• Thứ bảy 19/09/2020 23:40
  • Hotline: 0975.867.197
Đọc báo giấy

Kỳ 5: Hướng đi nào cho sự phát triển bền vững ngành công nghiệp Bauxite Tây Nguyên?

Hướng đi nào cho sự phát triển bền vững ngành công nghiệp Bauxite Tây Nguyên là câu hỏi rất khó đối với các cấp quản lý và nhà sản xuất.
Kỳ 4: Công nghệ điện phân nhôm và các vấn đề môi trường đặt ra tại Việt Nam Kỳ 3: Giải pháp nào cho việc xử lý bùn đỏ phát sinh tại các nhà máy alumin Tây Nguyên? Kỳ 2: Công nghệ sản xuất Alumin và các vấn đề cấp bách về môi trường Kỳ 1: Tiềm năng khoáng sản Bauxite Việt Nam

BBT: Bauxite là loại khoáng sản có tiềm năng rất lớn của nước ta. Do đặc điểm quặng bauxite laterite nên trong khai thác và chế biến bauxite ở Tây Nguyên, vấn đề môi trường chủ yếu còn lại là xử lý chất thải bùn đỏ phát sinh từ dây chuyền chế biến alumin. Có nhiều giải pháp xử lý bùn đỏ, tuy nhiên giải pháp khả thi nhất về mặt kinh tế ở nước ta đó là sản xuất vật liệu xây dựng (gạch xây dựng). Nếu chế biến đến sản phẩm là alumin, hiệu quả kinh tế của việc chế biến là thấp; còn trong trường hợp tiếp tục đầu tư sản xuất nhôm thì chúng ta lại gặp khó khăn về thiếu nguồn điện giá rẻ.

Vậy định hướng ngành công nghiệp nhôm của nước ta như thế nào là câu hỏi rất khó đối với các cấp quản lý và nhà sản xuất. Bài viết này không đặt ra mục đích trả lời câu hỏi cuối cùng đó; mà chỉ cung cấp các thông tin và các phân tích khoa học cho các nhà quản lý và nhà đầu tư những thông tin để có quyết định cuối cùng. Hơn nữa, giá bán các sản phẩm chế biến (alumin, nhôm kim loại) trên thị trường lại thường dao động rất lớn có thể ảnh hưởng tới lợi nhuận khi quyết định loại sản phẩm cuối cùng ra thị trường. Nhóm tác giả chủ yếu tập trung vào các vấn đề sản xuất alumin, với các giai đoạn phát triển sản xuất chủ yếu là quy hoạch khai thác và chế biến, công nghệ khai thác bauxite, tận dụng bùn đuôi quặng, xử lý tận dụng bùn đỏ, thiết kế các khu chế biến tổng hợp.

Nhà máy Alumin Tân Rai, Lâm Đồng.

Quy hoạch khai thác và chế biến Bauxite

Từ tư liệu thị trường thể hiện trên hình dưới đây, có thể thấy giá của hai loại sản phẩm thay đổi đôi lúc không đồng biến, dẫn đến các rủi ro cho từng thời điểm cung cấp hàng hóa của nhà sản xuất ra thị trường thế giới. Theo đó, trừ thời điểm năm 2016, giá trung bình alumin xuống dưới 300 USD/tấn, nhưng sau đó lại tăng lên tới 500 USD/tấn; phần lớn thời gian còn lại, kể cả dự báo cho đến năm 2024 giá alumin đều cao hơn 300 USD/tấn. Giá nhôm kim loại ít biến động hơn, kể cả thời điểm khi giá alumin cao và dao động trong khoảng 1.800 – 2.200 USD/tấn.

Giá alumin và nhôm kim loại trên thị trường Thế giới.

Hiện nay chi phí sản xuất của các nhà máy alumin Tân Rai và Nhân Cơ theo luận chứng kinh tế kỹ thuật và thực tế sản xuất đều thấp hơn 300 USD/tấn alumin. Do đó, việc đầu tư sản xuất alumin tại Tây Nguyên hoàn toàn có hiệu quả kinh tế. Dự báo nhu cầu nhôm kim loại của thế giới tiếp tục tăng từ mức 58 triệu tấn năm 2018 lên tới 70 triệu tấn vào năm 2024, trong đó mức tăng chủ yếu tập trung ở Châu Á. Do vậy, việc gia tăng sản xuất alumin và nhôm kim loại của nước ta phù hợp với quy luật gia tăng nhu cầu của thế giới.

Hiện trạng và dự báo nhu cầu tiêu thụ nhôm kim loại Thế giới.

Ở Việt Nam, khi xây dựng các quy hoạch sản xuất người ta thường chỉ đưa ra một kịch bản, kể cả đối với quy hoạch ngành kinh tế. Do đó, khi thị trường thay đổi, chúng ta thường lúng túng trong việc đối phó. Về mặt môi trường, các dự án quy hoạch ngành kinh tế theo luật cần phải có báo cáo đánh giá môi trường chiến lược (ÐMC); nhưng việc thực hiện ÐMC cho một kịch bản quy hoạch không cho phép tiếp cận bản chất sâu xa của ÐMC là đánh giá để lựa chọn kịch bản phát triển tối ưu cho ngành kinh tế, dựa theo sự so sánh kết quả đánh giá các vấn đề môi trường cốt lõi của các kịch bản đề xuất. Do đó, để có được quy hoạch khai thác và chế biến bauxite mang tính khả thi, chúng ta cần đưa ra nhiều kịch bản và sử dụng công cụ ÐMC để tiến hành quản lý và điều chỉnh dự án quy hoạch đó ứng phó tích cực với sự thay đổi nhu cầu alumin và kim loại nhôm trên thị trường thế giới. Các vấn đề môi trường cốt lõi sử dụng trong ÐMC quy hoạch khai thác và chế biến bauxite Tây Nguyên có thể gồm:

- Giá alumin và nhôm kim loại trên thị trường thế giới;

- Tác động môi trường đến các loại tài nguyên thiên nhiên: tài nguyên đất, tài nguyên nước, đa dạng sinh học;

- Tác động ô nhiễm môi trường không khí, nước và đất khu vực;

- Giải pháp và chi phí khắc phục ô nhiễm và phục hồi môi trường;

- Tác động môi trường xã hội như: phân hóa giầu nghèo, bảo tồn văn hóa các dân tộc ít người ở Tây Nguyên;

- Tác động an ninh quốc phòng.

Kịch bản số 1 mang tính an toàn cao có thể đề xuất là nâng công suất hai nhà máy sản xuất alumin Tân Rai và Nhân Cơ hiện có cùng với việc triển khai đưa vào sản xuất nhà máy nhôm Trần Hồng Quân giai đoạn I.

Việc phân tích lựa chọn phương án sản phẩm cuối cùng là alumin hay nhôm kim loại cũng cần đặt ra trong bối cảnh mua bán điện nước ta sẽ đi theo hướng thị trường để hòa nhập với giá điện của các nước trong khu vực ASEAN khi Nhà nước bỏ trợ các loại thuế cho hoạt động sản xuất điện truyền thống (nhiệt điện và thủy điện). Nếu chỉ tính trên các chi phí nguyên liệu là alumin (1.922 kg alumin/1 tấn Al kim loại) và tiền điện (14.000 KWh/1 tấn Al kim loại) khi Nhà nước bỏ dần trợ giá theo bảng 2 [4] ta có thể thiết lập bảng 1 để so sánh lợi ích của việc sản xuất kim loại nhôm trong điều kiện Việt Nam.

Ước tính lợi ích sản xuất kim loại nhôm dựa trên chi phí nguyên liệu và điện.

So sánh kết quả ước tính với biểu đồ có thể thấy: chỉ tính tiền điện và nguyên liệu alumin, việc sản xuất nhôm kim loại không tạo ra lợi nhuận khi giá bán điện của Nhà nước cao hơn mức 8 USD cents/KWh. Do vậy, chỉ khi giá điện thấp hơn mức 8 USD cents/KWh thì sản xuất nhôm kim loại mới có thể tạo ra hiệu quả kinh tế cho nhà sản xuất để xuất khẩu ra thị trường thế giới. Như đã nói ở bài báo, dự án nhà máy luyện nhôm Trần Hồng Quân có thể tạo ra lợi nhuận do được Nhà nước trợ giá bán điện là 5 USDcents/Kwh. Còn việc sản xuất alumin theo công nghệ hiện nay chắc chắn tạo ra lợi nhuận trong giai đoạn từ nay đến 2024.

Điều chỉnh công nghệ khai thác và tuyển quặng

Như đã trình bày ở bài báo, quặng bauxite ở Tây Nguyên nằm trong vỏ phong hóa dưới lớp đất thổ nhưỡng khoảng 2m và có chiều dày dao động từ 5-20m nên hoạt động khai thác thực hiện theo phương pháp lộ thiên bằng hình thức cuốn chiếu và hoàn thổ từng phần. Lớp đất thổ nhưỡng dày khoảng 2m được bóc lên và để dồn vào một góc. Sau khi lấy quặng xong, lớp đất thổ nhưỡng được rải lại moong khai thác và tiến hành trồng cây keo. Các moong khai thác thường khá sâu, nên tạo ra các hố trên bề mặt địa hình gốc. Một thiếu sót thường thấy ở đây là khi lấy quặng bauxite người ta không để lại thành moong ở khu vực địa hình dốc. Trong điều kiện lượng mưa lớn và tập trung vào mùa mưa, lớp đất hoàn thổ dễ bị rửa trôi. Nếu để lại các thành moong ở địa hình thấp và kết hợp với biện pháp bơm bùn đuôi quặng trở lại có thể biến các moong thành bãi thải trong để chứa bùn đuôi quặng trước khi đổ lớp đất thổ nhưỡng nói trên. Cách làm này vừa tiết kiệm kinh phí xây dựng hồ bùn đuôi quặng vừa làm cho địa hình sau khai thác không còn các hố sâu, rất thuận lợi cho canh tác nông lâm nghiệp sau giai đoạn hoàn thổ.

Hoạt động tuyển quặng được trình bày tại bài báo trong nhà máy tuyển quặng tại đây, quặng nguyên khai được chuyển về từ các moong bằng ô tô tải. Quặng nguyên khai qua hệ thống máy đập, sàng và rửa sẽ thành tinh quặng; các hạt sét bám và hạt laterite nhỏ sẽ theo dòng nước đến bể cô đặc. Quá trình lắng của các hạt sét mịn sẽ được tăng cường nhờ các chất keo tụ dạng PAC. Bùn lắng lẫn nước sẽ được bơm ra hồ bùn đuôi quặng, nước từ hồ bùn đuôi quặng có thể tận dụng để bơm trở lại nhà máy tuyển quặng.

Với lượng bùn đuôi quặng của các nhà máy tuyển quặng bauxite Tây Nguyên khá lớn, chiếm khoảng 50% khối lượng quặng nguyên khai, nên nhu cầu phải mở rộng các hồ bùn đuôi quặng trong quá trình khai thác là khá lớn. Việc tận dụng bùn đuôi quặng để bơm lại các moong khai thác sẽ giảm chi phí mở rộng hồ chứa bùn đuôi quặng, giảm rủi ro sự cố môi trường do vỡ hồ bùn đuôi quặng, cũng như nâng cao chất lượng quá trình phục hồi môi trường ở các moong khai thác. Một số thí nghiệm quy mô nhỏ sử dụng bùn đuôi quặng để phục hồi môi trường đã được triển khai ở nhà máy alumin Tân Rai, Lâm Ðồng cho thấy kết quả rất tốt khi trồng cây. Tiếc rằng phương án này chưa có trong dự án ban đầu nên cần được nghiên cứu triển khai và sự cho phép của các cơ quan quản lý môi trường và tập đoàn TKV.

Thủ tướng Nguyễn Xuân Phúc thăm hỏi, động viên CBCNV Nhà máy Alumin Nhân Cơ. (Ảnh: VGP)

Tận dụng bùn đuôi quặng

Các kết quả phân tích bùn đuôi quặng của chúng tôi lấy từ hồ bùn đuôi quặng số 1 của nhà máy alumin Tân Rai, Lâm Ðồng cho thấy: thành phần khoáng vật của bùn đuôi quặng gồm các khoáng vật sét (Kaolinit, Monmorilonit, Nontronit), khoáng vật quặng (Gipxit, Goetit, Hematit).

Giản đồ Rơngen mẫu bùn đuôi quặng hồ bùn đuôi quặng số 1, nhà máy alumin Tân Rai, Lâm Đồng.

Kết quả phân tích hóa học bùn đuôi quặng cũng cho thấy, thành phần hóa học của các mẫu bùn đuôi quặng tương đồng với thành phần hóa học của lớp sét litoma nằm dưới tầng laterit của vỏ phong hóa.

Như vậy, bùn đuôi quặng với thành phần khoáng vật và hóa học như trên, không chứa các hóa chất độc hại và kim loại nặng, có thể sử dụng để cải tạo đất bị thoái hóa. Trong trường hợp chuyển vào các moong sau khi kết thúc khai thác quặng bauxite, bùn đuôi quặng sẽ làm tăng khả năng dinh dưỡng của đất hoàn thổ đối với cây trồng, giảm các hố trũng địa hình sau khai thác, cũng như giảm nhu cầu xây dựng hồ chứa bùn đuôi quặng. Với thành phần hóa học và khoáng vật như đã nói trên, bùn đuôi quặng có tiềm năng trở thành nguyên liệu để sản xuất vật liệu xây dựng (gạch gốm nung) khi có nhu cầu. Do đó, việc xem bùn đuôi quặng là chất thải cần phải tư duy lại.

Các nhà khoa học trong chuyến đi thực địa bùn đỏ tại Tây Nguyên.

Xử lý tận dụng bùn đỏ để sản xuất các sản phẩm phụ

Trong bài báo, chúng tôi đã đề cập đến các nghiên cứu sử dụng bùn đỏ trên Thế giới và ở Việt Nam. Khác với bùn đỏ phát sinh từ việc sản xuất alumin từ quặng bauxite biến chất, bùn đỏ của các nhà máy alumin Tân Rai, Lâm Ðồng và Nhân Cơ, Ðắc Nông không chứa chất phóng xạ nên có thể tận dụng trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên, phân tích cụ thể các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước, chúng tôi cho rằng: ngoài những ứng dụng hiệu quả (làm chất hấp thụ, làm mầu sơn, v.v.) nhưng nhu cầu rất ít, thì ứng dụng tiềm năng nhất với quy mô lớn bùn đỏ các nhà máy alumin Tân Rai và Nhân Cơ là sản xuất gạch gốm xây dựng. Với công nghệ sản xuất gạch đất sét nung thông thường có sẵn ở nước ta, bùn đỏ có thể kết hợp với vật liệu phụ gia sẵn có tại địa phương để sản xuất ra gạch gốm nung có chất lượng cao và an toàn về môi trường. Trong quá trình nung, dưới tác động của phụ gia bổ sung, các thành phần độc hại trong bùn đỏ là Na+ và kim loại nặng sẽ kết tinh thành khoáng vật silicat không độc hại.

Dưới đây là phác thảo một dây chuyền sản xuất gạch gốm đất nung từ bùn đỏ phát sinh tại các nhà máy alumin Tây Nguyên bằng lò Tuynel công suất 15 triệu viên gạch/năm.

- Diện tích đất xây dựng dây chuyền: 1ha

- Chi phí thiết bị nhà xưởng: 15.000.000.000 VNÐ

- Chi phí than: 200 tấn

- Chi phí điện: 1.000.000.000 Kw

- Lượng bùn đỏ được xử lý hoàn toàn: 15.000 tấn

- Chi phí phụ gia: 500 triệu VNÐ

- Số lượng cán bộ công nhân 30-50 người (dự kiến mức lương bình quân 10 triệu/tháng)

- Chi phí hành chính và chi phí khác 20% doanh thu

- Chất lượng gạch mác >75

- Giá thành một viên gạch tiêu chuẩn 220x110x60 mm: 500 VNÐ/viên

Như vậy, so với các nhà máy gạch đất sét nung, giá thành gạch có thể thấp hơn do nhiệt độ nung thấp và nguyên liệu chính là bùn đỏ không phải trả tiền. Tuy nhiên, việc tiêu thụ gạch có thể gặp khó khăn ban đầu vì sản phẩm gạch chưa có thị trường. Khi sản phẩm gạch gốm bùn đỏ được thị trường chấp nhận, dây chuyền sản xuất sẽ có lãi. Nếu được hỗ trợ của nhà máy alumin thay cho việc xử lý bùn đỏ bằng chôn lấp, thì việc tận dụng bùn đỏ theo phương án công nghệ này sẽ mang lại giá trị đa lợi ích. Vấn đề môi trường phát sinh từ chi phí và rủi ro sự cố chôn lấp bùn đỏ như hiện nay ở các nhà máy alumin sẽ được giải quyết triệt để.

Trên đây là ví dụ rút ra từ kết quả nghiên cứu của đề tài trọng điểm cấp Ðại học quốc gia Hà Nội mã số QGTÐ 11.10 của nhóm tác giả do PGS.TS. Lưu Ðức Hải chủ trì. Có thể trong tương lai, các nghiên cứu bổ sung của các nhà khoa học Việt Nam đưa đến các giải pháp xử lý tận dụng bùn đỏ có hiệu quả hơn.

Thiết kế các khu công nghiệp chế biến tổng hợp quặng bauxite

Các phân tích trên cho ta suy nghĩ đến giải pháp thiết kế xây dựng các khu công nghiệp chế biến tổng hợp quặng bauxite Tây Nguyên thay cho các nhà máy alumin Tân Rai và Nhân Cơ hiện nay. Nguyên lý của việc chế biến tổng hợp quặng bauxite Tây Nguyên là quay vòng và khép kín quy trình khai thác và chế biến khoáng sản theo mô hình “Khu công nghiệp sinh thái”. Sơ đồ khung của mô hình Khu công nghiệp sinh thái “Khai thác và chế biến tổng hợp quặng bauxite Tây Nguyên” được trình bày trong hình dưới đây.

Các đồi chứa quặng bauxite đang được xếp vào loại đất bị thoái hóa do laterit rất mạnh, sau khi khai thác và phục hồi sẽ biến thành các rừng cây hoặc vườn cây ăn quả tươi tốt.

Ðầu vào khu công nghiệp là quặng laterit, hóa chất, than, nước sạch, còn đầu ra chỉ gồm alumin, nhôm kim loại, gạch gốm nung và nước thải đã xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường.

Mô hình khu khai thác và chế biến tổng hợp quặng bauxite Tây Nguyên.

Từ những nội dung đã trình bày trong loạt bài trên cho thấy, tiềm năng khoáng sáng bauxite rất lớn khi khai thác và chế biến sâu thành sản phẩm alumin sẽ cho giá trị kinh tế đạt tới khoảng 900 tỉ USD. Với công nghệ hiện nay và thành phần bùn đỏ không chứa nguyên tố phóng xạ độc hại thì hoàn toàn có khả năng xử lý được (đây là điều mà những năm qua còn quan ngại). Ðồng thời có một số nhận định sau:

- Cần có các kịch bản và đánh giá môi trường chiến lược (ÐMC) quy hoạch khai thác và chế biến bauxite Tây Nguyên dựa trên các vấn đề cốt lõi về môi trường.

- Cần điều chỉnh công nghệ khai thác và tuyển quặng bauxite Tây Nguyên để giảm chi phí và tận dụng tài nguyên.

- Bùn đuôi quặng không phải là chất thải có thể sử dụng quặng để phục hồi moong khai thác và cải tạo đất.

- Bùn đỏ có thể tận dụng để sử dụng trong nhiều lĩnh vực, trong đó nếu tận dụng làm gạch gốm xây dựng sẽ mang lại hiệu quả kinh tế.

- Cần thiết kế Khu công nghiệp chế biến tổng hợp bauxite Tây Nguyên theo mô hình Khu công nghiệp sinh thái.

Kiến nghị cơ quan quản lý

- Cơ quan quản lý tài nguyên và môi trường cần tạo điều kiện cho các điều chỉnh công nghệ khai thác và chế biến quặng bauxite Tây Nguyên hiện đang có tại hai nhà máy alumin Tân Rai và Nhân Cơ theo hướng tận dụng tài nguyên và giảm tác động môi trường.

- Bộ Công Thương và Tập đoàn TKV cần phải cân nhắc khi lựa chọn các phương án sản xuất hướng tới phát triển bền vững ngành công nghiệp nhôm dựa trên tiềm năng to lớn của quặng bauxite laterit Tây Nguyên.

Nhóm PV/Tạp chí KTMT
Xem phiên bản mobile