NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMER

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ 

GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH 

THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMER

www.twitter.com/daykemquynhon 

www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn 

www.facebook.com/daykem.quynhon 

www.daykemquynhon.blogspot.com 

www.daykemquynhon.ucoz.com 

www.facebook.com/daykemquynhonucozcom 

Produced by Nguyen Thanh Tu 

MỤC LỤC 

LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................. 1 

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................. 2 

1.1. Bùn đỏ ........................................................................................................................ 2 

1.2. Tro bay ..................................................................................................................... 13 

1.3. Cát ............................................................................................................................ 18 

1.4. Phụ gia ..................................................................................................................... 19 

1.5. Geopolymer .............................................................................................................. 19 

1.6. Các phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 26 

CHƯƠNG 2 – THỰC NGHIỆM ..................................................................................... 35 

CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................................................................... 40 

3.1. Khảo sát thay đổi thành phần phối liệu tro bay và phụ gia khi tỉ lệ hỗn hợp/cát là 1:1 40 

3.1.1. Khảo sát thay đổi thành phần phối liệu tỉ lệ tro bay/bùn đỏ 30:70 và phụ gia khi tỉ lệ 

hỗn hợp/cát là 1:1 ............................................................................................................ 40 


hỗn hợp/cát là 1:1 ............................................................................................................ 40 


hỗn hợp/cát là 1:1 ............................................................................................................ 42 


hỗn hợp/cát là 1:1 ............................................................................................................ 43 


hỗn hợp/cát là 1:1 ............................................................................................................ 43 

3.2. Khảo sát thay đổi thành phần phối liệu tro bay và phụ gia khi tỉ lệ hỗn hợp/cát là 1:2 45 

DIỄN ĐÀN TOÁN - LÍ - HÓA 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN 


hỗn hợp/cát là 1:2 ............................................................................................................ 45 

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú 

www.facebook.com/daykemquynhonofficial 

www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial









hỗn hợp/cát là 1:2 ............................................................................................................ 45 


hỗn hợp/cát là 1:2 ............................................................................................................ 47 


hỗn hợp/cát là 1:2 ............................................................................................................ 48 


hỗn hợp/cát là 1:2 ............................................................................................................ 48 

3.3. Khảo sát sự thông đổi các thông số phối liệu ............................................................. 50 

3.3.1. Kết quả phân tích IR .............................................................................................. 51 

3.3.2. Kết quả phân tích X-ray ......................................................................................... 55 

3.3.3. Kết quả phân tích SEM .......................................................................................... 55 

CHƯƠNG 4 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 57 

4.1. Kết luận .................................................................................................................... 57 

4.2. Kiến nghị .................................................................................................................. 57 

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 58 

PHỤ LỤC ....................................................................................................................... 59 












DANH MỤC BẢNG BIỂU 

Bảng 1.1 - Dự báo về thị trường alumin đến năm 2020 ...................................................... 4 

Bảng 1.2 - Khai thác bauxit trên thế giới (đơn vị tính 1000 tấn) ......................................... 6 

Bảng 1.3 - Thành phần hóa học của bùn đỏ ..................................................................... 12 

Bảng 1.4 - Thành phần hóa học của tro bay ..................................................................... 13 

Bảng 1.5 - Hệ số điều chỉnh (δ) cường độ nén theo kích thước mẫu thử ........................... 33 

Bảng 3.1 - Kết quả thí nghiệm khi thay đổi thành phần phối liệu tro bay:bùn đỏ 30:70 và 

phụ gia khi tỉ lệ hỗn hợp/cát là 1:1 ................................................................................... 40 









Bảng 3.6 - Thông số phối liệu tốt nhất cho tỉ lệ hỗn hợp:cát là 1:1 ................................... 44 






















Bảng 3.12 - Thông số phối liệu tốt nhất cho tỉ lệ hỗn hợp:cát là 1:2 ................................. 49 

Bảng 3.13 - Thông số phối liệu tốt nhất ........................................................................... 50 

Bảng 3.14 - Kết quả thay đổi thành phần phối liệu ........................................................... 51 

Bảng 3.15 – Các bước sóng dao động của bùn đỏ ............................................................ 52 

Bảng 3.16 - Các bước sóng dao động của geopolymer ..................................................... 54 












DANH MỤC HÌNH ẢNH 

Hình 1.1 - Sơ đồ công nghệ sản xuất alumin theo phương pháp kiềm Bayer .................... 10 

Hình 1.2 - Bùn đỏ ............................................................................................................ 13 

Hình 1.3 - Tro bay ........................................................................................................... 14 

Hình 1.4 - Nguyên liệu cát thô ......................................................................................... 19 

Hình 1.5 - Nhiễu xạ tia X................................................................................................. 27 

Hình 1.6 - Cấu tạo máy đo độ bền uốn ............................................................................ 30 

Hình 1.7 - Máy đo độ bền uốn ......................................................................................... 32 

Hình 1.8 - Máy đo cường độ nén Servo Plus Evolution .................................................... 34 

Hình 2.1 - Quy trình thực nghiệm .................................................................................... 35 

Hình 2.2 - Khuấy trộn ...................................................................................................... 36 

Hình 2.3 - Đúc mẫu ......................................................................................................... 37 

Hình 2.4 - Dưỡng hộ ở nhiệt độ phòng ............................................................................ 37 

Hình 2.5 - Chưng áp ........................................................................................................ 38 

Hình 2.6 - Sản phẩm đạt…………………………………………………………………..38 

Hình 2.7 - Sản phẩm nứt gãy ........................................................................................... 39 

Hình 3.1 - Phổ IR bùn đỏ ................................................................................................. 52 

Hình 3.2 - Phổ IR của mẫu ............................................................................................. 53 

Hình 3.3 - X-ray của mẫu ................................................................................................ 55 

Hình 3.4 - SEM của mẫu ................................................................................................. 56 












LỜI NÓI ĐẦU 

Với quy hoạch phát triển bauxite ở Tây Nguyên đến năm 2015 mỗi năm sản 

xuất khoảng 7 triệu tấn alumin tưởng đương với việc thải ra môi trường 10 triệu tấn 

bùn đỏ. Đến năm 2025 là 15 triệu tấn alumin tương đương với 23 triệu tấn bùn đỏ 

và cứ như thế sau 10 năm sẽ có 230 triệu tấn bùn đỏ và với quy hoạch các nhà máy 

alumin ở Việt Nam có thời gian hoạt động là 50 năm sẽ có 1,15 tỷ tấn bùn đỏ tồn 

đọng trên Tây Nguyên. 

Hiện nay chính phủ đang khuyến khích sử dụng các vật liệu không nung để 

giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ nguồn tài nguyên đất sét. Tuy nhiên đa số 

vật liệu không nung hiện nay là vật liệu làm từ xi măng, để sản xuất ra xi măng cần 

phải trải qua một quá trình nung ở nhiệt độ cao, tiêu tốn một lượng đá vôi cao lanh 

và quá trình sản xuất cũng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Từ đặc tính của 

bùn đỏ là chứa hàm lượng oxit sắt và kiềm cao trong khi đó tro bay thì có nhiều oxit 

silic vô định hình và oxit nhôm nên chọn hướng geopolymer hóa. Hai loại vật liệu 

này kết hợp để tạo ra một loại vật liệu đóng rắn ở nhiệt độ không quá cao và đặc 

biệt là tận dụng được các loại vật liệu phế thải tại địa phương nên rất thích hợp cho 

nhu cầu xây dựng nhà ở của người dân có thu nhập thấp ở Tây Nguyên. 












CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 

1.1. Bùn đỏ 

Bùn đỏ là chất thải không thể tránh khỏi trong quá trình sản xuất alumin. Bùn 

đỏ bao gồm các thành phần không thể hòa tan, trơ và khá bền vững trong điều kiện 

phong hóa như Hematit, Natrisilicat, Aluminate, Canxi-titanat, Mono-hydrate 

nhôm… và đặc biệt là có chứa một lượng xút, một hóa chất độc hại dư thừa từ quá 

trình sản xuất alumin. Trong quá trình sản xuất, các nhà sản xuất sẽ phải cố gắng tối 

đa để thu hồi lượng xút dư thừa để giảm thiểu chi phí tài chính và bảo vệ môi 

trường. Tuy nhiên, lượng xút dư thừa vẫn có thể gây độc hại, nguy hiểm cho con 

người, vật nuôi và cây trồng nếu bị phát tán ra ngoài. Cho đến nay, trên thế giới đã 

có một số công trình nghiên cứu sử dụng bùn đỏ (làm vật liệu xây dựng…) nhưng 

vẫn chưa có các giải pháp hữu hiệu để giải quyết vấn đề này. Cách thức phổ biến về 

xử lý bùn đỏ vẫn là xây hồ chứa hoặc chôn cất bùn đỏ ở nơi hoang vắng, gần bờ 

biển, xa các vùng đầu nguồn các sông suối và các mạch nước ngầm. 

Như vậy, nếu các tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hồ bùn đỏ không đảm bảo, 

nguy cơ như vỡ đập, hoặc sự cố tràn (khi lượng mưa quá lớn đột xuất) vẫn sẽ là mối 

nguy thường trực hàng ngày. Một vấn đề về ô nhiễm môi trường khác cũng cần 

được quan tâm đó là bùn thải quặng đuôi trong quá trình tuyển quặng. Cùng với 

nước trong quá trình tuyển quặng, lượng bùn thải này sẽ trôi xuống các con suối, 

con sông và như bài học kinh nghiệm rút ra từ Tĩnh Tây, Quảng Tây, Trung Quốc 

các con suối sẽ trở nên ‘nhuộm’ một màu đỏ (màu đỏ là màu của đất đỏ bazan). 

Nguy cơ ô nhiễm lưu vực sông sẽ trở nên lớn hơn. 

Sản xuất hydroxit nhôm từ công nghệ Bayer luôn phát sinh một lượng chất 

thải bùn đỏ lớn. Loại bùn này rất chậm đóng rắn và phải 20 năm lưu giữ mới có thể 

di chuyển trên nền bùn được. Đặc biệt, khả năng gây ô nhiễm nguồn nước ngầm là 

rất cao khi lưu giữ bùn với khối lượng lớn trong thời gian dài, không đảm bảo kỹ 


thuật. Ở một số nước trên thế giới, trước đây người ta thường bơm bùn xuống đáy 

sông, đáy biển hay ngăn một phần vịnh biển để chứa bùn thải. Tuy nhiên, hiện nay 











các biện pháp này đều bị nghiêm cấm vì nó phá hủy hoàn toàn môi trường sống của 

các sinh vật đáy thủy vực. Ở Australia bùn đỏ được thải vào sa mạc. 

Từ năm 1945, nước Anh đã sử dụng bùn đỏ làm chất keo tụ. Hiện nay, trên thế 

giới đã có nhiều ứng dụng từ bùn đỏ, trong đó tập trung vào 3 lĩnh vực như: chất 

phụ gia trong xi măng, sản xuất vật liệu xây dựng, điều chế quặng sắt. 

chính sau: 

Các phương pháp xử lý bùn đỏ hiện nay đang được áp dụng bao gồm các bước 

+ Xử lý phần chất lỏng đi kèm bùn đỏ hoặc phát sinh trong hồ bùn đỏ bằng cách tái 

sử dụng trong dây chuyền sản xuất hoặc trung hoà bằng nước biển (trường hợp nhà 

máy đặt cạnh biển) hoặc trung hoà bằng CO 2 

+ Chôn lấp bùn đỏ đã thải, tiến hành hoàn thổ, phục hồi môi trường 

Xử lý bùn đỏ từ bãi thải, dùng cho các ứng dụng như vật liệu xây dựng (gạch, 

ngói, bê tông...), làm đường, chế biến sơn, chế tạo các vật liệu đặc biệt khác... 

Việc lựa chọn các phương án xử lý bùn đỏ sau thải được thực hiện tùy theo 

các nhà máy alumin cụ thể, tuy nhiên hiện nay phương án chôn lấp, hoàn thổ chiếm 

ưu thế và được áp dụng rộng rãi, phương án chế biến bùn đỏ đang được nghiên cứu, 

thử nghiệm vì chi phí để thực hiện cao, hiệu quả kinh tế thấp. 

1.1.1. Sản xuất alumin và xử lý bùn đỏ 

1.1.1.1. Tình hình sản xuất 

Trên thế giới, nhôm là một trong 4 kim loại màu cơ bản được sử dụng nhiều 

trong các ngành công nghiệp quan trọng như chế tạo thiết bị điện, phương tiện vận 

tải, xây dựng, chế tạo máy, vũ khí, vật liệu bao gói, đồ đựng nước uống giải khát và 

sản xuất đồ gia dụng. Tổng tài nguyên khoáng sản bauxit trên thế giới ước đạt 75,2 

tỷ tấn, phân bố chủ yếu tại các quốc gia nhiệt đới và cận nhiệt đới, trong đó Ghi nê, 

Australia và Việt Nam là các quốc gia có trữ lượng bauxit lớn nhất. 


Tổng lượng tiêu thụ nhôm nguyên sinh trên thế giới năm 2007 đạt 38 triệu tấn 

và dự báo sẽ tăng lên 51,8 triệu tấn năm 2012 và đạt 74,9 triệu tấn vào năm 2020. 











Sản 

lượng 

Nhu 

cầu 

Thừa/ 

Thiếu 

Trong khi đó, theo dữ liệu nghiên cứu của Cơ quan Thống kê Kim loại Thế giới 

(WBMS) thì sản xuất nhôm của thế giới năm 2007 đạt 38,02 triệu tấn, năm 2008 đạt 

41,9 triệu tấn và đến năm 2020 có thể đạt 78,5 triệu tấn. Từ năm 2008 đến 2011 thị 

trường nhôm sẽ xảy ra dư thừa từ 0,1 - 1,8 triệu tấn/năm, nhưng đến giai đoạn từ 

2012 đến 2020, nhôm sẽ rơi vào tình trạng thiếu hụt khoảng từ 0,3 triệu tấn đến 2,6 

triệu tấn/năm. 

Theo đánh giá của AOA VAMI RUSAL (Nga), sản lượng alumin (nhôm ôxít) 

của thế giới năm 2007 đạt 74,7 triệu tấn, tăng 6,9% so với năm 2006 và tăng 40,1% 

so với năm 2000. Sự tăng trưởng mạnh mẽ sản lượng alumin đạt được là do nhu cầu 

về nhôm tăng mạnh, đặc biệt là từ nhu cầu của Trung Quốc và các quốc gia thuộc 

Mỹ La tinh. Cũng theo dự báo của RUSAL sản lượng alumin trên thế giới giai đoạn 

2008-2014 sẽ tăng khoảng 50 triệu tấn. Phần lớn alumin được giao dịch trên thị 

trường Thế giới thông qua những hợp đồng dài hạn, chỉ có một phần nhỏ, khoảng 

10% tham gia vào thị trường trôi nổi. Giá alumin trên thị trường dao động bằng 

khoảng từ 11-15% so với giá nhôm. Nhóm Broc Hunt nghiên cứu thị trường alumin 

Thế giới và cho ra một dự báo dài hạn về thị trường alumin đến năm 2020 theo 

bảng dưới đây: 

Bảng 1.1 - Dự báo về thị trường alumin đến năm 2020 

Đơn vị: Triệu tấn 

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2020 

83.7 90.0 97.7 100.5 104.0 107.0 113.4 118.3 126.8 129.3 148.7 

82.4 88.4 95.7 99.4 101.8 107.5 113.1 118.8 127.1 130.3 148.3 

1.3 1.6 2.0 1.1 2.1 -0.5 0.3 -0.5 -0.3 -1.0 0.4 


Bauxit là một trong những tài nguyên khoáng sản khá dồi dào trên Trái đất. Từ 

bauxit có thể thu hồi alumin (Al 2 O 3 ), rồi tiếp tục điện phân sẽ thu hồi aluminium 











(nhôm kim loại). Những khoáng vật chủ yếu của bauxit là: gippsite, diaspore, 

boehmite là một biến dạng đa hình của diaspore. Khoảng 96% bauxit khai thác 

được sử dụng trong ngành luyện kim, 4% còn lại được sử dụng trong các ngành 

công nghiệp khác như: Sản xuất vật liệu chịu lửa, gốm sứ, vật liệu mài-đánh bóng, 

đá trang sức nhân tạo... 

Hơn 90% sản lượng alumin (được gọi là alumin luyện kim) được sử dụng làm 

nguyên liệu cho quá trình điện phân để sản xuất nhôm kim loại, 10% còn lại được 

sử dụng trong công nghiệp hoá chất và các ngành công nghiệp khác.Nguồn quặng 

bauxit toàn thế giới ước tính khoảng 55-75 tỷ tấn, trong đó châu Phi chiếm 33%; 

châu Đại Dương 24%; Nam Mỹ và vùng Caribê 22%; châu Á 15%; các nơi khác là 

6%. 

Tình hình sản xuất bauxit trên thế giới được thể hiện ở bảng sau: 












Bảng 1.2 - Khai thác bauxit trên thế giới (đơn vị tính 1000 tấn) 

TT Quốc gia Sản lượng khai thác Trữ lượng 

2007 2008 

khai thác 

Trữ lượng 

ban đầu 

1 Hoa Kỳ - - 20 000 40 000 

2 Australia 62400 63 000 5 800 000 7 900 000 

3 Braxin 24 800 25 000 1 900 000 2 500 000 

4 Trung Quốc 30 000 32 000 700 000 2 300 000 

5 Hy Lạp 2 220 2 200 600 000 650 000 

6 Guinea 18 000 18 000 7 400 000 8 600 000 

7 Guyana 1 600 1 600 700 000 900 000 

8 Ấn Độ 19 200 20 000 770 000 1 400 000 

9 Jamaica 14 600 15 000 2 000 000 2 500 000 

10 Kazakhstan 4 800 4 800 360 000 450 000 

11 Nga 6 400 6 400 200 000 250 000 

12 Suriname 4 900 4 500 580 000 600 000 

13 Venezuela 5 900 5 900 320 000 350 000 

14 Việt Nam 30 30 2 100 000 5 400 000 

15 Các nước khác 7 150 6 800 3 200 000 3 800 000 


16 Tổng cả thế giới 202 000 205 000 27 000 000 38 000 000 











1.1.1.2. Công nghệ sản xuất alumin 

Trong công nghiệp, có một số công nghệ sản xuất alumin tùy theo loại nguyên 

liệu và chất lượng nguyên liệu. Hiện tại và trong tương lai, 85% alumin trên thế giới 

được sản xuất từ quặng bauxit, 10% từ quặng nephelin và alunit, 5% từ các nguyên 

liệu khác. Điều đó cho thấy bauxit vẫn là nguồn nguyên liệu quan trọng nhất trong 

sản xuất alumin nói riêng và sản xuất nhôm nói chung. 

Nếu nguyên liệu là bauxit chất lượng tốt (tỷ lệ Al 2 O 3 /SiO 2 >= 7), hàm lượng 

SiO 2 thấp, thì có thể áp dụng công nghệ Bayer. Nếu là bauxit chất lượng trung bình, 

có thể áp dụng phương pháp kết hợp Bayer - thiêu kết song song hoặc nối tiếp. Nếu 

là bauxit chất lượng xấu, hàm lượng SiO 2 cao, có thể áp dụng phương pháp thiêu 

kết đơn thuần. Hiện tại và dự báo trong tương lai, khoảng 90% sản lượng alumin 

trên thế giới vẫn được sản xuất bằng công nghệ Bayer. 

Quá trình sản xuất alumin thực chất là quá trình làm giàu Al 2 O 3 , nhằm tách 

lượng Al 2 O 3 trong bauxit ra khỏi các tạp chất khác (các ôxít…). Alumin luyện kim 

được chuyển hoá trong quá trình điện phân trong bể muối cryolite nóng chảy 

(Na 3 AlF 6 ) để thành nhôm kim loại. 

- Sản xuất alumin bằng phương pháp hoả luyện 

Trong số các phương pháp hỏa luyện thì phương pháp thiêu kết bauxit với 

Na 2 CO 3 có sự tham gia của CaCO 3 (gọi là phương pháp soda-vôi) là phương pháp 

kinh tế và được ứng dụng trong công nghiệp. Phương pháp thiêu kết dùng để xử lý 

quặng bauxit có chất lượng trung bình hoặc kém (hàm lượng SiO 2 cao) mà nếu xử 

lý bằng công nghệ Bayer (công nghệ thủy luyện) thì không có hiệu quả kinh tế. 

Nguyên lý của phương pháp hỏa luyện là: Thiêu kết hỗn hợp bauxit + Na 2 CO 3 + 

CaCO 3 trong lò quay ở nhiệt độ 1200 o C để thực hiện các phản ứng sau: 

Al 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2 NaAlO 2 + CO 2 

SiO 2 + 2 CaCO 3 = 2 CaO.SiO 2 + 2CO 2 












NaAlO 2 rắn là sản phẩm từ thiêu kết, dễ tan trong nước. Còn 2CaO. SiO 2 không tan 

trong nước và đi vào cặn thải (bùn thải). 

Phương pháp thiêu kết có thể được áp dụng độc lập hoặc kết hợp với phương pháp 

Bayer: song song hoặc nối tiếp. 

- Sản xuất alumin bằng phương pháp Bayer (phương pháp thuỷ luyện) 

Công nghệ Bayer được Karl Bayer phát minh vào năm 1887. Khi làm việc ở 

Saint Petersburg, Nga ông đã phát triển từ một phương pháp ứng dụng alumin cho 

ngành công nghiệp dệt (nó được dùng làm chất ăn mòn trong nhuộm sợi bông), vào 

năm 1887 Bayer đã phát hiện rằng nhôm hydroxit kết tủa từ dung dịch kiềm ở dạng 

tinh thể và có thể tách lọc và rửa dễ dàng, trong khi nó kết tủa bởi sự trung hòa dung 

dịch trong môi trường axít, thì ở dạng sệt và khó rửa sạch. 

Vài năm trước đó, Louis Le Chatelier, nhà bác học Pháp trong lĩnh vực hoá 

học và luyện kim đã phát triển phương pháp tạo ra alumin khi nung bauxit trong 

natri cacbonat, Na 2 CO 3 , ở 1200°C, tạo ra natri alumint (NaAlO 2 )và nước, sau đó tạo 

kết tủa nhôm hydroxit bằng carbon dioxide, CO 2 , tiếp theo nhôm hidroxit được đem 

đi lọc và làm khô. Quá trình này đã không được sử dụng khi phương pháp của 

Bayer ra đời.Công nghệ Bayer trở nên rất quan trọng trong ngành luyện kim cùng 

với những phát minh về điện phân nhôm vào năm 1886. Cùng với phương pháp xử 

lý bằng xyanua được phát minh vào năm 1887, công nghệ Bayer đã hình thành 

ngànhluyện kim bằng nước hiện đại. 

Ngày nay, công nghệ này vẫn không thay đổi và nó tạo ra hầu hết các sản 

phẩm nhôm trung gian trên thế giới.Để chuyển từ bauxit thành alumin, người ta 

nghiền quặng và trộn với đá vôi và sođa cốt tích, bơm hỗn hợp này vào bình chứa 

áp lực cao, rồi nung lên. Nhôm ôxít bị phân giải bằng sođa cốt tích, sau đó kết tủa, 

rửa, và nung để tách nước ra. Thành phẩm là bột màu trắng mịn hơn muối ăn mà ta 

gọi là alumin. Công nghệ Bayer là phương pháp sản xuất chính tinh luyện quặng thô 

bauxit để sản xuất ra quặng tinh alumin.Trong bauxit có đến 30-54% là alumin, 


Al 2 O 3 , phần còn lại là các silica, nhiều dạng ôxít sắt, và điôxít titan. Alumin phải 











được tinh chế trước khi có thể sử dụng để điện phân sản xuất ra nhôm kim loại. 

Trong quy trình Bayer, bauxit bị chuyển hóa bởi một luồng dung dịch natri hydroxit 

(NaOH) nóng lên tới 175°C để trở thành hydroxit nhôm, Al(OH) 3 tan trong dung 

dịch hydroxit theo phản ứng sau: 

Al 2 O 3 + 2OH − + 3H 2 O → 2[Al(OH) 4 ] − 

Các thành phần hóa học khác trong bauxit không hòa tan theo phản ứng trên 

được lọc và loại bỏ ra khỏi dung dịch tạo thành bùn đỏ, quặng đuôi hay đuôi quặng 

của loại quặng bauxit.Chính thành phần bùn đỏ này gây nên vấn đề môi trường liên 

quan đến đổ thải, giống như các loại quặng đuôi của các khoáng sản kim loại màu 

nói chung. Tiếp theo, dung dịch hydroxit được làm lạnh và hydroxit nhôm ở dạng 

hòa tan phân lắng tạo thành một dạng chất rắn,bông, có màu trắng. Khi được nung 

nóng lên tới 1050°C (quá trình canxit hóa), hydroxit nhôm phân rã vì nhiệt trở thành 

alumin và giải phóng hơi nước: 

2Al(OH) 3 → Al 2 O 3 + 3H 2 O 

Công nghệ Bayer có thể khái quát gồm các công đoạn sau: 

- Bauxit được hoà tách với dung dịch kiềm NaOH. Lượng Al 2 O 3 được tách ra trong 

dạng NaAlO 2 hoà tan và được tách ra khỏi cặn không hoà tan (gọi là bùn đỏ mà chủ 

yếu là các ôxít sắt, ôxít titan, ôxít silic…). 

- Dung dịch aluminate, NaAlO 2 được hạ nhiệt đến nhiệt độ cần thiết và cho mầm 

Al(OH) 3 để kết tủa. 

- Sản phẩm Al(OH) 3 cuối cùng được lọc, rửa và nung để tạo thành Al 2 O 3 thành 

phẩm. 












Sơ đồ nguyên lý dây chuyền công nghệ kiềm Bayer được giới thiệu u trong hình dưới d 

đây: 


Hình 1.1- Sơ đồ công nghệ sản xuất alumin theo phương pháp kiềm Bayer 











Trong quá trình sản xuất alumin bằng phương pháp Bayer, tùy theo thành 

phần khoáng vật của bauxit mà công nghệ Bayer được chia thành 2 phương pháp 

khác nhau: 

- Công nghệ Bayer châu Mỹ 

Được áp dụng nếu Al 2 O 3 của bauxit ở dạng gippsite (trihydrate Al 2 O 3 . 3H 2 O), 

có thể được hoà tách dễ dàng. Bauxit này thường được hòa tách ở nhiệt độ tối đa 

140-145 0 C trong dung dịch hòa tách có nồng độ kiềm thấp (120-140g/l Na 2 O). 

- Công nghệ Bayer châu Âu 

Được áp dụng nếu Al 2 O 3 của bauxit ở dạng boehmite và diaspore 

(monohydrate Al 2 O 3 .H 2 O), phải hòa tách ở nhiệt độ cao hơn 200 o C (240 - 250 o C 

trong các nhà máy hiện đại và có chất xúc tác đối với quặng diaspore) và trong dung 

dịch hòa tách có nồng độ kiềm cao hơn (180-250g/l Na 2 O). 

1.1.1.3. Tính chất của bùn đỏ 

Nguồn gốc của bùn đỏ được lấy từ nhà máy hóa chất cơ bản miền Nam, thành 

phố Hồ Chí Minh. 

- Bản chất tự nhiên của bùn đỏ 

Bùn đỏ hoặc quặng thải bauxit là cách gọi chất thải từ quá trình hoà tách 

khoáng sản alumin ngậm nước của bauxit. Bauxit được hoà tách với dung dịch kiềm 

NaOH. Lượng Al 2 O 3 hoà tan trong kiềm và được tách ra khỏi cặn không hoà tan, 

gọi là bùn đỏ. 

Bùn đỏ về cơ bản vẫn là các nguyên tố có trong thành phần bauxit không hoà 

tan trong kiềm, nguyên tố có thêm là thành phần Na (vì sử dụng kiềm để hoà tan), 

hoặc Ca (nếu công nghệ có sử dụng CaO làm chất xúc tác với lượng ít), bùn đỏ này 

được tận dụng nhằm mục đích bổ sung thành phần hạt mịn cũng như bổ sung oxit 

nhôm cho quá trình geopolymer hóa. 


Bùn đỏ có khuynh hướng trở nên nứt nẻ và vỡ khi khô. Trong quá trình làm 

khô bùn đỏ, bụi bùn đỏ bay lên khi có gió.Nếu bùn đỏ được tạo ra ở dạng vụn và đã 











được làm khô sẽ không bốc bụi. Mưa thấm vào các bùn khô chỉ ở mức độ tối thiểu. 

Nếu dòng dung dịch đáy có hàm lượng chất rắn cao từ thiết bị rửa hoặc thiết bị cô 

đặc xuất hiện thì xu hướng bốc bụi không xảy ra với bùn đỏ. 

Khối lượng và chất lượng bùn đỏ, hàm lượng caustic của pha lỏng (dung dịch 

bám dính đi theo bùn đỏ) rất khác nhau tại các nhà máy luyện alumin khác nhau. 

Khối lượng bùn đỏ dao động từ 0,4 tấn đến 2 tấn (tấn khô) cho một tấn alumin sản 

phẩm, trước tiên phụ thuộc vào chất lượng bauxite đầu vào cấp cho nhà máy. 

Thành 

phần 

Bảng 1.3 - Thành phần hóa học của bùn đỏ 

Al 2 O 3 Fe 2 O 3 SiO 2 CaO Na 2 O TiO 2 Cr 2 O 3 P 2 O 5 SO 3 Cl 

% 31,26 47,44 6,17 0,41 6,64 6,73 0,22 0,24 0,44 0,15 

Hàm lượng oxit sắt khá cao 47,44 % sẽ mang lại màu sắc đỏ cho gạch không nung. 

- Hợp chất khoáng hoá của bùn đỏ 

Các hợp chất khoáng hoá sau đây được tìm thấy trong bùn đỏ: gibbsite, 

boehmite, diaspore, hematite, alumo-goethite, magnetite, maghmite, kaolinite, 

quarts, chamosite, sodium-aluminium-hydrosilicats (sodalite, cancrinite, v.v…), 

anatase, rutile, Ca(Mg, Al, Fe) titanates, calcium-alumo-silicate. Hai hợp chất sau 

cùng là đặc tính của chất thải bùn đỏ từ chu trình hoà tách nhiệt độ cao. Bùn đỏ 

cũng có nhiều hoặc ít các cấu thành không định hình. 

- Đặc tính vật lý của bùn đỏ 

Tỷ trọng: 2,6-3,5 t/m 3 ; pH: 12-13,5 (có khi tới 14); tỷ lệ lắng, Cm/Ks: 0,014-35,9 

(tỷ lệ cao hơn cho thấy có cát), lượng sót sàng 0,063 mm là 2,14 %. 












1.2. Tro bay 

1.2.1. Đặc điểm 

Hình 1.2 - Bùn đỏ 

Tro bay là một loại puzzoland nhân tạo có hoạt tính cao bao gồm silic oxit, 

nhôm oxit, canxi oxit, magie oxit, lưu huỳnh oxit, và lượng than chưa cháy hết. Các 

hạt tro bay có dạng hình cầu, rất mịn, kích thước 10 – 100 µm. 

Đồng Nai. 

Thành 

phần 

Nguồn gốc : tro bay loại F thấp can xi lấy từ nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch, 

Bảng 1.4 - Thành phần hóa học của tro bay 

SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O MKN 


% 48,8 18,6 6,3 0,8 0,7 3,5 0,98 20,32 











Tỷ lệ SiO 2 /Al 2 O 3 = 2,6 nên đây là nguồn vật liệu alumino silicat rất phù hợp để chế 

tạo gạch không nung bằng phương pháp geopolymer. 

- Thành phần khoáng của tro bay 

Tro bay chứa các pha tinh thể chính là quazt và mulit. Ngoài ra còn có một lượng 

nhỏ các pha tinh thể hemantite và magnienite. 

Hình 1.3 - Tro bay 

Sản phẩm được tạo ra từ quá trình đốt than của các nhà máy nhiệt điện. Các 

hạt bụi tro được đưa ra qua các đường ống khói sau đóđược thu hồi từ phương pháp 

kết sương tĩnh điện hoặc bằng phương pháp lốc xoáy. Tro bay là những tinh cầu 

tròn siêu mịn được cấu thành từ các hạt silic có kích thước hạt là 0,05 micromet, tức 

là 50 nanomet (1 nanomet = 10 -9 centimet). Nhờ bị thiêu đốt ở nhiệt độ rất cao trong 

lò đốt (đạt khoảng 1400 o C) nên nó có tính puzzolan là tính hút vôi rất cao. 

Nhờ độ mịn cao, độ hoạt tính lớn cộng với lượng silic tinh ròng (SiO 2 ) có rất 

nhiều trong tro bay, nên khi kết hợp với ximăng portland hay các loại chất kết dính 

khác sẽ tạo ra các sản phẩm bê tông với độ cứng vượt trội (mác cao) có khả năng 


chống thấm cao, tăng độ bền với thời gian, không nứt nẻ, giảm độ co gãy, có tính 











chống kiềm và tính bền sulfat, dễ thao tác, rút ngắn tiến độ thi công do không phải 

xử lý nhiệt... Ngoài ra, nó còn giảm nhẹ tỉ trọng của bê tông một cách đáng kể. 

Trong hơn 5 thập niên qua, tro bay được ứng dụng vào thực tiễn của ngành 

xây dựng một cách rộng rãi và đã có những công trình lớn trên thế giới sử dụng sản 

phẩm này như là một phụ gia không thể thiếu. Các công trình tiêu biểu đã sự dụng 

tro bay làm phụ gia là: Đập Tomisato cao 111m ở Nhật Bản được xây dựng từ 

những năm 1950 đã sử dụng 60% tro bay thay thế xi măng; Trung Quốc đưa tro bay 

vào công trình xây dựng đập thủy điện từ những năm 1980; Công trình Azure trị giá 

100 triệu USD hoàn thành năm 2005 đã sử dụng 35% tro bay thay thế xi măng. 

1.2.2. Tính ưu việt của tro bay 

- Tăng mác bê tông 

Bê tông là một loại đá nhân tạo được làm chủ yếu bằng xi măng portland. Trải 

qua hơn 3 thế kỷ với kỹ thuật cải tiến không ngừng, xi măng đãđược đem ra kết hợp 

với một silic mịn như là một chất xúc tác để nâng cao chất lượng và độ bền của bê 

tông. Đây là một công nghệ mới, giúp xi măng quy ước có sức mạnh vượt trội, chất 

xúc tác ưu việt đó chính là tro bay. Tro bay khi trộn với xi măng portland và cát 

sạch sẽ tạo ra được bê tông portland có mác 300 hay 400. Hơn nữa, thêm một ưu 

điểm của tro bay là nếu được sấy khô trong 12 giờ trở lại (gọi là lưu hóa) thì bê tông 

có trộn tro bay sẽ đạt mác 500 hay cao hơn nữa. 

- Giảm khả năng xâm thực của nước, chống chua mặn 

Trụ thép nơi bê tông portland hay bê tông polyme thường bị nước mặn xâm 

thực qua khe nứt hay lỗ châm kim. Nước mặn có Clo gặm mòn cốt thép, làm hỏng 

công trình. Phương pháp khắc phục là trộn tro bay với với xi măng để trám bít khe 

nứt hoặc chỗ châm kim của bê tông. Đây là một giải pháp vừa hiệu quả, vừa kinh tế 

nhất là các công trình ở vùng nước mặn và vùng biển. 

- Chống rạn nứt, giảm co gãy, cải thiện bề mặt sản phẩm và có tính chống thấm cao 


Tính cực mịn của tro bay có hàm lượng silic cao hay silic nano tạo ra được 

tính dẻo của xi măng portland trong quá trình làm ra bê tông. Chẳng những tính dẻo 











giúp cho việc tạo hình, giải phóng khuôn nhanh chóng mà còn giúp cho sản phẩm 

được tạo ra không bị rạn nứt, không cong vênh, có tính chống thấm cao và bền chắc 

hơn là chỉ làm bằng xi măng thông thường. Quy luật cơ học còn giúp ta hiểu được 

tro bay có khả năng làm chất xúc tác để tạo ra các sản phẩm cứng hơn và bền hơn. 

- Tính chịu lực cao của bê tông tự nén với tro bay: phát triển và ứng dụng 

Xi măng portland được trộn với cát và nước tạo ra được một bê tông không 

nung ở cấp trung bình và tự nén trong thời gian khoảng 03 ngày, đó là điều đang 

được thực hiện trong ngành công nghiệp xây dựng. Tuy nhiên, nếu trộn thêm tro 

bay vào vữa hồ thì bê tông sẽ có tính chịu lực cao. Điều này xảy ra vì các hạt silic 

nano đã len vào khe hổng của bê tông và cùng lúc tạo ra một SiO 2 nhờ độ pH kiềm 

của xi măng. Đó là một kết quả vừa được công bố của của một công nghệ mới và 

tiên tiến của thế kỷ 21. Tro bay là một silic ưu việt, cần được sử dụng rộng rãi trong 

ngành xây dựng. 

- Chống được sự xâm nhập của acid sulfuric của bê tông hiện đại 

Khi khói của các nhà máy bay lên thì có lẫn cặn SO 2 . Cặn này trộn lẫn với hơi 

nước của mây tạo thành H 2 SO 4 (Acid Sulfuric), khi mưa sẽ có một lượng nước mưa 

có vị chua, gọi là mưa acid. Mưa này làm cho bê tông portland bị rỗ mặt và sau đó 

bị rạn nứt theo thời gian. Nếu là bê tông cốt thép thì lượng thép nằm bên trong sẽ bị 

hen gỉ. Để chống lại hiện tượng này, dùng tro bay trộn vào bê tông portland, các hạt 

nhỏ li ti sẽ lấp đầy các khe nứt và chống được sự xâm nhập của H 2 SO 4 có thể phá 

hỏng cốt thép. 

- Hiệu quả của việc xử lý bền vững của bê tông bằng tro bay 

Bê tông của xi măng porland sẽ tăng thêm hiệu quả khi được xử lý với tro bay 

để có tính bền vững cao. Tro bay gặp xi măng portland sẽ nhường CaO cho cặn 

SiO 2 để trở thành một SiO 2 không nung, tốt hơn nhiều so với CaO độc lập trong bụi 

SiO 2 có nung (còn gọi là clinker). Nhờ đó, xi măng có tính bền vững hơn và mức độ 


chịu tải cũng tốt hơn nhờ có Silic của tro bay. 

- Tạo tính bền sulfat cho bê tông của xi măng portland 











Xi măng portland trộn với cát và nước ngọt tạo ra một bê tông có độ bền đến 

50 năm, nhưng khi trộn với nước mặn, độ bền lại không quá 5 năm. Vì khi nung xi 

măng portland bằng đá vôi và đất sét, bao giờ cũng có một lượng CaO tự do chiếm 

khoảng 6% trong xi măng. Đất vôi này gặp nước lợ hay nước mặn có gốc sulfat, 

gốc này kết hợp với vôi để tạo ra một muối thạch cao có cơ tính đặc biệt là hút 

nước và trương nở. Sự trương nở đó làm khối bê tông portland rạn nứt theo thời 

gian, và cuối cùng, phá tan cơ cấu bê tông. 

Muốn cho cơ cấu bê tông portland chống lại sự rạn nứt ấy, gọi là chống sulfat 

hay bền sulfat, cần pha tro bay nghèo vôi vào với một tỉ lệ rất thấp. Nhờ đó, có thể 

dùng nước mặn để trộn với xi măng Portland đề làm vữa hồ và khi bêtông đông 

cứng, có thể ngâm trong nước mặn vẫn được. 

- Tác dụng của tro bay đến vấn đề hạ nhiệt cho bê tông 

Khi thi công các công trình bê tông khối lớn một vấn đề cấp thiết luôn được 

đặt ra là làm thế nào để giảm được nhiệt độ trong lòng bê tông. Nhiệt độ trong lòng 

bê tông có thể lớn hơn 40 o C gây nguy cơ nứt do ứng suất nhiệt. Nên rất cần giảm xi 

măng và bổ xung một lượng chất độn mịn là tro bay để đảm bảo tính công tác, tính 

chống thấm và cường độ RCC. Như vậy việc sử dụng tro bay làm chất độn cho 

RCC đạt được 3 mục đích: Giảm được lượng nhiệt sinh ra trong lòng bê tông; giảm 

giá thành bê tông một cách đáng kể; đảm bảo tính dễ thi công và cường độ bê tông. 

Qua kinh nghiệm của một số nước trên thế giới thì hàm lượng dùng tro bay thay thế 

xi măng trong bê tông đầm lăn có phạm vi từ 30 – 60%. 












1.3. Cát 

Đồng Nai. 

Cát nghiền được lấy từ công ty cổ phần Vương Hải - Huyện Vĩnh Cửu – Tỉnh 

Cát là loại nguyên liệu silic tác dụng chính của cát chính là cung cấp SiO 2. Cát 

có nhiều loại và kích cỡ hạt cũng không giống nhau, vì thế thành phần hóa học của 

cát và các khoáng thể tổ hợp hình thành cũng khác nhau. 

Thành phần hóa học chính của cát là SiO 2, ngoài ra cũng có một ít chất khác 

như Al 2 O 3, Fe 2 O 3 và CaO. Các thành phần khoáng thể của cát rất phức tạp, có lúc 

lên tới mấy trăm loại, hàm lượng nhiều nhất là thạch anh, thứ 2 là đá, có lúc xen lẫn 

vân mẫu, cacbonat, đất sét…. 

Cát sử dụng cần đảm bảo các tiêu chí: 

- Hàm lượng SiO 2 không nhỏ hơn 75% 

- Al 2 O 3 tối đa 3-5 % 

- Hàm lượng Fe 2 O 3 tối đa 1-3% 

- Thành phần hữu cơ tối đa 5% 

- Thành phần sét, tràng thạch tối đa 5% 

Hàm lượng mất khi nung 1,65 kg/l 

- Độ linh động 33 – 36 cm 

- Sót sàng 0,09 mm < 20% 












1.4. Phụ gia 

Phụ gia được sử dụng 

ở đây là NaOH 8M có pH khoảng 12-13. 

1.5. Geopolymer 

Geopolymer là từ được sử dụng để chỉ các loại vật liệu tổng hợp h từ vật liệu 

có nguồn gốc c aluminosilicate. Từ Geopolymer lần đầu tiên được sửử dụng bởi giáo 

sư Joseph Davidovits từ những năm 1970. Nguyên lý chế tạo vật liệu Geopolymer 

dựa trên khả năng phản ứng của các vật liệu u aluminosilicate trong môi trường kiềm 

để tạo ra sản phẩm bền n và có cường độ. Hệ nguyên liệu để chế tạo vật liệu 

Geopolymer bao gồm m hai thành phần chính là các nguyên liệu ban đầu đ và chất hoạt 

hóa kiềm. Nguyên liệu u ban đầu thường ở dạng aluminosilicate nhằm cung cấp 

nguồn n Si và Al cho quá trình Geopolymer hóa xảy x ra. Chất hoạt t hóa kiềm được sử 

dụng phổ biến nhất t là các dung dịch NaOH, KOH và thủy tinh lỏng Natri Silicat 

nhằm tạo môi trường kiềm m và tham gia vào các phản ứng Geopolymer hóa. 

Vật liệu Geopolymer tổng hợp từ aluminosilicate được tạo o thành từ t mạng lưới 

Poly(Sialate) trên cơ sở các các tứ t diện SiO 4 và AlO 4 với công thức c như sau:[1] 

Trong đó: 

Hình 1.4 - Nguyên liệu cát thô 

Mn[-(SiO 2 )z – AlO 2 ]n.wH 2 O 


- M là các nguyên tử kiềm m như K, Na hay Ca. 











- n là mức độ đa a trùng ngưng. 

- z là 1, 2, 3 hay >3. 

Phản ứng tổng hợp p geopolymer (geopolymerization) là phản ứng ứ tỏa nhiệt và 

xảy ra dưới áp suất t không khí ở nhiệt độ dưới 100 o C. Mặc dù phản n ứng tổng hợp 

geopolymer của nhiều vật liệu aluminosilicat khác nhau được c nghiên cứu rất nhiều 

trong thời gian gần đây, nhưng cơ chế chính xác trong phản n ứng tổng hợp 

geopolymer vẫn chưa được hiểu biết một cách đầy đủ. Cơ chế tổng hợp geopolymer 

được đề xuất nhiều nhất t gồm có 4 giai đoạn, các quá trình này diễn n ra song song và 

do đó không thể phân biệt được: 

• Hòa tan Si và Al từ vật t liệu aluminosilicat rắn trong dung dịch kiềm m mạnh. m 

• Tạo thành chuỗi cơ sở (oligomer) Si-Si hoặc Si-Al trong pha nước. 

• Quá trình đa a trùng ngưng các oligomer tạo thành khung mạng aluminosilicat 3 

chiều. 

• Tạo liên kết giữa a các phẩn tử rắn thành khung geopolymer và đóng rắn r trong toàn 

hệ thống hình thành cấu u trúc polymer rắn. r 

1.5.1. Giới thiệu vật t liệu geopolymer 

Geopolymer là họ mới của vật liệu aluminosilicat tổng hợp từ nguyên liệu rắn 


chứa aluminosicat bằng hoạt chất kiềm. Khái niệm hoạt chất kiềm m được hiểu là sự 

hòa tan nguyên liệu u aluminosilicat trong môi trường kiềm mạnh được c tạo ra từ dung 











dịch của hydroxit natri hoặc hydroxit kali với nước. Geopolymer phụ thuộc vào họ 

của polymer vô cơ, liên kết thành phân tử lớn bằng liên kết cộng hóa trị và có mạch 

là –Si-O-M-O-, ở đây M được hiểu chủ yếu là nhôm (Al) và thứ yếu là sắt (Fe). Sự 

khác nhau giữa geopolymer và các polymer vô cơ khác là do các dạng của tiền chất 

silic và nhôm dùng để tổng hợp nên chúng. Polymer vô cơ thông thường được tổng 

hợp bằng phương pháp sol-gel, sử dụng silic và alkoxide nhôm trong dung dịch 

rượu và nước như là tiền chất. Geopolymer thì lại được tổng hợp bằng hoạt chất 

kiềm của nguyên liệu aluminosilicat rắn trong dung dịch kiềm mạnh của natri 

hydroxit hoặc kali silicat và natri hydroxit hoặc kali hyroxit. Tiền chất Si là natri 

silicat, kali silicat và nguyên liệu aluminoslicat bị hòa tan. Trong khi đó, trường hợp 

này tiền chất Al là chỉ do nguyên liệu aluminosilicat hòa tan, mặc dù trong một số 

trường hợp dung dịch hoạt tính có lẫn tạp chất là cation Al. Hệ geopolymer đã thu 

hút rất nhiều nhà khoa học tham gia nghiên cứu trong suốt hai thập niên qua. Có rất 

nhiều loại aluminosilicat khác nhau có thể dùng để tổng hợp geopolymer. Bao gồm 

các nguyên liệu aluminosilicat rắn, khoáng công nghiệp, như là cao lanh, tràng 

thạch, bentonit, peclit,…; chất thải rắn công nghiệp như tro bay, bùn đỏ, quặng từ 

việc khai thác bentonit và peclit , xỉ luyện kim, xà gồ,…. Hiện nay nhóm nguyên 

liệu được coi là tiềm năng chủ yếu là dựa vào lý do môi trường. Thật vậy, liên minh 

châu Âu đã xác định các tác động có hại mà nguyên nhân là do chất thải công 

nghiệp và yêu cầu các thành viên thiết lập khung luật pháp để bảo vệ sức khỏe con 

người và môi trường. Liên minh châu Âu còn khuyến khích phục hồi và tái sử dụng 

chất thải công nghiệp nhằm bảo tồn tài nguyên thiên nhiên. Kỹ thuật tổng hợp 

geopolymer sử dụng chất thải công nghiệp rắn có chứa aluminosilicat như là một 

nguyên liệu dùng để sản xuất vật liệu có thể thay thế cho vật liệu xây dựng truyền 

thống với những tính chất cơ lý và tính chất nhiệt tương thích. 

1.5.2. Cơ chế phản ứng tổng hợp và cấu trúc của vật liệu 

geopolymer 


Cơ chế của hoạt hóa kiềm bao gồm các phản ứng kế tiếp nhau như phá hủy 

hóa đặc trong đó bao gồm sự phá hủy của các vật liệu chính thành các đơn vị cấu 











trúc ít bền, sự tương tác của chúng với cấu trúc khác nhau tạo nên sự hóa đặc cấu 

trúc. Bước đầu tiên bao gồm sự bẽ gãy các liên kết cộng hóa trị Si-O-Si và Al-O-Si 

khi pH của dung dịch kiềm tăng vì vậy các nhóm sẽ chuyển thành pha keo. Sau đó 

là một sự tích lũy các sản phẩm bị phá hủy và tương tác giữa chúng sẽ tạo thành 

một cấu trúc đông tụ sinh ra pha thứba và tạo thành cấu trúc đông đặc. 

Cơ chế tổng hợp geopolymer được đề xuất nhiều nhất gồm có 4 giai đoạn, các quá 

trình này diễn ra song song và do đó không thể phân biệt được : 

1.5.2.1. Hòa tan Si và Al từ vật liệu aluminosilicat rắn trong dung dịch 

kiềm mạnh 

Trong dung dịch nước bề mặt ion kim loại của các oxit aluminosilicat có thể 

phối hợp với phân tử nước và được hydro hóa các vị trí bề mặt này tạo thành các 

nhóm silanol (>Si-OH) và aluminol (>Al-OH). Các nhóm này bao gồm các vị trí bề 

mặt hoạt tính, nơi mà ion hydroxit của dung dịch kiềm tác dụng hóa học tạo thành 

các hình thái bề mặt hóa học. Dưới một cơ chế phức tạp, ion silic và nhôm được 

giải phóng ra khỏi các hình thái bề mặt vào trong dung dịch. Sự hòa tan Si và Al từ 

nguyên liệu ban đầu được mô tả bởi phương trình hóa học : 

(SiO 2 , Al 2 O 3 ) + 2MOH + 5H 2 OSi(OH) 2 + 2Al(OH) + 2M + 

Trong đó: M là Na hoặc K. 

Trong dung dịch nước, sự hòa tan hóa học của các khoáng Si-Al và các 

khoáng thông thường khác của hợp chất aluminosilicat diễn ra trong khoảng giá trị 

pH cao, tỉ lệ hòa tan của các vật liệu này tăng khi giá trị pH của dung dịch tăng. 

Hơn nữa, tỉ lệ hòa tan của vật liệu rắn chứa Si-Al còn phụ thuộc vào kích thước và 

diện tích bề mặt đặc trưng của các phần tử, vì nó liên quan đến phản ứng hóa học 

không đồng nhất. 

1.5.2.2. Tạo thành chuỗi cơ sở (oligomer) Si-Si hoặc Si-Al trong pha nước 


Nồng độ Si và Al trong dung dịch tăng dần dần, phản ứng hóa học xảy ra tại 

liên kết nhóm chức hyroxit. Kết quả của phản ứng hóa học tạo thành tiền chất 











geopolymer là polymer cơ sở (gồm nhiều nhân chứa nhóm hyroxit) gồm các liên kết 

polymer của Si-O-Si và Si-O-Al, và được diễn tả bằng phản ứng hóa học 

Si(OH) 4 + Si(OH) 4 ↔ (OH) 3 Si-O-Si(OH) (1) 

Si(OH) 4 +↔ (OH) 3 Si-O-Al (2) 

2Si(OH) 4 + Al(OH) 4 - ↔ (OH) 3 Si-O-Al-O-Si(OH) 3 +2H 2 O (3) 

Sự tồn tại của các silicat có khả năng hòa tan trong pha nước kiềm của hệ 

geopolymer làm tăng sự tạo thành các polymer cơ sở. Các silicat có khả năng hòa 

tan trong pha nước về cơ bản làm tăng nồng độ Si, sự biến đổi ở phương trình (1) 

hình thành dạng Si-O-Si, tương tự phương trình (2) và (3) hình thành các oligomer 

Si-O-Al. Do đó, dung dịch silicat kiềm sử dụng trong việc tổng hợp geopolymer 

cung cấp cho hệ các oligomer silicat cần thiết để phát triển khung geopolymer. Quá 

trình này giải phóng nước trong quá trình hòa tan, nước đóng vai trò chất trung gian 

phản ứng nhưng nước được giải phóng ra lại tồn tại bên trong của gel. Loại cấu trúc 

gel này có hai pha là chất rắn aluminosilicate và nước. 

Thời gian để dung dịch aluminosilicate quá bão hòa tạo thành gel thì khác 

nhau đối với các loại vật liệu ban đầu, quá trình phản ứng, thành phần dung dịch và 

điều kiện tổng hợp khác nhau. Mặc dù vậy có những hệ thống không bao giờ tạo 

thành gel. 

1.5.2.3. Quá trình đa trùng ngưng các oligomer thành khung mạng 

aluminosilicate 3 chiều 












Phản ứng tạo mạch polymer bao gồm g tạo liên kết hóa học c của c tiền chất 

geopolymer (oligomer) đồng thời tách các phân tử nước ra khỏi các oligomer. Phản 

ứng này được hiểu là sự trùng ngưng. Oligomer có thể phản ứng ở bất b kì vị trí nào 

của ion hydroxit, tạo o thành chuỗi phân tử lớn và kết quả là tạo o ra khung mạng m ba 

chiều. Vì ion Al3+ tham gia vào khung mạng m geopolymer nên tạo o ra sự không cân 

bằng điện tích do đó sẽ hấp phụ các ion trong pha lỏng như Na+, K+, Li+, Ca2+, Ba 2+ , 

NH, H 3 O+,…vào lỗ hổng của khung mạng, gần vị trí của a ion nhôm, thực chất là duy 

trì sự cân bằng điện n tích trong mạng. 

1.5.2.4. Tạo liên kết t giữa các phần tử rắn thành khung geopolymer và 

đóng rắn trong hệ thống hình thành cấu trúc geopolymer 

Sau khi khung mạng geopolymer được phát triển trong pha lỏng, nó bắt đầu 

hoạt tính trên bề mặt phần rắn, tại đó nó phản ứng liên kết với phần n không tan tạo 

cấu trúc geopolymer, quá á trình này được thể hiện ở phương trình sau: 


Trong đó: T là Si hoặc c Al. 











Nơi bề mặt hoạt tính của phần rắn là nơi có nhóm >T-OH trong phương trình, 

đó là nhóm silanol (>Si-OH) và aluminol (>Al-OH). Các nhóm này có thể nằm 

trong chuỗi phân tử lớn hoặc ở các rãnh của khung geopolymer để tạo liên kết >Si- 

O-Si và >Si-O-Al tại vị trí của chúng, liên kết các phần tử không tan vào trong 

khung mạng geopolymer. Sau đó, sự đóng rắn của mạng geopolymer là sự thoát 

nước từ cấu trúc mạng geopolymer trong quá trình bảo dưỡng, tạo thành vật liệu 

cứng và bền. Vật liệu geopolymer là vật liệu composite. Liên kết trong polymer vô 

cơ chủ yếu là hỗn hợp liên kết hóa học của các aluminosilicat, mặc dù có các tạp 

chất như oxit canxi và oxit sắt ảnh hưởng đến thành phần hóa học của toàn hệ 

geopolymer. Chất kết dính polymer thông thường là vô định hình hay bán tinh thể. 

1.5.3.Tính chất và ứng dụng của vật liệu geopolymer 

Mặc dù các yếu tố chủ đạo tạo geopolymer còn chưa được biết đến hoàn toàn, 

tính chất vật lý, hóa học và cơ học của vật liệu này cho thấy chúng cho ra một 

khoảng rộng để lựa chọn tính chất ứng dụng trong công nghiệp. 

Các vật liệu geopolymer rất có lợi cho môi trường. Ví dụ như giảm đi lượng xi 

măng gây hiệu ứng nhà kính, có thể được xem như là kĩ thuật xử lý chất độc hại. 

Geopolymer với cấu trúc 3 chiều có thay thế vật liệu ceramic, xi măng và bê tông. 

Tính chất cơ học rất tốt, liên quan chính đến độ bền nén, trong trường hợp này cụ 

thể là độ bền kéo, cao hơn xi măng portland tương ứng từ 2 đến 3 lần và độ cứng 

khoảng 47 Mohs. Ngoài ra, chúng có độ xốp biểu kiến và lỗ xốp kích thước nano 

thấp, do đó độ thấm nước thấp, khoảng 10 -9 - 10 -12 cm/s. Hơn nữa, geopolymer còn 

là vật liệu chịu lửa, chịu nhiệt, hấp thụ nhiệt có thể dùng ngăn ngừa lửa cho các 

công trình xây dựng từ bê tông cốt thép như các tòa nhà, đường hầm. Gần đây, 

geopolymer còn được ứng dụng chế tạo vật liệu cất giữ chất phóng xạ và chất độc. 

Geopolymer với cấu trúc liên kết ngang 2 chiều có tính chất chịu nhiệt và chịu lửa 

tốt hơn vật liệu geopolymer có cấu trúc 3 chiều. Trong cấu trúc chứa liên kết vật lý 

và hóa học của nước nhờ vậy phân tử nước có thể di chuyển ra bề mặt và bốc hơi 


mà không nguy hại tới vật liệu. Tính chất cơ học hoàn thiện hơn, geopolymer liên 

kết dọc 2 chiều có cốt dạng sợi (cacbon, thủy tinh, thép). Geopolymer có cốt dùng 











để chế tạo vật liệu phòng cháy đặc biệt dùng trong các lĩnh vực công nghiệp như 

giao thông (hàng không, tàu thủy, ô tô, xe lửa,…), hạt nhân, hóa dược phẩm. Ngoài 

ra còn dùng để sản xuất khuôn đúc và khuôn tạo hình kim loại, vật liệu nhẹ, các linh 

kiện ô tô mẫu. 

Vật liệu geopolymer ngày càng được quan tâm nghiên cứu, có ứng dụng rộng 

rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Các lợi thế chính của vật liệu geopolymer 

như: Chi phí sản xuất thấp, vì dựa vào nền vật liệu aluminosilicat, có rất nhiều trong 

tự nhiên như: các khoáng sét, phế thải công nghiệp như tro bay, bùn đỏ, xỉ sắt,… 

Công suất năng lượng cho sản xuất giảm, geopolymer được bảo dưỡng và đóng rắn 

ở nhiệt độ thấp. Năng lượng sản xuất gạch geopolymer thấp hơn 16% so với sản 

xuất xương ceramic thông thường. Cải thiện môi trường: một lượng lớn chất thải 

công nghiệp dùng để chế tạo geopolymer, giảm hiệu ứng nhà kính do giảm lượng 

CO 2 trong quá trình sản xuất giảm 80% so với xi măng Portland, geopolymer 

composite còn dùng để ổn định và cố định các chất thải phóng xạ và chất độc hại. 

1.6. Các phương pháp nghiên cứu 

1.6.1. Nghiên cứu cấu trúc liên kết khoáng bằng phổ nhiễu xạ tia 

X (XRD) 

Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của 

chất rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu 

xạ. Kỹ thuật nhiễu xạ tia X (thường viết gọn là nhiễu xạ tia X) được sử dụng để 

phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu... Xét về bản chất vật lý, nhiễu xạ tia X cũng 

gần giống với nhiễu xạ điện tử, sự khác nhau trong tính chất phổ nhiễu xạ là do sự 

khác nhau về tương tác giữa tia X với nguyên tử và sự tương tác giữa điện tử và 

nguyên tử. 

Phương pháp nhiễu xạ tia X được dùng để nghiên cứu cấu trúc tinh thể vật 

liệu. Nguyên tắc cơ bản của phương pháp nhiễu xạ tia X là dựa vào phương tình 


Wulff – Bragg: 

2 

d . sin 

θ 

= 

n 

λ 








Trong đó: 

d – khoảng cách giữa 2 mặt mạng (A0) 




θ – góc tới hay góc phản xạ (rad) 

n – số nguyên, dùng chỉ thứ tự tia phản xạ 

λ – bước sóng tia X 

- Điều kiện nhiễu xạ tia X trong tinh thể và các thông số phương trình Wulff - 

Bragg 

Khi chiếu chùm tia X (với bước sóng λ) vào chất rắn, các tia X có khả năng đi sâu 

vào không gian cấu trúc của chất rắn và một số sẽ bị nhiễu xạ khi gặp các phần tử 

cấu trúc (nguyên tử, ion). Các tia nhiễu xạ giao thoa và xảy ra sự cộng hưởng, đạt 

được cường độ cực đại với những tia thỏa mãn phương trình Wulff – Bragg. 

Hình 1.5 - Nhiễu xạ tia X 

1.6.2. Nghiên cứu kích thước hạt bằng kính hiển vi điện tử quét 

(SEM) 

Kính hiển vi điện tử quét (tiếng Anh: Scanning Electron Microscope, thường 


viết tắt là SEM), là một loại kính hiển vi điện tử có thể tạo ra ảnh với độ phân giải 

cao của bề mặt mẫu vật bằng cách sử dụng một chùm điện tử (chùm các electron) 











hẹp quét trên bề mặt mẫu. Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua việc 

ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt 

mẫu vật. 

Nguyên lý hoạt động và sự tạo ảnh trong SEM 

Việc phát các chùm điện tử trong SEM cũng giống như việc tạo ra chùm điện 

tử trong kính hiển vi điện tử truyền qua, tức là điện tử được phát ra từ súng phóng 

điện tử (có thể là phát xạ nhiệt, hay phát xạ trường...), sau đó được tăng tốc. Tuy 

nhiên, thế tăng tốc của SEM thường chỉ từ 10 kV đến 50 kV vì sự hạn chế của thấu 

kính từ, việc hội tụ các chùm điện tử có bước sóng quá nhỏ vào một điểm kích 

thước nhỏ sẽ rất khó khăn. Điện tử được phát ra, tăng tốc và hội tụ thành một chùm 

điện tử hẹp (cỡ vài trăm Angstrong đến vài nanomet) nhờ hệ thống thấu kính từ, sau 

đó quét trên bề mặt mẫu nhờ các cuộn quét tĩnh điện. Độ phân giải của SEM được 

xác định từ kích thước chùm điện tử hội tụ, mà kích thước của chùm điện tử này bị 

hạn chế bởi quang sai, chính vì thế mà SEM không thể đạt được độ phân giải tốt 

như TEM. Ngoài ra, độ phân giải của SEM còn phụ thuộc vào tương tác giữa vật 

liệu tại bề mặt mẫu vật và điện tử.Khi điện tử tương tác với bề mặt mẫu vật, sẽ có 

các bức xạ phát ra, sự tạo ảnh trong SEM và các phép phân tích được thực hiện 

thông qua việc phân tích các bức xạ này. Các bức xạ chủ yếu gồm: 

Điện tử thứ cấp (Secondary electrons): Đây là chế độ ghi ảnh thông dụng nhất 

của kính hiển vi điện tử quét, chùm điện tử thứ cấp có năng lượng thấp (thường nhỏ 

hơn 50 eV) được ghi nhận bằng ống nhân quang nhấp nháy. Vì chúng có năng 

lượng thấp nên chủ yếu là các điện tử phát ra từ bề mặt mẫu với độ sâu chỉ vài 

nanomet, do vậy chúng tạo ra ảnh hai chiều của bề mặt mẫu. 

Điện tử tán xạ ngược (Backscattered electrons): Điện tử tán xạ ngược là chùm 

điện tử ban đầu khi tương tác với bề mặt mẫu bị bật ngược trở lại, do đó chúng 

thường có năng lượng cao. Sự tán xạ này phụ thuộc rất nhiều vào vào thành phần 

hóa học ở bề mặt mẫu, do đó ảnh điện tử tán xạ ngược rất hữu ích cho phân tích về 


độ tương phản thành phần hóa học. Ngoài ra, điện tử tán xạ ngược có thể dùng để 

ghi nhận ảnh nhiễu xạ điện tử tán xạ ngược, giúp cho việc phân tích cấu trúc tinh 











thể (chế độ phân cực điện tử). Ngoài ra, điện tử tán xạ ngược phụ thuộc vào các liên 

kết điện tại bề mặt mẫu nên có thể đem lại thông tin về các đômen sắt điện. 

Kính hiển vi điện tử quét (Scaning Electron Microscope – SEM) hoạt động 

trên nguyên tắc quét chùm elctron lên bề mặt mẫu cần nghiên cứu, điện tử tương tác 

với bề mặt mẫu và phát bức xạ thứ cấp. Thu lại các chùm tia bức xạ thứ cấp để nhận 

ảnh vi cấu trúc vật liệu với độ phân giải rất cao. 

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) đã trở thành công cụ khá phổ biến, cho phép 

phân tích vi cấu trúc từ bề mặt mẫu vật với độ phân giải cao mà không cần phá mẫu. 

Để làm ảnh rõ nét, người ta thường phủ một lớp kim loại Cr, hoặc hợp kim Au – Pt 

hoặc C mỏng trên bề mặt mẫu. Khi quét ảnh cần chọn ảnh đại diện tốt nhất cho cấu 

trúc vi mô của mẫu cần nghiên cứu. 

Ảnh từ kính hiển vi điện tử quét (SEM) giúp chúng ta nghiên cứu cấu trúc vi 

mô của vật liệu. Xác định thành phần, sự phân bố và tỷ lệ định lượng của các pha 

tinh thể, vô định hình và cả lỗ xốp. Có thể xác định hình thái tinh thể của một 

khoáng, xác định sự phân bố và định lượng chúng. Kết hợp với thông tin khác về 

thành phần hóa, quá trình xử lý nhiệt… có thể xác định quá trình hình thành 

khoáng, cơ chế kết khối, từ đó định hướng kỹ thuật sản xuất cũng như một số đặc 

trưng tính chất của sản phẩm. 

1.6.3. Xác định độ bền uốn 

1.6.3.1. Theo TCVN 247:1967 

Bricks – Method for determination oflexural strength 

Tiêu chuẩn này thay thế cho TCVN 247:1967, quy định phương pháp xác định 

độ bền uốn cho các loại gạch xây dựng dùng trong các công trình xây dựng công 

nghiệp và dân dụng. 

Thiết bị thử 












Máy thử uốn hoặc máy ép có phụ kiện để thử uốn gồm một gối đỡ lăn cố định, 

một gối đỡ lăn di động và một gối lăn để truyền tải trọng. Đường kính các gối lăn 

không lớn hơn 20mm, chiều dài gối lăn không nhỏ hơn chiều rộng mẫu thử (hình 1). 

Máy ép thủy lực để thử uốn có khả năng điều chỉnh tải trọng với sai số không lớn 

hơn 10daN. 

Tiến hành thử 

Hình 1.6 - Cấu tạo máy đo độ bền uốn 

Trước khi thử phải tiến hành đo mẫu bằng thước kim loại với sai số các cạnh 

không lớn hơn 1mm. Chiều cao mẫu thử là giá trị trung bình cộng hai lần đo chiều 

cao hai mặt cạnh. Chiều rộng mẫu thử là giá trị trung bình cộng hai lần đo chiều 

rộng và mặt dưới. 

Đặt mẫu thử trên hai gối tựa, khoảng cách L bằng 200 hoặc 180mm. Lực uốn 

đặt vào giữa thành phần mẫu, tốc độ tăng tải trọng phải đều, liên tục và bằng 15- 

20daN trong một giây cho đến khi mẫu bị phá hủy tức là khi kim đồng hồ đo lực 

quay trở lại. 

Tính kết quả 

Độ bền uốn của tạo mẫu thử tính bằng daN/cm2theo công thức: 


R U = 

 











Trong đó: 

P: tải trọng lớn nhất ghi được khi thử mẫu, tính bằng daN 

l: khoảng cách giữa các đường tâm gối đỡ, tính bằng cm 

b: chiều rộng thử mẫu, tính bằng cm 

h: chiều cao thử mẫu, tính bằng cm 

Độ bền uốn của lô gạch, tính chính xác đến 1daN/cm 2 là trung bình cộng của tất cả 

các mẫu thử. 

Khi thử các mẫu của lô gạch, nếu một mẫu có kết quả thử vượt quá 50% giá trị 

trung bình độ bền uốn của tất cả các mẫu thử, thì kết quả này loại bỏ. Khi có độ bền 

uốn của lô gạch là trung bình cộng của 4 mẫu còn lại. 

Trong cùng một lô nếu có hai mẫu thử có kết quả sai lệch quá mức trên, thì 

mẫu gạch phải được lựa chọn thử lại. 

Kết quả thử phải ghi vào bảng. 

1.6.3.2. Xác định độ bền uốn bằng phương pháp ba điểm 

Tính chất cơ học của sản phẩm thường được đánh giá bởi độ bền nén, 

uốn…Đối với vật liệu bê tông khí chứng áp AAC chủ yếu là độ bền uốn. Để đo 

được độ bền uốn của vật liệu ta sử dụng phương pháp đo là phương pháp ba điểm từ 

đó suy ra độ bền cơ của vật liệu bê tông khí chưng áp AAC và công thức được tính 

toán như sau: 

Trong đó: l – khoảng cách giữa 2 giá đỡ 

R 

u 

3 F.l ⎛ N 

= × 

2 

⎜ 

2 

2 b.h ⎝ m 

b – chiều rộng mẫu (m) theo phương vuông góc với phương tác dụng lực 

h – chiều dày của mẫu (m) theo phương trùng với phương tác dụng lực 


⎞ 

⎟ 

⎠ 











1.6.3.3. Xác định độ bền nén 

- Thiết bị, dụng cụ 

Hình 1.7 - Máy đo độ bền uốn 

Máy nén: máy nén phải có thang lực phù hợp sao cho tải trọng phá huỷ mẫu nằm 

trong khoảng 20% đến 80% tải trọng phá huỷ mẫu. Sai số của thang lực không vượt 

quá ± 2% 

Máy nén phải có 2 tấm má ép bằng thép độ cứng Vicker ít nhất là HV600, hình 

vuông cạnh 100 ± 0.1 mm, chiều cao mỗi tấm lớn hơn hay bằng 10 mm. Dung sai 

độ phẳng cho toàn bộ diện tích tiếp xúc với mẫu là 0.01 mm 

Cân kỹ thuật, chính xác đến 1 g 

Dụng cụ làm phẳng mặt mẫu 

- Mẫu thử và chuẩn bị thử 

Chuẩn bị ít nhất 3 mẫu để thử nghiệm. Cắt 3 mẫu thử hình lập phương, kích thước 

cạnh 100 ± 2 mm. Đánh dấu chiều cao của mẫu 

Bề mặt chịu nén của mẫu phải đảm bảo phẳng. Có thể mài hoặc trát thêm một lớp 

vữa thạch cao hay xi măng nếu cần 


Cách tiến hành 

Đo kích thước từng mẫu đã chuẩn bị (mẫu hình lập phương), chính xác đến 1 mm 











Đặt từng mẫu lên thiết bị thử sao cho lực nén được truyền theo chiều cao của mẫu 

Tuỳ theo cấp độ nén dự tính, chọn tốc độ gia tải như sau: 

+ 0.05 MPa trong một giây đối với cấp cường độ 2 




Thông thường, tốc độ gia tải thích hợp là sau 1 phút thì mẫu bị phá huỷ. 

Ghi lại tải trọng tại điểm mẫu bị phá huỷ (F). 

Biểu thị kết quả: 

Cường độ nén (R) của mẫu lập phương cạnh 100 mm, được tính bằng MPa, chính 

xác đến 0.1 MPa (0.1 N/mm 2 ) 

Cường độ nén của gạch nhận được bằng cách nhân cường độ nén của mẫu thử với 

hệ số điều chỉnh (δ) theo bảng sau, lấy chính xác đến 0.1 MPa. Kết quả là giá trị 

trung bình cộng của các giá trị cường độ nén đơn lẻ, loại bỏ giá trị có sai lệch lớn 

hơn 15% so với giá trị trung bình. Ghi lại nhận xét. 

Bảng 1.5 - Hệ số điều chỉnh (δ) cường độ nén theo kích thước mẫu thử 












Hình 1.8 - Máy đo cường độ nén Servo Plus Evolution 









CHƯƠNG 2 – THỰC NGHIỆM 





Hình 2.1 - Quy trình thực nghiệm 











Thuyết minh quy trình 

- Tro bay được trộn chung với bùn đỏ theo các tỉ lệ 30:70; 40:60 ; 50:50 ; 60:40 ; 

70:30 

- Tiếp tục cho phụ gia NaOH 8M với lần lượt là 16,18,20,22 và 24 ml / 100 g hỗn 

hợp bùn đỏ và tro bay vào từng mẫu sau đó trộn 3 phút bằng máy khuấy cơ 

- Tiếp tục trộn chung với cát nghiền ướt theo tỉ lệ hỗn hợp: cát là 1:1,1:2và khuấy 

trộn đều khoảng 3 phút 

- Tiến hành đổ khuôn kích thước 5x5x15cm 

- Dưỡng hộ ở nhiệt độ phòng khoảng 18-24 giờ 

- Chưng áp ở nhiệt độ khoảng 180 – 200 o C trong khoảng thời gian 14 - 18 giờ với 

áp suất 1 – 1,1 MPa 

- Lấy mẫu ra khỏi lò 

- Tiến hành đo các tính chất kĩ thuật của mẫu: độ bền uốn, cường độ chịu nén 

- Chụp X-ray, SEM và IR 


Hình 2.2 – Khuấy trộn 











Hình 2.3 – Đúc mẫu 

Hình 2.4 - Dưỡng hộ ở nhiệt độ phòng 












Hình 2.5 – Chưng áp 

Hình 2.6 – Sản phẩm đạt 












Hình 2.7 – Sản phẩm nứt gãy 












CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 

3.1. Khảo sát thay đổi thành phần phối liệu tro bay và phụ gia khi 

tỉ lệ hỗn hợp/cát là 1:1 

3.1.1. Khảo sát thay đổi thành phần phối liệu tỉ lệ tro bay/bùn đỏ 

30:70và phụ gia khi tỉ lệ hỗn hợp/cát là 1:1 

Số 

thứ 

tự 

Bảng 3.1 - Kết quả thí nghiệm khi thay đổi thành phần phối liệu tro bay:bùn đỏ 

Tro 

bay 

(%) 

Thành phần 

30:70 và phụ giakhi tỉ lệ hỗn hợp/cát là 1:1 

Phụ gia 

ml/100 

hỗn hợp 

Hỗn hợp 

/ cát 

Độ bền uốn 

(kg/cm 2 ) 

Qua bảng trên có thể thấy khi hàm lượng bùn đỏ so với tro bay nhiều thì sản 

phẩm sau khi dưỡng hộ sẽ không hình thành mà tồn tại dưới dạng bùn nhão không 

không cứng để có thể đem đi chưng áp. Khi lượng phụ gia nhiều thì pH trong hỗn 

hợp sẽ cao khi chưng áp sẽ gây ra hiện tượng nứt gãy hoặc vỡ vụn không có cườn 

độ. Điều đó cho thấy rằng tỉ lệ tro bay:bùn đỏ 30:70 là chưa đạt yêu cầu. 


40:60 và phụ gia khi tỉ lệ hỗn hợp/cát là 1:1 

Độ bền nén 

(MPa) 

Hiện trạng mẫu 

(Đánh giá ngoại 

quan) 

1 30 16 1:1 0 0 Bùn nhão 

2 30 18 1:1 0 0 Bùn nhão 

3 30 20 1:1 0 0 Nứt gãy 

4 30 22 1:1 0 0 Nứt gãy 

5 30 24 1:1 0 0 Nứt gãy 












Số 

thứ 

tự 



Qua bảng trên có thể thay khi thay đổi tỉ lệ giữa tro bay và bùn đỏ thì sản 

phẩm bắt đầu hình thành tốt sau khi dưỡng hộ cũng như chưng áp và bắt đầu có 

cường độ nhưng vẫn chưa cao. Khi thay đổi lượng phụ gia thì độ bền uốn và cường 

độ nén của gạch cũng tăng lên nhưng vẫn chưa cao. 

Công thức tính cường độ chịu uốn: 

Ta có: 

Tro 

bay 

(%) 

Thành phần 

Phụ gia 

ml/100 

hỗn hợp 

Hỗn hợp 

/ cát 

l = 12 cm: khoảng cách giữa 2 giá đỡ 


(kg/cm 2 ) 

= 3 

2 (/ ) 


(MPa) 

b = 5 cm : Bề rộng của gạch theo phương vuông góc với phương tác dụng lực 

c = 3cm : Chiều dày mẫu theo phương trùng với phương tác dụng lực 



quan) 

1 40 16 1:1 2,5 1,785 Đạt 

2 40 18 1:1 3 2,148 Đạt 

3 40 20 1:1 3,75 2,245 Đạt 

4 40 22 1:1 4,5 2,734 Đạt 

5 40 24 1:1 6,25 3,449 Đạt 












= 100 

40 . = 100 2,5 = 6,25() 

40 

với F 1 = 2,5 kg : là khối lượng quả cân làm phá hủy mẫu số 1 

Thay tất cả các thông số vào công thức cường độ chịu uốn ta được: 

= 3 3.6,25.12 

= 

2 2.5. 3 = 2,5 (/ ) 

Vậy cường độ chịu uốn của mẫu 1 là R u = 2,5 (kG/cm 2 ). 



Số 

thứ 

tự 


Tro 

bay 

(%) 

Thành phần 


Phụ gia 

ml/100 

hỗn hợp 

Hỗn hợp 

/ cát 


(kg/cm 2 ) 


(MPa) 



quan) 

1 50 16 1:1 3,125 2,564 Đạt 

2 50 18 1:1 4,375 2,893 Đạt 

3 50 20 1:1 7,5 4,571 Đạt 

4 50 22 1:1 5,5 3,248 Đạt 

5 50 24 1:1 8,5 4,318 Đạt 

Qua bảng trên cho thấy khi tỉ lệ tro bay/bùn đỏ là 50:50 thì sản phẩm đánh giá 

ngoại quan bên ngoài đều tốt, cường độ nén và độ bền uốn đều khá cao nhưng vẫn 


chưa phải là tốt nhất. Khi lượng phụ gia cho vào tăng dần thay đổi thì cường độ của 











gạch có sự thay đổi theo hướng tăng lên nhưng khi cho càng nhiều phụ gia thì 

cường độ lại có xu hướng giảm xuống chứng tỏ sự tạo thành geopolymer kém. 



Số 

thứ 

tự 


Tro 

bay 

(%) 

Thành phần 


Phụ gia 

ml/100 

hỗn hợp 

Qua bảng trên cho thấy khi tăng lượng tro bay lên thì độ bền uốn cũng như 

cường độ chịu nén của sản phẩm đã tăng lên khá cao, khi lượng phụ gia tăng lên thì 

cường độ gạch cũng tăng lên. Chứng tỏ lượng tro bay và phụ gia ảnh hưởng rất lớn 

đến chất lượng của sản phẩm. 

Hỗn hợp 

/ cát 


(kg/cm 2 ) 




(MPa) 





quan) 

1 60 16 1:1 8,25 3,212 Đạt 

2 60 18 1:1 8,75 3,735 Đạt 

3 60 20 1:1 12,25 4,928 Đạt 

4 60 22 1:1 13,5 5,372 Đạt 

5 60 24 1:1 9,5 4,327 Đạt 












Số 

thứ 

tự 

Qua bảng trên có thể thấy khi lượng tro bay tăng lên thì cường độ gạch là rất 

tốt nhưng nếu so với tỉ lệ 60:40 thì đã có sự giảm xuống nhưng vẫn tốt hơn các tỉ lệ 

khác rất nhiều. Khi tăng lượng phụ gia lên thì cường độ gạch đã giảm xuống rõ rệt. 

Qua các thống kê số liệu trên thì có thể rút ra được các thông số phối liệu tốt 

nhất cho tỉ lệ hỗn hợp: cát là 1:1. 

STT 

Tro 

bay 

(%) 

Thành phần 

Phụ gia 

ml/100 

hỗn hợp 

Bảng 3.6 - Thông số phối liệu tốt nhất cho tỉ lệ hỗn hợp:cát là 1:1 

Tro bay 

Hỗn hợp 

/ cát 

Thành phần 


Phụ gia 

(kg/cm 2 ) 


(MPa) 


(kg/cm 2 ) 


(MPa) 

1 60 22 13,5 5,372 

2 60 20 12,25 4,928 

3 70 18 11,875 4,885 

4 70 20 11,25 4,756 



quan) 

1 70 16 1:1 10,25 4,898 Đạt 

2 70 18 1:1 11,875 4,885 Đạt 

3 70 20 1:1 11,25 4,756 Đạt 

4 70 22 1:1 9 3,759 Đạt 

5 70 24 1:1 9,5 3,531 Đạt 












3.2. Khảo sát thay đổi thành phần phối liệu tro bay và phụ gia khi 

tỉ lệ hỗn hợp/cát là 1:2 



Số 

thứ 

tự 


Tro bay 

(%) 

Thành phần 


Phụ gia 

ml/100g hỗn 

hợp 

Tỉ lệ hỗn 

hợp / cát 

Độ bền 

uốn 

(kg/cm 2 ) 

Độ bền 

nén 

(MPa) 

Hiện 

trạng mẫu 

(Đánh giá 

ngoại 

quan) 

1 30 16 1:2 0 0 Bùn nhão 

2 30 18 1:2 0 0 Bùn nhão 

3 30 20 1:2 0 0 Bùn nhão 

4 30 22 1:2 0 0 Nứt gãy 

5 30 24 1:2 0 0 Nứt gãy 

Qua bảng trên có thể thấy khi hàm lượng bùn đỏ so với tro bay nhiều thì sản 

phẩm sau khi dưỡng hộ sẽ không hình thành mà tồn tại dưới dạng bùn nhão không 

không cứng để có thể đem đi chưng áp. Khi lượng phụ gia nhiều thì pH trong hỗn 

hợp sẽ cao khi chưng áp sẽ gây ra hiện tượng nứt gãy hoặc vỡ vụn không có cườn 

độ. Điều đó cho thấy rằng tỉ lệ tro bay:bùn đỏ 30:70 là chưa đạt yêu cầu. 














Số 

thứ 

tự 


Tro bay 

(%) 

Thành phần 


Phụ gia 

ml/100g hỗn 

hợp 


hợp / cát 

Độ bền 

uốn 

(kg/cm 2 ) 

Độ bền 

nén 

(MPa) 

Hiện 

trạng mẫu 

(Đánh giá 

ngoại 

quan) 

1 40 16 1:2 2,5 1,723 Đạt 

2 40 18 1:2 2,75 1,834 Đạt 

3 40 20 1:2 3,25 2,323 Đạt 

4 40 22 1:2 3,75 2,453 Đạt 

5 40 24 1:2 4,25 2,654 Đạt 

Qua bảng trên có thể thay khi thay đổi tỉ lệ giữa tro bay và bùn đỏ thì sản 

phẩm bắt đầu hình thành tốt sau khi dưỡng hộ cũng như chưng áp và bắt đầu có 

cường độ nhưng vẫn chưa cao. Khi thay đổi lượng phụ gia thì độ bền uốn và cường 

độ nén của gạch cũng tăng lên nhưng vẫn chưa cao. Nếu so sánh với bảng 3.2 thì 

cường độ gạch thấp hơn vì lượng cát cho vào nhiều hơn gạch sẽ yếu hơn và gạch 

khá bụi. 

Công thức tính cường độ chịu uốn: 

Ta có: 

l = 12 cm: khoảng cách giữa 2 giá đỡ 

= 3 

2 (/ ) 


b = 5 cm : Bề rộng của gạch theo phương vuông góc với phương tác dụng lực 











c = 3cm : Chiều dày mẫu theo phương trùng với phương tác dụng lực 

= 100 

40 . = 100 2,5 = 6,25() 

40 

với F 1 = 2,5 kg : là khối lượng quả cân làm phá hủy mẫu số 1 

Thay tất cả các thông số vào công thức cường độ chịu uốn ta được: 

= 3 3.6,25.12 

= 

2 2.5. 3 = 2,5 (/ ) 

Vậy cường độ chịu uốn của mẫu 1 là R u = 2,5 (kG/cm 2 ). 



Số 

thứ 

tự 


Tro bay 

(%) 

Thành phần 


Phụ gia 

ml/100g hỗn 

hợp 


hợp / cát 

Độ bền 

uốn 

(kg/cm 2 ) 

Độ bền 

nén 

(MPa) 

Hiện 

trạng mẫu 

(Đánh giá 

ngoại 

quan) 

1 50 16 1:2 3,25 2,467 Đạt 

2 50 18 1:2 3,5 2,579 Đạt 

3 50 20 1:2 3 2,034 Đạt 

4 50 22 1:2 4,5 3,357 Đạt 

5 50 24 1:2 4,75 3,789 Đạt 

Qua bảng trên cho thấy khi tỉ lệ tro bay/bùn đỏ là 50:50 thì sản phẩm đánh giá 


ngoại quan bên ngoài đều tốt, cường độ nén và độ bền uốn đều tốt nhưng so sánh 











với tỉ lệ 1:1 thì vận thấp hơn khá nhiều. Điều đó cho thấy lượng cát ảnh hưởng khá 

lớn đến cường độ của gạch. 



Số 

thứ 

tự 


Tro bay 

(%) 

Thành phần 


Phụ gia 

ml/100g hỗn 

hợp 


hợp / cát 

Độ bền 

uốn 

(kg/cm 2 ) 

Độ bền 

nén 

(MPa) 

Hiện 

trạng mẫu 

(Đánh giá 

ngoại 

quan) 

1 60 16 1:2 7,5 4,341 Đạt 

2 60 18 1:2 7,875 4,412 Đạt 

3 60 20 1:2 11,5 4,895 Đạt 

4 60 22 1:2 7,5 3,924 Đạt 

5 60 24 1:2 8,25 4,102 Đạt 

Qua bảng trên cho thấy khi tăng lượng tro bay lên thì độ bền uốn cũng như 

cường độ chịu nén của sản phẩm đã tăng lên khá cao nhưng không đều vẫn có sự 

thay đổi khá hơn khi lượng tro bay và phụ gia tăng lên. 
















Số 

thứ 

tự 

Tro bay 

(%) 

Thành phần 

Phụ gia 

ml/100g hỗn 

hợp 


hợp / cát 

Độ bền 

uốn 

(kg/cm 2 ) 

Độ bền 

nén 

(MPa) 

Hiện 

trạng mẫu 

(Đánh giá 

ngoại 

quan) 

1 70 16 1:2 10,25 5,035 Đạt 

2 70 18 1:2 12,75 5,223 Đạt 

3 70 20 1:2 9,25 4,735 Đạt 

4 70 22 1:2 8,5 4,534 Đạt 

5 70 24 1:2 8,25 4,627 Đạt 

Qua bảng trên có thể thấy khi lượng tro bay tăng lên thì cường độ của gạch 

tăng lên khá cao và có thể coi là tốt nhất trong tỉ lệ hỗn hợp:cát =1:2. Nhưng khi 

lượng phụ gia tăng lên thì cường độ của gạch có xu hướng giảm đi nhưng vẫn khá 

cao. 

Qua các thống kê số liệu trên thì có thể rút ra được các thông số phối liệu tốt nhất 

cho tỉ lệ hỗn hợp: cát = 1:2. 

STT 

Bảng 3.12 - Thông số phối liệu tốt nhất cho tỉ lệ hỗn hợp:cát là 1:2 

Tro bay 

Thành phần 

Phụ gia 


(kg/cm 2 ) 


(MPa) 

1 70 18 12,75 5,223 

2 60 20 11,5 4,895 


3 70 16 10,25 5,035 











Qua các bảng số liệu so sánh cho thấy cường độ gạch với tỉ lệ hỗn hợp:cát = 

1:1 cao hơn cường độ của gạch với tỉ lệ hỗn hợp:cát = 1:2 qua đó cho thấy rằng khi 

cho hàm lượng cát nhiều thì chất lượng của gạch sẽ giảm xuống. 

Từ số liệu 2 bảng 3.6 và bảng 3.12 có thể rút ra các thông số phối liệu tốt nhất khảo 

sát được từ 2 tỉ lệ trên 

Số 

thứ 

tự 

Tro bay 

(%) 

Bảng 3.13 - Thông số phối liệu tốt nhất 

Thành phần 

Phụ gia 

ml/100g hỗn 

hợp 


hợp / cát 

Độ bền 

uốn 

(kg/cm 2 ) 

Độ bền 

nén 

(MPa) 

1 60 22 1:1 13,5 5,372 

2 70 18 1:2 12,75 5,223 

3 60 20 1:1 12,25 4,928 

4 70 18 1:1 11,875 4,885 

Từ kết quả trên có thể kết luận như sau: 

- Tro bay chiếm 30 – 35% khối lượng tổng 

- Bùn đỏ chiếm 15 – 20 % khối lượng tổng 

- Cát sẽ chiếm từ 33,3 – 50 % khối lượng tổng 

- Lượng phụ gia sẽ dao động từ khoảng 20 ± 2ml/100g hỗn hợp tro bay và bùn đỏ 

3.3. Khảo sát sự thông đổi các thông số phối liệu 

Từ kết quả tính toán phần trăm khối lượng các nguyên liệu có thể thấy rằng 

lượng bùn đỏ vẫn chiếm một tỉ lệ khá thấp so với tổng khối lượng phối liệu nhưng 


với mục tiêu của đề tài là xử lý chất thải bùn đỏ thì với giá trị như trên vẫn chưa 

thỏa mãn yêu cầu, lượng cát sử dụng vẫn còn khá lớn. Nên sẽ tiến hành thay đổi 











phối liệu trên để có thể giảm được lượng cát và tăng hàm lượng bùn đỏ cũng như 

tro bay. 

Sau khi thay đổi thông số phối liệu được kết quả như sau: 

Số thứ tự 

Tro bay 

Bảng 3.14 - Kết quả thay đổi thành phần phối liệu 

Thành phần 

Phụ gia 

ml/100g 

hỗn hợp 


hợp/cát 

Độ bền 

uốn 

(kg/cm 2 ) 

Độ bền 

nén 

(MPa) 

Hiện trạng 

mẫu ( 

Đánh giá 

ngoại 

quan) 

1 60 22 1,25:1 11,25 4,781 Đạt 

2 60 22 1,5:1 14,375 5,673 Đạt 

3 60 22 1,75:1 10,75 4,223 Đạt 

4 60 22 2:1 8,5 3,524 Đạt 

5 60 22 3:1 5,25 2,345 Đạt 

6 60 22 4:1 0 0 Bùn nhão 

7 60 22 5:1 0 0 Bùn nhão 

Qua bảng số liệu trên có thể tìm được mẫu có độ bền uốn và độ bền nén tốt 

nhất có phối liệu là 36 % tro bay, 24 % bùn đỏ và 40 % cát , lấy mẫu này để đi phân 

tích quá trình hình thành geopolymer cũng như các thành phần khoáng có trong 

gạch thông qua các phương pháp phân tích IR,X-ray và SEM. 

3.3.1. Kết quả phân tích IR 

3.3.1.1. Bùn đỏ 












Bước sóng từ 400 – 4000 

cm -1 

3460 

1633,4 

441 

980-1110 

884 

1435 

Bảng 3.15 – Các bước sóng dao động của bùn đỏ 

So với phổ chuẩn n có tất t cả các dao động đặc trưng. Tuy nhiên chỉ mới phát 

hiện có liên kết Al-OH, chưa phát hiện liên kết Si-O-H, 2 liên kết này là các 

oligomer cơ sở để tổng hợp geopolymer. 

Hình 3.1 –Phổ IR bùn đỏ 

Liên kết 

Bùn đỏ đ (cm -1 ) 

H-O-H 3620-3434 

H-O-H 1639 

Si-O,Si-O-Fe 

Si-O-Si,Si-O 1002 

Al-O-H 

455 

802 

CO 3 1477-1410 









3.3.1.2. Geopolymer 




Từ hình phổ IR trên có thể đưa các nhận xét như sau: 

-Vị trí các đỉnh trong vùng 950-1200 cm - 

là1083,1005,1081,1028,1084,1033,1078,1079,1028,1031,1085,1034,1082được cho 

là sự kéo căng của a liên kết Si - O - T (T = Si/Al). Đây là dải i chính của quang phổ 

tro bay và geopolymer được tổng hợp từ tro bay. Sự thay đổi vị trí các đỉnh có liên 

quan tới sự thay thế Si trong mạng thủy tinh Si - O - T với i các cation khác nhau như 

Al,Na,K,Ca với sự có mặt của nhiều oxit cầu nối ( Si - O – Na hoặc c Si - O - K) 

- Các geopolymer có chứa mạng lưới trật tự ngắn của liên kết tứ diện n Si-O-Si và Si- 

O-Al. Các phân tử nước c trong geopolymer được xác định bởi dải i của c O-H trong 

khoảng 3200-3700 cm -1 . Các đỉnh hấp thụ mạnh tại 3440-34803480 cm -1 ,đỉnh hấp thụ 

yếu tại 2928-2955 cm -1 tương ứng với số sóng của O-H H trong khi 1650 cm -1 được 

cho là số sóng của C-O O trong cacbonat 

Hình 3.2 - Phổ IR của mẫu 


-1 

cụ 

thể 











- Khi tổng hợp geopolymer các cation kiềm chưa phản ứng tác dụng với sự hòa tan 

của CO 2 tạo thành cacbonat trong ma trận gel. Sau khi vật liệu đóng rắn dung dịch 

trong lõi chứa kiềm sẽ khuếch tán ra bề mặt qua các mao quản do sự chênh lệch 

nồng độ kiềm giữa lõi và bề mặt. Sự vận chuyển các ion kiềm dẫn đến sự kết tủa 

của cacbonat tại bề mặt. 

Bảng 3.16 - Các bướcsóng dao động của geopolymer 

Số sóng (cm -1 ) Liên kết Dao động 

457,95 Si-O Si-O ốn trong mặt phẳng 

515,08 Si-O-Al Si-O-Al uốn 

561,07 

Si-O-Si 

Mạng lưới Si-O-Si kéo 

căng đối xứng 

693,04 Si-O Si-O co dãn đối xứng 

796,08 

Al-OH 

Si-O-Si 

Dao động kéo căng của 

Al-OH liên kết 4 và liên 

kết mạng lưới Si-O-Si 

1011,89 Si-O Đối xứng Si-O 

1417-1470 C-O Kéo căng C-O (cacbonat) 

1645 O-H Uốn cong O-H 

2856-2927 O-H Kéo căng O-H 

3441 O-H Kéo căng O-H 

Từ kết quả phân tích trên có thể thấy rằng: 


- Nguyên liệu ban đầu có các dao động của các liên kết để tổng hợp 

geopolymer,liên kết Si-O-Al, Si-O-Fe…. 











- Khi đưa tro bay và cát vào SiO 2 hoạt tính có trong cát vs tro bay tác dụng với 

NaOH dư có trong bùn đỏ cộng với phụ gia NaOH thêm vào tạo thành Na 2 O.nSiO 2 

do NaOH bẽ gãy các liên kết của SiO 2 . 

- Nhìn trên phổ IR các liên kết Al-O-H còn tồn tại rất ít chứng tỏ đã tham gia quá 

trình tạo geopolymer. Chủ yếu hiện diện các liên kết Si-O, O-H với các mũi đặc 

trưng của khoáng quarzt 

3.3.2. Kết quả phân tích X-ray 

Hình 3.3 – X-ray của mẫu 

Từ kết quả X-ray thấy mẫu có cấu trúc vô định hình đến nữa tinh thể,pha tinh 

thể bao gồm các khoáng : quarzt (SiO 2 ), gibbsite (Al(OH) 3 ), hematite (Fe 2 O 3 ), 


geothite (FeO(OH))… 

3.3.3. Kết quả phân tích SEM 











Hình 3.4 – SEM của mẫu 

Quan sát hình ảnh bề mặt mẫu vật liệu geopolymer từ tro bay dưới kính hiển 

vi điện tử quét thấy trong cấu trúc vật liệu gồm pha vô định hình liên tục và sít đặc, 

có rất ít lỗ xốp. Hạt hoặc biên giới hạt tinh thể trên ảnh không rõ ràng, có thể do bị 

nền vô định hình của vật liệu che khuất. Chính nhờ cấu trúc vô định hình liên tục 

này làm cho vật liệu geopolymer có cường độ cao. 

Hình ảnh cấu trúc vật liệu thể hiện pha vô định hình khá gián đoạn, ngoài ra 

còn có các tập hợp hạt có hình dạng không đồng đều, môi tập hợp có vẻ được tạo 

nên từ nhiều hạt nhỏ hơn có thể là quarzt, gibbsite, hematite, geothite… 












4.1. Kết luận 

CHƯƠNG 4 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 

Với mục tiêu đề tài đặt ra là xử lý chất thải bùn đỏ theo phương pháp 

geopolymer từ các nguyên liệu là các loại dễ tìm cũng như là phế thải trong ngành 

sản xuất công nghiệp, cải thiện được rất nhiều vấn đề về môi trường cũng như an 

ninh quốc gia mà xã hội đang rất quan tâm đồng thời cũng góp phần mở ra cho 

ngành vật liệu xây dựng một hướng đi mới từ những nguồn nguyên liệu mới rẻ tiền 

thay cho vật liệu đất sét nung truyền thống đang ngày dần cạn kiệt. Qua quá trình 

nghiên cứu đã rút ra được một số kết luận như sau: 

- Tạo được geopolymer với liên kết Si-O-Al, Si-O-Fe, [AlO 4 ], [SiO 4 ] 

- Cường độ nén có thể đạt cao nhất gần 6 MPa 

- Có thể áp dụng vào sản xuất gạch không nung 

- Từ kết quả nghiên cứu về độ bền nén của các mẫu cho thấy rằng cường độ của các 

mẫu gạch còn phụ thuộc nhiều vào hàm lượng bùn đỏ được sử dụng, sự phân bố lổ 

xốp, chế độ chưng áp, thời gian dưỡng hộ... 

4.2. Kiến nghị 

- Tiến hành khảo sát thời gian và nhiệt độ chưng áp vì điều kiện tiến hành thí 

nghiệm không cho phép nên phải phụ thuộc vào quy trình sản xuất của nhà máy 

- Tiến hành nghiên cứu với các loại nguyên liệu khác như xỉ lò, puzoland, 

diatomite... 

Ngoài ra cần kiểm tra khối lượng thể tích, độ hút nước, hệ số mềm của các vật liệu 

để biết được môi trường sử dụng thích hợp. 












TÀI LIỆU THAM KHẢO 

[1]. TS Hà Văn Hồng , Bài giảng Công nghệ chế biến Bauxit, Trường Đại học Công 

Nghiệp TP Hồ Chí Minh. 

[2]. TS. Đào Văn Đông, GS.TS.Phạm Duy Hữu, KS. Nguyễn Ngọc Lân, Định 

hướng sử dụng một số chất thải rắn trong các ứng dụng xây dựng,Bộ môn Vật liệu 

xây dựng Viện KH và CN xây dựng giao thông Trường Đại học Giao thông Vận tải. 

[3]. Nguyễn Thị Thanh Thảo, Vũ Huyền Trân, Nguyễn Văn Chánh, Tân dụng phế 

thải bùn đỏ từ quặng Bauxite để sản xuất gạch đất sét nung nhiệt độ thấp,Đại học 

Bách Khoa TP Hồ Chí Minh. 

[4]. Đỗ Quang Minh, Chất kết dính từ bùn đỏ, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, số 

56/2006, p112-115. 

[5]. John L. Provis and Jannie S. J. van Deventer, Geopolymers: Structure, 

processing, properties and industrial applications, 2009. 

[6]. Joseph Davidovits, Geopolymer, Green Chemistry and Sustainable 

Development Solutions, 2007. 

[7]. M. Criado, A. Fernandes-Jimenes, A. Palomo, “Alkali activation of fly ash: 

effect of the SiO2/Na2O ratio”, Microporous Mesoporous Mater. 106(2007) 180- 

191. 

[8]. TCVN 7959:2008, Block bê tông khí chưng áp (AAC), Hà Nội 2008. 












PHỤ LỤC 

Phụ lục 1 – X-ray bùn đỏ 









Phụ lục 2 – X-ray tro bay 




Phụ lục 3 – X-ray sản phẩm 


Phụ lục 4 – SEM sản phẩm

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMER

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?