Khoá luận tốt nghiệp xử lý bã thải Gyps bằng than đá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ===£T)CũllGa=== Đ ỗ THỊ THU HƯƠNG XỬ LÝ BÃ THẢI GYPS BẰNG THAN ĐÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa học YÔ c Người hướng dẫn khoa học ThS NGUYỄN YĂN QUANG HÀ NỘI, 2016 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy ThS Nguyễn Văn Quang, người tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ tạo điều kiện cho em suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội thầy cô phụ ưách phòng thí nghiệm môn Công nghệ chất Vô - Viện Kỹ Thuật Hóa Học - trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nhiệt tình giúp đỡ sở vật chất bảo em trình tiến hành thí nghiệm Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn trao đổi đóng góp ý kiến thẳng thắn bạn sinh viên lớp K38B - Hóa Học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội giúp đỡ em nhiều trình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2016 Sinh viên ĐỖ THỊ THU HƯƠNG Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp DANH MUC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt FDG Tên Flue-gas desulfurization gypsum ( thạch cao nhà máy khử lưu huỳnh) ICP-MS Phương pháp khối phổ plasma ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry) IR Phổ hồng ngoại XRD Phổ nhiễu xạ tia X US EPA United States Environmental Protection Agnecy DH Đihiđrat HH Hemihyđrat KCN Khu công nghiệp Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp DANH MUC HÌNH Hình 1.1: ứng dụng gyps làm ốp (vật liệu xây dựng) Hình 1.2: Sự phụ thuộc AGx(cp) vào nhiệt độ T Hình 1.3: Sự phụ thuộc AGxphản ứng 1-16 vào nhiệt độ Hình 1.4: Sự phụ thuộc AGxphản ứng 1-17 vào nhiệt độ Hình 1.5: Sự phụ thuộc AGxphản ứng 1-15 vào nhiệt độ Hình 1.6: Sự phụ thuộc AGx phản ứng 1-26 vào nhiệt độ Hình 2.1: Hiện tượng tia X nhiễu xạ mặt tinh thể chất rắn, tính tuần hoàn dẫn đến việc mặt tinh thể đóng vai trò cách tử nhiễu xạ Hình 2.2: Phương pháp nhiễu xạ bột Hình 3.1: Kết chụp XRD mẫu bã thải gyps ban đầu Hình 3.2: Ảnh hưởng thời gian nung khối lượng than đá đến hiệu suất phản ứng nung 700°c Hình 3.3: Ảnh hưởng thời gian nung khối lượng than đá đến hiệu suất phản ứng nung 900°c Hình 3.4: Ảnh hưởng thời gian nung khối lượng than đá đến hiệu suất phản ứng nung 1000°c Hình 3.5: XRD mẫu sản phẩm l(g) gyps + 0,2 (g) than đá nung 700°c (mẫu 14), 800°c (mẫu 15), 900°c (mẫu 16), 1000°c (mẫu 17) Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp DANH MUC BẢNG Bảng 1.1 Một số kiện thông số củaCaS , CaO, SƠ2, O2 [8,9,10] Bảng 1.2 Các thông số nhiệt động chất Bảng 1.3 Các thông số nhiệt động c CO2 [9,10] Bảng 3.1 Kết phân tích hàm lượng số chất bã thải gyps (% khối lượng) Bảng 3.2 Ảnh hưởng thời gian nung khối lượng than đá đến hiệu suất phản ứng 700°c Bảng 3.3 Ảnh hưởng thời gian nung khối lượng than đá đến hiệu suất phản ứng 900°c Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian nung khối lượng than đá đến hiệu suất phản ứng 1000°c Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp MUC • LUC • MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Muc đích nghiên u Nhiệm vụ nghiên cứu Phuơng pháp nghiên cứu .2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Bã thải gyps [20] 1.1.1 Tính chất vật lý 1.1.2 Tính chất hóa học 1.2 Các phuơng pháp tận dụng bã thải gyps 1.2.1 Tận dụng Gyps để thu hồi gốc luu huỳnh .4 1.2.2 Sử dụng làm vật liệu xây dựng 1.2.3 ứng dụng nông nghiệp .11 1.3 Phân huỷ gyps 13 1.3.1 Nhiệt động học trình phân hủy nhiệt gyps khan 13 1.3.2 Phân hủy gyps khan môi truờng có chất khử 18 1.3.3 Kết sử dụng chất khử than đá(C) để phân hủy canxi sunfatError! Bookmark not defined 1.4 ứng^ụng việc phân hủy nhiệt Gyps .24 1.4.1 ứng dụng CaO [18] 24 1.4.2 ứng dụng SƠ2 [2 ] 26 1.4.3 ứng dụng Canxi sunfua 26 1.5 Mục tiêu nghiên u Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU_VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 27 Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp 2.1 Nguyên liệu thành phần nguyên liệu 27 2.1.1 Hàm lượng nước tự [12] 27 2.1.2 Hàm lượng nước kết tinh [12] 27 2.1.3 SÌƠ2 chất không tan khác [1 ] 28 2.1.4 Nhôm oxit sắt oxit [12] 28 2.1.5 Canxi oxit (CaO) [6,12] 29 2.1.6 Magiê oxit (MgO) [12] 29 2.1.7 Lưu huỳnh trioxit (SO 3) 29 2.1.8 Xác định hàm lượng ion Cl" [6 ] 30 2.1.9 Xác định H 3PO tự (hay p 20 5) [7] 30 2.2 Phưong pháp nghiên cứu 31 2.3 Phưong pháp phân tích X RD 32 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Kết phân tích mẫu ban đầu 35 3.1.1 Kết phân tích thành phần mẫu ban đầu 35 3.1.2 Kết phân tích mẫu phưong pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 36 3.2 Ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất khử gyps than đ 37 3.2.1 Ảnh hưởng khối lượng than đá thòi gian nung đến trình khử gyps than đá nung mẫu 0 °c 37 3.2.2 Ảnh hưởng khối lượng than đá thòi gian nung đến trình khử photphogip nung mẫu 0 ° c 38 3.2.3 Ảnh hưởng khối lượng than đá thời gian nung đến trình khử photphogip nung mẫu 1000°c 40 3.2.4 Phân tích thành phần pha số mẫu sản phẩm thu sau nung mẫu khử than đá nhiễu xạ XRD 41 3.2.5 Nhận x ét .42 KẾT LUẬN 43 Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương Khóa luận tôt nghiệp 45 Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp MỞ ĐÀU Lý chọn đề tài Trong thời đại nay, với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật ngành công nghệ hóa chất kéo theo phát sinh chất thải không mong muốn Các chất thải (bã thải) không giá trị sử dụng Tuy nhiên để đảm bảo vấn đề đề môi trường thu nguồn lợi từ việc xử lý bã thải, người không ngừng tìm kiếm phương pháp hữu ích để xử lý bã thải hiệu Bã thải gyps (phosphogypsum) biết đến sản phẩm phụ trình sản xuất axit photphoric theo phương pháp ướt Trong thành phần chiếm chủ yếu CaS0 ĩỈ , CaSO4 ,5 H2Ơ hay CaSC>4 khan, dạng canxi sunfat chủ yếu dạng không tan chưa nhiều tạp chất Cho nên bã thải gyps giá trị sử dụng Trước đây, lượng bã thải gyps tương đối nhỏ Tuy nhiên ngành công nghiệp sản xuất axit photphoric ngày phát triển, kéo theo lượng phát sinh bã thải ngày tang DO nhu cầu đặt cần tìm phương pháp xử lý bã thải hiệu Để giảm thiểu lượng bã thải, tận dụng nguồn lợi từ việc xử lý bã thải Trong chiều hướng nghiên cứu xử lý bã thải gyps, hướng nghiên cứu phân hủy nhiệt canxi sunfat để tạo CaO SO2 khả quan Lượng SO2 tạo quay lại đưa sản xuất axit suníuric, lượng CaO thu hồi phụ gia cho ngành sản xuất xi măng Đây hai hợp chất hóa học có ứng dụng quan trọng công nghiệp hóa chất Theo hướng nghiên cứu này, chọn đề tài “Xử lý bã thải Gyps than đá” Sử dụng nguồn bã thải gyps nhà máy sản xuất phân bón DAP Đình Vũ - Hải Phòng Muc đích nghiên cứu - Nghiên cứu nhiệt động học trình phân hủy gyps Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp - Phân hủy gyps môi trường có chất khử than đá - Các yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy gyps than đá Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu thuật toán, nguyên lý II nhiệt động học, lập phương trình tính toán vẽ xác giản đồ lượng tự - Dựa vào giản đồ đưa nhận xét ảnh hưởng trình khử gyps than đá điều kiện khác Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp đọc sách nghiên cứu tài liệu - Phương pháp xử lý số liệu Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp kiềm 15ml NH4OH 25% Đe yên - tiếng, khuấy liên tục 30 phút Lọc qua giấy không tan (băng xanh), rửa kết tủa đến lần NH3 2,5% Giấy lọc kết tủa chuyển vào chén sứ, đốt cháy giấy lọc bếp điện đem nung nhiệt độ 1000 - 1050 °c thời gian 30 phút - Đe nguội, đem cân, lại nung cân đến khối lượng không đổi Hàm lượng P2 O5 mẫu tính theo công thức: b1.0,638.250.100 w ’05= TIT -Trong đó: bi: trọng lượng mẫu kết tủa Mg2P2 (g) b: trọng lượng mẫu ban đầu (g) 0,638: hệ số chuyển đổi từ Mg2P2Ơ7 thành P2O5 2.2 Phương pháp nghiên cứu - Dụng cụ thí nghiệm: + Lò đốt, nung dạng ống (Tube Furnace) + Thuyền sứ + Máy hút chân không + Bếp điện + Cốc thủy tinh 50ml, 250ml + Bình nước cất + Giấy lọc bang xanh băng thường - Thực nghiệm: Tổng khối lượng nguyên liệu đưa vào: Trộn gam gyps sấy 600°c với khối lượng cacbon khác (0,1 gam cacbon; 0,15 gam cacbon; ,2 gam cacbon) cho vào thuyền sứ, cho vào lò nung bếp ddienj, sau nung nhiệt độ; 700 800, 900, 1000°c với thời gian nung 30 phút, giờ, 30 phút; giờ; 30 phút Kết trình phản ứng đánh giá thông qua khối lượng chất rắn lại sau nung Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương 31 Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp Khi phản ứng đạt đến thời gian khảo sát Ta tắt lò phản ứng tắt bếp điện để nguội sau lấy mẫu đưa vào bình hút ẩm Sau mẫu cân xác định hiệu suất phân hủy - Phân tích kết quả: Sản phẩm thu sau phân hủy, ta tiến hành xác định hàm lượng CaSƠ4 lại mẫu để xác định hiệu suất phân hủy phản ứng cách sau: Hòa tan lượng mẫu ẩm khoảng 0,5 gam 50 ml dung dịch axit HC1 1:5 Đun sôi, thêm 100 ml nước tiếp tục đun phút Lọc rửa kỹ với nước nóng Đun sôi dung dịch thu dung dịch BaCl2 0 g/l, sôi, thêm từ từ dung dịch BaCỈ2 khuấy kết tủa không xuất cho thêm dung dịch BaCỈ2 Để yên vòng sau lọc rửa kết tủa thu nung 800°c vòng 30 phút cân Từ lượng kết tủa BaSƠ4 ta tính toán lượng S042" lại tính toán lượng CaSƠ4 chưa phân hủy Hiệu suất phản ứng tính theo công thức sau: m 1.c1 T| = - m ũ-cũ Trong đó: mo: khối lượng bã thải gyps trước phản ứng mi: khối lượng sản phẩm sau phân hủy Co : phần trăm lượng CaSC>4 có mẫu ban đầu Ci : phần trăm lượng CaSƠ4 có mẫu sau phản ứng 2.3 Phương pháp phân tích XRD Nhiễu xạ tia X tượng trùm tia X nhiễm xạ mặt tinh thể chất rắn tính tuần hoàn cấu trúc tinh thể tạo nên cực đại cực tiểu nhiễu xạ Kỹ thuật nhiễu xạ tia X (thường viết gọn nhiễu xạ tia Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương 32 Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp X) sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu Xét chất vật lý, nhiễu xạ tia X gần giống với nhiễu xạ điện tử, khác tính chất phổ nhiễu xạ khác tương tác tia X với nguyên tử tương tác điện tử nguyên tử * Nguyên lý nhiễu xạ tia X: Hình 2.1: Hiện tượng tia X nhiễu xạ mặt tinh thể chất rắn, tỉnh tuần hoàn dẫn đến việc mặt tinh thể đóng vai trò cách tử nhiễu xạ Xét chùm tia X có bước sóng X chiếu tới tinh thể chất rắn góc tới Do tinh thể có tính chất tuần hoàn, mặt tinh thể cách khoảng đặn d, đóng vai trò giống cách từ nhiễu xạ tạo tượng nhiễu xạ tia X Nếu ta quan sát chùm tia tán xạ theo phương phản xạ (bằng góc tới) hiệu trình tia tán xạ mặt là: AL = 2.d.sin0 Như vậy, để có cực đại nhiễu xạ góc tới phải thỏa mãn điều kiện: AL = 2.d.sin0 = n.Ằ Ở đây, n số nguyên nhận giá trị ,2 , Đây định luật Vulf-Bragg mô tả tượng nhiễu xạ tia X mặt tinh thể Phổ nhiễu xạ tia X phụ thuộc cường độ nhiễu xạ vào Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương 33 Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp góc nhiễu xạ (thường dùng lần góc nhiễu xạ) • Các kỹ thuật nhiễu xạ tia X: - Phương pháp nhiễu xạ bột Detector Hình 2.2: Phương pháp nhiễu xạ bột Nhiễu xạ bột (Powder X-ray diffraction) phương pháp sử dụng với mẫu đa tinh thể, phương pháp sử dụng rộng rãi để xác định cấu trúc tinh thể, cách sử dụng chùm tia X song song hẹp, đơn sắc, chiếu vào mẫu vật Người ta quay mẫu quay đầu thu chùm tia nhiễu xạ đường tròn đồng tâm, ghi lại cường độ chùm tia phản xạ ghi phổ nhiễu Phổ nhiễu xạ phụ thuộc cường độ nhiễu xạ vào lần góc nhiễu xạ (20) Đối với mẫu màng mỏng, cách thức thực có chút chút khác, người ta chiếu tia X tới góc hẹp (để tăng chiều dài tia X tương tác với màng mỏng, giữ cố định mẫu quay đầu thu Phương pháp nhiễu xạ bột cho phép xác định thành phần pha, tỷ phần pha, cấu trúc tinh thể (các tham số mạng tinh thể) dễ thực Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương 34 Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Quá trình phân hủy bã thải gyps trình phức tạp, phản ứng phân hủy phản ứng dị thể pha khí pha rắn Nó chịu chi phối trình khác trình chuyển, trình khuếch tán khí Những trình lại bị ảnh hưởng điều kiện thực trình phân hủy nhiệt độ, kích thước hạt, tốc độ dòng khí, chế độ đảo ưộn Do vậy, việc khảo sát ảnh hưởng yếu tố đến trình phân hủy bã thải gyps điều kiện cần thiết 3.1 Kết phân tích mẫu ban đầu 3.1.1 Kết phân tích thành phần mẫu ban đầu Các kết phân tích thành phần bã gyps hệt kê bảng 3.1 Bảng 3.1: Kết phân tích hàm lượng số chất bã gyps (% khối lượng) H2O tự 0,165 H2 O kết tinh 19,06 S1O2 chất không tan 7,49 AI2 O3 Fe2 Ơ3 0,3 CaO 28,68 MgO S03 42,51 Cl- P2O 0,9 Từ bảng kết phân tích thành phần mẫu ban đầu, ta nhận thấy thành phần mẫu bã thải CaSƠ4 H2 Ngoài mẫu Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương 35 Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp chứa hợp chất khác S1O2, Fe2 O3 Lượng tạp chất tương đối lớn, gây ảnh hưởng đến trình phân hủy bã thải 3.1.2 Kết phân tích m ẫ u phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Dựa vào kết phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) mẫu bã thải ban đầu ta phát mẫu có cấu trúc tinh thể CaS0 IỈ2 thu cấu trúc đơn tà với thông số ô mạng sở: Các cạnh: a = 5.679; b = 15.202; c = 6.522 Các góc: a = 90° ; ß = 118.43° ; Y = 90° Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Gypsum 2-Theta - Scale F ile : Quang mau Gypsum.raw - Type: 2Th/Th locked -Start: 10.000 End: 70.000 “ -Step: 0.030 • - Step time: s - Temp.: 25 CC (Room)-Tim e Started: 13 s-2-Theta: 10.000 °- Theta: 5.000 Chi: 0.0 000-006-0047 (D) - Gypsum CaS04-2H20 - Y; 6.16 % d xby: WL: 1.5406 Monoclinic a 5.68000 b 15.18000 c 6.51000 alpha 90.000 beta 118.400 gamma 90.000 Body-centered 12/a (15) 000-028-0775 (Q) - Calcium Oxide - CaO - Y: 0.70 % - d x by: - WL: 1.5406 - Hình 3.1: Ket chụp XRD mẫu bã thải gyps ban đầu Sinh vien: Bö Thi Thu Hucmg 36 Lap: K38B - Hoa hoc Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp 3.2 Ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất khử gyps than đá 3.2.1 Ảnh hưởng khối lượng than đá thời gian nung đến trình khử gyps than đá nung mẫu 700°c Trộn lg gyps với khối lượng than đá khác (0,1 g; 0,15g; 0,2 g) sau nung 700°c với thời gian từ 30 phút; 60 phút; 90 phút; 120 phút; 150 phút Phân tích thành phần chất rắn sau nung xác định khối lượng CaSC>4 lại Từ khối lượng CaSC>4 lại tính khối lượng CaSƠ4 bị khử từ tính hiệu suất phản ứng Bảng 3.2 Ảnh hưởng thời gian nung khối lượng than đá đến hiệu suất phản ứng nung mẫu nhiệt độ 700°c ,1 g c ,2 gC Khối lượng CaSƠ4 H2 bị khử (g) 0,lgC 0,156 0,163 0,18 Hiệu suất phản ứng(%) 20,77 21,7 23,97 Khối lượng CaSƠ4 H2 bị khử (g) 0,157 0,181 0,204 Hiệu suất phản úng(%) 20,9 22,77 27,16 Khối lượng CaSƠ4 H2 bị khử (g) 0,159 0,195 0,217 Hiệu suất phản ứng(%) 21,17 25,97 28,89 Khối lượng CaS0 H2Ơ bị khử (g) 0,176 0,209 0,236 Hiệu suất phản ứng(%) 23,44 27,83 31,42 Khối lượng CaSƠ4 H2 bị khử (g) 0,194 0,234 0,25 Hiệu suất phản ứng(%) 25,83 31,16 33,29 30 phút 60 phút 90 phút 120 phút 150 phút Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương 37 Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp Từ bảng 3.2 vẽ biểu đồ ảnh hưởng thời gian nung khối lượng than Hình 3.2 Ảnh hưởng thời gian nung khối lượng than đá đến hiệu suất phản ứng nung mẫu 700°c Qua hình 3.2 cho thấy thời gian nung lâu hiệu suất phản ứng tăng, từ 30 phút đến 90 phút hiệu suất tăng nhanh sau 90 phút hiệu suất tăng chậm Khối lượng than đá ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng Thời gian nung thích hợp khoảng 150 phút; khối lượng than đá/ lg photphogip , g 3.2.2 Ả n h hưởng khối lượng than đá thời gian nung đến trình kh photphogỉp nung m ẫ u 0 ° c Trộn g gyps với khối lượng than đá khác (0,lg; 0,15g; 0,2g ) sau nung 700°c với thời gian từ 30 phút; 60 phút; 90 phút; 120 phút; 150 phút Phân tích thành phần chất rắn sau nung xác định khối lượng CaSC>4 lại Từ khối lượng CaSƠ4 lại tính khối lượng CaSƠ4 H2 bị khử từ tính hiệu suất phản ứng Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương 38 Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp Bảng 3.3 Ảnh hưởng thời gian nung khối lượng than đá đến hiệu suất phản ứng nung mẫu nhiệt độ 900°c 0,lgC 0, 15g c ,2 gC 0,274 0,319 0,372 Hiệu suất phản ứng (%) 36,48 42,48 49,53 Khối lượng CaSƠ4 H2 bị khử (g) 0,248 0,336 0,409 Hiệu suất phản ứng (%) 37,82 44,74 54,46 Khối lượng CaSƠ4 H2 bị khử (g) 0,304 0,363 0,439 Hiệu suất phản ứng (%) 40,48 48,34 58,46 Khối lượng CaSƠ4 H2 bị khử (g) 0,318 0,364 0,356 Hiệu suất phản ứng (%) 42,34 48,47 60,72 Khối lượng CaSƠ4 H2 bị khử (g) 0,335 0,384 0,468 Hiệu suất phản ứng (%) 44,61 51,73 62,32 Khối lượng CaSƠ4 H2 bị khử (g) 30 phút 60 phút 90 phút 120 phút 150 phút Từ bảng 3.3 vẽ biểu đồ ảnh hưởng thời gian nung khối lượng than đá đến hiệu suất phản ứng nung mẫu 900°c 70 ¿■ - B - ,1 g C 20 “ 0,2gC 10 0 Thời gidứỊ)hân ứng, phláĩO 200 H ình 3.3 Ảnh hưởng thời gian nung khổi lượng than đá đến hiệu suất phản ứng nung mẫu 900°c Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương 39 Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp Qua kết hình 3.3 cho thấy thời gian nung lâu hiệu suất phản ứng tăng, từ 30 phút đến 90 phút hiệu suất tăng nhanh sau 90 phút hiệu suất tăng chậm Khối luợng than đá ảnh huởng đến hiệu suất phản ứng Thời gian nung thích hợp khoảng 150 phút; khối lượng than đá/ lg gyps , g 3.2.3 Ảnh hưởng khối lượng than đá thời gian nung đến trình khử photphogỉp nung mẫu 0 ° c Trộn g gyps với khối lượng than đá khác (0,1 g; 0,15g; 0,2 g) sau nung 1000°c với thời gian từ 30 phút; 60 phút; 90 phút; 120 phút; 150 phút Phân tích thành phần chất rắn sau nung xác định khối lượng CaS0 lại Từ khối lượng CaSƠ4 lại tính khối lượng CaSƠ4 bị khử từ tính hiệu suất phản ứng Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian nung khối lượng than đá đến hiệu suất phản ủng nung mẫu nhiệt độ 1000°c ,lgC 0,15gC ,2 gC 0,326 0,384 0,444 Hiệu suất phản ứng (%) 43,41 51,13 59,12 Khối lượng CaS04 2H20 bị khử (g) 0,364 0,459 0,479 Hiệu suất phản ứng (%) 48,47 61,12 63,78 Khối lượng CaS04 2H20 bị khử (g) 0,391 0,503 0,512 Hiệu suất phản ứng (%) 52,06 66,98 68,18 Khối lượng CaS04 2H20 bị khử (g) 0,428 0,527 0,576 Hiệu suất phản ứng (%) 56,99 70,17 76,7 Khối lượng CaS04 2H20 bị khử (g) 0,469 0,573 0,643 Hiệu suất phản ứng (%) 62,45 76,3 85,62 Khối lượng CaS04 2H20 bị khử (g) 30 phút 60 phút 90 phút 120 phút 150 phút Từ bảng 3.4 ta vẽ biểu đồ ảnh hưởng thời gian nung khối Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương 40 Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp lượng than đá đến hiệu suất phản ứng nung mẫu 1000°c H ình 3.4 Ảnh hưởng thời gian nung khối lượng than đá đến hiệu suất phản ứng khỉ nung mẫu 1000°c Qua kết hình 3.4 cho thấy 1000°c thời gian nung lâu hiệu suất phản ứng tăng, từ 30 phút đến 90 phút hiệu suất tăng nhanh sau 90 phút hiệu suất tăng chậm Khối lượng than đá ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng Thời gian nung thích hợp khoảng 150 phút; khối lượng than đá/lg gyps ,2 g 3.2.4 Phân tích thành phần pha sổ m ẫ u sản p h ẩ m thu sau nung m ẫ u kh than đá nhiễu xạ X R D Kết phân tích thành phần pha số mẫu sản phẩm sau nung than đá hình 3.5 Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương 41 Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.5 XRD mẫu sản phẩm lg pyps + 0,2g c than đá nung 700°c (Mẩu 14), 800°e (Mẫu 15), 900°c (Mầu 16), 1000°c (Mẫu 17) Kết hình 3.5 cho thấy nhiệt độ 700°c, 800°c chưa xuất pic CaO Ở 900°c xuất pic CaSƠ4 yếu 1000°c biến hoàn toàn Pic S1O2 xuất thành phần gyps ban đầu có S1O2 3.2.5 N h ậ n xét Kết nghiên cứu khỉ dùng chất khử: Với lưu huỳnh đạt hiệu suất cao 97,07% nhiệt độ 1173K Với cabon loại hiệu suất tùy thuộc vào thành phần than nhiệt độ khử, đạt hiệu suất cao đạt tới 94,14% nung 1173K than hoạt tính Với lưu huỳnh hiệu suất đạt cao khối lượng sử dụng lớn không hiệu mặt kỉnh tế không kết hợp với sản xuất axit sunhiric từ lưu huỳnh Đối với chất khử cacbon than hoạt tính có hiệu suất khử cao không thu hồi lưu huỳnh dạng SO2, than gỗ đạt hiệu suất khử thấp không cố sẵn tự nhiên nên hạn chế dùng, với than đá hiệu suất khử cao 85,6% nhiệt độ 1273K nguyên liệu có sẵn tự nhiên dùng làm chất khử gyps để chuyển lưu huỳnh dạng SO2 Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương 42 Lớp: K38B Hóa học - Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu thực đề tài sở lý số liệu, tài liệu tham khảo trình khử gyps than đá nhiệt độ cao Tôi thực làm sáng tỏ vấn đề Đã xây dựng quan hệ nhiệt động phản ứng phân hủy canxi sunfat gyps vào nhiệt độ chất khử có chất khử: - Không có chất khử : AGt(I-I) = -426,437.T + 512002 +5,55.T.LnT + 16,074.10"3.T2-414578,42 /T -0,001.10'6.T3/2 - Với chất khử than đá: AGT(1-15) = -849,6452.T + 640544,84 + 38,017.LnT.T + 24,1325.10'3.T2 -1182300/T - 10'9 T3 Khi không dùng chất khử nhiệt độ phân hủy CaSC>4 phải 1400K bắt đầu; có chất khử than đá nói chung nhiệt độ phân hủy CaS0 1155K bắt đầu Đã khảo sát giản đồ phân tích nhiệt khử gyps than đá Kết nhận cho thấy trình khử xảy hai khoảng nhiệt độ khoảng 650°c 1100°c Đã khảo sát ảnh hưởng hàm lượng than đá, nhiệt độ, thời gian nung đến khối lượng chất rắn thu sau phản ứng Các kết thu cho thấy khối lượng than đá thích hợp dùng để khử gam gyps thành CaS vào khoảng 0,2 - 0,25g ứng với thời gian phản ứng 120 - 150 phút Đã xác định sản phẩm thu sau nung phương pháp XRD Kết nhận cho thấy trình nung khử gyps cacbon 700°c - 1000°c tạo sản phẩm CaS để trình xảy hoàn toàn cần thực 1000°c thời gian tối thiểu 150 phút Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo, tìm cách đảo trộn bã thải để làm tăng độ khuếch tán pha Tìm cách giảm thiểu lượng tạp chất trước Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương 43 Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp đem phân hủy Nếu tiếp tục nghiên cứu theo huớng để làm tăng tối uu việc xử lý bã thải thạch cao Ta áp dụng vào môi trường sản xuất công nghiệp để thu hồi lượng SO2 có bã thải ứng dụng CaO sản xuất xi măng ngành công nghệ khác Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương 44 Lớp: K38B - Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tôt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Quang Bắc, Nghiên cứu chuyển pha thạch cao điều kiện khác khảo sát số tính chất pha tạo thành, Luận văn thạc sỹ, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2003 Nguyễn Hạnh, Cơ sở lý thuyết hóa học, Phần 2: Nhiệt động hóa học, động hóa học điện hóa học, Nhà xuất giáo dục, 1996 Lương Duyên Bình,et.Al, Vật lý đại cương, Tập 1: Cơ - Nhiệt, Nhà xuất giáo dục, 1996 Lê Như Ý, Kỹ thuật thiết bị phản ứng, Đại học Đà Nắng, 2008 Nguyễn An, Kỹ thuật sản xuất phân khoáng, NXB đaih học trung cấp chuyên nghiệp, 1972 Trương Dực Đức, Hướng dẫn thí nghiệm hóa phân tích, Bộ môn hóa phân tích trường đại học Bách Khoa Hà Nội Các thí nghiệm công nghệ chất vô cơ, Bộ môn công nghệ hợp chất vô trường đại học Bách Khoa Hà Nội, 1999 Tiếng Anh I Barin, o Knacke, Thermo chemical Properties o f Inorganic Substance, Springer, Berlin, Germany, 1997 L Bonstein, Thermodynamic Properties o f Inorganic Material Sceintific Group Thermodate Europe (SGTE ), Springer, Berlin, Germany, 1999 10 Robert H.Perry, Don w Green, Perry’s Chemical Engineerin Handbook?th Edition, McGraw-Hill Professional Hardcover 11 Franz Wirsching, Ullmann’s encyclopedia o f chemical technology, Vol A4: Calcium sulfate, New York, 1985 12 Amercan society for testing and materials, 1967book of ATSM Standards, Sinh viên: Đỗ Thị Thu Hương 45 Lớp: K38B - Hóa học ... nhu cầu đặt cần tìm phương pháp xử lý bã thải hiệu Để giảm thiểu lượng bã thải, tận dụng nguồn lợi từ việc xử lý bã thải Trong chiều hướng nghiên cứu xử lý bã thải gyps, hướng nghiên cứu phân hủy... (bã thải) không giá trị sử dụng Tuy nhiên để đảm bảo vấn đề đề môi trường thu nguồn lợi từ việc xử lý bã thải, người không ngừng tìm kiếm phương pháp hữu ích để xử lý bã thải hiệu Bã thải gyps. .. hợp chất hóa học có ứng dụng quan trọng công nghiệp hóa chất Theo hướng nghiên cứu này, chọn đề tài Xử lý bã thải Gyps than đá Sử dụng nguồn bã thải gyps nhà máy sản xuất phân bón DAP Đình Vũ