CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ, BIẾN TÍNH ĐẤT SÉT
2.1. Các phương pháp điều chế MMT từ nguồn khoáng thiên nhiên
Các sản phẩm có chung tên gọi bentonite bao gồm nhiều loại khác nhau. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng của các sản phẩm này, người ta áp dụng các phương pháp chế biến khác nhau để:
Loại bỏ các tạp chất khoáng không thuộc nhóm monotmorillonit;
Thay thế các ion trao đổi giữa các lớp như thay đổi Ca2+ Mg2+ bằng Na+ (hoạt hóa kiềm);
Thay thế các ion trao đổi (Ca2+, Mg2+, Na+) và một phần các cation trong mạng (Al3+, Fe3+) bằng H+ hoặc acid.
Bentonite thương phẩm có hàm lượng monotmorillonit tối thiểu 70%, hàm lượng các khoáng vật phi sét nhỏ (thường <10%). Quá trình xử lý để thu được bentonite thương phẩm tương đối đơn giản, bao gồm các bước sau: khai thác, sấy, đập nghiền và chế hóa.
2.1.1. Phương pháp khô
Kỹ thuật làm giàu theo phương pháp khô dựa trên sự phân cấp các hạt quặng thao độ lớp của chúng dưới tác động của dòng khí. Những thông số cơ bản của quá trình làm giàu bằng phương pháp khô là: Chi phí khối lượng quặng trên 1 tấn bentonite được làm giàu, nhiệt độ sấy khô quặng và hàm lượng monotmorillonit trong tinh quặng bentonite.
Sơ đồ phương phá tuyển khô được đưa ra ở Hình 2.1.
16
Phần cát thải bộ lọc ống
thu gom phần hạt mịn Đóng gói phần hạt mịn
Hình 2.1.Sơ đồ phương pháp tuyển khô bentonite.
Bên cạnh những ưu điểm của phương pháp khô (chi phí thấp, chu trình kín, cho phép có thể tự động hóa, không đòi hỏi những thao tác chân tay phức tạp) phương pháp khô làm giàu bentonite có những nhược điểm sau: làm giảm tính dẻo của bentonite, mất mát bentonite theo dòng khí, hiệu suất phân chia thấp và pàm bẩn môi trường.
2.1.2. Phương pháp ướt
Với phương pháp này sự phân cấp hạt được thực hiện trong môi trường nước.
Bên cạnh những ưu điểm của phương pháp (kỹ thuật đơn giản, sử dụng những thiết bị không phức tạp, không đắt tiền, thu thập được bentonite có hàm lượng monotmorillonit cao) phương pháp này có những hạn chế như cần một diện tích lớn, tiêu hao một lượng nước lớn vì tỷ trọng của bùn bentonite thấp.
Quặng bentonite
Sấy trong thùng quay
Nghiền
sàng
Truyền trong dòng khí
17
2.1.3. Phương pháp rây
Quá trình phân cấp hạt được tiến hành rây có mặt phẳng nằm ngang với vận tốc dòng nước bé và tỷ trọng huyền phù bentonite thấp. Sau khi loại nước, huyền phù đặc được chuyển sang công đoạn làm khô. Những thông số chính của quá trình: chi phí khối lượng quặng trên 1 tấn bentonite được làm giàu, thể tích của các bể lắng, diện tích của các bể lắng, hiệu suất thu hồi bentonite trong quá trình, hàm lượng monotmorillonit trong tinh quặng bentonite.
2.1.4. Phương pháp ly tâm
Với phương pháp này việc tách các tạp chất ra khỏi bentonite được thưc hiện bằng phương pháp ly tâm, việc tách các tạp chất được thực hiên trong máy ly tâm với vận tốc quay khác nhau. Những hạt đất sét nặng hơn sẽ nằm ở phần dưới của máy ly tâm, còn những phần bentonite có kích thước bé hơn sẽ nằm ở lớp trên. Máy ly tâm có thể được dùng để tách các phần và máy cũng được dùng để tách nước ra khỏi tinh quặng.
Ưu điểm của phương pháp dùng máy ly tâm là: có thể phân chia những huyền phù bền vững và thu nhận sản phẩm có độ hạt như yêu cầu. Tuy vậy nó vẫn còn những hạn chế như, năng suất thấp, quá trình gián đoạn và tiêu hao nhiều năng lượng.
2.1.5. Phương pháp siêu âm
Dưới tác dụng của sóng siêu âm lên dung dịch huyền phù bentonite sẽ đạt được 2 hiệu ứng mà có thể làm giàu bentonite làm phân tán các tạp chất có kích thước lớn và làm sa lắng các hạt. Những thông số căn bản của quá trình siêu âm là: tần số âm thanh, thời gian siêu âm, số bậc siêu âm, nồng độ huyền phù, hàm lượng tạp chất trong huyền phù, hiệu suất thu hồi bentonite trong tinh quặng, hàm lượng monotmorillonit thu được trong tinh quặng. Ưu điểm của phương pháp: tỷ trọng huyền phù cao, nâng cao được tốc độ lọc, sự ổn định các tinh chất của sản phẩm, hiệu suất thu hồi và độ sạch sản phẩm cao. Hạn chế của phương pháp là tiêu hao nhiều năng lượng hơn so với các phương pháo khác.
2.1.6. Phương pháp hóa học
Cơ sở của làm giàu bentonite theo phương pháp hóa học là hiện tượng biến đổi thành phần hóa học của khoáng khi xử lý chúng bằng acid hữu cơ, bằng các muối của
18
chúng hoặc acid hữu cơ, sự tạo thành trong lớp khuếch tán cảu các hạt sét các ion nhôm và sắt hóa trị 3 khi xử lý quặng bentonite bằng acid độ hòa tan của Al2O3 và Fe2O3 phụ thuộc vào bản chất khoáng và điều kiện hoạt hóa.
2.1.7. Phương pháp điện di
Phương pháp này dựa trên khả năng của các hạt sét tích điện âm có thể lắng trên các điện cực dương khi tác dụng lên hệ bentonite và nước dòng điện một chiều. Phương pháp điện chuyển được áp dụng để sa lắng những tạp chất có kích thước rất bé mà chúng không thể tách ra bằng phương pháp khác. Trước khi thực hiện việc làm sạch bentonite bằng phương pháp điện di, khoáng bentonite cần được đập nhỏ và tách các tạp chất có kích thước lớn ra bằng phương pháp chuyển thủy lực. Ưu điểm của phương pháp này là có thể tách được những tạp chất bé, sản phầm thu được có độ sạch cao. Tuy nhiên phương pháp này có hạn chế là sản phẩm thu được có độ ẩm cao.
2.1.8. Phương pháp tuyển từ
Phương pháp này dựa trên cơ sở xử lý khoáng bằng trường từ tính. Phương pháp chỉ áp dụng được với những khoáng có tính chát từ tính. Phương pháp tuyển từ có ưu điểm là có thể tách được những chất có tạp chất sắt, sự đồng đều các tính chất của sản phẩm thu được, tuy vậy nó có hạn chết là phương pháp này đắt với những thiết bị phức tạp.
2.1.9. Phương pháp tổng hợp
Để thu nhận được bentonite chứa ít tạp chất sắt và thạch anh có thể sử dụng kỹ thuật tinh chế bằng cách kết hợp các phương pháp làm sạch khác nhau.