Sản xuất vật liệu thủy tinh từ tro xỉ

Nhóm nghiên cứu sử dụng tro xỉ làm nguyên liệu chính, cùng với nguyên liệu bổ sung là đá vôi, có thể có thêm cát và các chất phụ gia điều chỉnh. Khối lượng các chất tùy theo yêu cầu kỹ thuật sản xuất từng loại vật liệu thủy tinh hoặc gốm thủy tinh khác nhau, và thành phần hóa học của tro xỉ.

Bước đầu tiên là trộn đều nguyên liệu gồm tro xỉ, đá vôi, cát (nếu có). Trong đó, đá vôi chiếm 10 đến 20% khối lượng, cát từ 0 đến 20%. Sau đó bổ sung lượng nước bằng 5% tổng khối lượng nguyên liệu.

Hỗn hợp này được nung cho đến khi đạt trạng thái thủy tinh đồng nhất rồi để nguội. Sau đó, định hình thành dạng tấm và đưa vào lò ủ khử ứng suất để tạo ra vật liệu thủy tinh, hoặc lò ủ kết tinh (nung nóng đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn, giữ trong một thời gian và nhanh chóng làm nguội đến nhiệt độ phòng) để tạo ra gốm thủy tinh.

Vật liệu tạo ra theo cách này có giá thành thấp do tận dụng được nguồn năng lượng là than chưa cháy hết có trong tro xỉ (hàm lượng carbon lớn hơn 8%) và sử dụng nguyên liệu tro xỉ không cần qua khâu tuyển lọc. Cách làm này giúp tận dụng tài nguyên cũng như làm giảm gánh nặng lên môi trường hơn so với các phương pháp trước đây (bắt buộc hàm lượng carbon phải nhỏ hơn 4%).

Gốm thủy tinh thu được có thể đạt được những tính chất cơ, lý, hóa học và đặc biệt là tính thẩm mỹ cao hơn so với các sản phẩm gốm và granite khác mà nó thay thế. Vật liệu thủy tinh thu được có thể dùng để sản xuất kính xây dựng, bông sợi thủy tinh, sản phẩm thủy tinh dân dụng.

Xử lý tro xỉ để kiểm soát ô nhiễm môi trường đang là vấn đề đau đầu với ngành nhiệt điện vì đây là một ngành phát sinh chất thải rất lớn, trung bình để sản xuất 1 kWh điện (sử dụng nhiên liệu than cám) sẽ thải ra từ 0,9 - 1,5 kg tro, xỉ. Dự kiến sau năm 2020, hàng chục nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam sẽ thải ra lượng tro xỉ rất lớn (hàng chục triệu tấn tro xỉ/năm). Do vậy, xử lý, tái sử dụng tro, xỉ của các nhà máy nhiệt điện là nhiệm vụ cấp bách trong bối cảnh hiện nay.