Ngành công nghiệp luyện kim và xi măng đóng vai trò kinh tế then chốt tại Việt Nam, đồng thời là hai ngành tiêu thụ vật liệu chịu lửa (VLCL) lớn nhất. Với sự đầu tư mạnh mẽ hiện nay, các ngành này tiêu thụ hàng nghìn tấn bê tông chịu lửa (BTCL) cao cấp mỗi năm, và con số này dự kiến sẽ tăng nhanh. Sự gia tăng này đến từ xu hướng chuyển đổi công nghệ sang sử dụng BTCL cao cấp, nhờ những ưu điểm vượt trội như: rút ngắn thời gian và giảm chi phí thi công sửa chữa lò; khả năng cơ giới hóa, tự động hóa; phù hợp cho các vị trí và cấu kiện dị hình khó xây bằng gạch; sản xuất được sản phẩm đúc sẵn (pre-cast) và các sản phẩm chịu lửa dị hình. Quan trọng hơn, BTCL cao cấp tạo ra một khối vật liệu chịu lửa toàn khối vững chắc, giúp tăng tuổi thọ và đảm bảo tính liên tục cho dây chuyền sản xuất.

 

Trong BTCL, cốt liệu chịu lửa chiếm khoảng 80% thành phần chính. Do nhu cầu về BTCL cao cấp ngày càng tăng, nhu cầu sử dụng các loại cốt liệu chịu lửa cao cấp như tabular và spinel cũng tăng nhanh chóng.

Cốt liệu chịu lửa cao nhôm cao cấp Tabular, với thành phần chính là ôxít nhôm (Al2O3>99%), được tổng hợp bằng phương pháp kết khối Al2O3 ở nhiệt độ cao. Loại cốt liệu này có nhiều ưu điểm vượt trội so với cốt liệu chịu lửa tổng hợp bằng phương pháp điện chảy, bao gồm: mức độ đồng nhất cao, ít tạp chất, dễ kiểm soát chất lượng, độ cứng và độ bền sốc nhiệt cao, cùng với độ xốp và độ hút nước thấp.

Hiện tại, các nhà máy sản xuất BTCL và gạch chịu lửa trong nước đều phải nhập khẩu nguyên liệu tabular từ nước ngoài. Trên thế giới, các hãng như Almatis, Huanghe Minerals, Khai Phong, AluChem là những nhà sản xuất cốt liệu Tabular hàng đầu, với công suất hàng trăm nghìn tấn mỗi năm từ nguyên liệu chính là hydroxit nhôm hoặc oxit nhôm kỹ thuật. Sản phẩm của họ được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu và có giá khoảng 900-1.000 USD/tấn.

Việt Nam hiện có hai nhà máy sản xuất oxit nhôm do Tập đoàn Công nghiệp Than Khoáng sản làm chủ đầu tư là nhà máy alumina Nhân Cơ và Tân Rai, với tổng công suất thiết kế 650.000 tấn/năm. Sản phẩm oxit nhôm từ hai nhà máy này có hàm lượng oxit nhôm cao (trên 98%), ít tạp chất, hoàn toàn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật để sản xuất Tabular.

Về công nghệ, các đơn vị như Công ty CP Vật liệu chịu lửa Thái Nguyên và Nhà máy Gạch Chịu Lửa Kiềm Tính Việt Nam đều sở hữu lò nung nhiệt độ cao (lên tới 1.600-1.700 độ C), cho phép hoàn toàn chủ động công nghệ trong nước để chế tạo cốt liệu chịu lửa cao cấp Tabular.

Nhằm chủ động nguồn cung và nâng cao năng lực sản xuất vật liệu chịu lửa trong nước, ThS. Trần Thị Minh Hải và các cộng sự tại Viện Vật liệu Xây dựng (Bộ Xây dựng) đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo cốt liệu chịu lửa cao nhôm thiêu kết cao cấp tabular cho ngành công nghiệp sản xuất vật liệu chịu lửa từ nguồn nguyên liệu trong nước”.

Mục tiêu chính của đề tài là tạo ra sản phẩm cốt liệu Tabular đạt chỉ tiêu kỹ thuật tương đương các hãng hàng đầu thế giới nhưng với giá thành cạnh tranh. Sản phẩm này dự kiến sẽ được cung cấp trực tiếp cho các nhà máy sản xuất vật liệu chịu lửa và bê tông chịu lửa trong nước như Novaref, Burwirt, Resoco, Nhà máy Kiềm Tính Việt Nam, VLCL Thái Nguyên. Ngoài ra, đề tài còn hướng tới việc chuyển giao công nghệ cho các đơn vị sản xuất VLCL khác như Công ty CP Vật liệu chịu lửa Hưng Đạo và các doanh nghiệp sản xuất oxit nhôm trên toàn quốc, góp phần thúc đẩy công nghiệp vật liệu chịu lửa Việt Nam phát triển bền vững.

Sau một thời gian triển khai thực hiện, đề tài thu được những kết quả như sau:

Đề tài đã lựa chọn thành công ôxit nhôm và hydroxit nhôm từ Nhà máy alumin Nhân Cơ (Tập đoàn Than Khoáng sản Việt Nam) làm nguồn nguyên liệu sản xuất. Nguồn nguyên liệu này đáp ứng tiêu chuẩn với hàm lượng kiềm (Na2O+KO)<0,4%, hàm lượng Fe2O3≤0,02%, và hàm lượng Al2O3 sau quy đổi đạt ≥99,0%.

Để sản xuất cốt liệu chịu lửa Tabular từ ôxit nhôm Nhân Cơ, cần nung ở nhiệt độ 1700 độ C, lưu nhiệt 5 giờ, và sử dụng 0,4% phụ gia TiO2. Lượng phụ gia này vẫn đảm bảo hàm lượng Al2O3 trong cốt liệu đạt ≥99,0%. Cốt liệu thu được có khối lượng thể tích 3,52 g/cm3 và độ xốp 2,8%.

Đối với việc chế tạo cốt liệu chịu lửa Tabular từ hydroxit nhôm Nhân Cơ, quy trình gồm hai bước: đầu tiên là chế tạo ôxit nhôm hoạt tính, sau đó từ ôxit nhôm hoạt tính này tiếp tục chế tạo cốt liệu chịu lửa Tabular. Phương pháp này giúp giảm nhiệt độ thiêu kết xuống còn 1580 độ C.

Đề tài đã tiến hành sản xuất thử nghiệm 4 tấn cốt liệu chịu lửa Tabular từ hydroxit nhôm theo quy trình hai công đoạn: chế tạo ôxit nhôm hoạt tính tại Công ty TNHH Ceratech (nhiệt độ nung 1200 độ C) và chế tạo cốt liệu chịu lửa Tabular tại Công ty CP Vật liệu chịu lửa Thái Nguyên (theo quy trình nung gạch manhedi spinel ở Hà Nam). Sản phẩm thử nghiệm đạt khối lượng thể tích 3,59 g/cm3, độ xốp 1,8%, và hàm lượng Al2O3 99,2%.

Từ cốt liệu chịu lửa Tabular sản xuất thử nghiệm, đề tài đã tiến hành sản xuất 05 tấn sản phẩm bê tông chịu lửa RSCA45S30 theo cấp phối của Công ty CP Giải pháp Vật liệu Chịu lửa Resoco. Sản phẩm này có các tính chất cơ lý tương đương với sản phẩm của Công ty Resoco. Sản phẩm đã được ứng dụng tại Nhà máy Xi măng Trung Sơn (vị trí vòi đốt) và Công ty CP Thép Hòa Phát Dung Quất (nắp lò delta). Sau 3 tháng ứng dụng, sản phẩm bê tông chịu lửa từ cốt liệu Tabular của đề tài vẫn chưa có hiện tượng mài mòn, nứt hoặc bong tróc bề mặt. Tuy nhiên, để đánh giá toàn diện, cần tiếp tục theo dõi và đánh giá chất lượng bê tông trong thời gian tới.

Từ những kết quả này, đề tài kiến nghị cần tiếp tục nghiên cứu sử dụng cốt liệu chịu lửa Tabular để sản xuất gạch chịu lửa cao cấp dùng cho lò quay xi măng và lò luyện kim và triển khai dự án sản xuất thử nghiệm cốt liệu chịu lửa Tabular trên quy mô công nghiệp.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 21212/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)