1029 nghiên cứu chế biến phế thải photphogip làm phân bón và phụ gia xi măng luận văn tốt nghiệp

BO GIAO DUC VA DAO TAOTRNỊNGDAI HOCBÁCHKHOAHÀNƯI NGUYENV A N QUANG NGHIÊNC Í f U CHËB I Ë N P H Ë T H Á I PHO TPHOG IP L À M P H Â N BONVAPHUGIAXIMANG LUANA N T I E N S I KYTHUATH O A HOC HàN ô i - 2016 BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO TRƯỜNGĐẠIHỌCBÁCH KHOAHÀ NỘI - NGUYỄNVĂNQUANG NGHIÊNCỨUCHẾBIẾNPHẾTHẢIPHOTPHOGIPLÀMPHÂNB ĨNVÀPHỤGIAXIMĂNG Chunngành:KỹthuậtHóahọcMãs ố:62520301 LUẬNÁNTIẾNSĨKỸTHUẬTHĨAHỌC NGƯỜIHƯỚNGD Ẫ N KHOAHỌC GS.TSKHL a VănBình PGS.TSL a ThếVinh HàNộ i –2016 LỜICAMĐOAN Tixincamoancckếtqunghiêncutrongluậnn nàylàcatiớishớng nGS.TSKHLaVănBìnhvàPGS.TSLaThếVinh.C csốliuvà kếtquctrình àytrongluậnn hồntồntrungthc,khngsaochp,trnglp vớit k ì aikhc.Cckếtqunghiêncu cngcha cóaicngố tk cngtrìnhnghiêncu nàokhc HàNội, thng Thaymt tậpthểhớngn năm2016 Tcgi GS.TSKHLaVănBình NguynVănQuang LỜICẢMN Đ u tiênt i x i n g i l i c m n c h n t h n h v s u s c t i G S T S K H L a V ă n Bìnhã gipt inhh ớngtênt i , c n g c h i t i ế t , T h y ã k h n g q u ả n n g i tuổi tác h ớng n t i kiến th c, kĩ quan trọng từ nhữngn g y u ỡ ngỡ Tôi xin g i lời trin s u s c n h t t i P G S T S L a T h ế Vinh,Th y ã t ậ n tìnhhớngn,aranhữngnhhớng,to mọiiukinthuậnlinht gipti hoànthànhl u ậ n n Tixin c h nt h n h c ả m n c c thy,c B ộ mnC ngnghc c cht v c ã tomọiiuk in thuậnlivcsởvậtcht vàchuyênmngiptihoànthànhluậnánnày Tixinc h nthànhc ả m n KhoaHóahọc,TrờngĐ H S P HàNội2ã toi ukin v thời gianể tihoànthànhl uậ n n Cuốicngti xinchn thànhcámnsộngviênvàkhchlca n ,ngờithn vàc it làginhã tonimtingiptiphn uhọctậpvàhồnthànhl u ậ n n Tácgiả NguynVănQuang MỤCLỤC DANHMỤCCÁCCHỮVIẾTTẮT .v DANHMỤCCÁCBẢNG .vi DANHMỤCCÁCHÌNH .viii MỞĐẦU CHƯN G 1.TỔNGQUAN 1.1 Thành phần hóa họccủa photphogip Tnh hnh ph tsinh sd n g p h o t p h o g i p .8 1.2.1.Tình hìnhphátsinh vàsửụngphotphogip trênthếgiới 1.2.2 Tình hìnhsản xuatvàtiêuthụphotphogipởVit Nam 22 3N h ậ n x é t 24 4Ứ n g dngcủaccsảnphẩmsauxl ý 25 1.4.1 Ứngụngcủa ammoniumsulfatethuđược 25 1.4.2 Ứngụ n g củaCanxiflourie 25 1.4.3 Ứngụ n g củaCanxioxie .26 1.4.4 Ứngụ n g Canxisulfi e 26 1.4.5 Ứngụ n g củalưuhuynhi o x i e 27 5K ế t luận 27 CHƯN G 2.PHƯN G PHÁPNGHIÊNCỨUVÀTHỰCNGHIỆM 28 2.1 Phn g p h p nghincứu 28 2.1.1 Phương pháp hóa học ướt phân tích thành phan nguyênliu sản pham[1,2,27,32,86] .28 2.1.2 Phươngpháphóalýp h â n tíchnguyênli uvàsảnpham 33 Phn g phpnghincứuthựcnghiệm 37 2.2.1 D ngphảnứng traođổi ionđể chuyểnhóagốcsulfatecủabã thảiphotphogipthànhmuốisulfatehịatan 37 2.2.2 Phảnứngứngpharan 38 2.2.3 Xửlýsốliu .40 CHƯN G 3.KẾTQUẢVÀTHẢOLUẬN 41 3.1 Phântíchthànhphầnphotphogipbanđầu 41 3.1.1 Thànhphanhóahọchọcchínhcủaphotphogip 41 3.1.2 Hàmlượngcácnguyên tố kháctrong mauphotphogip 41 3.1.3 Thànhphanpha 43 3.2 Nghin cứuphản ứng chun h ó a g csulfatecủa Pt r o n g d u n g d ch .44 3.2.1 Khảo sátcácyếutố ảnh hưởngđếnhiu s u a t phảnứng 44 3.2.2 Phântíchthànhphansảnpham 56 3.2.3 Nhậnxét .60 3.2.4 Sơđo đieuchếammoniumsulfatetừphotphogip 61 3.3 Nghincứuqut r nhkhp h o t p h o g i p bằngphảnứngpharắn .63 3.3.1 Nhitđộnghọcquátrìnhphânhủyphotphogip 63 3.3.2 Ảnh hưởngcácyếu tốđến hiusuatkhửcanxisulfatebằnglưuhuynh 71 3.3.3 Ảnh hưởngcácyếu tốđến hiu suatkhửPGbằngthanhoạttính 78 3.3.4 Ảnh hưởngcácyếu tốđến hiu suatkhửPGbằngthangỗ 91 3.3.5 Ảnh hưởngcácyếutố đếnhi usuatkhửPGbằngthanđá 96 3.3.6 Nhậnxét .103 34 Nhậnxétchung .103 KẾTLUẬN 105 TÀILIỆUTHAMKHẢO 106 DANHMỤCCÁCCƠNGTRÌNHĐÃCƠNGBỐCỦALUẬNÁN .115 PHỤLỤC 116 DANHM Ụ C CÁCCHỮV I Ế T TẮT Chữviếttat Tên FDG Flue-gasdesulfurizationgypsum(thạchcaonhàmáykhửlưuhuynh) DTA Phântíchnhitvisai(differentialthermalanalyis) DSC Phépđonhitlượngquétvisai(differentialscanning calorimetry) ICP-MS Phươngpháp khốiphổ plasmaICPMS(inductivelycoupledplasmam a s s spectrometry) IR Phổhongngoại PG Photphogip XRD PhổnhiuxạtiaX DH Dihydrat HH Hemihydrat HDH Hemidihydrat KCN Khucngnghip C2S 2CaO.SiO2 C3S 3CaO.SiO2 SA Ammoniumsulfate DANHM Ụ C CÁCBẢNG Nộidung Trang Bảng1.1.HợpchathóahọcđiểnhìnhtrongPGcủamộtsốvngởMỹ Bảng1.2.N o n g độcủanguyênt ố vilượngtrongPG Bảng1.3.N o n g độchatphóngxạ trongqun g PG Bảng1 KếtquảphântíchmauP G điểnhìnhtheo3 cngnghDH,HH, HDH Bảng3.1.Thànhphanhóahọcbãthảiphotphogip 41 Bảng3.2.Hàmlượnghóahọccácnguyêntốkháctrongbãthảiphotphogip 42 Bảng3.3.Ảnhhưởngtốcđộkhuayđếnhiusuat phảnứng 45 Bảng3.4.Ảnhhưởngthờigianđếnhiusuatphảnứng 47 Bảng3.5.Ảnhhưởngt l P G / H 2Ođếnhius ua t phảnứng 48 Bảng3.6.ẢnhhưởngkhốilượngNH4Fđếnhiusuatphảnứng 50 Bảng3.7.Ảnhhưởngcủanhitđ ộ đếnhiusuatphảnứng 51 Bảng3.8.ẢnhhưởngcủanongđộvàthểtíchNH 3đếnhiusuat phảnứng 52 Bảng3.9.Ảnhhưởngcủanongđộvàthểtíchuređếnhiusuatphảnứng 54 Bảng3.10.ẢnhhưởngNH 3vàuređếnhiusuatphảnứng 55 Bảng3.11.Thànhphan hóahọccủa mauammoniumsulfatethuđược 57 Bảng3 T h n h p h a n c c n g u y ê n t ố k h c t r o n g a m m o n i u m sulfa tet h u 60 đượcsauphảnứng Bảng3 13 Mộtsốdữkin thngs ố củaCaSO 4,CaO,SO2,O2 64 Bảng3.14.Tỷlcácdạnglưuhuynhởcácnhitđộkhácnhau 68 Bảng3.15.C c thngsốnhit đ ộ n g củaCvàCO2 70 Bảng3.16.ẢnhhưởngnhitđộđếnhiusuatphảnứngPGbằnglưuhuynh 72 Bảng3.17.Ảnhhưởngcủakíchthướchạtđếnhiusuatqtrìnhphânhủy 73 PGbằnglưuhuynhtrongthờigian60pht Bảng3.18.Ả n h hưởngcủat h i gianđếnhiusuatquátrìnhphânhủyPGbằng 74 lưuhuynh Bảng3.19.Ảnh hưởngcủatạpchatđếnhiusuatphânhủyphotphogip 76 Bảng3 K h ả o s t h i u s u a t p h ả n ứ n g p h â n h ủ y P G b ằ n g l u huynhở 78 nhit đ ộ 600oC Bảng3 Ả n h h n g t h i g i a n n u n g v k h ố i l ợ n g t h a n h o t t í n h 80 đ ế n hiu s u a t phảnứngkhinungm a u ởnhit đ ộ 700oC Bảng3 2 Ả n h h n g t h i g i a n n u n g v k h ố i l ợ n g t h a n h o t t í n h 82 đến hius uat phản ứng khinungmau nhit đ ộ 900oC Bảng3 Ả n h h n g t h i g i a n n u n g v k h ố i l ợ n g t h a n h o t t í n h đến 84 hius uat phản ứng khinungmau nhit đ ộ 1000oC Bảng3.24.KhốilượngCaSO 4bkhửvàhiu s u a t phảnứng 89 Bảng3.25.Ả n h hưởngthờigiannungvàkhốilượngthangỗđếnhiusuat 92 phảnứngkhinungmauởnhitđộ900oC Bảng3.26.Ả n h hưởngthờigiannungvàkhốilượngthangỗđếnhiusuat 94 phảnứngkhinungmauởnhitđộ1000oC Bảng3.27.Ả n h hưởngthờigiannungvàkhốilượngthanđáđếnhiusuat 97 phảnứngkhinungmauởnhitđộ700oC Bảng3.28.Ảnhhưởngthờigiannungvàkhốilượngthanđáđếnhiusuat 99 phảnứngkhinungmauởnhitđộ900oC Bảng3.29Ả n h hưởngthời giannungvàkhối lượngthanđáđếnhiusuat phảnứngkhinungmauởnhitđộ1000oC 101 DANHMỤCCÁCHÌNH Nộidung Trang Hình1.1.PGcủathếgiới Hình1.2.QuytrìnhchuyểnđổingượcdịngcủaFGD 17 Hình1.3.AmmoniumsulfatetừPGvớiNH3vàCO2 18 Hình1.4.Sảnxuatammoniums u l f a t e t thạchcaoFGDvàNH3,CO2 19 Hình1.5.HthốngtíchhợpnănglượngphânhủyPGthànhCaOvàSO2 21 Hình1.6.PhotphogipcủanhàmáyDAPĐìnhV-HảiPhịng 23 Hình2.1.ChưngcatlàmgiàuF - 32 Hình3.1.GiảnđoXRDmaubãthảiPGbanđau 43 Hình3.2.Ảnhhưởngtốckhuayđến hiusuatphảnứng 46 Hình3.3.Ảnhhưởngcủathờigianđếnhiusuatphảnứng 47 Hình3.4.ẢnhhưởngtlPGH2Ođếnhiusuatphảnứng 49 Hình3.5.ẢnhhưởngcủakhốilượngNH 4Fđếnhiusuatphảnứng 50 Hình3.6.Ảnhhưởngcủanhitđ ộ đếnhiusuatphảnứng 51 Hình3.7.ẢnhhưởngcủanongđộvàthểtíchNH3đếnhiusuatphảnứng 53 Hình3.8.Ảnhhưởngcủanongđộvàthểtíchuređếnhiusuatphảnứng 54 Hình3.9.ẢnhhưởngcủaNH3vàuređ ế n hiusuat phảnứng 56 Hình3.10.SảnphamAmmoniumsulfatethuđược 56 Hình3.11.GiảnđoXRDcủaAmmoniumsulfatethuđượcsauphản ứng 57 Hình3.12.GiảnđoXRDcủacanxiflouridethu đượcsau phản ứng 58 Hình3.13.PhổIRcủaAmmoniumsulfatethuđượcsauphản ứng 58 Hình3.14.Phổ IRcủacanxiflouridethuđượcsau phản ứng 59 Hình3.15.QuytrìnhcngnghđieuchếAmmoniumsulfatetừphotphogip 62 Hình3 Sp h ụ thuộccủa∆GT(cp)vàonhit đ ộ Tcủaphảnứng3-1 66 Hình3.17.Cânbằngcáccautửlưuhuynhv i nhitđ ộ tươngứng 67 Hình3.18 Sp h ụ thuộccủa∆GTphản ứng 3-18vàonhit đ ộ 69 Hình3.19.Sphụthuộc∆GTcủaphảnứng(3-22)theonhitđộ 71 Hình3.20.Ảnhhưởngcủanhitđộđếnquátrìnhphảnứng khửPGbằnglưuhuynh 72 Hình3 Ả n h h n g c k í c h t h c h t đ ế n h i u s u at p h ả n ứngkhửP G 73 bằnglưuhuynh