3.2.5.2 Các kết luận
1. Nhiệt độ sấy thích hợpcho sản phẩm kẽm cacbonatkhoảng 120oC.
2. Sản phẩm sản xuất thử nghiệm được kiểm tra các thành phần kích thước hạt và phân tích nhiệt DTA-TG, sau đây là đường cong DTA-TG của sản phẩm kẽm
cacbonat sau khi sấy 5h ở nhiệt độ 120oC bằng hệ thống sấy thí nghiêm
Qua đường cong phân tích nhiệt ta thấy:
So sánh với đường cong DTG-TA chuẩn [3] ta thấy sản phẩmkẽm cacbonat thu được có đường cong phân tích nhiệt hồn tồn phù hợp với đường cong chuẩn của kẽm cacbonat.
Sản phẩm thu được sau khi sấyở 1200C trong 5h có hàm ẩm khoảng 0,2%.
Hàm lượng ZnO (sau quá trình phân huỷ nhiệt ta thu được ZnO) trong sản phẩm kẽm cacbonat khoảng 71%. Điều này hoàn tồn phù hợp với thành phần hố học của sản phẩm kẽm cacbonat dùng cho gia công cao su không màu [8, 9].
Khi sấy sản phẩm ở nhiệt độ 120oC, quá trình phân huỷ nhiệt hoàn toàn khơng xảy ra nên thành phẩn hố học của sản phẩm không bị thay đổi.
54
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN& KIẾN NGHỊ
Qua nghiên cứu đề tàiđã thu được các kết quả sau đây:
1. Giai đoạn hòa tách nguyên liệu:Nguyên liệu xỉ kẽm được hòa tách với lượng
axit H2SO4 bằng 100% so với tổng lượng kẽm đưa vào, sau khi cấp hết axit duy trì thời gian khuấy 120 phút. Sau đó để lắng, lọc thu dung dịch trong, thành phần dung dịch sau hoà tách: ZnSO4 khoảng 125 g/l (tính theo Zn);Pb : vết ; Fe: 1 g/l.
2. Giai đoạn tinh chế dung dịch:Tiến hành tách loại tạp chất bằng phương pháp thủy phân (chủ yếu là tách Fe), dùng H2O2 là chất oxy hóa để oxy hóa Fe(II) thành
Fe(III), sau đó điều chỉnh pH khoảng 5,4 (bằng ZnCO3) để tiến hànủaphản ứng thủy phân tách Fe (chuyển Fe2(SO4)3 thành Fe(OH)3). Fe(OH)3 kết tủa được loại bỏ. Dung dịch thu được sau q trình này có thành phần: ZnSO4 khoảng 125 g/l (tính theo hàm lượng Zn); Pb, Fe: vết.
Đối với nguyên liệu ngồi Fe, Pb cịn có một số kim loại khác như: Cu, Cd, ... Sau quá trình làm sạch dung dịch bằng phương pháp thủy phân cần phải tiến hành tách loại một vài tạp chất bằng phương pháp xi măng hóa, khử đồng, cadimi, .... Lượng bột kẽm sử dụng cho q trình xi măng hóa bằng 300% tổng lượng kim loại cần tách. Sau quá trình này dung dịch hồn toàn đảm bảo cho quá trình kết tủa
ZnCO3.
3. Giai đoạn kết tủa:Dung dịch ZnSO4 sau khi được tách loại tạp chất có hàm lượng: 125 g/l (tính theo hàm lượng Zn), dung dịch Na2CO3: 160g/l. Cho dung dịch
Na2CO3 vào thiết bị kết tủa, bật máy khuất, tiến hành cấp từ từ dung dịch ZnSO4 đến khi lượng ZnSO4 hết (tính theo tỉ lệ phản ứng 100%), duy trì khuấy trong khoảng thời gian 2h. Sau quá trình kết tủa, phần kết tủa sau khi rửa sạch được lọc rồi đưa đi sấy khô để nhận sản phẩm kẽm cacbonat.
4. Giai đoạn sấy sản phẩm ZnCO3: sản phẩm ZnCO3 được sấy ở nhiệt độ 1200C
và được duy trì trong khoảng thời gian 5h. Sau quá trình sấy độ ẩm của sản phẩm
55
PHỤ LỤC
1. Quy trình phân tích Zn, Pb phục vụ nghiên cứu của đề tài.
2. Kết quả phân tích kích thước hạt.
3. Kết quả phân tích nhiệt DTA-TG.
4. Kết quả phân tích nhiễu xạ Rơn-ghen XRD.
1. Phương pháp phân tích xác định Zn, Pb 1.1. Quy trình phân tích Zn: 1.1. Quy trình phân tích Zn: Thiết bị và dụng cụ phân tích: - Cân phân tích. - Bếp điện. - Bình tam giác 400ml. - Ống đong các loại, Bình định mức.
- Cốc chịu nhiệt các loại.
- Pipét, burét và các dụng cụ phụ khác.
Hóa chất.
- Axít sunphuríc, axít clohydríc, amơniac, chỉ thị Di-phênylamin. - Kali feroxianua, Kali ferixianua, giấy quỳ làm chỉ thị.
Pha chế dung dịch.
Pha dung dịch chỉ thị Diphênylamine 10g/l: Hoà tan 1g Diphênylamine trong 100ml axít sunphuríc đặc (tỷ trọng 1,84 g/ml).
Dung dịch feroxianua kali: Hịa tan hồn tồn 35g K4Fe(CN)6.3H2O trong nướccất, hịa tan thêm vào trong dung dịch đó 0,3g K3Fe(CN)6. Thêm nước đến thể tích đủ 1000ml. Chuẩn hố dung dịch thu đựơc bằng dung dịch kẽm (320-340 mg) để xác định số gam kẽm tương đương với 1ml dung dịch.(1ml dung dịch feroxianua kali ở
trên tương đương với 0,008g kẽm).
56
Cân khoảng 0,4g mẫu (chính xác đến 0,1mg) cho vào bình tam giác 400ml. Thêm vào đó khoảng 20ml nước để làm ẩm mẫu rồi hoà tan bằng 15ml HCl đặc (tỷ trọng 1,19 g/ml). Trung hòa bằng amôniắc, dùng giấy quỳ làm chỉ thị. Thêm vào dung dịch thu được 15ml dung dịch H2SO4 1:2. Đun nóng dung dịch đến 600C,
thêm 2 giọt chỉ thị Diphênylamin, lắc mạnh, chuẩn độ dung dịch thu được bằng dung dịch kali feroxianua ở trên đến khi dung dịch chuyển từ đỏ tía sang xanh vàng.
Tính tốn kết quả.
Hàm lượng kẽm oxít trong mẫu tính theo cơng thức:
ZnO (%) = (V2 x Z x 1,245x100)/M1
Trong đó:
V2: Thể tích dung dịch K4Fe(CN)6, (ml).
Z: Lượng Zn tương đương với 1ml dung dịch K4Fe(CN)6, (g/ml).
M1: Khối lượng mẫu, (g).
1,245: Là tỷ lệ khối lượng phân tử giữa ZnO và Zn (MZnO / MZn).
Đây là phương pháp phân tích nhanh, kết quả phân tích rất tin cậy. Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là chi phí hố chất cao, độ nhạy của phương pháp không cao, sai số tuyệt đối chỉ đạt đến khoảng 0,5 mg/mẫu nên không áp dụng phương pháp này cho các mẫu có hàm lượng kẽm thấp.
1.2. Quy trình phân tích Pb:
• Phạm vi áp dụng: 10 - 100 µg Pb / 10 ml dung dịch cần xác định.
• Tác nhân chiết: Ditizon(HDz) hàm lượng ≈25 mg/l.
• Mơi trường chuẩn chiết: pH = 7 - 11 (dùng hệ đệm NH4Cl + NH3)
• Những nguyên tố ảnh hưởng phải tính đến: Zn, Fe, Mn, ... • Dung mơi pha lỗng, dung mơi rửa: CHCl3.
• Tác nhân che các nguyên tố ảnh hưởng: Zn-KCN; Fe-Hyđroxylamin cloric
axit.
• Đối tượng áp dụng:Nguyên liệu và sản phẩm trong quá trình thu nhận ZnO,
ZnCO3 và các muối kẽm với hàm lượng:
57 - Xây dựng đường chuẩn:
- Sử dụng từng phân đoạn 0,5 ml HDz đến khi kết thúc quá trình chuẩn chiết ta có thể tích V1.
- Sử dụng từng phân đoạn 0,5 ml HDz đến thể tích V1 - 0,5. Tiếp tục chuẩn chiết bằng từng phân đoạn 0,25 mlHDz đến khi kết thúc. Ta có thể tích V2.
- Làm lặp lại bước 2.
Dựa trên kết quả bước2 & 3 ta biết thể tích chính xác lượng HDz tiêu tốn.
Qui trình áp dụng:
- Hoá chất - Dụng cụ:
- Dung dịch Ditizon khoảng 25 mg/1l CHCl3 (với mỗi lần pha dung dịch Ditizon đều phải xây dựng lại đường chuẩn).
- Dung dịch KCN 10%.
- Dung dịch đệm: g NH4Cl+ ml NH3 đặc pha lỗng bằng nước đến 1 lít.
- Dung dịch chuẩn Pb(NO3)2.
- Phễu chiết dung tích 60 ml
Cân chính xác khoảng 0,1 g (m1) mẫu sản phẩm hay bán sản phẩm trong cốc 100 ml. Thêm 1ml HNO3 đặc rồi đun nóng. Lọc, rửa (nếu cần thiết) và chuyển dịch lọc, rửa vào bình định mức 100 ml rồi định mức đến vạch bằng nước cất.
Hút 10 ml dung dịch vào phễu chiết. Thêm 10 ml dung dịch đệm rồi lắc đều. Tiếp tục thêm 2 ml dung dịch KCN 10% rồi lại lắc kỹ. Sau đó tiến hành chiết theo từng phân đoạn 0,5 mlHDz, tách bỏ pha hữu cơ rồi rửa pha nước một lần bằng 1 ml CHCl3 (thời gian chiết là 1 phút và thời gian rửa là 30 giây). Quá trình chuẩn chiết kết thúc khi pha hữu cơ có mầu hồng tím (Mầu của phức Pb(Dz)2 trong khoảng pH khảo sát có màu đỏ) và pha nước màu vàng nhạt. Ghi lại thể tích Ditizon tiêu tốn.
Dựa trên đường chuẩn đã có ta tính được lượng chì trong 10 ml (m2). Lượng
chì trong mẫu m3 = m2 . 10.
58 2. Kêt quả phân tích kích thước hạt
67
68
4. Kết quả phân tích Ronghen XRD
VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau ZnCO3
19-1458 (I) - Hydrozincite - Zn5(CO3)2(OH)6 - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 03-0774 (D) - Smithsonite - ZnCO3 - d x by: 1.000 - WL: 1.54056
File: Hung-VienCNXahiem-ZrCO3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 2.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 10/29/07 17:40:31
Li n ( C ps ) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 2-Theta - Scale 10 20 30 40 50 60 7 d= 6. 84 6 d= 5. 77 7 d= 4. 01 4 d= 3. 83 9 d= 3. 70 0 d=3. 57 2 d= 3. 41 5 d= 3. 17 2 d= 2. 93 64 d= 2. 88 34 d= 2. 76 47 d= 2. 72 96 d= 2. 68 67 d= 2. 49 24 d= 2. 33 55 d= 1. 95 51 d= 1. 91 81 d=1. 71 42 d= 1. 58 20 d= 1. 55 34 d= 1. 78 37
69
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Phạm Quang Trung, Nghiên cứu quy trình nung phân huỷ ZnCO3 thành ZnO
trên thiết bị nung động, Báo cáo tổng kết đề tài CS-99-13, Viện Công nghệ
Xạ-Hiếm, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt nam, Hà nội 4/2000.
2. Phùng Viết Ngư, Luyện kẽm, NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1981.
3. Nobuyoshi Koga, Yoshinobu Matsuda, Haruhiko Tanaka, An Experimental
Approach to the Precipitation of Basic Zinc Carbonate, 6/2005.
4. G. Heideman, Reduced zinc oxide levels in sulphur vulcanisation of rubber
compounds, Ph.D. Thesis, University of Twente, Enschede, the Netherlands,
2004.
5. Bergendorff O., Persson C., Hansson C.,Chemical changes in rubber
allergens during vulcanization. Department of Dermatology, University
Hospital, Lund University, SE-221 85 Lund, Sweden.
6. Daniel L. Hertz, Jr.Theory & Practice Of Vulcanization, Seals Eastern Inc., Red Bank, NJ 07701.
7. Irwin J.Gardner, Vulcanization process using basic zinc carbonate
hydroxide, US patent 5 332 787, 7/1994.
8. Zinc Products, 9930 Zinc Oxide transparent.AKROCHEM Corp.
9. Zinc carbonate, Product specification, TRANSPEK-SILOX Industry
Limited, India, www.transpek-silox.com
10. Raymond Lee Nip, Method for preparing of zinc carbonate, US patent6 555
075, 4/2003.
11. Method for enhancing rubber properties by using bunte salt-treated
fiber,WO-2006-087161 patent.
12. Wenwei Wu, Qiuyu Jiang. Preparation of nanocrystalline zinc carbonate
and zinc oxide via solid-state reaction at room temperature. Guangxi
University, Nanning, China, 1/2006.
70
14. J.G.Kreiner, Method for improving rubber curing rates, US Pat. 4882394, 11/1989.
15. ChSSR Kumar, Avinash M Nijasure, Vulcanization of rubber, ICI Research and Technology Center, Thane, India..
16. Henning Umland, Vulcanization activator method, US patent 5 302 315, 12/1994