ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
---------------------------------------------

LÊ KIM NGA
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ Pb DI ĐỘNG TRONG ĐẤT SAU KHAI THÁC
KHOÁNG SẢN BẰNG TRO BAY CỦA NHÀ MÁY
NHIỆT ĐIỆN CAO NGẠN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo
Chuyên ngành
Khoa
Khóa học

: Chính quy
: Khoa học môi trƣờng
: Môi trƣờng
: 2012 -2016

THÁI NGUYÊN – 2016


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
---------------------------------------------

LÊ KIM NGA
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ Pb DI ĐỘNG TRONG ĐẤT SAU KHAI THÁC

cảm ơn đến cô giáo Th.s Dương Thị Minh Hòa đã tận tình hướng dẫn và giúp
đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Nhà trường, Ban Chủ nhiệm
khoa Môi trường, các thầy giáo, cô giáo, cán bộ khoa đã truyền đạt cho em những
kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong qúa trình học tập và rèn luyện tại trường.
Do thời gian có hạn, năng lực còn hạn chế nên khóa luận tốt nghiệp của
em không thể tránh khỏi những thiết sót. Em rất mong nhận được những ý
kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn để khóa luận tốt nghiệp của em
được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày..... tháng.... năm 2016
Sinh viên

Lê Kim Nga


ii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Hàm lượng của các kim loại điển hình trong các loại đá ................. 6
Bảng 2.2. Hàm lượng các kim loại trong bùn cống rãnh đô thị ........................ 8
Bảng 2.3. Hàm lượng các KLN trong phân bón nông nghiệp .......................... 9
Bảng 2.4: Tiêu chuẩn tro bay theo ASTM C618 ............................................ 23
Bảng 2.5: Thành phần hóa học của tro bay theo vùng miền ........................... 24
Bảng 4.1 Nguyên, nhiên liệu sản xuất ............................................................ 40
Bảng 4.2. Tình hình phát sinh tro, xỉ trong quá trình sản xuất ....................... 40
Bảng 4.3. Thành phần hoá học trung bình của tro đáy, tro bay ...................... 41
Bảng 4.4. Đặc tính của tro bay Công ty nhiệt điện Cao Ngạn ........................ 42
Bảng 4.5. Diễn biến pH trong đất sau 4 tuần làm thí nghiệm......................... 42
Bảng 4.6. Diễn biến pH trong đất sau 8 tuần làm thí nghiệm......................... 44


CEC

Khả năng trao đổi ion trong đất

EC

Ðộ dẫn điện

KLN

Kim loại nặng

KSVN

Khoáng sản Việt Nam

LSD

Sự sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TB

Trung bình

TCCS

1.2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài ................................................................... 2
1.2.1. Mục tiêu của đề tài .................................................................................. 2
1.2.2. Yêu cầu của đề tài ................................................................................... 2
1.3. Ý nghĩa của đề tài ....................................................................................... 2
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 4
2.1. Cơ sở khoa học của đề tài .......................................................................... 4
2.1.1. Cơ sở lý luận ........................................................................................... 4
2.1.2. Cở sở thực tiễn ........................................................................................ 5
2.1.3. Cở sở khoa học ...................................................................................... 10
2.1.4. Cơ sở pháp lý ........................................................................................ 11
2.2. Hiện trạng đất sau khai thác khoáng sản ở Việt Nam và Thái Nguyên ... 12
2.2.1. Hiện trạng đất sau khai thác khoáng sản ở Việt Nam ........................... 12
2.2.2. Hiện trạng đất sau khai thác khoáng sản ở Thái Nguyên ..................... 17
2.3. Các biện pháp xử lý đất sau khai thác khoáng sản trên thế giới và Việt
Nam ................................................................................................................. 18
2.3.1. Các biện pháp xử lý đất sau khai thác khoáng sản trên thế giới ........... 18
2.3.2. Các biện pháp xử lý đất sau khai thác khoáng sản ở Việt Nam............ 20
2.4. Tổng quan về xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất bằng tro bay ......... 21
2.4.1. Giới thiệu về tro bay.............................................................................. 21


vi

2.4.2. Nghiên cứu sử dụng tro bay xử lý kim loại nặng trong đất khai thác
khoáng sản ....................................................................................................... 30
PHẦN 3. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ................................................................................................................ 31
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................ 31
3.2. Địa điểm và thời gian thực hiện ............................................................... 31
3.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 31

4.4.5. Mối tương quan giữa pH và Pb di động sau 8 tuần nghiên cứu ........... 47
4.5. Đánh giá tác động của kết quả nghiên cứu .............................................. 48
4.5.1. Hiệu quả môi trường đất ....................................................................... 48
4.5.2. Hiệu quả kinh tế - xã hội ....................................................................... 49
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 50
5.1. Kết luận .................................................................................................... 50
5.2. Kiến nghị .................................................................................................. 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO


1

PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Trong những thập kỷ gần đây vấn đề ô nhiễm kim loại nặng đã và đang
được nhiều người quan tâm hơn, nhưng nguồn chính gây ô nhiễm kim loại
nặng như: than, đốt dầu trong các nhà máy điện công nghiệp, công nghệ khai
khoáng, các nhà máy sản xuất phân, xi măng, khí xả động cơ đốt trong…
Nhưng trong tất cả nguồn trên, nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng nhiều nhất
là do khai thác khoáng sản. Đất tại các vùng sau khi khai thác khoáng sản rất
nghèo nàn và suy thoái nghiêm trọng. Việc suy thoái và ô nhiễm môi trường
đất đã làm cho những vùng đất này không có khả năng canh tác nông nghiệp
hoặc nếu trồng được cây nông nghiệp nhưng hiệu quả thấp và sản phẩm nông
nghiệp trồng trên đất này không an toàn cho người sử dụng. Một số nguyên tố
kim loại nặng có tính độc hại cao trong đất sau khai khoáng có thể gây hại tới
động vật và con người.
Bên cạnh đó, xã hội phát triển mạnh mẽ, nhu cầu về điện của người dân
tăng đã gây áp lực lên ngành Điện nước ta, đặc biệt là ngành nhiệt điện. Theo
quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 - 2020, định hướng đến

dõi, ghi chép cụ thể.
- Việc bố trí công thức thí nghiệm phải thực hiện 1 cách ngẫu nhiên.
- Mẫu được lấy ngẫu nhiên.
- Số liệu phải chính xác, khách quan
1.3. Ý nghĩa của đề tài
- Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học.
+ Nâng cao kiến thức, kỹ năng và rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ
cho công tác nghiên cứu sau này.
+ Vận dụng và phát huy kiến thức đó vào thực tế.


3

+ Là cơ hội để ứng dụng những kiến thức đã học đối với sinh viên vào
thực tiễn qua đó sinh viên có khả năng phát triển sâu hơn rộng hơn đối với các
lĩnh vực trong cuộc sống.
- Ý nghĩa thực tiễn.
+ Xử lý đất khai khoáng bị nhiễm kim loại nặng bằng tro bay của nhà máy
nhiệt điện để giảm nguồn ô nhiễm môi trường.
+ Tái sử dụng đất đã qua xử lý vào việc trồng cây nông nghiệp.


4

PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở khoa học của đề tài
2.1.1. Cơ sở lý luận
- Ô nhiễm đất là gì?
Đất ô nhiễm bị gây ra bởi sự có mặt của hóa chất xenobiotic (sản

kim loại nặng trong đất sẽ làm tăng khả năng hấp thụ các nguyên tố có hại
cho cây trồng, vật nuôi và gián tiếp gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con
người hay làm thay đổi cấu trúc tế bào gây ra nhiều bệnh di truyền, bệnh về
máu, bệnh ung thư...(Nguyễn Ngọc Nông, 2007) [10].
2.1.2. Cở sở thực tiễn
2.1.2.1. Nguồn gây ô nhiễm KLN trong đất
Có 2 nguồn ô nhiễm KLN là tự nhiên và nhân tạo:
a. Nguồn tự nhiên.
* Quá trình phong hóa đá.
Nguồn này phụ thuộc nhiều vào đá mẹ, hàm lượng tạo ra không lớn. Đá
mẹ là nguồn cung cấp đầu tiên các nguyên tố khoáng và có vai trò quan trọng
trong việc tích lũy các KLN trong đất. Trong các điều kiện xác định, phụ
thuộc vào các loại đá mẹ khác nhau mà các đất được hình thành có chứa hàm
lượng các KLN khác nhau. (bảng 2.1).


6

Bảng 2.1. Hàm lượng của các kim loại điển hình trong các loại đá
Đơn vị: (µg/g)
Đá macma

Nguyên

Đá trầm tích

tố

Siêu bazơ


400-500

620-1100

4-60

850

Co

110-150

35-50

1

0,1-4

0,3

19-20

Ni

2000

150

0,5


16-30

100-120

Cd

0,12

0,13-0,2

0,09-0,2

0,028-0,1

0,05

0,2

Sn

0,5

1-1,5

3-3,5

0,5-4

0,5


(Nguồn: Levison, 1974)
Thông thường, hàm lượng của các kim loại trong đá macma nhiều hơn
so với trong đá trầm tích, ước tích nguồn tự nhiên của các kim loại vi lượng
trong đất thì có 95% thuộc đá macma và đá biến chất, 5% còn lại thuộc đá
trầm tích. Trong đá trầm tích các kim loại chiếm 80% là trong đá phiến sét,
15% trong đá sa thạch và 5% trong đá vôi.
b. Nguồn nhân tạo
Ngoài nguồn từ quá trình phong hóa đá, có hiểu nguồn từ các hoạt động
nhân sinh đưa kim loại vào đất. Bao gồm: Khai khoáng và luyện kim, các
hoạt động công nghiệp, lắng đọng từ khí quyển, hoạt động sản xuất nông
nghiệp, chất thải đưa vào đất.
- Khai khoáng và luyện kim:
Đây là nguồn mà hàm lượng KLN được đưa vào môi trường đất tương
đối lớn. Hiện nay các hoạt động này không ngừng gia tăng, dẫn đến sự phát


7

thải của KLN trên toàn cầu. Quá trình đào, vận chuyển và rác thải không được
xử lý làm phân giảm kim loại nặng do các khoáng bị phong hóa, rửa trôi do
nước, gió là nguồn phát thải ra: As, Cd, Hg, Pb. Quá trình tinh chế, luyện kim
phát thải ra: As, Cd, Hg, Pb, Sb, Se. Ngành công nghiệp sắt, thép phát thải ra
Cu, Ni, Pb.
Các hoạt động khai mỏ thải ra một lượng lớn các KLN vào dòng nước
và góp phần gây ô nhiễm môi trường đất. Môi trường đất tại các mỏ khai thác
thường có dinh dưỡng đất thấp và hàm lượng KLN rất cao. Chất thải ở đây
thường là nguồn gây ô nhiễm môi trường, cả phần trên bề mặt và dưới tầng
đất sâu. Chất thải (khí thải và bụi…) và nước thải của công nghệ này chưa
nhiều kim loại nặng. Nước mưa rửa trôi cuốn theo các chất ô nhiễm từ các bãi
khai thác cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm đất về phía hạ lưu.

Cd

1-3410

10

Cu

84-1700

800

Fe

1000-154000

17000

Mn

32-9870

260

(Nguồn: Logan, 1990)
Hiện nay cũng không ngừng gia tăng do sự phát triển của các ngành
công nghiệp: Nhựa (Co, Cr, Cd, Hg), dệt (Zn, Al, Z, Ti, Sn), vi điện tử (Cu,
Ni, Cd, Zn, Sb), chế biến gỗ (Cu, Cr, As)…
- Nguồn lắng động từ khí quyển
Bao gồm nhiều nguồn khác nhau phát thải ra và lơ lửng trong không

Kim

Phân

Phân

loại

Photpho

Nitơ

As


-

-


Se

0,5-25

-


2.1.3. Cở sở khoa học
Kim loại nặng có thể tồn tại ở hai trạng thái là linh động và cố định. Để
dễ dàng xử lý kim loại nặng trong đất ta phải tiến hành cố định các KLN và
ngăn chặn chúng chuyển động sang trạng thái linh động.
Tro bay của nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn có pH = 8,4 có tính kiềm
cao, có thể làm tăng lên lượng pH trong đất từ đất chua thành đất trung tính.
Làm giảm lượng Pb di động trong đất nhờ sự chênh lệch pH, giảm khả năng
linh động của các KLN trong đất.Do vậy, cần sử dụng nguồn nguyên liệu như


11

tro bay để hấp thụ và cố định kim loại nặng trong đất sau khai khoáng, các
nguồn nguyên liệu này sẵn có và giá thành rẻ.
2.1.4. Cơ sở pháp lý
- Luật Bảo vệ Môi trường năm 2014 được Quốc hội nước Cộng hòa xã
hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XIII kỳ họp thứ 7 thông qua ngày 23 tháng 6
năm 2014 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01 tháng 01 năm 2015;
- Luật Khoáng sản năm 2010 tại kỳ họp thứ 8, Quốc hội khoá 12 đã
chính thức thông qua Luật Khoáng sản năm 2010.
- Nghị định 19/2015/NĐ-CP Ngày 14/02/2015 của Chính phủ về việc
quy định chi tiết thi hành một số điều trong Luật Bảo vệ môi trường.
- Nghị định 38/2015/NĐ-CP Ngày 24 tháng 4 năm 2015 của chính phủ
quy định về chất thải rắn.
- Thông tư số 38/2015/TT-BTNMT Ngày 30 tháng 6 năm 2015 của Bộ
Tài nguyên Môi trường về việc cải tạo, phục hồi môi trường trong hoạt động
khai thác khoáng sản.
- Quyết định số 05/2008/QĐ-BCT ngày 04/03/2008 của Bộ Công thương
phê duyệt quy hoạch phân vùng thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng
thiếc, vonfram, antimony giai đoạn 2007-2015, có xét đến năm 2025.

cho kim ngạch xuất khẩu tháng 9 tăng 16% so với tháng 8.
Tính chung 9 tháng đầu năm, kim ngạch xuất khẩu của cả nhóm tăng
4,8% so với cùng kỳ, trong đó dầu thô tăng 14,7%, quặng và khoáng sản khác
tăng 2,5%, hai mặt hàng còn lại là than đá giảm 27% và xăng dầu giảm 5%.
a. Quặng sắt:


13

Ở Việt Nam hiện nay đã phát hiện và khoanh định được trên 216 vị trí
có quặng sắt, có 13 mỏ trữ lượng trên 2 triệu tấn, phân bố không đều, tập
trung chủ yếu ở vùng núi phía Bắc.
Trong tất cả các mỏ quặng sắt của Việt Nam, đáng chú ý nhất là có hai
mỏ lớn đó là mỏ sắt Quý Xa ở Lào Cai và mỏ sắt Thạch Khê ở Hà Tĩnh. Hàng
năm, số lượng quặng sắt khai thác và chế biến ở Việt Nam đạt từ 300.000 –
450.000 tấn. Công suất khai thác của mỏ hiện nay là thấp hơn rất nhiều so với
công suất thiết kế được phê duyệt. Công nghệ và thiết bị khai thác, chế biến ở
mức trung bình, một số thiết bị khai thác cũ và lạc hậu, nên công suất bị hạn
chế và không đảm bảo khai thác hết công suất theo các dự án được phê duyệt
Các mỏ cấp giấy phép tận thu không có thiết kế khai thác, hoặc có
nhưng khi khai thác không theo thiết kế. Vì chạy theo lợi nhuận trước mắt,
các doanh nghiệp khai thác tận thu đã làm tổn thất tài nguyên (Không thu
được quặng cám cỡ hạt từ 0-8mm) và môi trường bị ảnh hưởng.
Năng lực khai thác quặng sắt hiện nay có thể đáp ứng sản lượng là
500.000 tấn/năm. Thị trường quặng sắt hiện nay: 80% sử dụng trong nước,
chủ yếu là để luyện thép, còn 20% xuất khẩu.
b. Bô xít
Nước ta có tiềm năng rất lớn về quặng bôxít với tổng trữ lượng và tài
nguyên dự báo đạt khoảng 5,5 tỷ tấn, phân bố chủ yếu ở tỉnh Đắc Nông, Lâm
Đồng, Gia Lai, Bình Phước,…

dụng hình thức “khai thác tận thu” đơn vị khai thác và chế biến quặng titan,
chỉ đầu tư nửa vời, tách được ilmenhít, phần còn lại giàu zircon rutin và
momazít được bán ra nước ngoài ở dạng thô, trong đó có cả các đơn vị không
đủ khả năng, năng lực chuyên môn, kinh nghiệm quản lý, khai thác bừa bãi
bất hợp pháp, “nhảy cóc” gây lãng phí tài nguyên, gây tác động xấu đến môi
trường, gây tình trạng tranh chấp trong sản xuất và thị trường. Chế biến quặng


15

tinh và nghiền mịn zircon mới được thực hiện ở số ít doanh nghiệp khai thác
và chế biến quặng titan.
Tóm lại, có thể đánh giá hiện trạng công nghệ khai thác và tuyển quặng
titan ở Việt Nam như sau:
- Tài nguyên trữ lượng quặng titan – zircon của Việt Nam không nhiều,
chiếm khoảng 0,5% của thế giới.
- Ngành Titan Việt Nam đã làm chủ hoàn toàn được công nghệ khai thác
và tuyển quặng titan, các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật đạt mức tiên tiến của khu vực
và thế giới, thu được các quặng tinh riêng rẽ, đạt tiêu chuẩn xuất khẩu.
- Thiết bị cho công nghệ tuyển và phụ trợ hoàn toàn có thể sản xuất
trong nước với chất lượng khá tốt và giá thành rất cạnh tranh về thiết bị khai
thác chỉ nhập thiết bị xúc bốc như máy đào, gạt, ôtô vận tải. Tuy nhiên, hiện
nay nước ta chưa có công nghệ chế biến sâu quặng titan.
- Ngành Titan phát triển thiếu quy hoạch, mất cân đối, chưa có công
nghệ chế biến sâu, hiện nay đang phải xuất quặng tinh, nhưng đang phải nhập
khẩu các chế phẩm từ quặng titan cho nhu cầu trong nước với mức độ tăng.
d. Quặng thiếc:
Ở nước ta, thiếc được khai thác sớm nhất tại vùng Pia Oắc – Cao Bằng
khoảng cuối thế kỷ XVIII. Đến 1945, người Pháp đã khai thác khoảng 32.500
tấn tinh quặng SnO2. Sau hoà bình lập lại, mỏ thiếc Tĩnh Túc Cao Bằng được

g. Quặng kẽm chì:
Các mỏ kẽm chì ở nước ta đã được phát hiện và khai thác, chế biến từ
hàng trăm năm nay.
Hiện nay, Công ty Kim loại mầu Thái Nguyên đã xây dựng xong nhà
máy điện phân kẽm kim loại tại khu Công nghiệp Sông Công Thái Nguyên
với công nghệ, thiết bị của Trung Quốc công suất kẽm điện phân là:
10.000t/năm.