L2. TONG QUAN VE SAN XUẤT NHOM HIDROXIT
A, B là các hang số đặc trưng của phản ứng: A đặc trưng cho năng lượng hoạt
3. Tương tác của các tạp chất trong quặng Béxit với dung dịch NaOH
Ngoài cỏc cau tử chủ yờu : Al;O;, FezO:, SiOằ, TiO), trong bụxit cú thể chứa nhiều tạp chất hữu cơ. các hợp chất lưu huỳnh, photphat, sunfat...véi lượng bé hoặc không đáng
kẻ. Trong sản xuất alumin theo phương pháp Bayer. dung dich cai là dung dịch tuần hoan,
47
Khóa luận tốt nghiện SVTH: Võ Thị Lam Hong
đo đó đủ lượng tạp chất không đáng kẻ thi có thé din dain tích tụ lại vá làm phức tạp quá
trình.
3.1. Silie oxit:
Silic oxit hòa tan trong dung dich kiểm:
SiO; + 2NaOH > Na;SiO; + H,O
Song tốc độ và mức độ hòa tan silic oxit tự do phụ thuộc rat nhiều vào kích thước hạt, nòng độ và nhiệt độ dung dịch.
Silic oxit vô định hình trong bôxit dưới dạng keo SiO;.nH;O tan tốt trong dung dịch NaOH nóng. Kích thước các hạt thạch anh ảnh hưởng nhiều đến độ hỏa tan của nó,
kích thước hạt cảng mịn hòa tan cảng nhanh.
Trong dung dich aluminat, các hợp chất alumosilicat được tạo thành có thẻ là:
hoặc 2Na;O.2Al;O:.3S¡O;.2H;O hoặc Na;O. Al;O:.3S¡O;.9H:O
hoặc Na;O. Al;O;.4S¡O;.2H;O
hoặc 2Na;O.2Al;O:,3S¡O;.2H;O.
Dé làm giảm tổn thất kiểm trong ba rắn alumosilicat, người ta tiến hành rửa cặn đó
với nước nóng. Thực tế thay rằng hòa tách bôxit với sự có mặt của vôi lam giảm rõ rệt ton thất kiểm do xảy ra phản ứng:
Nag(AlgSigH},Ox9) + 3Ca(OH);> Cai(Al,SU,H,;Osằ) + 6NaOH
Tăng lượng vôi làm giảm tốn thất kiểm nhưng đồng thời làm giảm thực thu Al;O;
3.2. Sắt oxit:
Sắt oxit thực tế không hòa tan khi hòa tách bôxit bằng kiêm, song nếu sắt oxit có
nhiều trong bôxit thì nó ảnh hưởng rõ rệt, đôi khi gây khó khăn lớn trong việc tách và rửa
can đỏ.
48
Khoa luận tốt nghiệp SVTH: VO Thị Lam Hong
Trong bOxit, sắt tôn tại trong thành phan của nhiều khoáng vật, mỗi loại có ảnh
hương khác nhau:
> Hematit- Fe;O; . thường gặp nhất trong bôxit, không tác dụng với dung dịch kiêm khi hòa tách trong octola.
> Hidrohematit- Fe;O;.nH;O khử nước ở 100-200°C va khi hỏa tách trong
octola thi chuyển thanh sắt oxit không ngậm nước, đồng thời phan rã thành các hạt rất bẻ, sau do Fe;O; không thay đổi cho đến cuối quá trình rửa cặn đó.
> Limonit -HFeO;.aq va getit HFeO; được khử nước khi hòa tách trong octola
nhưng trong điều kiện lắng va rửa bùn đỏ thi xảy ra quả trình ngược lại, kèm hiện tượng nở vá tao oxit sắt hiđrat hóa.
>Sanozit - 4FeO.Al;O¿.3S¡O;.4H;O : khi hòa tách bang octola, bị phân hủy
tạo ra natn alumo silicat, macnetit mịn phân tán ( do đó có màu den) và một lượng Hy
3FeO + H;O > Fe:O; + H; (1)
` >Siđerit - FeCO, : trong dung dịch kiểm khi hòa tách dé bị phân hủy dé
chuyển CO,” vào dung dịch tạo ra macnetic mịn phân tan và H;:
3FeCO;+ 6NaOH> Fe:O, + Na;CO; + 2H;O + H; (2)
(1). (2) gây ra tăng áp suất đột ngột trong octola.
Ở nhiệt độ >200°C, một số dạng oxit sắt trong octola sẽ hap thụ nhiễu kiểm từ các
dung dịch Na;O đặc (300g/1).
Càng nhiều khoáng vật sắt oxit trong bôxit thì càng nhiều bùn đỏ, tốn thất kiểm va alumin cảng lớn do rửa không hoàn toàn, mặc di tăng suất nước rửa; và như vậy lượng
nước cân cho bốc hơi tăng lên. dẫn đến tăng giá thành alumin và tăng von dau tư xây dựng. Vi vậy can hạn chế lượng sắt oxit trong bôxit,
3.3. Các tap chất hitu cơ :
Trong bôxit các chất tạp nay ở dang humin va bitum. Các chất humin bao gồm chú yêu là các axit humic để tác dụng với dung dich NaOH, còn bitum không phan ứng.
Mặc đù hàm lượng chất hữu cơ trong bôxit rất ít,và chỉ có các chất humin đi vào dung dich nhưng sau một số lan tuần hoán sẽ tích kũy một lượng lớn các chat nảy.
49
Khoa luận tot nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong
Khi có vôi, một sé chất hữu cơ hòa tan trong dung dich kiểm làm tăng thực thu alumin, còn các chất khác ( hòa tan trong benzen nhưng không tan trong kiểm ) thi làm
giam thực thu alumin, cách xử lý là thiêu bôxit hoặc thêm vôi với liều lượng cao (10% va
hơn nữa).
Ngoài ra, hàm lượng chất hữu cơ cao thi sẽ làm tăng độ nhớt của dung dich aluminat, gây ra một số ảnh hưởng:
> Gay khó khăn trong việc phan cấp khi nghiền ướt bôxit.
> Làm chậm quá trình lang và rửa bùn đỏ, quá trình lắng trong dung dịch trên thiết bị lọc.
> Làm chậm quá trinh khuấy phân hỏa, Al(OH); thu được có độ hạt bé hơn.
Các chất hữu cơ còn có ảnh hưởng xấu đến các thiết bị cô. bay hơi và quá trình kết
tỉnh Na;CO; từ dung địch tuân hoàn.
Thiêu va rửa bôxit có thé làm giảm nồng độ tới hạn của các chất hữu cơ trong dung
dịch aluminat.
@ Ngoài các cau tử trên còn có các cau tử như TiO;, mudi sunfua, cacbonat, sunfat,photphat. va các hop chất cỏ hàm lượng bé như oxit photpho,vanađi, crôm.
gali...cũng anh hướng đến quá trình sản xuất alumin.
1.3. TONG QUAN VE PHÈN NHOM
1.3.1. KHAI NIEM VE PHEN:
Phèn là loại muối kép có công thức chung là;
M,SO,.E, (SO, ),.24H,O
Trong dé: M:Na,K, Rb, Cs, Tl, NH,’
E : Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Al, Ga, In, Rh, Ir.
Phén nhôm là mudi kép MAI(SO,)).12 H;O (M là kim loại kiểm hoặc amoni NH¿`}
được tạo thành do sự kết hợp giữa nhôm sunfat va sunfat kim loại kiểm (hoặc amoni sunfat).
Trong kỳ thuật, phèn nhôm gồm cả nhôm sunfat và các muối kép MAI(SO,);.12 HO. Nhôm sunfat được gọi là phèn đơn, các mudi kép gọi là phèn kép.
$0
Khoa luẫn tot nghiệp SVTH: Võ Thị Lam Hong
1.3.2. TINH CHAT CUA PHEN NHOM
> Nhôm sunfat khan 1a chat bột màu trang, dé bi phân hủy ở nhiệt độ trên 770°C.
Tir dung dịch nước, nó kết tính ở dang hiđrat Al,(SO4)s.18 H;O. đó là những tinh thé đơn
tả, hình kim, mau trang, dé tan trong nước và ít tan trong rượu. Khi đun nóng đến 340°C, nó mat nước hoàn toàn, biến thành mudi khan, bắt đầu phân hủy ở 590°C, phân hủy mạnh ở 640"C va đến 780°C thi phân hủy hoan toàn thành Al;O::
2A1,(SO,), ——ằ 2Al,0, + 6SO, + 3O,
> Phén nhôm kali KAI(SO¿);.!2 HạO là hợp chất ở dạng tinh thé bát điện , không
mau, có vị chua chát. Ở 92.5°C, nóng chảy trong nước kết tinh, ở nhiệt độ cao hơn nó để mat nước hoàn toàn thành muỗi khan đưới dạng xốp, rat dé vờ thành bột, gọi là phèn phi.
Độ tan tron nước của phèn kém độ tan trong nước của từng muỗi riêng rẽ và nó không tan trong rượu tuyệt đối. Độ tan trong nước của phèn tăng theo nhiệt độ.