Độ trắng của cao lanh là một chỉ số quan trọng trong sản xuất gốm sứ, nó phụ thuộc vào mức độ tinh khiết và chất lượng của cao lanh. Cao lanh trắng hơn thường có xu hướng làm cho sứ trắng hơn và màu sắc của lớp men phủ trở nên tươi sáng hơn. Lượng và loại tạp sắt lẫn gây màu, ảnh hưởng lớn đến độ trắng của cao lanh cũng như giá trị kinh tế của nó. Hydroxit sắt thường kết tủa hoặc hấp phụ trên bề mặt khoáng kaolinite hoặc được trộn lẫn dưới dạng một pha riêng biệt làm suy giảm mạnh độ trắng của cao lanh. > Vì vậy, cần tìm giải pháp phù hợp để làm giảm hàm lượng sắt có trong cao lanh, từ đó cải thiện độ trắng cho cao lanh phục vụ cho từng nhu cầu sản xuất.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA HÀM LƯỢNG HÓA CHẤT TẨY TRẮNG CAO LANH LÀO CAI DÙNG LÀM NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT SỨ DÂN DỤNG VÀ SỨ VỆ SINH Sinh viên thực hiện: • Nguyễn Quang Huy - 20180766 • Nguyễn Thị Hồng Nhung - 20180892 Giảng viên hướng dẫn: • TS Nguyễn Thành Đơng - Bộ mơn CNVL Silicat • KS Nguyễn Văn Duy – Viện Nghiên cứu SSTT CN ĐẶT VẤN ĐỀ Về cao lanh: • Độ trắng cao lanh số quan trọng sản xuất gốm sứ, phụ thuộc vào mức độ tinh khiết chất lượng cao lanh • Cao lanh trắng thường có xu hướng làm cho sứ trắng màu sắc lớp men phủ trở nên tươi sáng • Lượng loại tạp sắt lẫn gây màu, ảnh hưởng lớn đến độ trắng cao lanh giá trị kinh tế • Hydroxit sắt thường kết tủa hấp phụ bề mặt khoáng kaolinite trộn lẫn dạng pha riêng biệt làm suy giảm mạnh độ trắng cao lanh Vì vậy, cần tìm giải pháp phù hợp để làm giảm hàm lượng sắt có cao lanh, từ cải thiện độ trắng cho cao lanh phục vụ cho nhu cầu sản xuất NỘI DUNG THUYẾT TRÌNH 01 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 03 02 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN KẾT LUẬN VÀ KIẾN 04 NGHỊ TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Nguồn gốc hình thành cấu trúc cao lanh: • Cao lanh hình thành q trình phân huỷ khống vật felspat khống vật alumosilicat giàu nhơm • Cao lanh có màu trắng, dạng đặc sít khối dạng đất sáng màu, tập vảy nhỏ • Cao lanh loại đá sét cấu thành khoáng vật caolinit số khống vật illit, montmorillonit, thạch anh, caolinit định kiểu cấu tạo cấu trúc cao lanh Mỏ cao lanh tự nhiên Mẫu cao lanh Mạng lưới cấu trúc caolinit - Al2O3.2SiO2.2H2O (AS2H2) TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Tính chất hố - lý cao lanh • Cao lanh nguyên khai sau lọc có hàm lượng Al2O3 tương đối cao, hàm lượng Fe2O3 tùy thuộc vào mỏ • Sơ đồ phản ứng hố học xảy nung: • Kích thước hạt của cao lanh có ý nghĩa quan trọng công nghệ gốm sứ ảnh hưởng đến tính chất kỹ tḥt đợ dẻo, khả liên kết, độ co sấy, độ co nung, • Tính dẻo của cao lanh liên quan chặt chẽ với khả liên kết của nó Độ dẻo càng cao, khả liên kết càng lớn Độ dẻo phụ thuộc vào độ mịn và hình dạng hạt, độ bền của màng nước hấp phụ, sức căng bề mặt, … TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Ứng dụng cao lanh • Cơng nghiệp sản xuất đồ gốm: sản phẩm gốm sứ dân dụng, mỹ nghệ, sứ cách điện, sứ vệ sinh… sử dụng cao lanh • Chế tạo sợi thuỷ tinh: Trong cao lanh có chứa silica alumina, chất có thành phần sợi thuỷ tinh Sứ dân dụng sứ vệ sinh Sợi thuỷ tinh • Sản xuất vật liệu chịu lửa: sản xuất gạch chịu lửa, gạch chịu axit đồ chịu lửa khác • Trong sản xuất xi măng: nguyên liệu sản xuất xi măng trắng Gạch samot chịu lửa Xi măng trắng TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Phương pháp loại bỏ sắt khỏi cao lanh nhằm cải thiện độ trắng Phương pháp tuyển nổi Cho vào hỗn hợp một số chất tuyển nổi Phương pháp vật lý Phương pháp vi sinh Là phương pháp dùng các vi sinh vật hòa tan kim loại nặng Phương pháp hóa học Phương pháp khử từ Sử dụng nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu Hoà tan axit Sử dụng axit axit phosphoric Phương pháp khử hố Sử dụng chất có tính khử để khử sắt dạng sắt (II) dễ tan nước TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Phương pháp khử hoá Chất khử natri dithionite: Khử với dithionite sinh: Về chất phương pháp tẩy trắng cao lanh natri dithionite dithionite dạng lỏng sinh nên khả phản ứng với sắt cao lanh mạnh Khử với thiourea: Khử với thiourea dioxide (TD): TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Kết luận phương pháp nghiên cứu: Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm khác công nghệ khử thường sử dụng rộng rãi Và chất khử sử dụng nhiều natri dithionite nhiên q trình xử lý cần mơi trường pH = - gây ô nhiễm môi trường Do công nghệ tẩy trắng cao lanh xu hướng sử dụng TD làm chất khử, là một phương án đơn giản, dễ thực Lấy sở nghiên cứu ban đầu theo thông số đưa bảng đây: Bảng Thông số nghiên cứu ban đầu pH hồ cao lanh điều chỉnh ban đầu Hàm lượng TD 1.2% Thời gian lưu để phản ứng 30 phút Hàm lượng AlCl3 Nhiệt độ nung 2.6% 1200°C Từ điều chỉnh hàm lượng hố chất phù hợp để đạt kết cao thu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyên liệu tẩy trắng: Cao lanh Sơn Mãn – Lào Cai lọc tách cát khử từ sơ bộ, phân cấp theo kích thước hạt thành loại: • Cao lanh thô thu từ Cyclon thủy lực C150 sản xuất sứ vệ sinh • Cao lanh mịn thu từ Cyclon thủy lực C75 sản xuất sứ dân dụng Hố chất tẩy trắng: Cao lanh thơ (a) cao lanh mịn (b) trước tẩy • Dung dịch NaOH 10%: pha từ hóa chất cơng nghiệp NaOH 99% dạng vảy, màu trắng • Thioure dioxide (CH4N2O2S - TD): chất rắn dạng bột, đợ tinh khiết 99% • AlCl3.6H2O: tinh thể ngậm nước, màu trắng • Dung dịch axit HCl 1M: pha từ hóa chất thí nghiệm HCl 36% Hố chất tẩy trắng cao lanh 10 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng hàm lượng hoá chất đến độ trắng cao lanh 3.1.3 Ảnh hưởng hàm lượng AlCl 6H O: Mẫu cao lanh thô sau nung thay đổi hàm lượng AlCl 3.6H2O Mẫu cao lanh mịn sau nung thay đổi hàm lượng AlCl 3.6H2O 16 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Nhận xét hàm lượng hoá chất tẩy trắng NaOH: Do TD có tính khử nên đưa vào hồ cao lanh làm giảm pH hồ sử dụng NaOH nhằm điều chỉnh pH = hồ cao lanh, tạo môi trường thuận lợi cho TD tham gia vào phản ứng TD - Thiourea Dioxide: Khi hàm lượng TD cao nồng độ nhiều, dẫn đến có thể xảy phản ứng: Sự hình thành lưu huỳnh dạng huyền phù phản ứng làm giảm đợ trắng của cao lanh => Đó lý hàm lượng TD tăng lượng tối ưu độ trắng lại giảm xuống AlCl3.6H2O: Khi dùng TD để tẩy trắng cao lanh, tạo , dễ dàng phản ứng với , điều kiện có oxy tạo thành Fe(OH)3 màu nâu đỏ, ảnh hưởng đến kết độ trắng cao lanh Vì vậy, AlCl3.6H2O có tác dụng phản ứng với gốc ngăn cản trường hợp xảy HCl: Điều chỉnh pH hồ cao lanh 5.0 với giá trị pH hồ cao lanh gốc ban đầu 17 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.2 Kết khảo sát tính chất, thông số kỹ thuật cao lanh Cao lanh thơ: • pH = 9.0 01 Thành phần khống vật, hoá học, cỡ hạt 02 Độ dẻo cao lanh 03 Tốc độ bám khuôn tỷ trọng Cao lanh mịn: 04 Đ ộ c o ( c o s ấ y, c o n u n g , c o t o n p h ầ n ) • pH = 9.0 05 Cường độ uốn mộc sau nung • TD - 1.8% 06 Độ hút nước, độ xốp khối lượng thể tích • TD - 1.6% • AlCl3.6H2O - 2.6% • AlCl3.6H2O - 2.6% 18 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.2 Kết khảo sát thông số kỹ thuật cao lanh 3.2.1 Thành phần khoáng vật, hoá học, phân bố cỡ hạt Bảng Thành phần khoáng vật cao lanh Thành phần khoáng của cao lanh có sự thay đổi, đặc biệt Kaolinite Halloysite 19 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.2 Kết khảo sát thông số kỹ thuật cao lanh 3.2.1 Thành phần khoáng vật, hoá học, phân bố cỡ hạt Bảng Thành phần hố học cao lanh • Sự giảm hàm lượng Fe2O3 chính là hiệu quả thấy TD phản ứng với tạp chất sắt cao lanh để khử được rửa trôi khỏi cao lanh, làm tăng đợ trắng của cao lanh • Khi tẩy trắng, hàm lượng Fe2O3 giảm kéo theo thay đổi hàm lượng phần trăm oxit khác 20