TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ hóa học đại CƯƠNG CÔNG NGHỆ sản XUẤT NHÔM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA- VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỨC PHẨM …… «  »……… TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NHÔM Giảng viên hướng dẫn: THS Lưu Sơn Tùng Sinh viên thực hiện: Nhóm 14 thực Lớp : ĐH11H1 Khoa: Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm MỤC LỤC trang I II 1) 2) 3) 4) 5) 6) III IV V I MỞ ĐẦU .2 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NHÔM Lịch sử Thuộc tính tính chất vật lý .4 Hóa học .5 Ứng dụng Ảnh hưởng nhôm tới người động thực vật .7 Tình hình sản xuất nhôm Việt Nam GIỚI THIỆU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHÔM .8 Nguyên liệu sản xuất Quy trình bayer Quy trình hall-heroult .12 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA QUY TRÌNH SẢN XUẤT 14 Ưu điểm 14 Nhược điểm 14 XỬ LÝ CHẤT THẢI 15 Chất thải rắn .15 Chất thải khí .16 Chất thải lỏng .17 MỞ ĐẦU Chúng ta tự đặt câu hỏi “cánh máy bay làm từ gì?” “ dây dẫn điện nhà làm từ gì?” “ vỏ tàu thoi làm từ mà chịu thay đổi nhiệt độ áp suất tốt đến vậy?” Có nhiều câu hỏi đạt đáp án nhôm, vật liệu không xa lạ với Được xác định đặt tên Hamphry vào năm 1808 tới nhôm ứng dụng nhiều vào đời sống đại Với 8% khối lương rắn vỏ trái đất, nguồn nguyên liệu để sản xuất nhôm dồi tự nhiên nhôm thường tồn dạng hợp chất khác điển hình boxit thu nhôm Vậy, trình sản xuất nhôm diễn nào? Hôm nay, tìm hiểu trình sản xuất nhôm II GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NHÔM 1) Lịch sử Được nhắc đến nhôm ( chưa kiểm chứng) Naturalis Historia Gaius Plinius Secundus “Có ngày có người thợ vàng Roma phép cho hoàng đế Tiberius xem đĩa ăn làm từ kim loại Chiếc đĩa nhẹ sang bạc Người thợ vàng nói với hoàng đế ông sản xuất kim loại từ đất sét thô Ông cam đoan có ông ta với Chúa trời biết cách sản xuất kim loại từ đất sét Hoàng đế thích thú, chuyên gia tài ông quan tâm tới Tuy nhiên ông nhận tài sản vàng, bạc ông giá trị người dân bắt đầu sản xuất kim loại màu sáng từ đất sét Vì thế, thay cảm ơn người thợ vàng ông lệnh chặt đầu ông ta.” Những người Hy Lạp La Mã cổ đại sử dụng loại muối kim loại thuốc cẩn màu (nhuộm ) chất làm se vết thương,và phèn chua sử dụng chất làm se Năm 1761, Guyton de Morveau đề xuất cách gọi gốc phèn chua alumina Năm 1808, Humphry Davy xác định gốc kim loại phèn chua ( alum), mà theo ông đặt tên cho nhôm aluminium.Charles Martin Hall nhận sáng chế(số 400655) năm 1886,về quy trình điện phân để sản xuất nhôm.Phát minh quy trình Hall-Héroult năm 1886 làm cho việc sản xuất nhôm từ khoáng chất trở nên không đắt tiền ngày sử dụng rộng rãi giới Nước Đức trở thành nhà sản xuất nhôm lớn giới sau Adolf Hitler lên nắm quyền.Tuy nhiên, năm 1942 nhà máy thủy điện Grand Coulee Dam cho phép Mỹ thứ mà nước Đức quốc xã hy vọng cạnh tranh khả sản xuất đủ nhôm để sản xuất 60.000 bay chiến đấu bốn năm 2) Thuộc tính tính chất vật lý Nhôm kim loại mềm, nhẹ với màu xám bạc ánh kim mờ,vì có lớp mỏng oxi hóa tạo thành nhanh để trần không khí Tỷ trọng riêng nhôm phần ba sắt hay đồng, mềm (chỉ sau vàng), dễ uốn đứng thứ 6) dễ dàng gia công máy móc hay đúc;nó có khả chống ăn mòn bền vững có lớp oxit bảo vệ Nó không nhiễm từ không cháy để không khí điều kiện thông thường Nhôm (tiếng Latinh: alumen.alum) tên nguyên tố hóa học bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Al số hiệu nguyên tử 13 Nguyên tử khối 27đvC Khối lượng riêng 2,7 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy 6600C Nhôm nguyên tố phổ biến thứ (sau oxy silic) kim loại phổ biến vỏ Trái Đất Kim loại nhôm phản ứng hóa học mạnh với mẫu quặng có mặt hạn chế môi trường khử cực mạnh Tuy vậy, tìm thấy dạng hợp chất 270 loại khoáng vật khác Quặng chứa nhôm bôxít 3) Hóa học Trạng thái oxi hóa AlH điều chế nhôm bị nung nóng nhiệt độ 15000C hydro Al2O điều chế cách nung nóng oxit thong thường, Al2O3, silic nhiệt độ 18000C chân không Al2S điều chế cách nung nóng Al2S3 với vỏ nhôm với nhiệt độ 13000C chân không.Nó nhanh chóng bị chuyển thành chất ban đầu.Selenua điều chế tương tự AlF, AlCl AlBr tồn pha khí ba halua nung nóng chung với nhôm Trạng thái oxi hóa Subôxít nhôm AlO tồn bột nhôm cháy trng oxy Trạng thái oxi hóa Quy tắc Fajans cation hóa trị ba Al3+ không mong chờ tìm thấy muối khan hay hợp chất nhị phân Al2O3 Hidroxit nhôm bazơ yếu muối nhôm axit yếu, chẳng hạn cacbonat, tạo Muối axit mạnh, chẳng hạn nitrat, ổn định hòa tan nước, tạo thành hidrat với sáu phân tử nước kết tinh Hidrua nhôm (AlH3)n sản xuất từ trimetyl nhôm hidro dư thừa Nó cháy kèm nổ không khí Nó điều chế phản ứng clorua nhôm hidru liti dung dịch ête, cô lập thành dạng tự từ dung dịch Cacbua nhôm(Al4C3) sản xuất cách nung nóng hỗn hợp hai nguyên tố 10000C Các tinh thể có màu vàng nhạt có cấu trúc lưới phức tạp, phản ứng với nước hay axit loãng tạo metan Axetylua(Al(C2)3) điều chế cách cho axetylen qua nhôm nóng Nitrua nhôm (AlN) sản xuất từ nguyên tố nhiệt độ 800oC Nó bị phân hủy nước tạo ammoniac hidroxit nhôm photphua nhôm (AlP) sản xuất tương tự bị thủy phân thành photphin(PH3) Oxit nhôm (Al2O3) tìm thấy tự nhiên corundum, điều chế cách đốt nóng nhôm với oxy hay nung nóng hidroxit, nitrat sulfat Như loại đá quý, độ cứng thua có kim cương,nitrua bo cacborundum.Nó gần không hòa tan nước Hidroxit nhôm điều chế chất kết tủa dạng gelatin cách cho thêm ammoniac vào dung dịch muối nhôm.Nó lưỡng tính,vừa bazơ yếu vừa axit yếu, tạo muối aluminat với kim loại kiềm.Nó tồn dạng tinh thể khác Sulfua nhôm(Al2S3) điều chế cách cho sulfua hidro qua bột nhôm.Nó chất đa hình Florua nhôm(AlF3) điều chế cách cho hai nguyên tố tác dụng với hay cho hidroxit nhôm tác dụng với HF Nó tạo thành phân tử lớn,bay không qua pha nóng chảy nhiệt độ 12910C (thăng hoa) Nó chất trơ.Các trihalua khác chất dime,có cấu trúc cầu nối Các hợp chất hữu nhôm có công thức chung AlR3 tồn phân tử lớn, chất dime hay trime Chúng sử dụng tổng hợp chất hữu cơ, ví dụ trimetyl nhôm Các chất alumino-hydrua phần lớn nguyên tố có khả tích điện dương biết,trong có giá trị hidrua nhôm lit i(Li[AlH4]) Khi bị đốt nóng, phân hủy thành nhôm, hidro hidrua liti, bị thủy phân nước Nó nhiều ứng dụng hóa hữu Các alumino-halua [AlR4] có cấu trúc tương tự 4) Ứng dụng Tính theo số lượng lẫn giá trị, việc sử dụng nhôm vượt tất kim loại khác, (trừ sắt) đóng vai trò quan trọng kinh tế giới Nhôm nguyên chất có sức chịu kéo thấp, tạo hợp kim với nhiều nguyên tố đồng, kẽm, magie, mangan silic.Khi gia công cơ-nhiệt, hợp kim nhôm có thuộc tính học tăng lên đáng kể: - - - Các hợp kim nhôm tạo thành thành phần quan trọng máy bay tên lửa tỷ lệ sức bền cao khối lượng Khi nhôm bay chân không, tạo lớp bao phủ pahrn xạ ánh sáng xạ nhiệt Các lớp bao phủ tạo thành lớp mỏng oxit nhôm bảo vệ, không bị hư hỏng lớp bạc bao phủ hay bị Trên thực tế, gần toàn loại gương đại sản xuất sử dụng lớp phản xạ nhôm mặt sau thủy tinh Các gương kính thiên văn phủ lớp mỏng nhôm, mặt trước để tránh phản xạ bên điều làm cho bề mặt nhạy cảm với tổn thương Các loại vỏ phủ nhôm dùng để thay vỏ phủ vàng để phủ vệ tinh nhân tạo hay khí cầu để tăng nhiệt độ cho chúng,nhờ vào đặc tính hấp phụ xạ điện từ mặt trời tốt, mà xạ hồng ngoại vào ban đêm thấp Hợp kim nhôm nhẹ bền dùng để chế tạo chi tiết phương tiện vận tải ( ô tô, máy bay, xe tải, to axe, tàu hỏa, tàu biển, v.v…) Đóng gói ( can, giấy gói, v.v ) Xử lý nước Xây dựng (cửa sổ, cửa, ván, v.v; nhiên làm vai trò dùng làm dây dẫn phần cuối mạng điện, trực tiếp đến người sử dụng.) Các hàng tiêu dùng có độ bền cao (trang thiết bị , đồ nấu bếp, v.v) Các đường dây tải điện (mặc dù độ dẫn điện 60% đồng, nhẹ tính theo k hối lượng rẻ tiền hơn) Chế tạo máy móc Mặc dù tự thân không nhiễm từ, nhôm sử dụng thép MKM nam châm Alnico - Nhôm siêu tinh khiết (SPA) chứa 99,980%-99,999% nhôm sử dụng công nghiệp điện tử sản xuất đĩa CD - Nhôm dạng bột thông thường sử dụng để tạo màu bạc sơn Các nhôm cho thêm vào sơn lót, chủ yếu sử lý gỗ khô đi, nhôm tạo lớp kháng nước tốt - Nhôm dương cực hóa ổn định oxi hóa, sử dụng lĩnh vực khác xây dựng - Phần lớn tản nhiệt cho CPU máy tính đại sản xuất từ nhôm dễ dàng sản xuất độ dẫn nhiệt cao - Oxit nhôm, alumina, tìm thấy tự nhiên dạng corunđum, emyry, ruby saphia sử dụng sản xuất thủy tinh Ruby saphia tổng hợp sử dụng ống tia laser để sản xuất ánh sáng có khả giao thoa - Sự oxi hóa nhôm tỏa nhiều nhiệt, sử dụng làm nguyên liệu rắn cho tên lửa, nhiệt nhôm thành phần pháo hoa - Phản ứng nhiệt nhôm dung để điều chế kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao (như crom Cr, Vonfarm W …) 5) Ảnh hưởng nhôm tới người động, thực vật Nhôm số nguyên tố phổ biến mà chức có ích cho thể sống, có số người bị dị ứng với họ bị chứng viêm da tiếp xúc với dạng khác nhôm vết ngứa sử dụng chất làm se da hay hút mồ hôi (phấn rôm), rối loạn tiêu hóa giảm hay khả hấp thụ dinh dưỡng từ thức ăn nấu nồi nhôm, nôn mửa hay triệu chứng khác ngộ độc nhôm ăn (uống) sản phẩm Kaopectate (thuốc chống ỉa chảy), Amphojel Maalox (thuốc chống chua) Cần cẩn thận để không cho nhôm tiếp xúc với số chất hóa học có khả ăn mòn nhanh Ví dụ, lượng nhỏ thủy ngân tiếp xúc với bề mặt miếng nhôm phá hủy lớp oxit nhôm bảo vệ thông thường có bề mặt nhôm.Trong vài giờ, chí xà có cấu trúc nặng nề làm yếu cách rõ rệt Vì lí loại nhiệt kế thủy ngân không mang theo nhiều sân bay hang hàng không, nhôm thành phần cấu trúc máy bay 6) Tình hình sản xuất nhôm Việt Nam - Nhà máy luyện nhôm Bảo Lâm- Lâm Đồng (trực thuộc Tổng công ty khoáng sản Việt Nam thuộc tập đoàn công nghiệp Than Khoáng sản Việt Nam) với công suất 600.000 tấn/ năm Nhà máy nhôm Asia Vina- Taiwan (thuộc công ty thương mại tổng hợp Quảng Bình) công suất từ 3.500- 3.700 tấn/ năm III GIỚI THIỆU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHÔM Nguyên liệu sản xuất Quá trình luyện nhôm từ sản phẩm quặng nhôm nghèo (boxit nhôm tồn dạng Al2O3 phức đơn chất) từ phế liệu Quặng nhôm khoáng nhôm tạo thành, có khoảng 250 loại khoáng nhôm khác thường sử dụng nhiều loại sau Tên khoáng vật Corundum Diaspo Spinel Hydraogilit,ghipxit Kianit,antalunit,silimanit Caolinit Alunit Nephenlin Công thức hóa học Al2O3 Al2O3.H2O(AlOOH) Al2O3.MgO Al2O3.2H2O ; Al(OH)3 Al2O3.SiO2 Al2O3.2SiO2.2H2O K2SO4.Al2(SO4).4Al(OH)3 (Na,K)2O.Al2O3.2SiO2 Hàm lượng Al2O3 (%) 100 85 71 65,4 63 39,5 37 32,3-35,9 Trong quặng boxit quặng nhôm quan trọng nhất, boxit nhôm tồn dạng diaspo, bơmit, ghipxit caolinit corundum Thành phần hóa học quặng boxit dao động lớn Al2O3: 35-60% SiO2: 0,5-25% Fe2O3: 2-40% TiO2: 11% Để đánh giá chất lượng quặng nhôm, người ta đánh giá thông qua tiêu gọi MODUN SILIC = tỷ số lượng Al2O3/SiO2 Tỷ số cao quặng tốt Quặng sau khái thác sơ chế loại bỏ thành phần set silicat chất khác hình thành trình tạo quặng, sau nghiền thu quặng hạt cỡ lớn, hạt nhỏ lọt qua lưới sàng chất cặn đưa đến máy lắng ly tâm để thu hồi hạt bauxit cỡ lớn 1mm Quá trình loại bỏ bớt tạp chất quặng để tăng hàm lượng khoáng chất gọi trình làm giàu quặng Một biện pháp làm giàu quặng phương pháp tuyển rửa nước Phương pháp tuyển rửa áp dụng cho loại bô-xít có chứa nhiều tạp chất tan nước bùn sét Bô-xit Tây Nguyên có hàm lượng sét tương đối cao cần tuyển rửa trước đưa vào trình tinh luyện để tách alumin Trong trình tuyển rửa quặng sàng tuyển rửa nước, bùn sét hòa tan nước quặng có độ hạt nhỏ khe hở lưới sàng thải hồ chứa Quặng thải sau trình tuyển rửa gọi quặng đuôi Quặng đuôi lắng hồ chứa quặng đuôi, nước thu hồi đề tái chế sử dụng lại Theo kết nghiên cứu tính khả tuyển bô-xit mỏ Gia Nghĩa, với lưới sàng có đường kính lỗ mm, độ thu hồi trình tuyển rửa 51,13 %, hàm lượng ô-xit nhôm tăng từ 40,3 % (của quặng nguyên khai) lên 50,51% (của quặng tinh) Quá trình tuyển rửa cần thiết giảm chi phí vật tư (đặc biệt xút NaOH) chi phí vận hành công đoạn hòa tách đồng thời giảm lượng bùn đỏ thải công đoạn hòa tách Quy trình bayer Phương pháp baye thực chất phương pháp sử dụng dung dịch NaOH để hòa tách bôxit nhiệt độ cao áp suất Sau sơ dồ tóm tắt phương pháp baye sản xuất nhôm oxit : NaOH Boxit CaO Hòa tách Ôtôcla Hỗn hợp Cô đặc costic hóa Lắng lọc Chất thải rắn Dung dịch Dung dịch Khuấy phân hóa Al(OH)3 Mầm Nung Al2O3 Bôxit sau nghiền nhỏ trộn vào với kiềm (NaOH) nhiệt độ 175-180oC cho vào Ôtôcla (thiết bị hòa tách ) Ở nhiệt độ áp suất cao hydroxit nhôm hòa tan xút thành aluminat natri NaAl(OH)4 lên thành phần khác không bị hòa tan ô-xit sắt, ô-xit silic, ô-xit titan tạp chất khác lắng xuống thải qua đáy thùng Chất thải gọi quặng bô-xit thải hay bùn đỏ có chứa ô-xit sắt có dạng sền sệt Bùn đỏ rửa nước để thu hồi xút trước thải bãi thải (Bùn đỏ thải dạng lỏng gọi thải ướt dạng cô đặc gọi thải khô) Trong Ôtôcla xảy tác dụng dung môi với thành phần bôxit Nhôm Bôxit ôxit phần lớn dạng ngậm nước (hyđrôxit) hòa tách tác dụng với NaOH tạo natri aluminat theo phản ứng sau: Al(OH)3 + NaOH +aq NaAl(OH)4 + aq Sắt Ôxit không tác dụng với NaOH nên nằm lại bã, Silic ôxit tác dụng với NaOH tạo ta Natri Silicat hòa tan vào dung dịch theo phản ứng : SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O Natri Silicat lại tác dụng với Natri aluminat tạ thành Natri alumosilicat : Na2SiO3 + NaAl(OH)4 +aq Na2O.Al2O3.mSiO2.nH2O + NaOH Hợp chất Natri alumosilicat ngậm nước không tan NaOH dạng rắn, lẩn vào cặn đỏ Phản ứng có khử SiO2 dung dịch có hại gây mát kiềm nhôm Hàm lượng SiO2 Bôxit lớn hàm lượng mát kiềm Al nhiều phương pháp bayer áp dụng cho quặng có hàm lượng SiO2 thấp Hiệu suất trình hòa tách phụ thuộc vào nhiều nhân tố nhiệt độ, thời gian, nồng độ dung dịch, tỉ số rắn lỏng, chất quặng Sau lắng lọc dung dịch Natri aluminat đem khuấy phân hóa Dung dịch phân hóa tạo nhôm hyđrôxit theo phản ứng sau : NaAlO2 + H2O Al(OH)3 + NaOH CaO cho vào để thu hồi lượng NaOH dùng để hòa tan quặng phần dùng để khử CO2 hỗn hợp trước cho vào Ôtôcla làm tăng nồng độ kiềm hỗn hợp CaO + H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2 + CO2 CaCO3+ H2O Về chế trình phân hóa chia làm giai đoạn : Tạo mầm Al(OH)3 Phát triển mầm Nếu nâng cao tỉ số costic trình tạo mầm ngừng tỉ số costic cao trình diễn theo chiều ngược lại, tức tạo natri aluminat Vì phải khống chế nồng độ kiềm thích hợp Giảm nồng độ kiềm có lợi cho trình khuấy phân hóa Nhiệt độ có tác dụng với trình khuấy phân hóa, giảm nhiệt độ trình khuấy phân hóa xảy nhanh, hạt Al(OH)3 kết tinh nhỏ, lợi cho việc lọc rửa sau Trong thực tế sản xuất, cần cho thêm Al(OH)3 vào để làm mầm Số mầm Al(OH)3 cho vào khoảng 1.5 – 2.5 lần trọng lượng Al2O3 có dung dịch Mục đích khuấy làm cho nồng độ dung dịch đồng hạt tinh thể trạng thái lơ lửng Sau khuấy phân hóa, dung dịch có tỉ số costic 3.6 – 3.7 Kết tinh xong đưa Al(OH)3 phân cấp Loại Al(OH)3 có cỡ hạt lớn đem rửa nung, loại hạt nhỏ cho quay lại mầm kết tinh cho trình sau Dung dịch sau khuấy phân hóa đem cô dặc costic hóa Mục đích việc đem nung làm nước Al(OH)3 để thu Al2O3 theo phản ứng : 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O Sau lọc, lấy Al(OH)3 ra, dung dịch lại chủ yếu chứa NaOH, nồng độ thấp, không đáp ứng yêu cầu dung dịch tuần hoàn Vì đem cô đặc để nâng nâng nồng độ lên 300g/l dừng lại Trong trình vận hành, lượng CO2 không khí tác dụng với NaOH dung dịch tạo Na2CO3 Khi cô đặc kết tinh Na2CO3, đem lọc tách Na2CO3 Sau dùng Ca(OH)2 để costic hóa tiếp phản ứng: Na2CO3 + Ca(OH)2 2NaOH + CaCO3 Al(OH)3 đem nung nhiệt độ 1050oC để thu Al2O3 cho trình điện phân Quy trình Hall-heroult Hỗn hợp dung dịch cryolit ( Na3ALF6 ) với tinh quăng alumina bị hòa tan điện phân khiến nhôm thể lỏng chuyển dịch tích tụ cực âm cực dương C bị oxi hóa thành carbon đioxit carbon monoxit Quá trình điện phân tiến hành 950oC, cực dương bị ăn mòn dần trình điện phân nên phải thường xuyên kiểm tra thay cực dương, cho thêm hồ vào cực dương 10 2Al2O3 (điện phân nóng chảy + criolit) 4Al + 3O2 Để trình điện phân xảy nguồn điện sử dụng lò luyện nhôm thường có điện thấp (thường 3-5 V), cần phải có dòng điện với cường độ lớn từ 220 – 340kA Quá trình điện phân: Catot (-): 2Al3+ + 6e → 2Al Anot (+): 6O2- → 3O2 + 12e Tại cực âm xảy quă trình khử nhôm: Al3+ + 3e Al Tại cực dương xảy trình oxi hoa cacbon C C2+ + 2e Do điện cực làm graphit (than chì) nên bị khí sinh anot ăn mòn: 2C + O2 → 2CO↑ 2CO + O2 → 2CO2↑ Vì vậy, trình điện phân nóng chảy oxit, anot thường thu hỗn hợp khí CO, CO2, O2 Điều chỉnh chất điện phân Do bị cực than hấp thụ, bị bay hơi,bị tạp chất khác phân ly, tỷ lệ thành phần chất điện phân không ổn định, phải kiểm tra thường xuyên thêm vào chất điện phân để trình diễn liên tục Tinh luyện nhôm Nhôm sau lấy từ bể thường nhôm thô lẫn nhiều tạp chất, làm giảm chất lượng nhôm, cần phải tinh luyện nhôm để nhôm có độ tinh khiết cao Các tạp chất có nhôm thường Al2O3, C lẫn vào bể điện phân, kim loại Fe, Si, Ti có nguyên liệu đầu vào, tạp chất khí thường khí H2 có trình hòa tan nhôm Các phương pháp tinh luyện nhôm: Clo hóa nấu tách Điện phân ba lớp Phương pháp clo hóa nấu tách: 11 Khi tháo nhôm từ bể ta cho vào thùng, sau sục khí clo vào khống chế nhiệt độ 7507700C, nhôm có nhiêt độ nóng chảy 660oC, nhiệt độ nhôm dạng lỏng tạp chất dạng rắn Một phần nhôm bị clo hóa tạo thành AlCl3 dạng lên bao bọc hạt tạp chất lên trên, ta vớt loại bỏ ngoài, tạp chất khí theo dòng khí AlCl3 theo ngoài, tạp chất dạng rắn nhiệt độ nóng chảy cac tạp chất cao nhôm, nhiệt độ nóng chảy tạp chất Fe (1530oC) Ti (1725oC), Si (1410oC) Phương pháp điện phân lớp: Phương pháp dung nhôm làm cực dương, hòa tan điên cưc nhôm (điện cực nhôm có lẫn tạp chất) thu hồi nhôm tinh khiết cực âm Cực dương bị hòa tan điện hóa: Al  Al3+ + 3e Tại cực âm thu nhôm sạch: Al3+ + 3e Al Các nguyên tố dương Al (Cu, Fe, Si,…) không hòa tan tập trung tai cực dương, kim loại âm Al (Mg, Ca, ) bị hòa tan cực dương chuyển vào chất diện phân dạng ion điện cực chúng cao nhôm nên không di chuyển cực âm Do chênh lệch tỉ trọng nhôm nằm lớp cuối ta tháo bể thu nhôm nguyên chất IV ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Ưu điểm lưu trình đơn giản , chất lượng sản phẩm tốt, giá thành hạ Nhược điểm thực với quặng boxit có hàm lượng SiO2 thấp có lợi mặt kinh tế yêu cầu nhà máy phải có nguồn điện cung cấp dồi Trong trình sản xuất phát sinh nhiều khí thải nhiều giai đoạn cần ý V XỬ LÝ CHẤT THẢI Chất thải rắn a Thành phần Đa phần đất đá có lẫn bụi quặng kim loại tạp dạng hợp chất, vòn có loại chất thải phát sinh trình luyện : bao bì đựng hóa chất dính chất độc hại b Xử lý 12 Đói với chất thải rắn có hai phương pháp phổ biến sử dụng chôn lấp thiêu hủy, thiêu hủy cho Ngoài có phương pháp hóa lý dung xỉ làm nguyên liệu cho ngành xây dựng : ép gạch làm vật liệu phụ cho sản xuất xi măng không an toàn tong xỉ có chứa lượng nhỏ kim loại nặng gây nguy hiểm cho người sử dụng Chôn lấp : chất thải rắn cố định dạng viên hay khối đem chôn lấp bãi chôn, bãi chôn lấp phải cách xa khu dân cư 5km, ổn định chống thấm tốt, mực nước ngầm thấp, cách xa sông hồ Để tăng hiệu chôn lấp chất thải thường đóng rắn trước chôn thông qua việc thay đổi tính chất hóa lý giảm độ hòa tan giảm tốc độ lan truyền chất thải độc hại Thiêu đốt: trình oxi hóa chất thải nhiệt đọ cao phù hợp (1200oC-1300oC), phương pháp hiệu vật liệu khó cháy chất thải 30% Có phương pháp đốt Đốt tự nhiên trực tiếp đốt chất thải môi trường tự nhiên xa khu dân cư, cách gây ô nhiễm không khí, không tận dụng nhiệt áp dụng với chất dễ cháy Đốt lò sử dụng lò đốt chuyên dụng để đốt, lò đốt sử dụng quy trình khép kín có hệ thống tận dụng nhiệt, phương pháp an toàn chi phí lại lớn dễ tạo sản phẩm phụ nguy hiểm c Công nghệ hóa lý sử dụng trình biến đổi hóa lý, công nghệ có hiệu với nhiều nhà máy có quy mô lớn phù hợp để thu hồi chất thải rắn chứa kim loại nặng hay dung môi hữu Có phương pháp Trích ly: trình tách cấu tử khỏi hỗn hợp nhờ dung môi có khả hòa tan chọn lọc số chất có hỗn hợp đó, sản phẩm trích ly tái sử dụng cho trình khác Chưng cất: trình hỗn họp chất lỏng bay thành pha cấu tư từ tách chất cần tách Oxi hóa: xử dụng tác nhân oxi hóa khử để tiến hành phản ứng oxi hóa khử chuyển chất thải độc hại thành chất không độc độc Chất thải khí a Khí thải trình sản xuất nhôm chứa nhiều loại khí bụi, chủ yếu bụi quặng, CO2 ,CO, nước có tính kiềm có Cl2, F2,H2 thoatsra từ trình điện phân khí thoát từ lò luyện tinh luyện nhôm b Xử lý khí Các khí thoát từ lò thiêu kết lò nung làm hệ thống lọc bụi Sau sơ đồ làm khí 13 K: khí dung cacbonat hóa 1: thiết bị lọc điện khô 2: quạt hút 3: tháp rửa 4: máy bơm 5: tháp rửa làm nguội 6:thiết bị lọc đệm ẩm Khí từ lò nung oxit nhôm đưa qua thiết bị lọc điện khô sau qua quạt hút đua vào tháp rửa phần khí đẩy khí quyển, bụi lắn xuống đáy tháp, phần khí từ lò thiêu kết dung vào trình thấm cacbon dẫn qua tháp rửa làm nguội thiết bị lọc đệm ẩm, nước phun vào tháp không hồi lại mà chảy thẳng Hàm lượng bụi khí sau qua thiết bị làm khoảng 0,02-0,1 g/m3 Chất thải lỏng Nước thải sản xuất nhôm chứa nhiều hợp chất vô cơ, kim loại nặng, muối aluminat, muối silicat, hợp chất lủng lơ, hợp chất kim loại, có hợp chất S ………… Xử lý Nước thải xử lý qua bước ban đàu nước thải lọc sơ hệ thống thiết bị lọc để loại bỏ cặn bã chất lơ lửng Tùy thuộc vào loại nước thải mà lựa chọn vật liệu lọc Sau nước thải đực đưa khử chất độc hại gồm kim loại nặng, muối, kiềm……… 14 Để xử lý kiềm thường dung cách trung hòa axit tạo muối đẻ khử F dung sữa vôi để tạo kết tủa CaF2 Kim loại nước thải khử nhiều cách nhue kết tủa, điện hóa, sinh học, trao đổi ion Tron kết tủa phương pháp sử dụng nhiều a Phương pháp trao đổi ion Là phương pháp dung ionit (nhựa hữu tổng hợp), chất cao phân tử có gốc hidrocacbon nhóm chức trao đổi ion để trình trao đổi tiến hành cột cationit anionit b Phương pháp điện hóa Phương pháp dựa sở trình oxi hóa khử đẻ tách kim loại điện cực nhúng nước thải chứa kim loại cho dòng điện chiều chạy qua Từ tách ion kim loại khỏi nước thải mà không cần bổ sung hóa chất phương pháp nayg thích họp để xử lý nước thải có nồng độ kim loại cao 1mg/l Phương pháp cần chi phí lớn c Phương pháp sinh học Phương pháp dựa nguyên tắc số loài thực vật, vi sinh vật nước sử dụng kim loại chất vi lượng nói chung phương pháp khó áp dụng công nghiệp sử lý nước có nồng độ chất thải thấp, phương pháp tốn diện tích d Phương pháp kết tủa hóa học Phương pháp dựa phản ứng hóa học chất đưa vào nước thải với kim loại cần tách, pH thích hợp tạo kết tủa tách kết tủa khỏi nước thải Nếu nước thải chứa hàm lượng kim loại cao cần xử lý nguồn để thu hồi kim loại tạo hội tuần hoàn lại nước giảm hàm lượng kim loại dòng nước thải trước xử lý tập trung 15 16 17 Tài liệu tham khảo………………… trọng nhiều quy trình sản xuất………… ý lỗi văn bản…………… 18 [...]... luyện nhôm Nhôm sau khi lấy ra từ bể thường là nhôm thô vẫn còn lẫn nhiều tạp chất, làm giảm chất lượng của nhôm, cần phải tinh luyện nhôm để được nhôm có độ tinh khiết cao Các tạp chất có trong nhôm thường là Al2O3, C lẫn vào bể điện phân, các kim loại Fe, Si, Ti có trong nguyên liệu đầu vào, tạp chất khí thường là khí H2 có trong quá trình hòa tan nhôm Các phương pháp tinh luyện nhôm: Clo hóa và... lớn và dễ tạo ra sản phẩm phụ nguy hiểm c Công nghệ hóa lý là sử dụng các quá trình biến đổi hóa lý, công nghệ này có hiệu quả với nhiều nhà máy có quy mô lớn phù hợp để thu hồi các chất thải rắn chứa kim loại nặng hay dung môi hữu cơ Có 3 phương pháp Trích ly: là quá trình tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp nhờ dung môi có khả năng hòa tan chọn lọc một số chất có trong hỗn hợp đó, các sản phẩm trích ly... là do nhiệt độ nóng chảy của cac tạp chất cao hơn nhôm, nhiệt độ nóng chảy của các tạp chất Fe (1530oC) Ti (1725oC), Si (1410oC) Phương pháp điện phân 3 lớp: Phương pháp này dung nhôm làm cực dương, hòa tan điên cưc nhôm (điện cực nhôm có lẫn tạp chất) và thu hồi nhôm tinh khiết ở cực âm Cực dương bị hòa tan điện hóa: Al  Al3+ + 3e Tại cực âm thu nhôm sạch: Al3+ + 3e Al Các nguyên tố dương hơn Al... tách Oxi hóa: xử dụng tác nhân oxi hóa khử để tiến hành các phản ứng oxi hóa khử chuyển chất thải độc hại thành các chất không độc hoặc ít độc hơn 2 Chất thải khí a Khí thải của quá trình sản xuất nhôm chứa nhiều loại khí và bụi, chủ yếu là bụi quặng, CO2 ,CO, hơi nước có tính kiềm ngoài ra còn có Cl2, F2,H2 thoatsra từ quá trình điện phân và các khí thoát ra từ các lò luyện và tinh luyện nhôm b Xử... Các phương pháp tinh luyện nhôm: Clo hóa và nấu tách Điện phân ba lớp Phương pháp clo hóa và nấu tách: 11 Khi tháo nhôm ra từ bể ta cho vào thùng, sau đó sục khí clo vào khống chế ở nhiệt độ 7507700C, nhôm có nhiêt độ nóng chảy ở 660oC, ở nhiệt độ này nhôm ở dạng lỏng và các tạp chất ở dạng rắn Một phần nhôm bị clo hóa tạo thành AlCl3 dạng hơi nổi lên và bao bọc các hạt tạp chất nổi lên trên, ta vớt... cực dương và chuyển vào chất diện phân ở các dạng ion do thế điện cực của chúng cao hơn của nhôm nên không di chuyển về cực âm Do chênh lệch về tỉ trọng nhôm nằm ở lớp cuối cùng ta tháo bể và thu được nhôm nguyên chất IV ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 1 Ưu điểm lưu trình đơn giản , chất lượng sản phẩm tốt, giá thành hạ 2 Nhược điểm chỉ thực hiện với quặng boxit có hàm lượng SiO2 thấp... kết tủa, điện hóa, sinh học, trao đổi ion Tron đó kết tủa là phương pháp sử dụng nhiều nhất a Phương pháp trao đổi ion Là phương pháp dung ionit (nhựa hữu cơ tổng hợp), các chất cao phân tử có gốc hidrocacbon và các nhóm chức trao đổi ion để các quá trình trao đổi được tiến hành trong các cột cationit và anionit b Phương pháp điện hóa Phương pháp này dựa trên cơ sở của quá trình oxi hóa khử đẻ tách... vi lượng nói chung phương pháp này khó áp dụng trong công nghiệp vì chỉ sử lý được nước có nồng độ chất thải thấp, và phương pháp này cũng rất tốn diện tích d Phương pháp kết tủa hóa học Phương pháp này dựa trên phản ứng hóa học giữa chất đưa vào nước thải với kim loại cần tách, ở pH thích hợp sẽ tạo kết tủa và tách được kết tủa đó khỏi nước thải Nếu nước thải chứa hàm lượng kim loại cao cần xử lý tại... nguội và thiết bị lọc đệm ẩm, nước được phun vào tháp không hồi lại mà chảy thẳng ra ngoài Hàm lượng bụi trong khí sau khi qua thiết bị làm sạch khoảng 0,02-0,1 g/m3 3 Chất thải lỏng Nước thải trong sản xuất nhôm chứa nhiều hợp chất vô cơ, kim loại nặng, các muối aluminat, muối silicat, các hợp chất lủng lơ, hợp chất của kim loại, có thể có cả hợp chất của S ………… Xử lý Nước thải được xử lý qua từng bước... cầu nhà máy phải có nguồn điện cung cấp dồi dào Trong quá trình sản xuất phát sinh nhiều khí thải trong nhiều giai đoạn cần chú ý V XỬ LÝ CHẤT THẢI 1 Chất thải rắn a Thành phần Đa phần là đất đá có lẫn bụi quặng và các kim loại tạp ở dạng hợp chất, ngoài ra vòn có các loại chất thải phát sinh ngoài quá trình luyện như : các bao bì đựng hóa chất có thể còn dính chất độc hại b Xử lý 12 Đói với chất thải ... nhiên nhôm thường tồn dạng hợp chất khác điển hình boxit thu nhôm Vậy, trình sản xuất nhôm diễn nào? Hôm nay, tìm hiểu trình sản xuất nhôm II GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NHÔM 1) Lịch sử Được nhắc đến nhôm. .. NHÔM Nguyên liệu sản xuất Quá trình luyện nhôm từ sản phẩm quặng nhôm nghèo (boxit nhôm tồn dạng Al2O3 phức đơn chất) từ phế liệu Quặng nhôm khoáng nhôm tạo thành, có khoảng 250 loại khoáng nhôm. .. qua nhôm nóng Nitrua nhôm (AlN) sản xuất từ nguyên tố nhiệt độ 800oC Nó bị phân hủy nước tạo ammoniac hidroxit nhôm photphua nhôm (AlP) sản xuất tương tự bị thủy phân thành photphin(PH3) Oxit nhôm