Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tìm hiểu quy trình sản xuất axit sunfuric, nhôm hidroxit, phèn nhôm tại nhà máy hóa chất Tân Bình

Nha máy Hóa Chất Tân Binh - thành viên của Công ty TNHH một thành viên hóachat cơ bản Miền Nam, trực thuộc Tổng công ty hỏa chất Việt Nam - là nơi sản xuất ra các hóa chất cơ bản va quan

BO GIAO DLC VA DAO TẠO TRUONG DAL HỌC St PHAM TP HO CHIE MINH

TÌM HIẾU QUY TRINH SAN XUAT AXIT SUNFURIC,

NHÔM HIĐROXIT, PHÈN NHÔM

TẠI NHÀ MÁY HÓA CHÁT TÂN BÌNH

O GVHD: Th.s Nguyễn Van Binh

OSVTH : V6 Thị Lam Hong

O Lớp Hoa 4A- Nién khóa 2005-2009

C3 XB [hành pho HO Chi Minh

Thang 5 nam 2009

2A- A224.

É

Thời gian học tat khoa Héa - trường Đại học Sư Phạm TP Ho Chi Minh

của em sắp kết thúc,em đã chuẩn bị cho minh một hành trang mang theo là tinh

yeu thương và nguồn tri thức quy gid mà cha me, thay có bạn bè đã dành tặng

cho mình Em xin gui đến mọi người lời tri ân sâu sắc.

Lời cảm ơn

Em xin chân thành cam on thay Nguyễn Van Binh đã tận tình hướng dan

em Thay đã định hướng cho em lựa chọn dé tài và góp ý sửa chữa giúp em

hòan thành bài khóa luận tot nghiệp cua mình.

Em cũng chân thành cam ơn ban giảm đốc và phòng kỹ thuật nhà may

Hỏa Chat Tân Binh đã tạo điều kiện cho em được tìm hiệu thực tẻ Đặc biệt, em

xin cam ơn anh Lê Manh Hà và anh Nguyễn Van Hạnh- những cản bộ kỹ thuật

đã trực tiếp chi dan em và giúp em rất nhiều trong quá trình tìm tài liệu thực hiện dé tài.

ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP HCM

Tháng 5 năm 2009SVTH: Võ Thị Lam Hồng

THU VIÊN

Trưởng Đại-Học SEEK |

TP_HO-CHI-MINK |

DANH MỤC KHÁI NIỆM

1 a : tí số costic hay tỉ số mođun kiềm

Na,O]

= 1,645.

as 5 [4/.9.]

[Na,O]: hàm lượng Na;O tính theo g/l hoặc %.

[41,Ø,]: ham lượng Al;O; tính theo g/1 hoặc %.

1,645: tí số trọng lượng phân tử Al;O; so với trọng lượng phân tứ của Na;O,

2 Alumin : tên thường gọi của Al;O:.

3 Costic hóa : quá trình cho một chất tác dụng với kiểm tạo NaOH.

4 4)": khôi lượng riêng tương đổi của dung dịch ở 19°C so với khỏi lượng riêng của

nước ở 4C

5 Mođun silic: tỷ số trọng lượng của Al,O, va SiO) cùng có trong quặng.

6 Hơi thứ : hơi đi ra từ thiết bị.

7 Nhập liệu- pha liệu : cách nói tắt của công đoạn phối trộn nguyên liệu chuẩn bị

2: NiiÍm vụ của đề TĂI: cscs isaac cass ccc sinha cabana al 2

4 Khâch thĩ vă đối tượng nghiín cứu 2c 2v 2H22 ecrkkbrvrerrcee 2

1.1:1:1 Khâi niệm về: axit Summ flatie wisissscsicsseaiisasccasonsiscessncentacecwsssseccsorecienseesss 3

TUS: TRAIN CHIRK i Ti g6 lì, xa 3

1.1.1.3 Tam quan trọng của axit SUMFUFIC ccccccsesssseererernensecsnserssonssrrecsesees 4 ET2.NGIIVPNIIEUEANXUẤT ằ———eSnnensve=s 5

i11: m bu (1S) cscs tcc ssc accel 4034 each 5

Fe ee | i ee on a ane 6 S23) Cale wap yas bas Kile sil a ee 00056122 7

£93, CAS FHUWNB PHAP BAN XUẤT iwiccsconsincomnnsinnmmancmannvinne 8

TUS ABS | vs 10-1 + 10260 1022061000sc2 (0664006621640 2e: 8

IS, PHƯƠNG: UNEED: c6 16 eat necktie iccameanectic eT eae 9

1.1.4 SAN XUẤT AXIT SUNFURIC BANG PHƯƠNG PHÂP TIẾP XÚC 9

1.1.4.1 Chế tạo khí SO; - c2 25291111 552151111215 555151 11 11x 9

1.1.4.2 Lam sạch tạp chat ra khỏi hỗn hợp khi 12

1.1.4.3, Oxi hóa SO; thành SO, trên chat xúc tác l§ 1.1.4.4 Hp thụ anhiđric sunfuric oSiii.ee 2 1.2 TONG QUAN VE SAN XUẤT NHÔM HIĐROXIT 27

1.2 1 TAM QUAN TRONG CUA CÔNG NGHỆ SAN XUAT ALUMIN 27

1.2.2 KHOANG VAT VA QUANG NHOM .c.i 27

1.2.2.1 Những khoáng chứa nhôm quan trọng 28

ID xe: NI TH DÊN0i:466066605010062GGG01/400066GG00S911266G03464i006066016001/G2/24:2044124ig00S63 20 1.2.3 QUANG BÕXIT - Là SH S471 1310 1111 111 11 11111212110113184130 114, 29 1.2.3.1 Sơ lược về quặng Bôxit 27-S 2222252222202 2-cee 29 1.2.3.2 Quang bôxit và ham lượng các oxit trong bôxit ở các nước trên thé giới n39595/(6G0%60)i06/0/000A40i08Gi086GI(GNGRăIlIaRGStiiGbziitilse 31 L233 Tài nguyên BBxitở Việt INGIN a sisciisiniis ce ccccensessccssecsseasscacercermeisacoouasss 31 I23⁄4.DUNGDIKEH 4L MINATT Sš2062/02e<0g66CU4060000G1V6G6G61,dáe 32 1.2.5, CÁC PHƯƠNG PHAP SAN XUẤT ALUMIN 34

1.2.5.1, Phương pháp thiêu Ket -.cssssssvessvesseesssuessvessnensnneessonseneensetennasee 34 [iS 2s: PERRIN RMD BGR esis tess ¿dt 66»á0ic66012214i (262 35 aM | | a ae 35 L2%: PHƯƠNG PHÁPBAVEN cciscsssccsencsicocntccnsersiccantcoumctin tnsetacasaiaecmuttea teeta 35 1.2.6.1 Sơ dé hiện dai sản xuất Alumin theo phương pháp Bayer 35

1.2.6.2 Các công đoan sản xuất Alumin theo phương pháp Bayer va các yêu tổ

II, ƒŸï.“Ỷa.ằă s =s-s.- -ẽ ẽ=ẽsnas- ==.a 38

1.3 TONG QUAN VE PHEN NHOM < 022 c:.cnscsosectetscseccosecnecconeesosessizesseasseetenveesons 50 hod MESO ty |; || {a 50 1.32: TINH CHAT CUA: PHEN NHOM scsssiistessstectstisaccaiinicauiiacctnatecuses 51

E7 211i‹ c1i2); MS $I

L3:4 UNG DUNG CUA PHÈN NHÔM 275-2cccLcccccccC-eceELsircee 51

CHUONG IU :THỰC TE SAN XUẤT TẠI NHÀ MAY

HÓA: CHAT TAIN BÌNH ca ktikks6iccccceoecaiaecdossesaawaesaaoS5

ll KHÁI QUÁT VE NHÀ MAY HOA CHAT TÂN BINH 52

I23,SÄN XUẤT ART SUNEUNE tbuaticotáitctiidabcciGiicoueacdiisoac 54

„ñmn xăng ` —————-rrsessseseeeveeee 54 11.2.2 SAN XUẤT AXIT SUNFURIC KY THUAT 54

1231: tyền liệu ah ea GIẢN so session sesnsensiviccorsenpereianoenessnsriervsernesvsatevees $4

II.2.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất axit sunfuric 55 1.2.2.3 Thuyết minh thiết kế công nghệ sản xuất axit sunfuric mới 66

IF3.SN XUẤT NHÔMHHDROWET, eeằSễĂĂŸĂeễx SeS= se 67 IL3:1: THONG TIN VỀ SÂN PHẨM ‹-ss <- 02662222022 67

11.3.2 QUY TRINH SAN XUẤT NHÔM HIDROXIT KỸ THUAT 68

I13:271: Nguyễn Tiệu gần KIẾP ;ú226ácccc0012001G002212G0cG2i002UA 68 11.3.2.2 Quy trình sản xuất nhôm hiđroxit -<2 69

145 SAIN XUẤT PHÉN NHÔN: si c02<260 20C 00022G200800606040661 78

TH CIN eeeeedeesavoeeeeoeenekesesoeaeennroansbgnareeinnue 78

(4S BU GOVAGACH KHÁC PHC xeieiidkiedieee2eeseeeiee=- 80 I5: XỨ TY MỖI TRƯỜNG C08002) 81

11.5.1 QUY TRÌNH VAN HANH HE THONG XỬ LY NƯỚC THAL 81

II.5.2 QUY TRÌNH VAN HANH XỬ LY KHÍ THÁI .- :-5-55 §3

IESS12NhŸ VN 066c6:t 0c cà5406GS44iG0G4104iG606Gsi00/46GG2ã3000 08886004022 83

X2, pH V0 TẾ sen seevdenseeseeoseseaernoeveeseseensoeeesssoreeo §3

II.5.2.3 Các tiêu chuẩn của xứ lý khí thải co 83

Te OE =) | Na 84 CHUONG III: SO SANH VÀ VẬN DUNG -5 2555202022 88

III.1 SO SANH GIỮA LY THUYET VA THUC TE TẠI NHÀ MAY HOA CHAT

ITPA BRINE ois SSRI HES 88

III.I.1 SO SANH GIỮA LY THUYET VA THUC TE SAN XUẤT AXIT

GENET IRIS ssstssccensseccstein Se cl sla SS come 88

11.1.2 SO SANH GIỮA LY THUYET VA THỰC TE SAN XUẤT NHOM

HE 5T 016v o01060/400000112000E0/0500040202/709000001990080600/ 90

IIL2: VẬN DỰNG 1622260 isaac ieee 446G tqtG2SdQ00:421800k<6 93

PHẦN KẾT LUẬN ái sec esandzeesakioaxd6esoxi/ssesgcidii016606664606664 93

SANS sẽ nu -—.Ÿ.“.Ï.ườnnggễễssxexeesese 96

HẠN CHE CỦA ĐỂ TAN toa ket: <cc0E0tck2 s2) (2 n40L022542i06ksectiidd-c 97

PHU LUC

Khoa luận tot nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

PHAN MO DAU

1 LÍ DO CHON DE TAI

Nhin chung trên thé giới hiện nay, công nghiệp hoa học phát triển với tốc độ cao

hơn đáng kẻ so với các ngành công nghiệp khác Ngày nay các sản phẩm của công nghiệphoá học có mặt mọi nơi mọi chỗ trong đời sông của chúng ta Ta có thé thay rõ tam quan

trọng, quy mô và tính chất đa dạng của công nghiệp hoá học thông qua mối liên hệ trực

tiếp của nó với đời sống va thông qua các ngành công nghiệp khác Mức độ phát triển củalĩnh vực này có thể coi như một chỉ thị vẻ trình độ khoa học công nghệ nói chung vả sự

phát triển của nên công nghiệp hỏa học nói riêng của một dat nước

Đặc trưng của hỏa học là một môn khoa học thực nghiệm, bản thân những người

nghiên cứu và tìm hiểu về hóa học can có sự vận dụng linh hoạt những kiến thức trên sách

vỡ vào thực tế, muôn vậy, ban thân họ cần có sự thâm nhập và trai nghiệm Đôi với sinh

viên sư phạm khoa Hóa, thi việc tìm hiểu thực tế không chi giúp họ củng có kiến thức cho ban thin ma trong tương lai.còn giúp họ lam chiếc cầu nỗi giữa học sinh với các van dé

thực tiễn trong hỏa học nói chung vả sản xuất hóa học nói riêng Vì vậy, việc tim hiểu về

quá trình sản xuất hóa học sẽ giúp ích rất nhiều cho giáo viên sau này.

Nha máy Hóa Chất Tân Binh - thành viên của Công ty TNHH một thành viên hóachat cơ bản Miền Nam, trực thuộc Tổng công ty hỏa chất Việt Nam - là nơi sản xuất ra các

hóa chất cơ bản va quan trong hang đầu đối với nên kinh tế quốc dan: Axit sunfuric, nhôm hidroxit, phẻn nhôm Hiện nay, nhà máy đã sử dụng những công nghệ tiên tiến dang phd

biển trên thé giới vả đặc biệt da tận dụng được nguồn tài nguyên thé mạnh của Việt Nam

là quặng Béxit dé sản xuất nhôm hiđroxit- một sản phẩm độc quyền của nhà máy trong

nước vào thời điểm nay Em cam thay việc tìm hiểu về các quy trình sản xuất của nha máygiúp minh có cơ hội cúng có kiến thức vả năm bắt được những thông tin bổ ích cho nghé

nghiệp của mình sau nay, chính vi vậy em đã chon dé tải “ TÌM HIỀU QUY TRINH SAN XUẤT AXIT SUNFURIC, NHOM HIDROXIT, PHÈN NHÔM TẠI NHÀ MAY HOA

CHAT TAN BÌNH" làm dé tai cho khóa luận tốt nghiệp của minh.

Khoa luận tot nghiệ SVTH: Võ Thị Lam Hong h ¬

2 NHIEM VU CUA DE TAI

> Tim hiểu một số quy trình sản xuất của nhà máy hóa chat Tân Binh:

© Quy trinh sản xuất axit sunfurie từ lưu huỷnh

© Quy trinh sản xuất nhôm hiđroxit từ quặng Bôxit

© Quy trinh sản xuất phèn nhôm.

> So sảnh quy trinh sản xuất axit sunfuric và sản xuất nhôm hidroxit trong thực té ở

nha máy hóa chat Tân Binh với quy trình được giới thiệu trong các giáo trinh hóa kỳ

thuật đã phát hành.

3 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

e Tìm hiểu vả so sánh giữa kiến thức về sản xuất hóa học mà sinh viên được tiếp cận

với sách vở với thực t€ sản xuât.

© Cập nhật những thông tin mới phủ hợp với thực tế,

© Nhìn nhận vẻ thực trạng và triển vọng phát triển của nén công nghiệp hóa chất Việt

Nam.

© Kết quả nghiên cứu được sử dung làm tư liệu phục vụ cho việc học vả giảng dạy về

sản xuất hóa chat ¬

© Đặt ra một số đề xuất dé tang hiệu quả giảng day về sản xuất hóa chất

4 KHACH THE VA DOI TƯƠNG NGHIÊN CUU

> Khách thể nghiên cứu: Các quá trình sản xuất hóa chat

> Đỗi tượng nghiên cứu:

© Quy trinh sản xuất axit sunfuric từ lưu huỳnh

© Quy trình sản xuất nhôm hidroxit từ quặng Bôxit

© Quy trình sản xuất phèn nhôm.

5 PHAM VI NGHIÊN CỨU

> Quy trình thực tế: ở nha máy hỏa chat Tân Bình.

> Quy trình lý thuyết : Giáo trình giảng day của các trường đại học vẻ sản xuất hóa chat.

6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

> Tìm và đọc các tải liệu liên quan đến đề tải.

> Quan sát thực tế tại nhà máy

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Vỏ Thị Lam Hằng

PHAN NOI DUNG

CHUONG I: TONG QUAN

1.1 TONG QUAN VE SAN XUẤT AXIT SUNFURIC

1.1.1 KHÁI NIỆM- TINH CHAT

1.1.1.1 Khai niệm về axit sunfuric

- Trong hóa học, axit sunfuric được xem là hợp chat của anhidric sunfuric với

nước Công thức hỏa học SO:.H;ạO hoặc H;SO¿, khối lượng phan tử 98,08.

- Trong kỹ thuật, hỗn hợp theo tỉ lệ bat kỷ của SO, với H,O đều gọi là axit sunfuric

+Ti lệ SO¿/H;SO; > 1 : dung địch axit sunfuric.

FTỉ lệ SO¿/H;SOk = 1 : axit sunfuric khan hay mono axit.

Ti lệ SOWH,SO, < 1 : oleum (axit sunfuric bốc khói )

- Thanh phan của dung dịch axit sunfuric được đặc trưng bởi phan tram khói lượng

L.1.1.2 Tính chat của axit sunfuric

- Axit sunfuric khan là chất lỏng không mau, sánh

- Khối lượng riêng ở 20°C 1a 1,8305 g/cm’, tăng nông độ, khối lượng riêng tăng.

dat cực đại tới 98,3% rồi giảm, ting nhiệt độ, khối lượng riêng giảm

- Kết tinh ở 10,37°C, người ta thường quy định rất nghiêm ngặt nòng độ các loại axit sunfuric và oleum tiêu chuẩn sao cho chúng không bị kết tỉnh trong quá trình sản xuất, bảo quan và vận chuyền.

- Ở áp suất thường đến 296,2°C axit sunfuric bắt dau sôi và bị phân hủy cho tới

khi tạo thành hỗn hợp đăng phi chứa 98,3% H;SO, và 1,7% H,O, hỗn hợp này sôi 6

336,5°C

Khoa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hồng

- Độ nhớt: có ảnh hướng rất lớn đến trở lực của axit khi chảy trong đường ông, đến

tốc độ truyền nhiệt khi dun nóng hoặc làm nguội axit đến tốc độ hoa tan các mudi, cáckim loại và chất khác vào axit

Độ nhớt của axit sunfuric và oleum có các gia trị cực đại ở nông độ 84.5% H;SO,

và 50-55% SO, tự do Tang nhiệt độ độ nhớt của axit giảm khá nhanh.

1.1.1.3 Tầm quan trong của axit sunfurie

Axit sunfuric là một trong những hợp chat vô cơ cơ bản, có vai trò quan trọng nhất

trong ngành công nghiệp hóa chat va trong nên kinh tế quốc dan, Axit sunfuric được xem

là máu của ngành công nghiệp, là một nguyên liệu cơ sở của công nghiệp hóa chat

- Lưu huỷnh được sử dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp sản xuất axit

sunfuric ( khoảng 50% téng lượng S), công nghiệp giấy- xenluloz ( khoảng 25%), nông

nghiệp (10-15%)

- Trong công nghiệp hóa chất, axit sunfuric dùng dé điều chế các axit khác:

clohidric, photphoric, acetic, từ mudi của chúng ( phương pháp sunfat ), điều chế phèn

nhôm

- Trong công nghiệp phân bón, axit sunfuric ding dé sản xuất các loại phân khoáng

như superphotphat, amonisunfat

- Trong công nghiệp sản xuất thuốc nhuộm son, axit đặc và oleum dùng sunfonic

hóa các sản phẩm hữu cơ.

- Oleum cũng được dùng nhiều trong công nghiệp sản xuất thuốc nô.

- Trong công nghiệp luyện kim, axitsunfuric đùng sản xuất các kim loại mau vả

kim loại hiểm

- Trong ngành xi mạ, axit sunfuric được dùng đẻ tay các lớp sắt trước khi mạ.

- Trong công nghiệp đệt dùng dé xứ ly sợi

- Trong công nghiệp thực phẩm, nhiều hóa chất khác như chat déo, rượu, ete, chat

tay rưa tổng hợp, các hóa chat dùng trong công nghiệp, trong bình acquy chỉ

Khoa luận tot nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hỏng

1.1.2 NGUYEN LIEU SAN XUẤT

1.1.2.1 Lưu huỳnh ( S)

La loại một trong những nguyên liệu tốt nhất dé san xuất axitsunfuric vi :

- Khi đốt lưu huỳnh ta thu được hỗn hợp khí có hàm lượng SO, va O, cao Điều này rất quan trong trong việc sản xuất axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc.

- Lưu huỳnh chứa rất it tạp chất ( đặc biệt là các hợp chất của asen ) và khi cháy

không có xi nẻn đơn giản được đây chuyên sản xuat đi rất nhiều ( bớt được các thiết bị

đặc biệt để làm sạch khí)

- Khi sản xuất với quy mô lớn và xa nguồn nguyên liệu thì lưu huỳnh lại là nguồn nguyên liệu rẻ tiền,

1 Tính chất của lưu huỳnh

Ở nhiệt độ thường lưu huynh là chat rắn màu vàng Nó co hai dang thủ hình: Hinh

thoi (khối lượng riêng 2,07g/cm’ ) và đơn tả (khói lượng riêng !,96g/cm` ).

Lưu huỳnh dẫn điện va dẫn nhiệt rat kém, thực tế không tan trong nước Khi nóng

cháy (112,8°C đối với dạng hình thoi và 119,3°C đối với dang đơn tà ) lưu huỳnh nở ra

khá nhiều (tăng tới 15% thẻ tích).

Tinh chất của lưu huỳnh lỏng phụ thuộc vao cau tạo phân tử của né: Ở điều kiện

bình thưởng, phân tử lưu huỳnh gồm 8 phân tử lưu huỳnh khép kín (S¿) Ở 160°C các

vòng kín mở ra thành các mạch thăng làm độ nhớt của no tang lên Tiếp tục đun nóng các

mạch bị đứt ra độ nhớt giám Đến 444,6°C lưu huỳnh bắt đầu sôi Hơi lưu huỳnh gồm cả

Ss, Sp, Sq và S¿, Ở khoảng 900°C, hơi lưu huỳnh chú yếu là Sp Trên 1600°C hơi lưu huỳnh

bắt đầu bị phân hủy thành nguyên tử S

2 Điều chế lưu huỳnh

- Quang lưu huỳnh thiên nhiên chiếm 15-20% S, loại giàu tới 70% S Nói chung,

những quặng chiếm trên 20% S đều có thé đem đốt trực tiếp lấy SO) sản xuất axit

sunfuric, nhưng thường thường người ta dem di tách S Có nơi dùng phương pháp tuyển

nội (có nau chảy lưu huỳnh trong quặng ) dé tách S: Có nơi lấy S trực tiếp từ mỏ bảng

5

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

cách dùng nước quá nhiệt nâu chảy lưu huỷnh trong quặng ngay tại các giéng khoan, sau

đó dùng không khi nén đấy S lỏng lên Khai thác theo phương pháp sau rất nhanh, rẻnhưng hiệu suất lẫy S tháp (khoảng 30 - 60% )

- Trong khí thai của các ngành công nghiệp luyện kim mau, gia công dâu mỏ, khi

thiên nhiên, khí dau mỏ cũng chứa nhiều tạp chất của lưu huỳnh (H;S, SO;, CSO;¿,

COS ) Khí H;S, SO, sau khi tách các tạp chất có thẻ trực tiếp dem sản xuất axits

sunfuric hoặc đem sản xuất lưu huỳnh

1.1.2.2, Quang pyrit

Tuy lưu huynh là loại nguyên liệu tốt nhất cho việc sản xuất axit sunfuric nhưng san

lượng lưu huỳnh có hạn hơn nữa lưu huỳnh còn là nguyên liệu cho các ngành công

nghiệp khác Do đó nguyên liệu chính hiện nay là quặng sunfua, đặc biệt là pyrit sắt

Phân loại:

1 Pyrit thường:

Thanh phan chủ yếu của quặng pyrit sắt là FeS;, chửa 53,44% S và 46,56% Fe

FeS; thường ở dạng tinh thẻ hình lập phương ( khối lượng riêng 4,95-5,0 g/cm’), cũng có

khi ở dang tinh thể macazit hình thoi ( khối lượng riêng 4,55 g/cm’)

2 Pyrit tuyển nỗi

Trong quặng pyrit có rất nhiều tạp chất, một trong số các tạp chất có giá trị là đồng Đối với quặng có hàm lượng đồng lớn hơn 1% thi đem quặng này sản xuất đồng có

lợi hơn là đốt trực tiếp dé sản xuất axit sunfuric.Trước khi đem luyện đồng, thường dùngphương pháp tuyển nỗi dé lam giảu đồng của quặng Phan bã thải của quá trình tuyển nỗi

chứa khoảng 32-40% S gọi là quặng pyrit tuyển nổi, nếu tiếp tục tuyển lần 2 sẽ thu được

tỉnh quặng pyrit chứa tới 45-50% S.

Khoa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

1.1.2.3 Một số nguyên liệu khác

1 Thạch cao

Đây cũng là một nguồn nguyên liệu phong phú đẻ sản xuất axit sunfuric vì nhiều

nước trên thé giới có mỏ thạch cao ( CaSO,.2H;O hoặc CaSO,) Ngoài ra trong quá trìnhsản xuất axit photphoric supe photphat kép, nitrophot, nitrophotka cũng thải ra lượnglớn CaSO, Thường thường , từ thạch cao người ta sản xuất liên hợp cả axit sunfuric và

ximang.

2 Các chat thai có chứa S

s% khí lò luyện kim mau

Khí lò trong quá trình đết các quặng kim loại mau như quặng đồng, chi, thiếc, kẽm có chứa nhiều SO; đây là một nguồn nguyên liệu rẻ tiên để sản xuất axit sunfuric,

đồng thời thu hỏi khí SO, trong khí lò còn ting cường bảo vệ sức khỏe cho công nhân và

nhân dân xung quanh nhà máy.

‹%* Khí hidro sunfua

Khi cốc hóa than, khoảng 50% tổng lượng lưu huỳnh có trong than sẽ đi theo khí

cốc, chú yêu ở dang H;S (95%) Lượng H;S trong khí cốc hành năm trên toàn thé giới tới

hàng triệu tắn Thu hỏi lượng H;S này không những có ý nghĩa kinh tế mà còn đảm bảo vệ

sinh công nghiệp.

Từ H;S có thé sản xuất axit sunfuric theo phương pháp xúc tác ướt hoặc đem sản xuất lưu

s*_Axit sunfuric thai

Sau khi dùng axit sunfuric làm tác nhân hút nước, tỉnh chế dẫu mỏ, sunfo hóa các

hợp chất hữu cơ sẽ thu được chat thải chứa nhiều H;SO, (20-50%)

Khoa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hồng

[rong công nghệ gia công kim loại và chế tạo máy, sau khi rửa kim loại cũng thu được

chat thai chứa 2-4% H;SO; và khoảng 45-55% FeSO¿ Có 3 cách sử dụng chất thải nảy:

+ Tách các tạp chất rồi cô đặc đẻ thu hồi H;SO:.

+ Phân hủy nhiệt, thu hỏi SỐ; dé sản xuất axit sunfuric

+ Dùng trực tiếp vào các mục dich không cần axit sunfuric sạch

>» Tóm lại:

Nguyên liệu dé sản xuất axit sunfuric rat phong phú Ty lệ giữa các dang nguyên

liệu ding trong công nghiệp sản xuất axit sunfuric thường xuyên thay đổi theo thời gian

va tùy lừng nước.

Hiện nay tính chung trên toàn thể giới thi t` lệ các nguyên liệu chính ding dé sản

xuất axit sunfuric như sau: Lưu huỳnh chiếm khoảng 2⁄3, pyrit 1/6, còn lại là các dang

nguyên liệu khác.

P tướng sử dun ên Ï n uat axit su

-I- Tan dung SO; trong khi thải của các lò luyện kim màu, H;SŠ trong khí cốc khí thiên

nhién.

3- Tận dung quặng lẫn than, quặng tuyển nổi, axit thải

3- San xuất liên hợp axit sunfuric và xi măng thir thạch cao

I.1.3 CÁC PHƯƠNG PHAP SAN XUẤT

1.1.3.1 Nguyên tắc sản xuấtNgày nay, người ta sản xuất axit sunfuric trong công nghiệp bằng cách cho nướctác dụng với anhidric sunfuric SO; lả sản phẩm của quá trình oxi hóa khí SO, Quá trìnhnày được tiền hành qua 4 giai đoạn:

- Chế tạo khí SO)

- Lâm sạch tạp chất ra khỏi hỗn hợp khí

- Oxi hóa SO, thành SO; trên chất xúc tác: SO) + O; >SO;

- Hap thụ SO, thành axit sunfuric: SO;+H,O > H;SO,

Khi sản xuất axit sunfuric tử lưu huỳnh không có asen hoặc tir HyS thi không can

công đoạn lam sạch khi.

Khoa luận tot nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

1.1.3.2 Phương pháp

Trong công nghiệp có 2 phương pháp chú yếu dé điều ché axit sunfuric, khác nhau

ứ công đoạn điều chế SO):

1.Phương pháp nitro hóa:

Quá trình oxi hỏa được thực hiện nhờ các nitơ oxit dong vai tro chất chuyên Oxi

trong tháp nén phương pháp nảy còn được gọi là phương pháp tháp Qua trình thực hiện

qua các phản ứng sau : SO, + HạO + NO; > H;SO, + NO

2NO + O; > 2NO;

Nông độ axit tháp chỉ đạt được khoảng 75-76%, đo trong thành phẩm còn có nhiều

tạp chất nên axit tháp được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp phân bón

2 Phương pháp tiếp xúc

Qua trình oxi hóa SO, được tiền hành trên bẻ mặt chất xúa tác rắn Axit sunfuricsản xuất bảng phương pháp tiếp xúc có nòng độ rất cao trên 98% và thu được cả oleum

Giá thành sản phẩm do phương pháp tiếp xúc đắt tiền hơn phương pháp tháp vi :

- Cần có hệ thống lọc khí, khử tạp chất như bụi, oxit asen, oxit selen, oxit telu (

sản xuất từ S thì đơn giản được bộ phận lọc khí)

- Trở lực của hệ thống tiếp xúc lớn nên tốn nhiều năng lượng hơn Nhưng tỷ lệ sản

xuất theo phương pháp này ngay cảng tăng, đó là do nhu cầu vẻ axit sunfuric có nông độ

cao, độ tinh khiết lớn ngày càng nhiều, cho nên phương pháp nay ngảy cảng được ứng

dụng phé biến

1.1.4 SAN XUẤT AXIT SUNFURIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TIẾP XÚC.

1.1.4.1 Chế tạo khí SO),

Dé điều chế SO», người ta có thé đùng bắt ky hợp chat nào có chứa S trong thiên nhiên

cũng như trong chất thải của ngành công nghiệp Nhưng ở đây chúng ta chỉ xét kỹ việc

chế tao SO, từ S thiên nhiên và tir quặng pyrit sắt

1 Chế tao SO, từ quặng pyrit sắt:

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

1.1 Cơ sở hóa lý của phản ứng cháy quặng pyrit sắt FeS;:

Quả trình nung pyrit được biểu điển bằng phan ứng tong quát:

Quá trình nung bao gồm hang lọat những phản ứng xảy ra song song va nỗi tiếp

- Sau khi tách S, nguyên liệu trở nên xốp, tạo điều kiện tốt cho no tiếp tục cháy:

4FeS + 7O; > 2 Fe;O; + 4SO; + Q

Kết qua của quá trình đốt pyrit thu được hỗn hợp khí chứa từ 7-10% SO; gắn 10%

QO, vả một số tạp chất như hơi nước, SOs, AsO›, SiO), HF, bụi, chúng cin phải được loại

bó trong giai đoạn tinh chế khí

1.2 Các diéu kiện ảnh hưởng đền quá trình đột pyrit:

1.2.1 Nhiệt đô:

Đây là quá trình đốt cháy nguyên liệu rắn, nên nhiệt, nên nhiệt độ cảng cao quá trình cháy cảng nhanh, nhưng nhiệt độ cao quá, quặng sẽ bị kết khối, làm giảm rõ rệt tốc

độ của quá trình, dẫn đến tắt lò và làm giảm độ bẻn lò.

Do vậy, trong kỹ thuật, người ta thưởng duy tri nhiệt độ của quá trình đốt pyrit

trong khoảng từ 600- 800°C, nhiệt độ nảy phụ thuộc trước hết vào thành phần hóa học của

quặng pyrit, sau đó phụ thuộc vao cấu trúc lò.

1.2.2 Diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu vả oxi trong không khí;

Phản ứng cháy pyrit trong không khí là một quá trình dj thé khi- rin cho nên bẻ mặt tiếp xúc giữa quặng vả không khí cảng lớn thi tốc độ cháy cảng cao Do đó người ta

nghiền quặng tới kích thước thích hợp cho từng loại lò Tuy nhiên, nếu quặng có kíchthước bé quá sẽ gây khó khăn cho quá trình đốt, sẽ làm cho khi ra khỏi lò chứa nhiều bụi,

khó khăn trong khâu tỉnh chẻ, nguyên liệu để bị kết khối vả hư hỏng lò.

10

Khoa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

1.2.3 Tăng nồng đô các cấu tử tham gia phan ứng:

- Tăng ham lượng S trong pyrit bằng cách lắm giau quậng

- Tăng nồng độ oxi bing cách dùng một lượng thừa không khí 1,5- 2 lần so với lýthuyết

Nhưng lượng oxi thôi vào lò càng nhiều, tốc độ của quá trinh cháy càng ting, nhiệt

của quá trình cháy tỏa ra càng lớn, dan đến nhiệt độ trong lò vượt quá nhiệt độ thích hợp.

Mặt khác lượng không khí tăng, pha loãng làm giám lượng SO, đưới 7%, vi vậy người ta

phải không chế oxi vào lò sao cho lượng oxi sau quá trình cháy còn lại khoảng 11% đủ

dùng cho quá trình oxi hóa SO) thành SO;ở giai đoạn tiếp theo.

Ngoài ra, tốc độ cháy của quặng còn phụ thuộc vào cấu tạo tinh thé, thành phan khoáng của quặng và các tạp chất có trong quặng.

1.3 Các toại lò đất:

Lò cơ khí ( lò máy, lò bơi chẻo, lò nhiều tang, lò BXZ), lò phun, lò tang sôi

2 Chế tạo SO; từ lưu huỳnh thiên nhiên:

2.1 Cơ sở hóa lý của phan ứng cháy Š :

Quá trình nung S được biểu diễn bằng phan ứng: S + O;> SO,

Lưu huỳnh là nguồn nguyên liệu sạch, ít tạp chất nên kết quả của quá trình dét S,

ta thu được hỗn hợp khí chứa 7-8% SO;, 10% O;, còn lại là N; rat ít tạp chat va bụi nên

chỉ cần làm sạch hỗn hợp khí bằng phương pháp lọc cơ học

2.2 Các điều kiện ảnh hưởng đến qua trình đốt S:

S cỏ thể đưa vao lò đốt ở 2 dang rắn va lỏng tùy theo từng loại lò đốt

2.2.1.Nhiệt độ:

S đốt ở dạng rắn thi ảnh hưởng của yếu tế nhiệt độ tương tự đối với pyrit.

S ở dang lỏng được phun vao lò đốt phải có độ nhớt lớn nên nhiệt độ duy trì ở dạnglỏng trước khi vao 16 đốt la 135-150°C

II

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hồng

Trong kỹ thuật, người ta duy trì nhiệt độ trong quá trình đết lưu huynh trong

khoảng 700- 800°C Nhiệt độ cao hơn sẽ anh hướng đến gạch xây lò, tốc độ tạo hơi lượng

nhiệt tạo thành va áp suất đổi với các thiết bị Nhiệt độ thấp hon sé lam quá trình cháy

không hoàn toàn.

Phan ứng chảy của S trong không khí là một quá trình di thé khí — ran hoặc khí

-lỏng ,cho nẻn bẻ mặt tiếp xúc giữa S và không khí cảng lớn, tốc độ của quá trình cảng cao

Do đỏ người ta nghiên S tới kích thước thích hợp cho từng loại lò nếu ding dạng rắn hoặc

phun S lỏng vào lò dudi dang mù.

2.2.3 Tăng nồng 46 các cầu tử tham gia phan ứng:

Tương tự đôi với quặng pyrit

2.3 Các logi lò đắt:

Dé đốt S, người ta dùng nhiều loại lò khác nhau:

- Lò quay nằm ngang có buông cháy hoản tòan

- Lò phản xạ.

- Lò nằm ngang cổ định để đốt S đạng bụi.

- Lò đứng để đốt S trong lớp sôi của vật liệu trơ.

Thông dụng nhất là loại lò quay

Nhờ việc khai thác S ngay càng cao, nên tỉ lệ sản xuất H)SO, bằng S ngày cảng

tăng Vi vậy một số lò trước đây dùng dé đốt pyrit nay chuyển sang đốt quặng S.

- Phòng ling: việc tách bụi dựa trên tac động của trọng lực Phòng lãng công kénh,

chi lắng được các hạt bụi lớn nên ít được sử dung

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

- May ly tâm ( xyclon): được dùng đơn hay tô hợp nhiều cyclon ( dya trên tác động của lực ly tim ) Tốc độ khí trong cyclon khoảng 7-20 mvs.

- Lắng qua lớp vật liệu hạt (đá, bọt, cát ): Khi lò được cho đi qua các lớp vật

liệu dang hạt, các hạt bụi được giữ trên các lớp vật liệu nay.

1.1.2.Phương pháp lọc điện khô:

Nguyên tac là cho dong khi có bụi vào không gian giữa 2 điện cực đưới tác dung

của điện trường, những hạt bụi bị ion hóa thành các hạt mang điện và chuyển động về các

điện cực trái dấu, rồi bị trung hòa rơi xuống, tách khỏi khí

1.2 Lọc tạp chất:

1.2.1 Loại các oxit của ;:: (tránh xúc tác oxi hóa SƠ n

độc )

Tháp rửa: hỗn hợp khí và axit axit sunfuric tưới gặp nhau theo nguyên tắc ngược

dong, nhiệt độ hỗn hợp khí giảm, các oxit ở trạng thái hơi bị đóng ran, rơi xuống đáy tháp

1.2.2.Tách các h d

“ Hoi quá bão hoa:

Trong không gian kín, ở mỗi một nhiệt độ xác định trên bẻ mặt chat long sẽ tổn tại

một áp suất hơi cân băng gọi là áp suất hơi bão hòa

Thay đổi áp suất hơi bão hòa thì sẽ xảy ra hiện tượng bay hơi hoặc ngưng tụ chất

lỏng trên bẻ mặt.

Áp suất hơi bao hỏa ( Pu sa) phụ thuộc vào nhiệt độ va hình dạng bẻ mặt chất lỏng.

Nếu áp suất hơi ( Py.) lớn hơn áp suất hơi bao hòa ở cùng nhiệt độ thi hơi đó được

gọi là hơi quá bào hòa.

s* Tạo giọt chất long trong pha khí:

Quá trình ngưng tụ hơi trong pha khí có thé xảy ra khi P„„;„< P„„ trong pha khí hay trong hơi bão hòa có san các mam ngưng tụ.

Quá trình tạo mù trên các trung tâm ngưng tụ gọi là:

- Ngưng tụ dj thể néu các trung tâm do là các tạp chất hay các ion khi.

- Ngưng tụ dong thẻ néu các trung tâm đó lả các giọt chat lỏng.

13

Khỏa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

[rong điều kiện nào đó, nếu áp suất hơi trong pha khí lớn hon áp suất hơi bão hòa

thí hơi đó gọi là hơi qua bão hòa Độ quá bão hòa của hơi được biểu thị băng công thức:

Trong đỏ: P là áp suất hơi trong pha khí

P; la áp suất hơi bão hòa của chất long trên mặt phang ở nhiệt độ T°K

s* Cơ chế của quá trình tạo mù:

dS_ dP PEdT

dt P.dt T°R,dt

S: Độ qua bio hòa.

P: áp suất hơi pha khi (N/m’)

Py: áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ T (N/m’)

Ry: hang số khí

Điều kiện cân thiết dé quá trình tao mủ xảy ra la phải có sự tăng độ quá bão hòa

của pha khí, nghĩa là phải làm lạnh pha khí ( < <0) hay làm ting áp nlsuất hơi bão hòa

Nếu độ quá bão hòa cảng lớn thì tốc độ tạo mam càng lớn Lúc đó hơi sẽ ngưng tụ

trên bẻ mặt các mam ngưng tụ nay va làm tăng kích thước hạt mam tới một giới hạn đủ

lớn dé ta thay mù

> Ngung tự dj thể: ( xét trường hợp don giản: các nhân ngưng tụ là các giọt

chất lỏng nhỏ )

Khi độ quá bao hòa của hơi trong pha khí lớn hon độ bio hòa của hơi trên bẻ mặt

long thì hiện tượng ngưng tụ trên bẻ mặt giọt long và kích thước của giọt lỏng tang dan

Còn ngược lại thi hiện tượng bay hơi trên bẻ mặt lỏng sẽ xáy ra

l4

Khoa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hon

Nếu giọt lỏng tích điện thì áp suất hơi bão hòa trên mặt chất lỏng và độ quá bão hòa

cua hơi img với áp suất đó sẽ nhỏ hơn so với những giọt lỏng không tích điện có cùng

kích thước nén sự ngưng tụ xảy ra néu độ quá bão hòa của hơi lớn hơn độ quá bão hòa tới

hạn.

Cơ chẻ tạo mủ xay ra tương tự đối với trường hợp nhân ngưng tụ là những hạt rắn

và các ion khi, chỉ khác ở độ quả bão hòa của hơi ( vì Pyoi py, lúc này phụ thuộc vào ban

1.1.4.3 Oxi hóa SO, thành SO, trên chat xúc tác

( Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong qua trình sản xuất HSOy

1 Cơ sở hóa lý của quá trình oxi hóa SO;

1.1 Cân bằng phan ứng:

Phản ứng SO, + 1⁄4 O; => SO; + Q là phản ứng tỏa nhiệt, giảm thé tích.

Hang số cân bing phản ứng:

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

dT RT’

Trong đó — Q„: nhiệt phan img ở áp suất không đôi

R: hãng số khí

Dé đơn giản, trong khoảng nhiệt độ từ 400- 700°C có thé tính Qp va Ky, theo các

phương trình sau với sai số nhỏ hơn 1%,

Khi phản ứng dat trạng thái cân bang thì mức chuyền hóa dat giá trị cực đại, gọi là

mức chuyên hóa cân băng.

_ Đặt P:áp suất chung của hỗn hợp khí; a, b : nông độ ban đầu của SO, va O;, %

thê tích Ta có:

Phản ứng oxi hóa SO; là phản ứng tỏa nhiệt, giảm thể tích nên khi giảm nhiệt độ,

tăng áp suất, mức chuyên hỏa cân bằng sẽ tăng.

Ngoài ra mức chuyền hóa còn phụ thuộc vao ty lệ SO,va O; không khí lò, tức là

phụ thuộc vào dạng nguyên liệu vả lượng không khí đưa vào lò đết Cùng một loại nguyên

liệu lượng không khí đưa vào lò cảng nhiều thì nồng độ SO, cảng thấp và nông độ O;

trong khí lò càng cao, do đó mức chuyển hóa càng lớn

1.3 Tắc độ phản ứng :

16

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thi Lam Hon

Trong điều kiện sản xuất, tốc độ oxi hóa có ý nghĩa rất lớn vì nó quyết định lượng

SO, oxi hóa được trong một đơn vị thời gian, trên một đơn vị thé tích xúc tác va do đó

quyết định lượng xúc tác can dùng kích thước tháp chuyên hóa, các chỉ tiêu kinh tế kỹ

thuật khác.

Tốc độ phản ứng oxi hóa SO, được đặc trưng bảng hing sé tốc độ:

E

k=k,e*r

ko: hệ số thực nghiệm đặc trưng cho chat xúc tác, không phụ thuộc nhiệt độ;

E: năng lượng hoạt hóa của phan ứng, J/mol.

Khi tăng nhiệt độ va giảm năng lượng hoạt hóa thi hằng số tốc độ tăng.

Phan ứng oxi hóa SO, trong hệ đồng thể không xúc tác có năng lượng hoạt hóa rit

lớn, tốc độ phản ứng vô củng chậm, thực tế có thé xem như không xảy ra ngay cá ở nhiệt

độ cao.

Không có xúc tác, phản ứng oxi hóa SƠ; có năng lượng hoạt hóa lớn lả vì phải tiêu

tốn năng lượng dé pha vỡ liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử oxi, sau đó nguyễn tử

oxi mới phản ứng với phân tử SO;, quá trình đó xảy ra theo phản ứng:

SO, +O, 2% SO; +O -Q

Téc độ phản ứng oxi hóa SO, trong hệ đồng thé rất nhỏ Khi có mat chất xúc tác

ran ( oxi hóa dị thé), năng lượng hoạt hóa giảm vả do đó tốc độ phan ứng tăng lên rất

nhiều Có rat nhiều chất cỏ khả năng xúc tác cho phan ứng oxi hóa SO)

2 Chất xúc tác oxi hóa SO;

Chat xúc tác có vai trò làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng, do đó tốc độ

phản ửng tăng Có thể tạm chia các chất xúc tác cho quá trình oxi hóa SO; thành hai loại :

xúc tác kim loại vả phi kim loại.

- Xúc tác kim loại: Được sử dụng đầu tiên là Pt Xúc tác này có hoạt tính cao

nhưng dé bị ngộ độc xúc tác va giá thành rat dat Hiện nay, người ta không sứ dụng loại

17

Khoa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

xúc tác nay Có một số loại kim loại khác như Rh, Ir, Pd được sử đụng làm xúc tác

nhưng hoạt tinh thấp hơn Pt

- Xúc tác phi kim loại: là loại xúc tác được sử dụng rộng rãi dé oxy hóa SO), trong

công nghiệp, gom một sé oxit kim loại như: oxit sắt, oxit crom, oxit vanadi

Ban đầu người ta dùng xúc tắc sắt và oxit crom nhưng xúc tic này có mức độ

chuyên hỏa trên xúc tác thấp Oxit vanadi có hoạt tính thấp nhưng xúc tác nay lại ben

nhiệt, rẻ tiên va tổng bể mặt riêng lớn Hiện nay trong công nghiệp sản xuất axit sunfuricoxit vanadi được str dụng làm xúc tác khá phỏ biến Thanh phan chính của xúc tác oxit

vanadi:

+ V;O, : là thành phần hoạt tính của xúc tác, chiêm khoảng 5-12 %,

+ Muối của kim loại kiểm, là chất kích động làm ting hoạt tính xúc tác lên hành

tram lân.

+ SiO) ở dạng xếp đóng vai trò chất mang.

2.1 Cơ chế của phan ứng ôxi hóa SO; trên xúc tác:

> Phan ứng giữa các chất khí trên bề mặt chất xúc tác rắn thường gồm các bước:

- Các chất phan img từ pha khí khuếch tán đến bể mặt ngoài của xúc tác, sau đó khuếch tán vào bề mặt bên trong ( các mao quản) của xúc tác.

- Tiến hành phan ứng giữa các chất ban đầu trên bể mặt chất xúc tác rắn.

- Tién hành các phản ứng giữa các chất ban dau trên bẻ mặt chất xúc tác.

- Sản phẩm phản ứng khuếch tán từ bề mặt bên trong ra bề mặt ngoài của xúc tác,

sau đó nha khỏi xúc tác ra khỏi pha khi.

> Phản ứng oxi hỏa SO; băng oxi không khí có mặt chất xúc tác xảy ra theo 4 giai

đoạn chủ yếu sau;

- Hap phụ SO, lên bẻ mặt xúc tác.

_~ Oxi hóa SO, bằng oxi trong cúc phân tử oxit kim loại ( chất xúc tác) nằm ngay

trên bẻ mặt xúc tác.

- Nhà SO; ra khỏi bề mặt xúc tác

- Hap phụ oxi trong pha khi vao chất xúc tác va hoàn nguyên xúc tác.

> Lưu ý: Xúc tic oxit kim loại đối với phản ứng oxi hóa SO) có giới hạn nhiệt độdưới Tại nhiệt độ đó chúng biển thành hợp chat (sunfat) có hoạt tính xúc tác thấp Điều

18

Khóa luận tot nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hôn

này giải thích tại sao phản ứng oxi hóa SỐ; trên xúc tác luôn tiên hành ở nhiệt độ cao, tuy

tại đó mức chuyển hóa cân bang nhỏ.

2.2 Quá trình oxi hóa SO, trên xúc tác VyO;s,

2.2.1Cơ cấu của xúc tác:

Trong xúc tác V;O; (có phụ gia kim loại kiểm va chất mang SiO) có hình thành

hợp chat kali sunfovanadat V;O K;O SO; ( V;Os K;SO,) hoặc kali pyrosunfovanadat

V.Os KO 2SO; ( V;O; K;S¿O;) Tại nhiệt độ lam việc của quá trình (trên 380 ”C ), các

hợp chất trên ở dạng nóng chảy trên bẻ mặt chat mang đó chính là thành phân hoạt tinh

của xúc tác Oxi, SO) bị hắp phụ trên bẻ mat xúc tác và hòa tan vào chất nóng chảy đó sẽ

tác dung với VạO‹ theo phương trình:

VạO; + SO, > VạO; + SO;

VạO¿ + 1⁄2 O;> V;O;

SiO, làm nhiệm vụ chất mang, có tác dụng tăng bẻ mặt tiếp xúc pha của xúc tắc va

ồn định chất hoạt tinh trên bẻ mặt xúc tác.

Ở nhiệt độ thấp và khi nồng độ SO; trong hỗn hợp khí cao ( giai đọan đầu quá

trình) sẽ tạo thành hợp chất vanadi sunfat: V0; + SO; + SO¿> 2VOSO,

Muối sunfat tạo thành có hoạt tính thấp, làm tăng năng lượng hoạt hóa của hệ.

Giai đoạn cuỗi quá trình chuyển hóa lượng SO, còn lại ít nên tốc độ phản imgchậm dẫn tới xúc tác có hoạt tinh cao, tức là hằng số vận tốc k lớn di ở nhiệt độ thắp hơn

440°C

Như vậy khi thay đổi thành phan khí có thé làm thay đổi hoạt tinh của xúc tác, nên

giai đoạn đầu của phản ứng thưởng tiến hành ở nhiệt độ cao dé tránh tạo thành VOSO,,đến cuỗi qua trình cé thé hạ thấp nhiệt độ khi dé đạt mức chuyển hóa cao

2.2.2.Đông học của quá trình oxi hóa SO, trên chất xúc tác vanadi oxit:

Tốc độ oxi hóa SO, được biểu thị băng phương trình sau :

Í_ THƯVIỆN” 19

| Truong Đại-Học Sư-Phau.

—-TP HỖ-CHI-MIN+L

Khoa luận tot nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

ax : ax

dx _ k.P pis 2 l-x 1 - x Pr ee 2

Với x: mức chuyên hóa

t: thời gian khí lưu lại trên xúc tác.

k: hằng số tốc độ phản ứng

ke»: hang số cân bằng ( at’)

P: áp suất tông của hỗn hợp khí (at)a: nông độ SO, trong hỗn hợp khí ban dau

b: nồng độ O; trong hỗn hợp khí ban đầu

Theo phương trình, tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nhiều yếu tổ như nông độ khíban đầu (a,b), mức độ chuyên hóa (x) Trong thực tế san xuất, các yếu tô a, b, P đã được

én định trước va coi như không thay đối Như vậy, tại mọi gid trị của x, tốc độ phản ứng

chỉ phụ thuộc k, ky Trong lúc đó các đại lượng trên lại phụ thuộc vảo nhiệt độ.

2.2.3 Điều kiện oxi hóa SO; trên xúc tác vanadi oxit:

Như đã nói ở trên, k, ky đều phụ thuộc vào nhiệt độ Khi tăng nhiệt độ, hằng số tốc

độ k tăng con hang số cân bằng k., giảm

Bằng các kết quả tính tóan và thực nghiệm người ta nhận thấy: lúc đầu ở nhiệt độ

thấp khi tăng nhiệt độ, tuy hằng số cân bằng kạy có giảm một chút nhưng hang số tốc độ phan ứng tăng rất nhanh ( từ 400-500 °C, k tăng 30 lần ), vì vậy tốc độ phan ứng tăngnhanh.

Khi nhiệt độ đã khá cao, nếu tiếp tục tăng nhiệt độ k tăng không bao nhiêu hoặc

không đổi nhưng k lại giảm nhanh, vi vậy tốc độ phản ứng tăng chậm, đạt giá trị cực đại

rồi giảm dan Khi hệ dat trạng thái cân bằng thi tốc độ phản ứng bằng không.

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hén

Tốc đô phản

ứng

Nhiệt độ

Hình 1: Mối liên hệ giữa tốc độ phan ứng và nhiệt độ

Như vậy, khi tăng nhiệt độ, tốc độ phan ứng từ khi tăng đến lúc bằng không phái

qua giá trị cực đại Kết luận nay có ý nghĩa quan trọng trong khi chọn chế độ nhiệt độ lâm

việc của tháp chuyển hóa SO).

> Nhiệt độ thích hợp: là nhiệt độ mà tại đô tốc độ phan ứng dat giá trị cực

đại ứng với mức chuyển hỏa nhất định Dinh nghĩa nay biểu điển dưới dang phương trinh

toán học như sau:

Với x: mức chuyên hóa

a: nòng độ SO) trong hỗn hợp khí ban đầu

b: nông độ O; trong hon hợp khí ban đầu

T„ =

21

Khoa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

Ta thấy, nhiệt độ thích hợp cho ca quá trinh chuyển hóa SO) không phải là một

hãng số ma tùy thuộc vao các giá trị a,b.x Khi đốt các nguyên liệu khác nhau sẽ thu được

hỗn hợp khí có thành phan khác nhau, do đó nhiệt độ thích hợp cũng khác nhau khi mức

chuyển hỏa tăng thi nhiệt độ thích hợp giảm Do đó giai đoạn cuối của quá trình phái tiền hành ở nhiệt độ thấp dé vừa tăng mức chuyển hóa cân bằng, vừa tăng tốc độ phan img.

> Mức chuyển hóa: Trong quá trình oxi hóa SO», khi tăng mức oxi hóa

(còn gọi là mức chuyên hóa hay mức tiếp xúc ) sẽ làm giảm lượng SO, trong khí thải, tăng

mức sử dụng lưu huỳnh từ đó giảm giá thành sản phẩm.

Nhung dé đạt mức chuyển hóa cao phải kết thúc qua trình oxi hóa SO) ở nhiệt độ

thấp, thời gian tiếp xúc cần thiết lớn (tức lượng xúc tác cảng nhiều ).

Thực tế cho thấy tại mức chuyển hóa x= 0,98 thi giá thành nhỏ nhất, nhưng về mật

vệ sinh công nghiệp không đảm bảo vi khí thải chửa nhiều SO) Có thé giải quyết mâu

thuẫn nảy bằng hai cách: hoặc ding dung dịch hap thụ nốt lượng SQ) còn lại trong hỗn hợp khí trước khi thải ra ngoài trời hoặc dùng phương pháp tiếp xúc kép để đạt mức

chuyên hóa cao, khoảng 0,995

> Nông độ SO; thích hợp :

Nông độ SO; thích hợp trong hỗn hợp khí thu được khi đốt các loại nguyên liệu

khác nhau như sau:

"Nguyên liệu ban đ

2.3 Chất độc đối với xúc tác V)O¢:

Dưới tác dụng của một số tạp chất có trong hỗn hợp khi, hoạt tính của xúc tác bị giảm nhanh (xúc tác bị ngộ độc ) Nguyên nhân cua sự ngộ độc xúc tác có thé do chất độc bao phủ bẻ mật hoạt động của xúc tác hoặc do chất độc tạo thành với xúc tác một hợp chat

không hoạt động hoặc hợp chat bay hơi lam thay đổi thành phân xúc tác

2

Khoa luận tot nghiệp SVTH: Võ Thi Lam Hong

® Chat độc nguy hiểm nhất của xúc tác vanadi là asen, chi vai miligam asen oxit

trong Im’ hồn hợp khi cũng đủ làm xúc tác bị ngộ độc Ở nhiệt độ dưới 550°C, asen bihap phụ trên bẻ mặt xúc tác ớ dang As¿O; và KAsO,, tạo thành một lớp mong che phủ bẻ

mat xúc tác Ở nhiệt độ trên 550°C, asen lại tạo thành với xúc tác hợp chat bay hơi As¿O:.

V;O, tách khỏi xúc tác đi theo dong khí xuống các lớp xúc tác phía dưới, tạo thành vỏ

bao bọc hạt xúc tác.

@ Các hợp chất của flo (SiF,, HF ) cũng gây tác hại đáng kẻ cho xúc tác : SiF;phan ứng với hơi nước còn lại trong khí sau khí sdy theo phương trình:

SiF, + 2H;O > SiO, + +4 HE

SiO, kết tia thành lớp vỏ bao bọc hạt xúc tác.

® Ngoài ra, xúc tác còn bị ngộ độc bởi các nguyên nhân như: nhiệt độ thấp ( khi

sửa chữa, đừng xướng) , làm sạch khi không can thận, nhiệt độ quá cao làm thay đổi

thành phan xúc tác va làm giảm hoạt tính của xúc tác

1.1.4.4 Hắp thụ anhidric sunfuricGiai đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc

là tách SO, ra khỏi hỗn hợp khí và chuyển thành axit sunfuric Tùy thuộc vào hỗn hợp khí

có hơi nước hay không ma cơ chế tach SO, khác nhau Nếu hỗn hợp khí được sấy khô

trước khi vào tháp tiếp xúc thi quá trình tach SO, là hap thụ, còn hỗn hợp khí đi thắng vào

tháp tiếp xúc mà không sấy thì quá trình tach SO, lả ngưng tụ Trường hợp hap thụ phố

biển hơn

1 Quá trình hấp thy SO,

Để hấp thụ SO), người ta dùng axit sunfuric 98,3% ( theo nguyên tắc ngược dòng),

ở nông độ này, hệ số tốc độ của quá trình đạt giá trị cực dai, không dùng nước vì tạo mù

aXIL

Dau tiên SO, hòa tan vào dung dịch axit sunfuric, sau đó phản ứng với nước theo

n> 1: sản phẩm lả oleum

n= 1: sản phẩm là mono hyđrat ( axit sunfuric 100% ).

n < 1: sản phẩm là dung dịch axit loãng

23

Khoa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

® Cơ chẻ của quá trình hap thụ tương tự như quá trình sấy, ta có công thức:

Q=K.F AP Trong đó Q: lượng nước hap thụ được, kg/h

K : hệ số hap thụ, kg/ mˆ.h.mmiHg, tính theo biểu thức

K= Ko.W”*, với Ko la hệ sô phụ thuộc vào nông độ vả nhiệt độ axit;

W là tốc độ giả của khí trong tháp

Khỏa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hồng

Với T¡ > Ty T;

Nông độ

H;SO,,%%

Hình 3:

Mối liên hệ giữa mức hắp thụ và nồng độ axit tưới ở các nhiệt độ khác nhau

Từ hình trên, ta thay : quá trình hap thy SO; tốt nhất là ở nhiệt độ thấp vả khí nồng

độ axit tưới là 98,3% HạSO,, tại đó tốc độ hap thụ và hiệu suất hap thụ đều đạt cực đại

Khi nông độ axit nhỏ hơn 98.3% thi ngoài qua trình hap thụ SO; trong pha lỏng con

có quá trình tạo thành hơi H;SO, trong pha khí do SỐ; tác dụng với hơi nước Nồng độ

axit cảng nhỏ thì áp suất riêng phan của hơi nước càng lớn và hơi H;SO, tạo thành càng

nhiều độ quá bao hòa càng lớn, dẫn đến tạo mù axit Vì tốc độ hip thy mù rất nhỏ, da số

các hạt mù axit chưa kịp hap thụ đã bị kéo theo ludng khí thải ra ngoài, dan đến hiệu suấthấp thụ SO, giảm và tổn thất SO, tăng

Nếu ding axit có nông độ cao hơn 98.3% thì hơi trên đó có cá SO; làm giảm động

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

Do hap thụ hơi nước trong hỗn hợp khí nên axit ở tháp sdy bị pha loang, lượng axit

này sẽ chuyền sang công đoạn hap thụ, ở đó lượng nước trong axit phan ứng với SO; tạo

thành H;SO, Lượng nước theo axit say sang công đoạn hap thụ cảng ít thì phan sản phẩm

lay ra ở dang oleum cảng nhiều

Lượng nước mang vảo công đọan hap thụ phụ thuộc trước hét vào ham lượng hơi nước trong khí tử lọc điện ướt vào tháp sấy Ở tháp tăng âm thực tế 14 khi bị bão hòa hoan

toan hơi nước Nhiệt độ cảng cao thi ap suất hơi nước bão hòa cảng lớn Vĩ thẻ hảm lượnghơi nước trong khí đi vào tháp sấy thực tế lả do nhiệt độ khí quyết định

Nhu vậy, khi nông độ SO, trong khí không đổi thi hiệu suất oleum phụ thuộc chủ

yêu vao nhiệt độ hỗn hợp khí trước tháp say Nếu nhiệt độ nay tương đối cao thi lượng

nước hip thụ ở tháp sdy khá lớn, do đó không thé sản xuất được oleum.

Nếu lượng nước hap thụ ở tháp say không đủ tạo thành axit sunfuric có nông độquy định thi phải bé sung nước vào công đoạn hap thụ hoặc công đoạn say

Nếu chi sản xuất axit sunfuric đậm đặc mà không sản xuất oleum thi lại bỏ sung

nước vào thùng chứa của tháp sấy đẻ đơn giản các đường ông dẫn axit.

Khoa luận tôi nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

L2 TONG QUAN VE SAN XUẤT NHOM HIDROXIT

Alumin là tên thường gọi của Al;O;, va qua trình sản xuất ra Al(OH); là một phan

của công nghệ sản xuất alumin, vi vậy chúng ta sẽ đi sâu tìm hiểu vẻ công nghệ sản xuất

alumin.

1.2 1 TAM QUAN TRỌNG CUA CÔNG NGHỆ SAN XUẤT ALUMIN

Alumin chủ yếu dùng sản xuất nhôm nguyên sinh nên tầm quan trọng của công

nghệ sản xuất alumin gắn liên với những ứng dụng của nhỏm vả nhôm hiđroxit:

®Ứng dụng của nhôm:

- Nhôm là kim loại dẫn nhiệt, din điện tốt D6 dẫn điện của nhôm bang 0.6 độ dẫn

điện của đồng nhưng nhỏm rất nhẹ nên ngày cảng được dùng thay thể đồng làm dây dẫn trong công nghiệp điện Nhờ dan nhiệt tốt, nhôm còn được sử dụng làm thiết bị trao đồi

nhiệt trong công nghiệp và làm dụng cụ nhà bếp.

- Nhôm tinh khiết mềm, dé dat móng, để kéo sợi, dùng gói bánh, kẹo, dược phẩm,

làm tụ điện.

- Bé mặt nhôm tron, bóng, có khả nang phản chiếu tốt ánh sáng và nhiệt người ta

thường dùng nhôm chứ không phải bạc dé mạ lên gương của những kính viễn vọng phan

chiếu

- Nhôm được ding lam ông dẫn dau thô, bề chứa, thing chứa các hóa chất như

HNO, đặc, axit hữu cơ

- Hợp kim nhôm nhẹ, chịu cường độ cao, chịu ăn mòn nên được sử dung trong sản

xuất động cơ máy bay, tau thủy, ôtô

- Trong luyện kim, nhôm được dùng làm chất hòan nguyên các kim loại khó hoàn

nguyên và khó nóng chảy như crôm, mangan vonfram và cả kim loại kiểm, kiểm tho.

- Ngoài ra nhôm còn có những ứng dụng trong xây dựng, ngành nang lượng, chế

biến vật liệu

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

@Ung dung của nhôm hidroxit:

Nhôm hidroxit kỹ thuật được dùng lam nguyén liệu sản xuất các loại mudi nhôm như phén

đơn phèn kép, nhôm clorua dùng chế tạo nhôm kim loại, sản xuất thủy tinh, dé sứ, mực

in, xi mang trang, gạch chịu lửa, trong công nghệ nhuộm được phim

1.2.2 KHOANG VAT VA QUANG NHOM

1.2.2.1 Những khoáng chứa nhôm quan trọng.

Nhôm có hoạt tính hóa học cao, chính vi vậy trong thiên nhiên ta chỉ gặp ở dang

liên kết trong cúc khoáng vật và đất đá khác nhau Có khoảng 250 khoáng vật khác nhau

chứa nhôm Trên 40% khoáng vật nhôm Ia các loại alumosilicat, trong đó nhiều nhất là

spat fenspat thuộc loại khéang vật nguyên sinh Do nhiệt độ thay đổi, đưới tác dụng của

khí cacbonic và của các dung dịch kiểm hoặc axit, các khoảng vật nguyên sinh bị phong

hỏa, tạo thành các khoảng vật thứ sinh, ví dụ caolinit Al:O; 2SIO; 2H;O, xerint K›O.

3Al;O: 6SIO; 6H;O, alunit K;SO;¿ Al;(SƠ,): 4AI(OH):

Các khoáng vật chứa nhôm quan trọng nhất

Tên khoáng vật Công thức hóa học k Hàm lượng Al;O;

fo

_Comnm ALO, 100

Diaspo, bomit Al,O;.H,0 85

Gipxit ( hydragilit ) AhO, 3H;O 65,4

Kianit, andaluzil, silimatit Al;O,.SiO; 63.2 Caolinit Al;O¿ 2SiO;.2H;O 39,5

Alunit (Na,K,);SO,.Als(SO,).4Al(OH)› 37-39

Nefelin ( K, Na,):0 Al:O›.2S¡O; 36-32 Loxit K;Ø Al;O;.4S¡iO; 23,5 Anoetit CaO AlạO 2SiO; 26,7 Criolit Na;AlF, 23,5

Oetola K;O.Al;O 6SiO; 18,4

Anbit Na:O Al;O;.6SiO;› 19.3 Berin 3BeO Al;O 6SiO;

Khoa luận tốt nghiệ SVTH: Võ Thị Lam Hỏn

Cnzobenn " BeO, Al:O,

Spodumen LiyO, Al,O;.4Si0, Poluxit | C80, AlyO,, 4S¡O; 14.0

Corundum (a-Al,Q,): Ït gặp trong thiên nhiên ở dạng sạch Các loại corunđum

trong suốt la những loại đá quý, bởi chang cỏ chiết xuất lớn va độ cứng cao, Các tinh thé

trong suốt như vậy néu nhuộm màu băng tap chất crôm oxit sẽ có mau đỏ, gọi là rubin,

nêu nhuộm màu bằng tạp chất sắt và titan oxit có màu xanh da trời- xaphia, và không

mau- xaphia nhạt.

Diaspo (a-Al0.H.,0), bomit(y-Al,0 s,H,0) và gipxit (ALO,3H;0): là thành phản

cơ ban của bôxit- quặng quan trọng nhất dé sản xuất alumin, corundum nhân tạo ximang

alumin và gạch chịu lửa alumin cao.

Kianit, andaluzil, silimatit: là các dạng thù hình của cùng một loại alumo-silicat

(Al;O›.SiO;) Các khoáng vật này có thé dùng làm nguyên liệu ban đầu có giá trị sản xuatgạch chịu lửa va dé nau luyện thành hợp kim nhôm silie trong lò điện

Caolinit (ALO) 2Si0.2H,0): Khoáng vật này phỏ biển rất rộng rãi trong thiên

nhiên, có thé dùng sản xuất alumin va nau luyện hợp kim nhôm silic.

1.2.2.2 Quặng nhôm.

Trong thiên nhiên thường gặp các khoáng vật nhôm ở dang sạch với số lượng ít,

không đủ tạo thành các mỏ công nghiệp Các khoáng vật này nằm trong đất đá cùng với các khoáng vật không chứa nhôm oxit Các đất đá đã khoáng hóa chỉ có thể dùng sản xuất

alumin khi hàm lượng khoáng vật quặng trong đất đá vượt quá một giới hạn nào dé và khi

thu hỏi alumin tử đất đá nay sẽ có lợi vẻ mặt kinh tế.

Để san xuất alumin, người ta dùng các loại nguyên liệu: bôxit, nefelin, alunit,

xexirit cao lanh tro than nâu Nhưng cho đến nay nguyên liệu chủ yếu vẫn là bôxit (khoảng 95% sản lượng alumin của thé giới )

Khoa luận tot nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

Các thành phần chi yêu của bôxit là hydragylit (gipxit), bomit va diaspo Ngoài ra

bôxit còn chứa các khoáng vật sắt (hematit có đôi khi pyrit hidro hematit, limônit,

xiderit, silic ở dạng thạch anh ) và alumosilicat keo ngậm nước, titan oxit ở dạng keo,

trong một số boxit có cả canxi và magiê cacbonat, các tạp chat crôm vanadi, photpho, gali

oxit vả các nguyên tô khác

Người ta chia bôxit thành các loại sau: hydragylit, hydragylit bơmit, bomit

-diaspo và -diaspo Trong những mỏ bôxit loại -diaspo sạch thường có cả corundum.

Loại bôxit đo tuổi của đá xác định Bỏxit diaspo là loại giả nhất, còn trẻ nhất là hydraglit, các loại bôxit còn lại năm giữa bôxit hydragilit sạch vả diaspo sạch.

Quan hệ giữa tudi của bôxit vả thành phan khoáng vật của chúng xác định bởi việc

tạo thành tat cá các khoảng vật nhôm ôxit ngậm nước - keo nhôm, keo nhôm chửa một lượng nước không xác định, theo thời gian keo bị mắt nước và dan chuyên thành các dạng kết tinh bén vững hơn:

Keo nhôm > alumo giả bền > hydragilit (bền) >bomit>diaspo> corundum.

Ở đâu, sự biển hóa từ dang cau trúc nay sang dang câu trúc khác chưa kết thúc thi ở

đó ta có dạng bôxit hỗn hợp Khoáng vật nào chiếm ưu thé thì gọi tên theo khoáng vật đótrước tiên.

Thông thường bôxit có màu đỏ, khá cứng, có bôxit mau trắng, vàng, xanh thẫm hoặc các màu khác Màu đỏ là ham lượng sắt oxit cao, khi hàm lượng sắt ôxit thấp thi

bôxit có mau xám hoặc trắng.

Trong bôxit, ham lượng Al;O; cảng lớn và médun silic ( ti số trọng lượng của Al;zO; và SiO; ) cảng cao thì chất lượng bôxit cảng tốt.

Bôxit không những dùng trong công nghiệp nhôm ma còn can dùng dé sản xuất

corundum nhân tạo xi mang alumin, gạch chịu lửa; bôxit con ding làm chất trợ dung khi luyện thép mactanh bazic; dùng sấy khí va làm chất tính lọc các sản phẩm dau lửa khỏi

các tạp chất nhuộm màu

30

Khoa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thi Lam Hông

s*Rumani: Mỏ bôxit phan lớn là loại Diaspo tập trung ở miền Tây Rumani Hang

năm khai thác khoảng 20 nghìn tan Thành phan hóa học (%):

: Đã phát hiện được mo bôxit ở các vùng Sơn Đồng Đông

Bắc inhumg nghiên cứu còn íThành phin hóa học (%) ở md Sơn Đông:

Tại miễn Bắc, quặng Bôxit được phát hiện ở các tinh Cao Bằng, Hà Giang, Lạng Sơn với trữ lượng khoảng 1 ty tan Còn lại tập trung chủ yêu ở phía Nam, khu vực Tây

Nguyên, tại địa phận các tinh Lâm Đồng, Đắc Nông, Gia Lai.

3

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

Trong đó, phan trừ lượng bôxit đã được thăm dò chủ yêu 6 Đắc Nông (gồm 7 mo),

với tong trữ lượng khoáng 2,7 tỷ tan; vùng Bảo Lộc Di Linh (Lam Dong), (2 mo) trữ

lượng trên 700 triệu tắn và vùng Kongplông-Kanäc (Gia Lai), (2 mo) trừ lượng 370 triệu

Quang bôxit ở miễn Nam có chất lượng thuộc loại trung bình, thường phải qua tuyên rửa mới đảm bảo được chất lượng theo công nghệ Bayer Hàm lượng Al;O; trong

quặng tinh có thé đạt 35-55%, hàm lượng sắt cao ( 15-25% Fe;O; ).

Hiện nay, dự an khai thác Boxit ở Tây Nguyên đang được cả nước quan tâm, việc

khai thác bôxit góp phản phát triển kinh tế địa phương Khai thác quặng bôxit dé chế biển thành alumin và luyện nhỏm vẽ ra một viễn cảnh huy hoảng về sự phát triển của kinh tế

Tây Nguyên Với trừ lượng tiém năng đứng hàng thứ sáu thé giới, Việt Nam có thé nhanh

chóng trở thành một cường quốc nhôm của thẻ giới biển vùng dat Tây Nguyên va NamTrung bộ thành một chuỗi thành phố công nghiệp hiện đại từ Dic Nông qua Lâm Đông

kéo xuống tận Bình Thuận

Tuy nhiên, da có nhiều nha chuyên môn lên tiếng cảnh báo vé tác động tiêu cực của việc khai thác quặng Bôxit đến môi trường , vì vậy cân có sự nghiên cứu và đâu tư thích

đáng.

1.2.4 DUNG DỊCH ALUMINAT

Các aluminat được tạo ra là do kết quả tắc dụng của nhôm oxit hoặc nhôm hiđrôxit

với bazơ hoặc cacbonat (ở nhiệt độ cao, cacbonat phân hóa thành bazơ và CO;) Khi hòa

tan nhôm trong kiểm céstic thi cũng thu được natri aluminat Dung dịch aluminat trong nước tham gia vào các quá trình chủ yêu nhất trong sản xuất alumin bằng các phương pháp kiểm.

Một trong những tinh chất quan trọng nhất của dung dịch aluminat là độ bền, độ

bẻn tinh theo thời gian giữ dung dich ở nhiệt độ đã cho ma không thấy kết tủa nhôm

hiđroxit Trong thực té sản xuất alumin bằng phương pháp kiểm, điều quan trọng là phải

biết những điều kiện dé dung địch aluminat nhận được sẻ bẻn vững ở một số khâu (hòa

tan, tách va rửa quặng không hòa tan và cặn đỏ ) và sẽ không bên vững ở những khâu khác

( phân hóa dung dịch aluminat bằng phương pháp khuay phân hóa hoặc cacbonat hóa )

32

Khoa luận tốt nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong

Khi hòa tan hoặc khi tách rửa cận không tan, nếu được dung dich không bén vững

thi dan đến tồn that nhiều nhôm ôxit Còn khi khuay phan hỏa lại dùng dung dịch aluminatvững bẻn thi sẽ giảm nang suất của bẻ phân hóa và giám hiệu suất thực thu hiđrat

Cac nhân tố chú yếu anh hưởng đến độ bên của dung dịch aluminat sạch là nhiệt

độ, ti số costic và nông độ: nhưng trong điều kiện sản xuất, dung dịch aluminat luôn chứa

các tap chat anh hưởng đến độ ben của dung địch aluminat Ảnh hướng của tạp chất chưa

được nghiên cứu đẩy đủ, đặc biệt là đối với các dung dich nằm trong phạm vi quá bào hòa

về natri aluminat.

® Anh hưởng của nhiệt độ:

Các dung dịch aluminat có cùng nòng độ va củng tỉ số costic thi cảng để phân hóakhi nhiệt độ cảng gan 30°C Nếu tăng nhiệt độ sẽ tang độ bên của dung dịch, các dung

dịch aluminat quá bão hoa ở nhiệt độ này có thé chưa bão hòa & nhiệt độ khác Các dung

dịch quá bão hòa sẽ tự phân hóa dé kết tinh ra tinh thé nhỏm hiđroxit hoặc natri aluminat,

còn dung dich chưa bao hòa dan dẫn hòa tan pha rin tới khi dung địch bão hòa hoan toản.

Những sự thay đổi trạng thai vả độ bén của dung dịch theo nhiệt độ được img dụngrộng rãi trong sản xuất Vi dụ các dung dich aluminat đem khuấy phân hóa phải làm nguộitrước xuống gan 70°C, vi nó trở thành quá bảo hòa hơn và phân hóa nhanh hơn, nhômhidroxit tiết ra khi khuấy phân hóa trên một đơn vị thé tích sẽ nhiều hon, ti số costic tăng,làm giảm mức quá bão hòa của dung dịch Vi vậy, việc làm nguội tiếp tục dung địch trong

khi phân hóa là quan trọng.

® Ảnh hưởng của nông độ:

Ở mọi nhiệt độ, tăng tỉ số costic của dung dịch aluminat sẽ tăng độ bèn của ching,nêu nồng độ của Na;O không vượt ra ngoài giới hạn nhất định ( 20-27%), giới hạn nayphụ thuộc vảo nhiệt độ của dung dich; khi nông độ Na;O cao hơn thi tinh én định củadung dịch giám xuống mạnh

® Ảnh hưởng của ti số costic:

33