GVHD: TS Trần Trí Luân Luận văn tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn TS Trần Trí Ln, người thầy tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt thời gian làm luận văn Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô Khoa Khoa Học Ứng Dụng Trường Đại Học Tôn Đức Thắng tận tình giúp đỡ, đóng góp ý kiến kinh nghiệm quý báu cho em suốt trình học tập trình thực đề tài nghiên cứu Em xin cảm ơn q thầy phịng thí nghiệm hóa vơ cơ, hóa đại cương hướng dẫn tạo nhiều điều kiện tốt để giúp em hòan thành luận văn Xin cảm ơn gia đình động viên, giúp đỡ điểm tựa vững cho suốt trình học tập Xin chân thành cảm ơn bạn lớp Cơng Nghệ Hóa Học 08HH1N hỗ trợ, giúp đỡ suốt thời gian học tập thời gian thực đề tài Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên NGUYỄN HOÀNG MỸ NGÂN SVTH: Nguyễn Hồng Mỹ Ngân GVHD: TS.Trần Trí Ln Luận văn tốt nghiệp MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH LỜI MỞ ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: NHƠM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHƠM 1.1 Nhơm kim loại 1.1.1 Sự tồn nhôm thiên nhiên 1.1.2 Tính chất vật lý nhơm 1.1.3 Tính chất hóa học nhôm 1.2 Một số hợp chất quan trọng nhôm 1.2.1 Nhôm oxit (Al2O3) 1.2.2 Nhôm hydroxit (Al(OH)3) 1.2.3 Nhôm sunfat (Al2(SO4)3) 1.3 Các loại quặng chứa nhôm 1.3.1 Quặng boxit 1.3.2 Cao lanh 1.4 Ứng dụng nhôm đời sống kỹ thuật CHƯƠNG 2: CHẤT THẢI RẮN (BÙN ĐỎ) 2.1 Công nghệ sản xuất nhôm oxit từ quặng boxit 2.1.1 Sản xuất Al2O3 phương pháp hỏa luyện ( phương pháp thiêu kết) SVTH: Nguyễn Hồng Mỹ Ngân GVHD: TS.Trần Trí Ln Luận văn tốt nghiệp 2.1.2 Sản xuất Al2O3 phương pháp Bayer 10 2.2 Bùn đỏ 13 2.2.1 Thành phần hóa học bùn đỏ 13 2.2.2 Tính chất vật lý bùn đỏ 14 2.2.3 Thành phần khoáng vật bùn đỏ 14 2.3 Tác hại bùn đỏ 15 2.4 Tình hình nghiên cứu bùn đỏ nước 17 2.4.1 Tình hình nghiên cứu nước 17 2.4.2 Tình hình nghiên cứu nước 18 2.5 Đặt vấn đề nghiên cứu 19 PHẦN 2: THỰC NGHIỆM 21 CHƯƠNG 1: CHUẨN BỊ MẪU THÍ NGHIỆM, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ, HĨA CHẤT 1.1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 22 1.2 Dụng cụ 22 1.3 Thiết bị 22 1.4 Hóa chất 23 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Quy trình thí nghiệm 24 2.2 Xác định hàm lượng nhôm oxit sau tách từ bùn đỏ 26 2.3 Xác định hàm lượng nhôm oxit bã rắn 26 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 3.1 Thành phần bùn đỏ 27 SVTH: Nguyễn Hồng Mỹ Ngân GVHD: TS.Trần Trí Ln Luận văn tốt nghiệp 3.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng natri cacbonat (Na2CO3) đến hiệu suất thu hồi nhôm .27 3.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng natri cacbonat (Na2CO3) 27 3.2.2 Hàm lượng nhơm oxit cịn lại bã sau hịa tách 28 3.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung đến hiệu suất thu hồi nhôm 29 3.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nung 29 3.3.2 Hàm lượng nhơm oxit cịn lại bã sau hòa tách 30 3.4 Nghiên cứu thăm dị khả dùng CaCO3 để thu hồi nhơm 31 3.5 Nhận xét chung 32 PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC SVTH: Nguyễn Hoàng Mỹ Ngân GVHD: TS Trần Trí Luân Luận văn tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần hóa học (%) quặng boxit Bảng 1.2: Thành phần hóa học bùn đỏ 14 Bảng 1.3: Tính chất vật lý bùn đỏ 14 Bảng 1.4: Các trình chuyển pha hòa tách quặng 15 Bảng 2.1: Thành phần nguyên tố mẫu bùn đỏ 27 Bảng 2.2: Ảnh hưởng tỷ lệ Na2CO3/ Bùn đỏ đến hiệu suất thu hồi nhôm oxit 27 Bảng 2.3: Hàm lượng nhơm oxit cịn lại bã phụ thuộc vào tỷ lệ Na2CO3/ Bùn đỏ 28 Bảng 2.4: Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến hiệu suất thu hồi nhôm oxit 29 Bảng 2.5: Hàm lượng nhơm oxit cịn lại bã phụ thuộc vào nhiệt độ nung 30 Bảng 2.6: Ảnh hưởng hàm lượng CaCO3 đến hiệu suất thu hồi nhôm oxit 31 SVTH: Nguyễn Hồng Mỹ Ngân GVHD: TS Trần Trí Ln Luận văn tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sản xuất Al2O3 theo phương pháp thiêu kết phối liệu boxit Hình 1.2: Sản xuất Al2O3 theo phương pháp Bayer 10 Hình 1.3: Bùn đỏ 13 Hình 1.4: Bãi thải bùn đỏ 17 Hình 1.5: Thiết bị lò nung ống 23 Hình 1.6: Sơ đồ quy trình thí nghiệm 25 Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỷ lệ Na2CO3/ Bùn đỏ đến hiệu suất thu hồi nhôm oxit 27 Hình 2.2: Đồ thị biểu diễn hàm lượng nhơm oxit cịn lại bã phụ thuộc vào tỷ lệ Na2CO3/ Bùn đỏ 29 Hình 2.3: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ nung (t oC) đến hiệu suất thu hồi nhôm oxit 30 Hình 2.4: Đồ thị biểu diễn hàm lượng nhơm oxit cịn lại bã phụ thuộc độ vào nhiệt độ nung (t oC) 31 Hình 2.5: Kết phân tích Al2O3 sau tách từ bùn bỏ điều kiện tối ưu 32 SVTH: Nguyễn Hoàng Mỹ Ngân GVHD: TS Trần Trí Luân Luận văn tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần kinh tế nước đà phát triển Song song với phát triển vấn đề nhiễm mơi trường quan tâm hàng đầu Ơ nhiễm mơi trường khơng sinh hoạt đời sống, mà chất thải từ khu công nghiệp, nhà máy sản xuất thải môi trường Đặc biệt ngành công nghiệp nhôm Việt Nam phát triển mạnh Đồng nghĩa với việc khai thác quặng boxit ngày nhiều Trung bình sản xuất alumina thải 1,3 m3 bùn đỏ Bùn đỏ dạng bã thải rắn, mịn, khả đóng rắn chậm, có tính kiềm mạnh Vì tồn trữ lâu ngày khơng có lợi cho mơi trường Do loại chất thải cần quan tâm, cần có hướng xử lý triệt để Nhằm hạn chế tình trạng ô nhiễm ô môi trường Vậy không tận dụng loại chất thải biến thành loại ngun liệu có ích phục vụ ngành công nghiệp đời sống Hiện giới nghiên cứu tìm cách sử dụng bùn đỏ theo nhiều mục đích khác như: Sản xuất vật liệu xây dựng, làm nguyên liệu sản xuất xi măng, thu hồi oxit sắt để sản xuất gang thép, thu hồi nhôm, đồng thời thu hồi kim loại quý bùn đỏ như: Ti, Ga, V Tuy nhiên việc tận dụng bùn đỏ theo mục đích nào, tùy thuộc nhiều vào điều kiện cụ thể, đặc biệt hiệu kinh tế Hy vọng tìm phương án xử lý bùn đỏ theo hướng hợp lý, tận thu kim loại nhôm, sắt, đồng thời giảm tình trạng nhiễm mơi trường khu vực sản xuất, chế biến quặng boxit Sẽ tạo đà cho ngành công nghiệp nhôm phát triển SVTH: Nguyễn Hồng Mỹ Ngân GVHD: TS Trần Trí Ln Luận văn tốt nghiệp PHẦN I TỔNG QUAN Chương 1: Nhôm hợp chất nhôm Chương 2: Chất thải rắn (bùn đỏ) SVTH: Nguyễn Hoàng Mỹ Ngân Trang GVHD: TS Trần Trí Luân Luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG NHÔM VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA NHÔM 1.1 NHÔM KIM LOẠI 1.1.1 Sự tồn nhôm thiên nhiên Nhôm nguyên tố phổ biến, chiếm 7.45 % khối lượng vỏ trái đất, đứng thứ sau oxy silic Trong tự nhiên, nhơm có lực lớn nên có khuynh hướng kết hợp với phi kim, đặc biệt oxy tồn dạng tự Do hoạt tính cao nên nhơm thường tồn dạng hợp chất Chủ yếu loại khống như: felsfat (trường thạch) glimmer Ngồi nhơm cịn tồn loại đất sét Các felsfat glimmer bao gồm: kali felsfat (KAlSi3O8), natri felsfat (NaAlSi3O8), canxi felsfat (CaAlSi3O8), … Trong loại quặng chứa nhơm quan trọng boxit với thành phần hỗn hợp khống chứa nhơm hydroxit khác Tiếp theo cao lanh có thành phần chủ yếu Al4(OH)8Si4O10, kryolit với thành phần Na3(AlF6), số loại đất sét chứa nhôm với hàm lượng cao canxi, magiê sắt 1.1.2 Tính chất vật lý nhơm [8] Nhơm (Al) ngun tố thuộc nhóm kim loại nhẹ, mềm, có màu xám bạc ánh kim mờ Nhơm kết tinh theo mạng lập phương tâm diện, có độ dẫn điện dẫn nhiệt cao Nhôm bền dai kéo sợi dát mỏng dễ dàng - Nguyên tử lượng 26.98 - Trọng lượng riêng 2.7 g/cm3 - Nhiệt độ nóng chảy 660 oC - Nhiệt độ sôi 2500oC - Điện trở riêng 20 oC: 221.9 W/m.độ - Độ bền kéo: 98.1 N/m2 - Độ cứng: HB= 265 N/m2 SVTH: Nguyễn Hoàng Mỹ Ngân Trang GVHD: TS Trần Trí Luân Luận văn tốt nghiệp 1.1.3 Tính chất hóa học nhơm [3] Nhơm ngun tố lưỡng tính điển hình, tạo thành phức cation anion như: [Al(H2O)6]+3, [AlCl4]-, [Al(OH)4 (H2O)2]-,… Nhôm nguyên tố hoạt động, tác dụng mạnh với kim hoạt động như: halogen, oxy, lưu huỳnh Nó tự bốc cháy tiếp xúc với halogen: 3X2 + 2Al = 2AlX3 Bột nhơm cháy khơng khí cho lửa sáng chói, tỏa nhiệt lượng lớn: 3O2 + 2Al = 2Al2O3 ∆HO298= -1650 kJ/mol Như bột nhôm chất khử mạnh, khử H2O, CO2, SiO2, P2O5 nhiều oxit kim loại, ví dụ: 3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe Tuy nhiên điều kiện thường, nhơm khơng biến đổi khơng khí, tiếp xúc với nước Do không khí nhơm bị bao phủ lớp nhơm oxit Al2O3 bền mỏng (100 Ao) lớp oxit bảo vệ kim loại nhôm Nhôm tan tốt axit HCl dung dịch kiềm, tạo thành phức cation anion tương ứng: 2Al + 6OH-3 + 6H2O = 3H2↑ + 2[Al(OH2)6]+3 2Al + 6H2O + 6OH- = 3H2↑ + 2[Al(OH)6]-3 6HCl + 2Al = 3H2 + 2AlCl3 Hai axit HNO3 H2SO4 đặc, nguội không tác dụng với nhơm Ngược lại làm cho nhơm bị thụ động hóa, nghĩa làm cho nhơm khơng tan HNO3 H2SO4 Dựa vào tượng người ta dùng nhôm chế tạo thiết bị chứa HNO3 H2SO4 1.2 MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHƠM [6, 8, 13] 1.2.1 Nhơm oxit (Al2O3) - Nhơm oxit có màu trắng, trọng lượng 3.5 – 4.1 (phụ thuộc vào dạng tinh thể) - Nhiệt độ nóng chảy 2050 oC - Nhiệt độ sôi 2980 oC ∆HO298= - 400.3 kJ/mol, S298= 12.18 cal/mol.độ SVTH: Nguyễn Hoàng Mỹ Ngân Trang GVHD: TS Trần Trí Luân Luận văn tốt nghiệp * Sơ đồ qui trình thí nghiệm Bùn đỏ Nghiền Rây Phối liệu Na2CO3 Trộn Nung H2O Hòa tách Lọc Bã rắn dd NaAlO2 Cacbonat hóa Lọc Dung dịch Al(OH)3 Sấy, nung Al2O3 Hình 1.6: Sơ đồ quy trình thí nghiệm SVTH: Nguyễn Hồng Mỹ Ngân Trang 25 GVHD: TS Trần Trí Luân Luận văn tốt nghiệp 2.2 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NHÔM OXIT SAU KHI TÁCH RA TỪ BÙN ĐỎ Chúng dùng phương pháp trọng lượng nhằm xác định hàm lượng nhôm oxit sau tách từ bùn đỏ Bằng cách cân lượng Al2O3 thu sau nung 2.3 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NHÔM OXIT TRONG Bà RẮN [1, 2] Bã rắn sau hòa tách đem chế hóa acid clohydric (1:1) Sau tách kết tủa acid silisic thu phần dung dịch Phần dung dịch đem xác định hàm lượng Al3+ Fe3+ phương pháp thể tích Cơng thức tính tốn: [1] mAl 3+ = Czn VII 26.98.Vdd (g) 1000.Vpipet mFe3+ = Czn (25 − VII − VI ).55.85.Vdd (g) 1000.Vpipet Trong đó: Czn: Nồng độ dung dịch Zn2+ (M) VII: Thể tích dung dịch Zn2+ xác định Al3+ (ml) VI: Thể tích dung dịch Zn2+ chuẩn độ tổng số Al3+ Fe3+ (ml) Vdd: Thể tích định mức dung dịch (ml) Vpipet: Lượng dung dịch sử dụng chuẩn độ (ml) Ngoài chúng tơi cịn sử dụng phương pháp phân tích khác nhằm kiểm tra lại sản phẩm nhôm oxit thu - Để xác định hàm lượng nhôm mẫu bùn đỏ lượng nhơm cịn lại bã rắn sau nung, sử dụng phương pháp khối lượng, phương pháp chuẩn độ complexon - Sử dụng phương pháp nhiễu xạ tia X để kiểm tra có mặt nhơm oxit sau nung - Phương pháp hấp phụ BET nhằm kiểm tra bề mặt riêng nhơm oxit - Phương pháp phân tích quang phổ nhằm xác định tạp chất cịn lại nhơm oxit SVTH: Nguyễn Hoàng Mỹ Ngân Trang 26 GVHD: TS Trần Trí Luân Luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 3.1 THÀNH PHẦN BÙN ĐỎ Nguyên liệu sử dụng đề tài nghiên cứu bùn đỏ - bã thải từ quy trình sản xuất nhơm theo cơng nghệ Bayer nhà máy hóa chất Tân Bình Qua kết phân tích chúng tơi có thành phần bùn đỏ sau: (xem phần phụ lục) Bảng 2.1: Thành phần nguyên tố mẫu bùn đỏ Kết phân tích ( % tính mẫu ban đầu) MẪU BÙN ĐỎ SiO2 Al2O3 Fe2O3 Na2O K2O 7.61 28.37 32.36 0.05 3.08 3.2 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA NATRI CACBONAT (Na2CO3) ĐẾN HIỆU SUẤT THU HỒI NHÔM OXIT 3.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng natri cacbonat (Na2CO3) Tiến hành thí nghiệm mẫu, với khối lượng bùn đỏ 5g Kích thước hạt chọn ≤ 76 µm Mẫu nung lị nung ống với thời gian nung 3h giữ nhiệt độ cố định 850 oC Tỷ lệ Na2CO3/ Bùn đỏ thành phần phối liệu chọn để khảo sát thay đổi từ 0.25/1 đến 0.8/1 Kết trình bày bảng 2.2 hình 2.1 Bảng 2.2: Ảnh hưởng tỷ lệ Na2CO3/ Bùn đỏ đến hiệu suất thu hồi nhôm oxit STT Bùn đỏ Na2CO3 Lượng Al2O3 Tỷ lệ Hiệu suất thu hồi Al2O3 (g) (g) mẫu Na2CO3/ Bùn đỏ 1.25 1.418 0.25/1 64.61 1.75 1.418 0.35/1 73.05 2.25 1.418 0.45/1 77.30 3.0 1.418 0.6/1 86.71 5 3.5 1.418 0.7/1 84.92 4.0 1.418 0.8/1 85.31 SVTH: Nguyễn Hoàng Mỹ Ngân (%) Trang 27 GVHD: TS Trần Trí Luân Luận văn tốt nghiệp Hiệu suất (%) 100 80 60 40 20 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Tỷ lệ Na2CO3/Bùn đỏ Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỷ lệ Na2CO3/ Bùn đỏ đến hiệu suất thu hồi nhôm Qua kết trình bày bảng 2.2 hình 2.1, thấy thêm Na2CO3 vào phối liệu, Na2CO3 có ảnh hưởng đến hiệu suất tách nhơm khỏi bùn đỏ Hiệu suất cao đạt tỷ lệ 0.6/1 với hiệu suất 86.71 % Ở tỷ lệ cao hiệu suất tăng không đáng kể Do chúng tơi chọn tỷ lệ 0.6/1 để nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ nung đến hiệu suất thu hồi nhơm 3.2.2 Hàm lượng nhơm oxit cịn lại bã sau hịa tách Chúng tơi phân tích bã rắn sau lọc, rửa, nhằm xác định hàm lượng nhơm oxit cịn lại bã thay đổi tỷ lệ Na2CO3/ Bùn đỏ Bảng 2.3: Hàm lượng nhơm oxit cịn lại bã thay đổi tỷ lệ Na2CO3/ Bùn đỏ Tỷ lệ % Al2O3 STT Bã rắn (g) 3.48 0.25/1 35.63 3.48 0.35/1 18.39 3.70 0.45/1 13.51 3.48 0.6/1 6.89 3.82 0.7/1 7.72 3.82 0.8/1 7.59 SVTH: Nguyễn Hoàng Mỹ Ngân Na2CO3/ Bùn đỏ Trang 28 % Al2O3 GVHD: TS Trần Trí Luân Luận văn tốt nghiệp 40 35 30 25 20 15 10 0 0.2 0.4 0.6 Tỷ lệ Na2CO3/Bùn đỏ 0.8 Hình 2.2: Đồ thị biểu diễn hàm lượng nhơm oxit cịn lại bã phụ thuộc vào tỷ lệ Na2CO3/ Bùn đỏ 3.3 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ NUNG ĐẾN HIỆU SUẤT THU HỒI NHÔM Nhiệt độ yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến trình phân hủy bùn đỏ Do chúng tơi tiếp tục khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung Khi nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ, cố định phối liệu tỷ lệ 0.6/1 thay đổi nhiệt độ nung 3.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nung Bảng 2.4: Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến hiệu suất thu hồi nhôm oxit Hiệu suất Bùn đỏ Tỷ lệ Lượng Al2O3 Nhiệt độ (g) Na2CO3/ Bùn đỏ mẫu (toC) 0.6/1 1.418 750 66.67 0.6/1 1.418 800 83.68 0.6/1 1.418 850 86.71 0.6/1 1.418 900 88.65 5 0.6/1 1.418 950 90.07 0.6/1 1.418 1000 90.17 STT SVTH: Nguyễn Hoàng Mỹ Ngân Thu hồi Al2O3 (%) Trang 29 GVHD: TS Trần Trí Luân Luận văn tốt nghiệp Hiệu suất (%) 100 80 60 40 20 0 500 1000 1500 Nhiệt độ nung (toC) Hình 2.3: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ nung (oC) đến hiệu suất thu hồi nhôm oxit Nhiệt độ cao hiệu suất thu hồi tăng, tăng không đáng kể Như việc tăng nhiệt độ khơng cần thiết Do nên chọn nhiệt độ để phân hủy bùn đỏ khoảng to= 950 oC 3.3.2 Hàm lượng nhơm oxit cịn lại bã sau hịa tách Chúng tơi phân tích bã rắn sau lọc, rửa Nhằm xác định hàm lượng nhơm oxit cịn lại bã thay đỏi nhiệt độ nung Bảng 2.5: Hàm lượng nhơm oxit cịn lại bã Bã rắn Tỷ lệ Nhiệt độ nung (g) Na2CO3/ Bùn đỏ (toC) 4.18 0.6/1 750 26.78 3.62 0.6/1 800 10.25 3.48 0.6/1 850 6.20 3.38 0.6/1 900 4.26 3.22 0.6/1 950 3.68 3.31 0.6/1 1000 3.59 STT SVTH: Nguyễn Hoàng Mỹ Ngân % Al2O3 Trang 30 GVHD: TS Trần Trí Luân Luận văn tốt nghiệp 30 % Al2O3 25 20 15 10 0 200 400 600 800 1000 1200 o nhiệt độ nung t C Hình 2.4: Đồ thị biểu diễn hàm lượng nhơm oxit cịn lại bã phụ thuộc vào nhiệt độ nung 3.4 NGHIÊN CỨU THĂM DÒ KHẢ NĂNG DÙNG CaCO3 ĐỂ THU HỒI NHÔM Ở thí nghiệm trên, chúng tơi xác định điều kiện tỷ lệ Na2CO3/ Bùn đỏ nhiệt độ thiêu kết tối ưu cho hiệu suất tách nhôm cao Do chúng tơi tiếp tục tiến hành nghiên cứu thăm dò khả dùng CaCO3 để thay tất phần Na2CO3 Thí nghiệm tiến hành nhiệt độ 950 oC thời gian 3h, thành phần phối liệu trình bày bảng 2.6 Bảng 2.6: Ảnh hưởng hàm lượng CaCO3 đến hiệu suất thu hồi nhôm oxit Na2CO3 Hiệu suất thu hồi (g) Al2O3 (%) 1.5 1.5 82.97 79.65 Mẫu Bùn đỏ (g) CaCO3 (g) 5 Kết bảng 2.6 cho thấy rằng, thay Na2CO3 ½ CaCO3 hay thay Na2CO3 hồn tồn CaCO3 hiệu suất thu hồi giảm khoảng ÷8 % SVTH: Nguyễn Hồng Mỹ Ngân Trang 31 GVHD: TS Trần Trí Luân Luận văn tốt nghiệp Hình 2.5: Kết phân tích X-Ray Al2O3 sau tách từ bùn đỏ điều kiện tối ưu 3.5 NHẬN XÉT CHUNG - Qua kết thí nghiệm chúng tơi thấy Na2CO3 ảnh hưởng nhiều đến trình phân hủy bùn đỏ Ở tỷ lệ Na2CO3/Bùn đỏ 0.6/1 cho hiệu tốt - Từ tỷ lệ Na2CO3/ Bùn đỏ tối ưu 0.6/1, khảo sát tiếp ảnh hưởng nhiệt độ đến trình phân hủy bùn đỏ Khi tăng nhiệt độ nung lên hiệu suất tăng Tuy nhiên nhiệt độ cao hiệu suất tăng không đáng kể Do nhiệt độ 950 o C bùn đỏ phân hủy tốt - Hàm lượng nhơm oxit cịn lại bã ngày giảm, hiệu suất thu hồi nhôm tăng Tuy nhiên lượng nhôm oxit bã không đáng kể, đa phần sắt oxit Do ta dùng bã rắn cho ngành công nghiệp luyện gang thép SVTH: Nguyễn Hồng Mỹ Ngân Trang 32 GVHD: TS Trần Trí Ln Luận văn tốt nghiệp - Qua thí nghiệm thăm dị khả dùng CaCO3 thay Na2CO3 Chúng thấy CaCO3 có ảnh hưởng đến q trình phân hủy bùn đỏ Tuy nhiên hiệu suất chưa cao, chưa phải điều kiện tối ưu - Qua kết phân tích X-ray, phân tích BET, phân tích quang phổ nhận thấy rằng: + Kết phân tích X-ray xác nhận sản phẩm nhơm oxit sau nung hoàn toàn dạng α-Al2O3 Tuy nhiên cịn phần Al2O3.3H2O chưa chuyển hóa + Các kết phân tích khác cho thấy α-Al2O3 tiêu sau: - Bề mặt riêng: 283.95 m2/g - Các tạp chất có mặt sản phẩm đặc biệt Fe, Si, Ti SVTH: Nguyễn Hồng Mỹ Ngân Trang 33 GVHD: TS Trần Trí Ln Luận văn tốt nghiệp PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ SVTH: Nguyễn Hoàng Mỹ Ngân Trang 34 GVHD: TS Trần Trí Luân Luận văn tốt nghiệp Qua thời gian làm luận văn tốt nghiệp thực đề tài “Nghiên cứu thu hồi nhôm từ bùn đỏ” đạt số kết sau : A KẾT LUẬN Tổng hợp tài liệu liên quan đến bùn đỏ, nhôm, phương pháp xử lý bùn đỏ Xác định bã thải bùn đỏ từ q trình sản xuất nhơm hydroxit nhà máy hóa chất Tân Bình có chứa hàm lượng nhơm cao Khảo sát yếu tố sơ để điều chế nguyên liệu bùn đỏ Từ đưa điều kiện tối ưu để thu hồi nhôm với hiệu suất cao Dùng Na2CO3 để phân hủy bùn đỏ gây nhiễm mơi trường Vì khí sinh xử lý Giá thành kinh tế tương đối rẻ so với dùng NaOH Về mặt công nghệ Na2CO3 cho hiệu suất cao B ĐỀ XUẤT VÀ KIẾN NGHỊ Kết bước đầu nhận tương đối tốt, thời gian hạn chế nên chưa nghiên cứu đầy đủ ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất, chất lượng, giá thành hợp chất nhôm thu hồi Do đề tài cần tiếp tục nghiên cứu sâu như: - Ảnh hưởng thời gian nung - Thời gian hòa tách - Thành phần phối liệu - Chế độ lọc, rửa… SVTH: Nguyễn Hoàng Mỹ Ngân Trang 35 GVHD: TS Trần Trí Luân Luận văn tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO “Cơ sở hóa phân tích” Cù Thành Long, Vũ Đức Vinh, “Hướng dẫn thực hành phân tích định lượng phương pháp hóa học với phương pháp xử lý thống kê đại” Tủ sách ĐH KHTN, 1990 Nguyễn Đình Soa, “Hóa vơ cơ”, NXB ĐHQG Tp Hồ Chí Minh, 2000 Nguyễn Huy Phiêu, Ngơ Văn Nhượng, Phùng Ngọc Bộ, Quách Thị Phiến, Lê Thin, Trương Minh Hồng, “Nghiên cứu điều chế nhôm oxit hoạt tính từ dung dịch aluminat Tân Bình”, Nhà máy Hố chất Tân Bình Phạm Thị Kim Ngân, “Chất thải từ công nghiệp sản xuất alumina (bùn đỏ) biện pháp xử lý sử dụng”, tiểu luận tốt nghiệp, trường ĐHBK Tp.HCM, 1994 R.A.Liđin, V.A.Molosco, L.L.Anđreeva, người dịch Lê Kim Long, Hồng Nhuận, “Tính chất lý, hóa học chất vô cơ”, NXB KH KT Hà Nội Th.S Trần Minh Hải, “Bã thải dây chuyền sản xuất nhôm từ tinh quặng boxit Việt Nam”, Tạp chí KHƯD TS Trần Trí Luân, giảng “Công nghệ sản xuất oxit kim loại”, ĐH Tôn Đức Thắng, 2005 Trương Thị Thanh Thúy, “Nghiên cứu điều chế quặng sắt từ bùn đỏ”, Luận văn thạc s húa hc, trng HKHTN, 2004 10 Hỹlya Genỗ Fuhrman, “Arsenic removal from water Using sea waterneutralised red mud (Bauxsol)”, Eviroment and Resources Technical University of Denmark 11 Ph.D.Eng.,VSB-Technical University of Ostrava, Faculty of Mining and Geology, Ostrava-Poruba, Czech Republic, “Characterization and applications of red mud from bauxite processing”, 2007 12 R.K.Paramgura, P.C Rath, V.N Misa, “Trends in red mud UTILIZATION- A REVIEW”, online publication Date, 16 December 2004 SVTH: Nguyễn Hồng Mỹ Ngân GVHD: TS Trần Trí Ln Luận văn tốt nghiệp 13 “Quặng nhôm”, Thông tin kinh tế cơng nghiệp hóa chất, số 5, 2002 14 “Cơng nghệ sản xuất alumina”, http://nuce.edu.vn 15 “Production of metal oxides”, http://www.wipo.int SVTH: Nguyễn Hồng Mỹ Ngân GVHD: TS.Trần Trí Ln Luận văn tốt nhiệp PHỤ LỤC ™ PHỤ LỤC + Cách pha loại hoá chất Dung dịch đệm pH = 5: 80ml CH3COOH đậm đặc (loại d = 1.050 hay 99 %), pha loãng nước cất thành 1lit Lấy 40g NaOH TKPT pha loãng thành nước cất thành lit Đổ từ từ dung dịch NaOH vào CH3COOH Kiểm tra pH dung dịch đệm máy pH Xilenol cam 1%: lấy 1g XC nghiền với 100g NaCl khan cối sứ thành bột mịn Bảo quản chai màu, đậy kín, lần dùng khoảng 20mg Dung dịch complexon III 0.01000M: Cân xác cân phân tích 3.722g complexon (cơng thức Na2H2Y.2H2O loại TKPT sấy khơ 80oC) hịa tan với nước cất thành 1lit Dung dịch NaF bão hòa: Hòa tan 5g 100ml nước cất Dung dịch Zn2+ 0.01M: Cân xác 2.8754g ZnSO4.7H2O (hoặc 21.950g Zn(C2H3O2)2.2H2O) hịa tan 1lit nước cất + Tính chất natri cacbonat Na2CO3 Sơđa (hydrat), sơđa nung (khan) Trắng, nóng chảy khơng phân hủy, phân hủy đun nóng mạnh Tan nhiều nước (anion bị thủy phân mạnh), tạo nên môi trường kiềm mạnh Phản ứng với axit, phi kim muối chúng Bị cacbon khử M = 105.99 , d = 2.539 g/cm3, tnc = 851 oC + Tích chất canxi cacbonat CaCO3 Khống vật canxit (tam phương), aragonit (tà phương) Trắng, phân hủy nung, nóng chảy, không phân hủy áp suất dư CO2 Thực tế không tan nước, không phản ứng với kiềm Bị phân hủy axit, dung dịch amoni clorua Tan nước có dư CO2 tạo nên hidrocacbonat Ca(HCO3)2, chất định độ cứng tạm thời nước thiên nhiên M = 100.09 , d = 2.93 g/cm3, ts = 1242 o, tph= 900-1200 oC SVTH: Nguyễn Hồng Mỹ Ngân GVHD: TS.Trần Trí Ln Luận văn tốt nhiệp ™ PHỤ LỤC Xác định hỗn hợp Al3+, Fe3+ phương pháp complexon với thị xylenol cam + Xác định tổng Al3+, Fe3+ phương pháp chuẩn độ ngược Hút 10 ml dung dịch kiểm tra cho vào erlen 250ml Thêm xác 25ml EDTA 0.01M lắc Thêm 10ml đệm acetate pH = 5, đun sôi phút, để nguội Thêm 20mg thị xilenol cam, lắc chuẩn độ dung dịch Zn2+ đến chuyển màu từ vàng chanh sang hồng tím Ghi thể tích V1 Zn2+ + Xác định Al3+Tiếp tục cho thêm 5ml dung dịch bão hịa NaF Đun sơi phút, để nguội Thêm 20mg thị xilenol cam, lắc đều, chuẩn độ dung dịch Zn2+ đến chuyển màu từ vàng chanh sang hồng tím Ghi thể tích V2 Zn2+ SVTH: Nguyễn Hồng Mỹ Ngân ... mỏng dễ dàng - Nguyên tử lượng 26.98 - Trọng lượng riêng 2.7 g/cm3 - Nhiệt độ nóng chảy 660 oC - Nhiệt độ sôi 2500oC - Điện trở riêng 20 oC: 221.9 W/m.độ - Độ bền kéo: 98.1 N/m2 - Độ cứng: HB=... 13] 1.2.1 Nhơm oxit (Al2O3) - Nhơm oxit có màu trắng, trọng lượng 3.5 – 4.1 (phụ thuộc vào dạng tinh thể) - Nhiệt độ nóng chảy 2050 oC - Nhiệt độ sôi 2980 oC ∆HO298= - 400.3 kJ/mol, S298= 12.18... nhiệt độ nung cao, sản phẩm nung Al(OH)3 Nhơm oxit tồn số dạng thù hình, α - - γ - Al2O3 có ý nghĩa thực tế quan trọng, α - Al2O3 hay cịn gọi cơranhđơng suốt, có màu sắc (do số kim loại tạp chất