Nghiên cứu quá trình chế biến cao lanh Phú Thọ để sản xuất các hợp chất của nhôm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ MINH KHÔI NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN CAO LANH PHÚ THỌ ĐỂ SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NHÔM Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 62520301 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ MINH KHÔI NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN CAO LANH PHÚ THỌ ĐỂ SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NHÔM Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 62520301 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS La Thế Vinh PGS.TS Lê Thị Mai Hƣơng Hà Nội - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố công trình nghiên cứu khác Hà Nội, tháng năm 2016 TM Tập thể hƣớng dẫn Nghiên cứu sinh Vũ Minh Khôi i LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin dành lời cảm ơn chân thành gửi tới thầy PGS.TS La Thế Vinh cô PGS.TS Lê Thị Mai Hương, người giao đề tài, trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành công trình nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy Cô, anh, chị, bạn Bộ môn Công nghệ chất Vô cơ, Viện Kỹ thuật Hóa học Viện Đào tạo sau đại học Trường Đại họcBách Khoa Hà Nội giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập, nghiên cứu Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Lãnh đạo Khoa Công nghệ Hóa đồng nghiệp Khoa Công nghệ Hóa giúp đỡ động viên suốt trình học tập, nghiên cứu Xin bày tỏ biết ơn sâu sắc tới thầy phản biện, thầy hội đồng chấm luận án đồng ý đọc duyệt đóng góp ý kiến để em hoàn chỉnh luận án định hướng nghiên cứu tương lai Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành đến người thân, bạn bè - người động viên, khuyến khích suốt thời gian nghiên cứu thực công trình Nghiên cứu sinh Vũ Minh Khôi ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Cao lanh hình thành cao lanh tự nhiên 1.1.1 Khái niệm cao lanh 1.1.2.Tiềm quặng cao lanh Việt Nam 1.1.3 Thành phần cấu trúc mạng tinh thể cao lanh 1.1.4 Tính chất hóa lý cao lanh 1.1.5 Những biến đổi cấu trúc cao lanh nung 1.1.6 Ứng dụng cao lanh 12 1.2 Phèn nhôm sunfat công nghệ sản xuất phèn nhôm sunfat 14 1.2.1 Phèn nhôm sunfat 14 1.2.2 Ứng dụng phèn nhômsunfat 15 1.2.3 Các phương pháp chế tạo phèn nhôm sunfat 15 1.3 Phèn nhôm clorua phƣơng pháp chế tạo 19 1.3.1 Phèn nhôm clorua 19 1.3.2 Ứng dụng phèn nhôm clorua 19 1.3.3 Các phương pháp chế tạo phèn nhôm clorua 20 1.4 Sản phẩm phụ SiO2 20 CHƢƠNG 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 24 2.1 Hóa chất dụng cụ thí nghiệm 24 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 25 2.3.Các phƣơng pháp nghiên cứu đặc trƣng vật liệu phân tích xác định nồng độ nhôm dung dịch 25 2.3.1 Phương pháp phân tích nhiệt 25 2.3.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X ( XRD) 26 2.3.3 Phương pháp phổ tia X phân tán lượng (EDX) 27 2.3.4 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 28 2.3.5 Phân tích xác định nồng độ nhôm dung dịch sau tách nhôm oxit cao lanh29 2.4 Nghiên cứu hòa tách nhôm oxit cao lanh dung dịch axit HCl 30 2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung cao lanh đến hiệu suất tách Al2O3 30 iii 2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ HCl tới khả hòa tách Al2O3 31 2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng tới khả hòa tách Al2O3 31 2.5 Nghiên cứu hòa tách Al2O3 cao lanh dung dịch axit H2SO4 31 2.5.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung cao lanh đến hiệu suất tách Al2O3 31 2.5.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2SO4 tới khả hòa tách Al2O3 31 2.5.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng tới khả hòa tách Al2O3 31 2.6 Nghiên cứu hòa tách nhôm oxit cao lanh hỗn hợp dung dịch HCl H2SO4 32 2.6.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ hỗn hợp axit HCl H2SO4 tới khả hòa tách nhôm oxit 32 2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng tới khả hòa tách nhôm oxit 32 2.6.3 Nghiên cứu chế tạo PAC từ cao lanh hỗn hợp dung dịch axit HCl + H2SO4 32 2.7 Nghiên cứu nung phân giải nhôm oxit cao lanh NaHSO4 32 2.7.1 Khảo sát ảnh hưởng kích thước hạt đến khả nung phân giải nhôm oxit 32 2.7.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến khả nung phân giải nhôm oxit33 2.7.3 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 đến khả nung phân giải nhôm oxit 33 2.7.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến khả nung phân giải nhôm oxit33 2.7.5 Khảo sát ảnh hưởng lượng nước bổ sung vào hỗn hợp ban đầu nung phân giải nhôm oxit cao lanh NaHSO4 33 2.7.6 Khảo sát ảnh hưởng qui trình thí nghiệm đến khả nung phân giải nhôm NaHSO4 33 2.7.7 Khảo sát ảnh hưởng thời gian nung lần đến khả nung phân giải nhôm oxit cao lanh NaHSO4 34 2.7.8 Khảo sát ảnh hưởng thời gian nung lần đến khả nung phân giải nhôm oxit NaHSO4 34 2.8 Nghiên cứu nung phân giải nhôm oxit cao lanh KHSO4 34 2.8.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến khả nung phân giải nhôm oxit34 2.8.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến khả nung phân giải nhôm oxit34 2.8.3 Khảo sát ảnh hưởng qui trình thí nghiệm đến khả nung phân giải nhôm oxit34 2.9 Thu hồi nhôm hydroxit dung dịch sau nung phân giải nhôm oxit cao lanh NaHSO4, KHSO4 35 2.9.1 Thu hồi nhôm hydroxit NaHCO3 dung dịch sau nung phân giải nhôm oxit 35 2.9.2 Thu hồi nhôm hydroxit NH3 dung dịch sau nung phân giải nhôm oxit 35 2.9.3 Thu hồi nhôm hydroxit Na2CO3 dung dịch sau nung phân giải nhôm oxit 35 iv 2.10 Chế tạo phèn kali - nhôm sunfat từ dung dịch sau nung phân giải nhôm oxit KHSO4 35 2.11 Chế tạo PAC lỏng từ dung dịch sau hòa tách nhôm oxit hỗn hợp axit HCl H2SO4 36 2.12 Thu hồi SiO2 ứng dụng làm phụ gia sơn chịu nhiệt 36 2.13 Đề xuất qui trình công nghệ nung phân giải nhôm oxit NaHSO4 KHSO4 36 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Thành phần hóa học, giản đồ phân tích nhiệt thành phần pha cao lanh Phú Thọ 38 3.2 Nghiên cứu hòa tách nhôm oxit cao lanh axit HCl 44 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung cao lanh đến hiệu suất hòa tách nhôm oxit HCl 44 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ HCl tới khả hòa tách Al2O3 cao lanh46 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian phản ứng tới khả hòa tách Al2O3 HCl 48 3.3 Nghiên cứu hòa tách nhôm oxit cao lanh axit H2SO4 49 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung cao lanh đến khả hòa tách nhôm oxit49 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2SO4 tới khả hòa tách Al2O3 51 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng tới khả hòa tách Al2O3 53 3.4 Khảo sát hòa tách nhôm cao lanh hỗn hợp axit H2SO4 HCl 55 3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ hỗn hợp axit H2SO4 HCl đến hiệu suất hòa tách nhôm oxit cao lanh 55 3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng dùng hỗn hợp axit H2SO4 HCl đến khả hòa tách nhôm ôxit 56 3.4.3 Chế tạo PAC từ cao lanh hỗn hợp axit HCl H2SO4 57 3.5 Nghiên cứu nung phân giải nhôm oxit cao lanh NaHSO4 58 3.5.1 Khảo sát ảnh hưởng kích thước hạt đến khả nung phân giải nhôm oxit cao lanh 62 3.5.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến khả nung phân giải nhôm oxit 64 3.5.3 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 đến khả nung phân giải nhôm oxit cao lanh 65 3.5.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến khả nung phân giải nhôm oxit cao lanh 66 3.5.5 Nghiên cứu ảnh hưởng lượng nước bổ sung vào hỗn hợp ban đầu đến hiệu suất nung phân giải nhôm oxit 68 3.5.6 Khảo sát ảnh hưởng thay đổi qui trình làm thí nghiệm đến khả nung phân giải nhôm oxit 69 3.5.7 Khảo sát ảnh hưởng thời gian nung lần đến khả nung phân giải nhôm oxit73 3.5.8 Khảo sát ảnh hưởng thời gian nung lần đến khả nung phân giải nhôm oxit80 v 3.6 Nghiên cứu nung phân giải nhôm oxit cao lanh KHSO4 83 3.6.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến khả nung phân giải nhôm cao lanh KHSO4 83 3.6.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến khả nung phân giải nhôm oxit KHSO4 86 3.6.3 Khảo sát ảnh hưởng qui trình thí nghiệm đến khả nung phân giải nhôm oxit cao lanh KHSO4 89 3.7 Hiệu trình hòa tách nung phân giải nhôm oxit tác nhân khác 91 3.8 Kết tủa nhôm hydroxyt dung dịch sau nung phân giải nhôm oxit cao lanh phản ứng pha rắn 93 3.8.1 Kết tủa nhôm hydroxit dung dịch NaHCO3 94 3.8.2 Kết tủa nhôm hydroxyt dung dịch NH3 95 3.8.3 Kết tủa nhôm hydroxit dung dịch Na2CO3 96 3.9 Qui trình chế tạo phèn kali - nhôm sunfat từ dung dịch sau tách nhôm oxit cao lanh 97 3.10 Qui trình chế tạo PAC từ dung dịch sau hòa tách nhôm oxit cao lanh 99 3.11 Thu hồi SiO2 sử dụng làm chất phụ gia cho sơn vô chịu nhiệt .102 3.12 Đề xuất công nghệ sản xuất nung phân giải nhôm oxit cao lanh NaHSO4, KHSO4 .105 KẾT LUẬN .108 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO .110 PHỤ LỤC vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AEC Dung lượng trao đổi anition Anion Exchange Capacity CEC Dung lượng trao đổi cation Cation Exchange Capacity PAC Chất keo tụ Poly Aluminium Chloride SEM Hiển vi điện tử quét Scanning Electron Microscopy TEM Hiển vi điện tử truyền qua TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam Vietnam Standards DTA Phân tích nhiệt vi sai Differential Thermal Analysis TGA Phân tích nhiệt trọng lượng Thermal Gravimetric Analysis UV-Vis Phổ ánh sáng tử ngoại – khả kiến Ultraviolet – Visible Spectrum XRF Phổ huỳnh quang tia X X-Ray Fluorescence XRD Nhiễu xạ tia X X-Ray Diffraction vii Transmission Electron Microscopy DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hóa học cao lanh Hữu Khánh Bảng 1.2 Thành phần hóa học cao lanh Trại Mật Bảng 1.3 Thành phần hóa học cao lanh Tấn Mài Bảng 1.4 Thành phần hóa học mẫu cao lanh Phú Thọ Bảng 1.5 Độ tan phèn nhôm sunfat phụ thuộc vào nhiệt độ 14 Bảng 3.1 Thành phần hóa học mẫu cao lanh Thanh Sơn Phú Thọ 38 Bảng 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung cao lanh đến hiệu suất tách Al2O3 44 Bảng 3.3 Ảnh hưởng nồng độ axit HCl tới khả tách Al2O3 cao lanh 47 Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian phản ứng tới khả hòa tách Al2O3 cao lanh 48 Bảng 3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ nung cao lanh tới khả hòa tách Al2O3 H2SO4 50 Bảng 3.6 Ảnh hưởng nồng độ H2SO4 tới khả hòa tách Al2O3 cao lanh 51 Bảng 3.7 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất tách Al2O3 cao lanh H2SO4 53 Bảng 3.8 Ảnh hưởng nồng độ hỗn hợp axit H2SO4 HCl đến hiệu suất hòa tách nhôm oxit 55 Bảng 3.9 Ảnh hưởng thời gian phản ứng dùng hỗn hợp axit H2SO4 HCl đến khả hòa tách nhôm oxit cao lanh 57 Bảng 3.10 Kết tách nhôm oxit dung dịch mol H2SO4+2 mol HCl với tỉ lệ lỏng/rắn 4/1 58 Bảng 3.11 Ảnh hưởng kích thước hạt tới khả nung phân giải Al2O3 cao lanh 62 Bảng 3.12 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng tới khả nung phân giải Al2O3 64 Bảng 3.13 Ảnh hưởng tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 đến hiệu suất tách Al2O3 cao lanh 65 Bảng 3.14 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất nung phân giải nhôm oxit NaHSO4 67 Bảng 3.15 Ảnh hưởng lượng nước bổ sung hiệu suất nung phân giải nhôm oxit với tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 7/1 68 Bảng 3.16 Ảnh hưởng tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 đến hiệu suất tách Al2O3 thay đổi qui trình 72 Bảng 3.17 Ảnh hưởng thời gian nung lần 200oC đến hiệu suất nung phân giải nhôm oxit với tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 6/1 74 Bảng 3.18 Ảnh hưởng thời gian nung lần 200oC đến hiệu suất nung phân giải nhôm oxit với tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 7/1 75 Bảng 3.19 Quan hệ hiệu suất tách nhôm oxit thời gian nung lần với tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 6/1, nhiệt độ nung 250oC 76 Bảng 3.20 Quan hệ hiệu suất tách nhôm oxit thời gian nung lần với tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 7/1, nhiệt độ nung 250oC 77 Bảng 3.21 Quan hệ hiệu suất nung phân giải nhôm oxit thời gian nung lần với tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 6/1, nhiệt độ nung 300oC 78 viii Tài liệu tham khảo tiếng Anh 28 Abdulwahab A Al-Ajeel, Suad I Al-Sindy (2006) Alumina recovery from Iraqi kaolinitic clay by hydrochloric acid route Iraqi Bulletin of Geology and Mining, 2, 67 – 76 29 Al-Zahrani, A A and Abdel-Majid, M H (2004) Production of Liquid Alum from Local Saudi Clays JKAU: Eng Sci., Vol 15 no 1, pp 3-17 30 Al-Zahrani, A.A and M.H.Abdul – Majid (2009) Extraction of alumina from Local clays by Hydrocholoric Acid process JKAU: Eng.Sci., Vol 20 No.2, pp 29-41 31 Amala Fathima Rani, S.Lourdu Mary (2013) Raw mix design for ordinary portland cement, Amala Fathima Rani et al., AJCPR, Vol.1 (1): 29-37 32 Amr Ibrahim, I.A Ibrahim and A.T Kandil (2013) Preparation of polyaluminum chlorides containing nano-Al13 from Egyptian kaolin and application in water treatment Technical Journal of Engineering and Applied Sciences, vol.3, pp 1194-1216 33 Bakr, M.Y and El-Abd, M.A (1969) Extraction of Alumina From Egyptian Kaolins & Clays: Part IV- Alumina Extraction by the Hydrochloric Acid Method Indian Journal of Technology, 7: 405-409 34 Barclay, J.A and Peters, F.A (1976) New sources of alumina Min Congr J., 62, 29-34 35 Bayer, G., Kahr, G and Mueller-Vonmoos, M (1982) Reactions of ammonium sulphates 36 37 38 39 40 41 42 43 with kaolinite and other silicate and oxide minerals Clay Minerals, 17, 271- 283 Bazin C K, Ouassiti EI and Ouellet V (2007) Hydrometallurgy 88, 1-4 Bellotto M, Gualtieri A, Artioli G, Clark SM (1995) Kinetic study of the kaolinitemullite reaction sequence Part I: Kaolinite dehydroxylation Phys Chem Minerals 22, 207-214 Bengtson K B (1979) A technological comparison of six processes for the production of reduction-grade aluminafrom non-bauxiticraw materials Light Metals 217-312 Brindley, G.W – Nakahira, M ( 1959) The kaolinite-mullite reaction series: II, Metakaolin J Amer Ceram Soc., 42, , N7, 314–318 Brindley, G.W – Nakahira, M.( 1959) The kaolinite-mullite reaction series: I, A survay of outstanding problems J Amer Ceram Soc, 42, N7, 311–314 Chin-Yi Chen – Wei-Hsing Tuan (2002) Evolution of mullite texture on fi ring tapecast kaolin bodies J Amer Ceram Soc., 85, ,N5, 1121–1126 Christensen, A.L (1943) Extraction of Alumina from Clay and Similar Materials by Hydrochloric Acid Processes, Part I U.S Dept of Commerce, PB No 13983 Chung, F.H (1974) Quantitative interpretation of X-ray diffraction patterns of mixtures I Matrix flushing method for quantitative multicomponent analysis Journal of Applied Crystallography, 7, 519 -525 44 Cusker Mc L.B (1998) Product characterization by X-Ray powder diffraction Micropor Mesopor Mater, 22, pp.495-666 112 45 Dash B, Das B R, Tripathy B C, Bhattacharya I.N and Das S C (2008) Hydrometallurgy.92, 48 – 53 46 De Vries K J and P J Gellings, J Inorg Nucl.chem (1969) The thermalde composition of potassium – Pyrosunlfat Vol.31, pp1307-1313 47 Dodson, R.W., Forney, G.J and Swift, E.H (1936) The Extraction of Ferric Chloride from Hydrochloric Acid Solutions by Isopropyl Ether J Am Chem Soc., 58: 25732577 48 Eisele, J.A (1980) Producing Alumina from Clay by the Hydrochloric Acid Process, A BenchScale Study U.S Bureau of Mines R.I No 8476 49 Eisele, J.A., Bauer, D.J and Shanks, D.E (1983) Bench-Scale Studies to Recover Alumina From Clay by a Hydrochloric Acid Process Industrial & Engineering Chemistry, Product Research and Development, 22(1): 105-110 50 Fernando G Colina ,Santiago Esplugas And Jose Costa (2002) A New Extraction Procedure For Simultaneous Quantitative Determination Of Water Soluble Metals In Reaction Products Of Clays And Inorganic Salts, 3, 401 -405 51 Fetterman, J.W and Sun, S.C (1963) Alumina extraction from a Pennsylvania diaspore clay by an ammonium sulfate process Alumina, 1, 333- 349 52 Fidelis Chigondo, Benias Chomunorwa Nyamunda and Vuyo Bhebhe (2015) 53 54 55 56 57 58 59 60 Extraction of water treatment coagulant from locally abundant kaolin clays Journal of Chemistry, vol 2015 Ford, K.J.R (1992) Leaching of fine and pelletised Natal kaolin using sulphuric acid Hydrometallurgy, 29, 109 - 130 Fouda, M.F.R., Amin, R.S and Abd-Elzaher, M.M (1993) Characterization of products of interaction between kaolinore and ammonium sulphate Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 56, 195- 202 Gajam, S and Raghavan, S (1985) Kinetic model for hydrochloric acid leaching of kaolinit.Trans Inst, Mining and Metallurgy, Sec C, 94, Sept., p c115–c120 Garcia-Clavel, M.E., Martı´nez-Lope, M.J and Casais-Alvarez, M.T (1982) Method for obtaining alumina from clays U.S Patent no 4.342.729 Grim R.E (1962) Applied Clay Mineralogy McGraw Hill, New York, NY Grim, R.E (1968) Clay Mineralogy McGraw-Hill, New York, 2nd ed Gustavo A.Meyer, Simon O Fekete (1980) Selective extraction of iron and aluminum from acidic solutions US Patent 4.233.273, Nov.11 Habashi F (1993) A textbook of hydrometallurgy Metallurgie Extractive Quebec Inc.Ste-Foy, Quebec 61 Hazek M N El, Ahmed F Y, Kasaby M A El and Attia R M (2008) Hydrometallurgy 90, 34-39 62 Heller-Kallai, L (1978) Reactions of salts with kaolinite at elevated temperatures I Clay Minerals, 13, 221 - 235 113 63 Heller-Kallai, L and Frenkel, M (1979) Reactions of salts with kaolinite at elevated temperatures II Developments in Sedimentology, 27, 629 - 637 64 Hulbert, S.F and Huff, D.E (1970) Kinetics of alumina removal from a calcined kaolin with nitric, sulphuric and hydrochloric acids Clay Minerals, 8, 337- 345 65 Ibid (1967) Extraction of Alumina From Egyptian Clays and Kaolins, Part IV Acid Process for the Recovery of Alumina: Hydrochloric Acid Process Sprechsaal Jahrg., 100(23), 412-418 66 Ibid (1983) Investigations Into the Alumina Extraction from Clay by Hydrochloric Acid and Sulfuric Acid Leaching Light Metals: Proceedings of Sessions, AIME Annual Meeting (Warrendale, Pennsylvania): 1119-1143 67 Ilic B.R., Mitrovic A.A and Milicic L.R.,(2010) Thermal treatment of kaolin clay to obtain metakaolin Institute of testing matterials, vol 64, no 4, pp 351-356 68 Iqbal,Y – Lee, W.E (2000) Microstructural evolution in triaxial porcelain J Amer Ceram Soc., 83, N12, 3121–3127 69 Klevtsov, D.P., Logvinenko, V.A., Zolotovskii, B.P.,Krivoruchko, O.P and Buyanov, R.A (1988) Kinetics of kaolinite dehydration and its dependence on mechanochemical activation Journal of Thermal Analysis, 33, 531- 535 70 Lamberov A A., E Yu Sitnikova, and A Sh Abdulganeeva (2012) Kinetic Features of Phase Transformation of Kaolinite into Metakaolinite for Kaolin Clays from Different Deposits Russian Journal of Applied Chemistry,Vol 85, No 6, pp 892−897 71 Livingston W R, Rogers D A, Chapman R J and Bailey N T(1985) Hydrometallurgy 13,283-291 72 Livingston W R, Rogers D A, Chapman R J, Gregory A G and Bailey N T (1983) Hydrometallurgy 10, 97-109 73 Lopez A., Kessler H., Guth J.I., Tuilier M.H, Popa L.M (1990) Proc 6th Int Conf X-Ray absorption and fine structure Elssevier Science, Amsterdam, pp.548-550 74 Malden, P.J and Meads, R.E (1967) Substitution by iron in kaolinite Nature, 215, 844- 846 75 Martı´nez-Lope, M., Garcı´a-Clavel, M.E and Casais-Alvarez, M.T (1991) Solubilization reaction of the alumina from kaolin by solid state reaction Thermochimica Acta, 177,77 - 82 76 Matjie R H, Bunt J R and Van Heerden J H P (2005) Miner Eng.18, 299-310 77 Mehmet R Altiokka, Halit L Hosguen (2003) Investigation of the dissolution kinetics of Kaolin in HCl solution Elsevier Hydrometallurgy 68, 77-81 78 Mohd Salleh, Mohamad Amran and Choo, Thye Foo and Mahmood, Che Seman (2011) The study of aluminum loss and consequent phase transformation in heat-treated acid-leached kaolin Materials Characterization, 62 (4) pp 373-377 114 79 Moseley H G J (1913) The high frequency spectra of the elements, Philosophical Magazine 80 Nagaishi, T., Ishiyama, S., Yoshimura, J., Matsumoto, M and Yoshinaga, S (1982) Reaction of ammonium sulphate with aluminium oxide Journal of Thermal Analysis, 23,201- 207 81 Ozdemir, M and Cetisli, H (2005) Extraction Kinetics of Alunite in Sulfuric Acid and Hydrochloric Acid Hydrometallurgy, 76(3-4): 217-224 82 Panda A K., Mishra B G., Mishra D K., and Singh R K (2010) Effect of sulphuric acid treatment on the physico-chemicalcharacteristics of kaolin clay Colloids and Surfaces A: Physicochemical and engineering aspects, vol 363, no 1-3, pp 98-104 83 Park K.Y., Jeong,J., Choi, Y.K and Kang, T.W (1992) Kinetic Study on the Extraction of Aluminum from Clay by Hydrochloric Acid Hwahak Konghak, 30(4): 509-516 84 Park S S., E H Hwang, B C Kim, and H C Park, (2000) Synthesis of Hydrated Aluminum Sulfate from Kaolin by Microwave Extraction J Am Ceramic Soc.Vol 83, No 6, June 2000 85 Patent US 4104365 (1978) Method of separating sulfuric acid from neutral sodium sulfate in spent chlorine dioxide generator liquor, Aug 86 Paweena, N and Aphiruk, C (2012) Sulfuric Acid and Ammonium Sulfate leaching of Alumina from Lampang Clay E-Journal of Chemistry 9(3), 1364-1372 87 Peters, F.A., Johnson, P.W and Kirby, R.C (1962) Methods for Producing Alumina From Clay An Evaluation of Five Hydrochloric Acid Processes U.S Bureau of Mines R.I No 6133 88 Peters, F.A., Johnson, P.W and Kirby, R.C (1965) Methods for producing alumina from clay:An evaluation of two ammonium alum processes US Department of the Interior,Bureau of Mines, Report of Investigations RI 6573 89 Poppleton, H O and Sawyer, D L (1977) Hydrochloric Acid Leaching of Calcined Kaolin to Produce Alumina Instruments and Experimental Techniques (English Translation of Pribory I Tekhnika Eksperimenta), 2: 103-114 90 Prasad M.S., K.J Reid and H.H Murray (1991) Kaolin: Processing, Properties and Applications Applied clay science 6, pp 87-119 91 Raghaven, S and Gajam, S.Y (1985) Change in Porous Nature of Kaolinite with Hydrochloric Acid Leaching Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy, Section C: Mineral Processing and Extractive Metallurgy, 94 (June): 79-82 115 92 Regina O Ajemba and Okechukwu D Onukwuli (2012) Kinetic Model for Ukpor Clay Dissolution in Hydrochlorlc Acid Solution Journal of Emerging Trends in Engineering & Applied Sciences;Jun2012, Vol Issue 3, pp448-454 93 Schoenborn, N and Hofman, H (1979) Reaction of Selected Clays with Hydrochloric Acid Freiberger Forschungshefte A, A616: 39-50 94 Seyed Ali Hosseini, Aligholi Niaei, Dariush Salari (2011) Production of γ-Al2O3 from Kaolin Open Journal of Physical Chemistry, 1, 23-27 95 Seyfried, W.R (1949) The ammonium sulfate process for the extraction of alumina from clay and its application in a plant in Salem, Oregon Transactions of AIME, 2, 39 96 Shanks, D.E (1995) Ten-Cycle Bench-Scale Study of Simplified Clay-Hydrogen Chloride Process for Alumina Production U.S Bureau of Mines R.I No 9544 97 Shanks, D.E., Thompson, D.C., Dan, G.L and Eisele, J.A (1986) Options in the Hydrochloric Acid Process for the Production of Alumina From Clay Metallurgical Soc of AIME, 2: 25- 33 98 Smykatz – Klossw (1974) Differential Thermal Analysis Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg & New York pp 64-87 99 Sorensen, R.T., Sawyer, D.L and Turner, T.L (1983) Alumina Miniplant Operations Separation of Aluminum Chloride Liquor from Leach Residue Solids by Classification and Thickening U.S Bureau of Mines R.I No 8805 100.Sperinck, Shani and Raiteri, Paolo and Marks, Nigel and Wright, Kate (2011) Dehydroxylation of kaolinite to metakaolin - a molecular dynamics study Journal of Materials Chemistry 21, 2118–2125 101.Spitsynand V I , M A Meerov (1952), J Gen Chem USSR 22 963 102.Sujeong Lee – Youn-Joong Kim – Hi-Soo Moon (2003) Energy- fi ltering electron microscopy (EF-TEM) study of a modulated structure in metakaolinite represented by a 14A0 modulation J Amer Ceram.Soc., 86, N1, 174–176 103 Weston, D (1988) Production of a Purified Alumina-Silica Product and Substantially Pure Aluminum Chloride from Iron-Containing Bauxites, Bauxitic Clays, Kaolinitic Clays and Mixtures Thereof CAN Pat No 109:8893 104 Ziegenbalg, S and Discher, G (1983) Extraction of Alumina From Clay by Hydrochloric Acid Process Freiberger Forschungshefte (Reihe) A:7- 25 105.Ziegenbalg, S and Haake, G (1983) Investigations into the alumina extraction from clay by hydrochloric and sulphuric acid leaching Light Metals, 1119 - 1143 116 Tài liệu tham khảo tiếng Nga 106 Запольский А.К., Баран А.А (1987) Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды Л.: Химия, 208 107 Ле Тхи Май Хыонг, Тарасова Т В., Димикас Лукас (1995) Кинетика растворения гиббcита в минеральных кислотах И Журнал физич химии 69, N7, 1210-1213 108 Jle Тхи Май Хыонг, Тарасова Т В., Димикас Лукас, (1995) Механизм растворения гиббсита // Журнал физич химии 69, N 7, 1214-1217 109 Димакас Лукас, Тарасова Т.В., Ле Тхи Май Хыонг, (1997) Особености взаимодействия Бемита с минеральными кислотами Химия и хим.тех 40, N4, 98110 Кучковская, Ольга Валентиновна, (2000) Взаимодействие оксидов и гидрооксидов алюминия с растворами электролитов в кислых средах Aвтореферата по ВАК 02.00.01 111 Горичев И.Г., Кутепов А М., Горичев А.И., Изотов А Д., Зайцев Б.Е (1999) Кинетика и механизмы растворения оксидов и гидроксидов железа в кислых средах М.: Издательство РУДН, 121с 112 Н.И Мишенко, (1987) Краткий справочник физико-химических величин Л.: Химия 200 113 Яцимирский К.Б., (1951) Термохимия комплексных соединений М.: изд-во АН СССР, 52 117 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Giản đồ nhiễu xạ tia X cao lanh trƣớc nung Phụ lục 2: Giản đồ nhiễu xạ tia X cao lanh sau nung 4000C Phụ lục 3: Giản đồ nhiễu xạ tia X cao lanh sau nung 6000C Phụ lục 4: Giản đồ nhiễu xạ tia X cao lanh sau nung 8000C Phụ lục 5: Giản đồ nhiễu xạ tia X bã rắn sau phản ứng với axit HCl Phụ lục 6: Ảnh SEM cao lanh trƣớc phản ứng Phụ lục 7: Ảnh SEM cao lanh sau phản ứng NaHSO4 thời gian nhiệt độ 2500C Phụ lục 8: Ảnh SEM cao lanh sau phản ứng NaHSO4 thời gian nhiệt độ 2500C đƣợc rửa nƣớc Phụ lục 9: Phèn Kali –nhôm thu đƣợc sau kết tinh Phụ lục 10: PAC lỏng thu đƣợc sau cô đặc Phụ lục 11: Sản phẩm phụ (SiO2) SiO2 thu đƣợc sau nung phân giải nhôm oxit NaHSO4 [...]... Để góp phần trong việc khai thác và sử dụng tài nguyên hợp lý, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên chúng tôi lựa chọn đề tài luận án là: Nghiên cứu quá trình chế biến cao lanh Phú Thọ để sản xuất các hợp chất của nhôm Mục tiêu của luận án: - Điều chế các hợp chất của nhôm từ cao lanh Phú Thọ - Sản xuất phèn kép kali - nhôm sunfat, chất keo tụ PAC từ các hợp chất của nhôm đã được điều chế - Thu hồi sản. .. đặc trưng, hàm lượng khoáng caolinit trong cao lanh cao Vùng Thanh Sơn là nơi có địa hình tự nhiên phong hóa trầm tích do đó cao lanh ở đây có chất lượng tương đối tốt, ít sắt và các tạp chất vì vậy cao lanh này được dùng để nghiên cứu trong luận án để sản xuất các hợp chất của nhôm và thu hồi SiO2 Cao lanh huyện Thanh Sơn tỉnh Phú Thọ (Cao lanh Phú Thọ) dùng để nghiên cứu có thành phần hóa học sau:... nguồn cao lanh Thanh Sơn của tỉnh Phú Thọ - Lựa chọn tác nhân phản ứng để tách nhôm - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách nhôm như nhiệt độ nung cao lanh, nồng độ các chất tham gia phản ứng, thời gian phản ứng, nhiệt độ phản ứng… - Nghiên cứu sản xuất các hợp chất của nhôm từ muối nhôm thu được - Đề xuất sơ đồ công nghệ và qui trình tách nhôm oxit trong cao lanh - Nghiên cứu ứng dụng của các. .. tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu là cao lanh Phú Thọ – một trong những nguồn cao lanh có trữ lượng lớn và có thành phần vật chất đại diện cho cao lanh nói chung - Phương pháp nghiên cứu của luận án là nghiên cứu lí thuyết kết hợp với thực nghiệm và các phương pháp phân tích hóa lí hiện đại để chỉ rõ bản chất của quá trình tách nhôm oxit trong cao lanh Phú Thọ Ý nghĩa khoa học... Luận án là công trình nghiên cứu cơ bản có định hướng ứng dụng Các kết quả của luận án đóng góp: - Làm sáng tỏ quá trình hòa tách nhôm oxit trong cao lanh Phú Thọ bằng axit HCl, H2SO4 và hỗn hợp axit HCl, H2SO4 2 - Làm sáng tỏ quá trình phản ứng pha rắn nung phân giải nhôm oxit trong cao lanh Phú Thọ bằng NaHSO4 và KHSO4 - Chế biến khoáng sản cao lanh thành các sản phẩm có ích của nhôm và silic Nội... khoáng sản chứa nhôm bao gồm boxit và nhóm không boxit (cao lanh, đất sét, alunit) được đánh giá có trữ lượng lớn, giá trị kinh tế cao và quá trình chế biến không quá phức tạp có thể tạo ra nhôm và nhiều hợp chất của nhôm Nhôm và hợp chất của nhôm được dùng phổ biến trong công nghiệp và trong đời sống Các hợp chất của nhôm dùng trong công nghiệp hóa chất, công nghiệp giấy, nhuộm, thuộc da, làm chất keo... mực khi viết Muối nhôm làm chất keo tụ dùng để xử lí nước là do hyđroxit nhôm với bề mặt rất phát triển, hấp phụ các chất lơ lửng trong nước kéo chúng cùng lắng xuống dưới [6] Để sản xuất nhôm và các hợp chất của nhôm, người ta có thể dùng các nguyên liệu có chứa nhôm như cao lanh, đất sét, alunit, boxit, nhôm vụn phế thải…Trong đó, hiện nay phần lớn nhôm và các muối của nhôm được sản xuất từ boxit Tuy... - 20 % - Trong sản xuất thuốc trừ sâu: sử dụng cao lanh có độ khuếch tán lớn, sức bám tốt, trơ hóa học, hợp chất sắt thấp, độ hạt 22 m từ 40 đến 75% để phân tán đều thuốc khi phun - Trong sản xuất xi măng cao lanh được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất xi măng trắng, các chất tráng trong xây dựng - Làm nguyên liệu trong sản xuất nhôm, phèn nhôm, PAC (để sản xuất phèn nhôm, yêu cầu cao lanh chưa qua... học mẫu cao lanh Phú Thọ Thành Phần Al2O3 SiO2 Fe2O3 % khối lượng 37,84 45,57 0,46 CaO + MgO 4,05 Na2O K2O 0,05 0,92 Mất khi nung ở 850oC 11,11 Từ thành phần trên thấy rằng cao lanh dùng để nghiên cứu có chất lượng tốt, ít tạp chất, hàm lượng nhôm lớn thuận lợi cho quá trình tách nhôm và sản xuất muối nhôm 7 1.1.3 Thành phần chính và cấu trúc mạng tinh thể của cao lanh Thành phần chính trong cao lanh. .. giữa các lớp trong cấu trúc và số ion hoặc cation hấp phụ lên bề mặt ngoài của cao lanh Cao lanh có khả năng hấp phụ kém Độ hấp phụ của cao lanh khoảng từ 1 ÷ 3% và chủ yếu là hấp phụ bề mặt Do vậy cao lanh ít có giá trị sử sụng làm chất hấp phụ [25] 1.1.5 Những biến đổi trong cấu trúc của cao lanh khi nung Nghiên cứu những biến đổi cấu trúc cao lanh khi nung chính là cơ sở cho những ứng dụng của cao lanh