1.2.4.3. Phân giải quặng bằng amoni hydro sunfat
Hình 1.10. Sơ đồ quy trình công nghê ̣ nung phân giải quặng ilmenite bằng amoni hyđrô sunfat
Nung phân giải quặng
Trộn quặng ilmenite với muối NH4HSO4 theo tỉ lệ cần thiết rồi tiến hành nung phân giải để các thành phần quặng phản ứng trực tiếp với NH4HSO4 tạo ra các sản phẩm trung gian trong đó sắt (II) oxit bị phân giải tạo ra hợp chất sắt (II) amoni sunfat:
FeO.TiO2 + 4NH4HSO4 (NH4)2TiO(SO4)2 + (NH4)2Fe(SO4)2 + 2H2O (1.10) Do trong thành phần quặng có chứa sắt (III) oxit Fe2O3 nên sẽ tạo ra sản phẩm trung gian (NH4)Fe(SO4)2 theo phƣơng trình:
Fe2O3 + 4NH4HSO4 2(NH4)Fe(SO4)2 + 3H2O + 2NH3 (1.11)
Vì vậy, trong q trình nung phân giải, tiến hành cấp khơng khí chứa oxy để chuyển tồn bộ lƣợng (NH4)2Fe(SO4)2 hoặc hợp chất sắt (II) khác tƣơng đƣơng sang dạng NH4Fe(SO4)2 theo phƣơng trình:
4(NH4)2Fe(SO4)2 + O2 4NH4Fe(SO4)2 +4NH3 + 2H2O (1.12)
Hòa tan quặng sau phân giải
Hỗn hợp sau phân giải trong thiết bị lò nung ống đƣợc lấy ra và tiếp tục hòa tan vào nƣớc cất với tỷ lệ R/L=1/4. Q trình hịa tan có sử dụng thiết bị khuấy đũa khuấy liên tục trong 30 phút.
Tiến hành lọc hỗn hợp sau hịa tan bằng thiết bị lọc hút chân khơng để loại bỏ phần tạp chất trong quặng không tan và một lƣợng nhỏ quặng chƣa phản ứng hết. Phần nƣớc lọc đƣợc mang loại bỏ muối sắt.
Hòa tách sắt
Bổ sung muối NH4F vào cốc nhựa đựng dung dịch sau lọc đang khuấy trên
máy khuấy từ tới khi dung dịch đạt bão hòa muối NH4F. Khuấy hỗn hợp này trong vịng 30 phút sau đó để lắng và già hóa tinh thể muối (NH4)3FeF6. Phản ứng diễn ra theo phƣơng trình:
Tiến hành lọc hỗn hợp trên để loại hết kết tủa muối (NH4)3FeF6, thu đƣợc dung dịch chứa Ti4+, nguyên liệu cho quá trình kết tủa Ti(OH)4 và điều chế TiO2 nano.
1.2.4.4. Phân giải quặng bằng amoni florua (NH4F)
Là phƣơng pháp mới đƣợc nghiên cứu; trong đó phản ứng phân giải quặng xảy ra ở pha rắn nên hạn chế đƣợc chất thải lỏng, khơng cần thiết bị có dung tích lớn và chế độ kiểm sốt ăn mịn cao. Tính ƣu việt của phƣơng pháp này đƣợc thể hiện bởi titan đƣợc tách ra khỏi quặng thơng qua q trình thăng hoa TiF4. Chính vì thế, sản phẩm thu đƣợc sẽ có độ tinh khiết cao, hàm lƣợng tạp chất thấp [1].
Quy trình cơng nghệ:
- Trộn quặng ilmenite với NH4F theo tỷ lệ 1 phần khối lƣợng ilmenite/4 phần khối lƣợng NH4F rồi đặt hỗn hợp phản ứng vào trong lò nung ống đƣợc khống chế nhiệt độ tự động cho từng vùng khác nhau. Chuyển dịch hỗn hợp phản ứng giữa các vùng bằng cách đẩy ống nung di chuyển theo chiều dọc tâm lị.
- Ở vùng có nhiệt độ 180oC-210o C, phản ứng phân giải ilmenite xảy ra theo phƣơng trình:
FeTiO3+ 11NH4F (NH4)2TiF6 + (NH4)3FeF5+ 6NH3+ 3H2O (1.13)
- Sau khi phá vỡ kết cấu quặng, hợp chất (NH4)2TiF6 không bền nhiệt tiếp tục phản ứng để tạo ra các sản phẩm trung gian bao gồm TiF4, HF và NH3 ở pha khí và FeF2 ở pha rắn theo phƣơng trình:
(NH4)2TiF6 + (NH4)3FeF5 TiF4↑+ 5HF↑+ 5NH3 ↑+ FeF2 (1.14)
- Hỗn hợp chất khí thốt ra khỏi lị nung phân giải đƣợc ngƣng tụ và hịa tan trong bình hấp thụ bằng nƣớc; pha lỏng thu đƣợc dung dịch chứa (NH4)2TiF6 và NH4F, là nguyên liệu cho quá trình kết tủa Ti(OH)4 và điều chế N-TiO2 nano
TiF4+ 5HF+ 5NH3 (NH4)2TiF6 + 3NH4F (1.15)
Hình 1.11. Sơ đồ cơng nghệ điều chế TiO2 từ quặng ilmenite theo phương pháp amoniflorua.
1.3. Thực trạng ô nhiễm phẩm nhuộm ở nƣớc ta
Ở Việt Nam, ngành công nghiệp dệt may đang phát triển mạnh mẽ. Nhờ chính sách đổi mới, mở cửa của Nhà nƣớc, nhiều doanh nghiệp tƣ nhân, doanh nghiệp nhà nƣớc, doanh nghiệp có vốn đầu tƣ nƣớc ngồi đang hoạt động trong lĩnh vực dệt nhuộm, thu hút một lƣợng lớn ngƣời lao động. Tuy nhiên, nhiều nhà máy, xí nghiệp dệt nhuộm ở Việt Nam chƣa có hệ thống xử lí nƣớc thải, mà có xu hƣớng thải trực tiếp ra sông, suối, ao, hồ… gây ô nhiễm môi trƣờng. Nƣớc thải dệt nhuộm là sự tổng hợp nƣớc thải phát sinh từ tất cả các công đoạn hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm bóng sợi, nhuộm in và hồn tất. Một nhà máy dệt nhuộm sử dụng một lƣợng nƣớc đáng kể, trong đó, lƣợng nƣớc đƣợc sử dụng chủ yếu trong cơng đoạn nhuộm và hồn tất sản phẩm. Các chất ơ nhiễm chủ yếu có trong nƣớc thải dệt nhuộm là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, thuốc nhuộm, các chất hoạt động bề mặt, các hợp chất halogen hữu cơ (AOX- Adsorbable Organohalogens), muối trung tính làm tăng tổng hàm lƣợng chất rắn, và pH của nƣớc thải cao do lƣợng kiềm trong nƣớc
thành phần khó xử lý nhất.Thơng thƣờng, các chất màu có trong thuốc nhuộm khơng bám dính hết vào sợi vải trong q trình nhuộm mà bao giờ cũng còn lại một lƣợng dƣ nhất định tồn tại trong nƣớc thải. Lƣợng thuốc nhuộm dƣ sau cơng đoạn nhuộm có thể lên đến 50% tổng lƣợng thuốc nhuộm đƣợc sử dụng ban đầu. Đây chính là nguyên nhân làm cho nƣớc thải dệt nhuộm có độ màu cao, và nồng độ chất ơ nhiễm lớn. Xét hai yếu tố là lƣợng nƣớc thải và thành phần các chất ô nhiễm trong nƣớc thải, ngành dệt nhuộm đƣợc đánh giá là ô nhiễm nhất trong số các ngành công nghiệp.
Làng lụa Vạn Phúc (Hà Đông) là một làng nghề truyền thống lâu đời. Nhiều gia đình ở đây có cơ sở nhuộm thủ cơng, nƣớc thải dệt nhuộm khơng đƣợc qua xử lí mà thải trực tiếp ra các kênh, mƣơng… Đến nay vấn đề ô nhiễm nƣớc thải ở Vạn Phúc đã trở nên nghiêm trọng, tỉ lệ ngƣời chết do mắc ung thƣ tăng cao. Đó cũng là thực trạng chung của các làng nghề dệt nhuộm khác và địa phƣơng có các nhà máy, xí nghiệp dệt nhuộm khơng có hệ thống xử lí nƣớc thải đảm bảo.
1.4. Tổng quan về RhB
1.4.1. Công thức cấu tạo