Nghiên ứu xử lý bã thải gyps của nhà máy dap làm vật liệu xây dựng

Phương pháp xử lý, tái chế bã thải Gyps để chế tạo vật liệu xây dựng.. Thành phần và tính chất của các nguyên liệu ban đầu:3.1.1.. Thành phần và tính chất của bã thải Gyps nhà máy DAP Đì

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn: 

Đề tài luận văn: 

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS.TS Lê Xuân Thành

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

Lu tiên, tôi La Th  ã tr c ti p

ng d n tôi hoàn thành lu  V i nh ng l i ch d n, nh ng tài li u, s        

t n tình h ng d n và nh ng l    ng viên ca th y ã giúp tôi t qua nhi u khó 

ình th c hi n lu  ày

Tôi c ng xin cám  ý th y cô trong B môn Công ngh các ch   Vin

K  thut hóa hc    i h ã t u ki, truy n d y nh ng ki n th c quý báu, nh ng ki n th c này r t h u ích và giúp tôi          nhi u khi  thc hin nghiên cu

Tôi xin 

Hc viên

Trần Ngọc Thúy

M C L C Ụ Ụ

 1

 2

 3

 4

 6

 6

 6

 6

 6

 6

 7

 7

  8

 10

 10

 10

 10

 11

1.5 Khái quát    12

           15

 15

 15

 16

 17

 19

 19

1.7.2   22

 24

 24

 24

 24

 24

 25

2.4.1  25

 25

 29

 29

 29

 29

 30

 31

 32

3. 32

 33

 37

 40

 41

PH  L C 43

  60:40 35

  90:10 36



 37

 38

 38

DANH MỤC BẢNG BIỂU

   29

* 31

 32





CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 Giới thiệu về chất thải Gyps

1.1.1 Định nghĩa và phân loại





 

b Sản phẩm phụ Gyps từ quá trình tách lưu huỳnh khỏi lò

-SDA)

nhiên        

              

2, P2O5, CaCO3, SiO2  



1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ Gyps trên thế giới và Việt Nam

1.2.1 Tình hình sản xuất Gyps trên thế giới

1.6 .1.1 Khái niệm polime vô cơ

ên chia làm hai nhóm:

               ôxi nhôm J R Wazer [6



       3P4O16 ]3- 2P3O12Hx ](3- - x)(x=1-

Hình 1.1 Cấu trúc polime photphat nhôm

1.7.2 Cơ sở hóa lý chế tạo keo phốt phát nhôm

lyme

  P/Al có giá  po

Al2O3.3P2O5.6H2

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên liệu và hóa chất xử lý bã thải Gyps

 

-   Phòng

       



2.3 Phương pháp xử lý, tái chế bã thải Gyps để chế tạo vật liệu xây dựng.

a, P hương pháp xử lý bã thải Gyps :

- Polyme ph t phát nhôm  c pha vi nc theo t l  th tích keo : H2O = 1:2

- t c tr n v           

 

olyme ph t phát nhôm n m phù h p r i       c ép trong khuôn to d ng viên hình tr có   ng kính 18 mm, cao 24 mm

2.4 Các phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp xác định cơ tính vật liệu

Cá      ô 3 - 4 ngày sau nén.

2.4.2 Các phương pháp đặc trưng cấu trúc.

a Phương pháp phổ nhiễu xạ Rơnghen (XRD).

              rong







 Vùng h ng ngo i g n (NIR): t 12500cm    -1 4000cm-1 

Vùng hng ngo i gi a (IR): t 4000cm   -1  1300cm-1

Vùng hng ngo i xa (FIR): t 667 cm  -1 10 cm -1

u ki n h p th b c x h ng ngo i       

   t, các b c x chuy n m        ng khá bé,

ng b c x h ng ngo i trong thang các b c x        n t Do

i ta hay g i ph   ng là ph h ng ngo i Tuy nhiên không ph i b t k      phân t   p th b c x h ng ngo     cho hi u ng ph dao   

ng

Quy t c ch n l c ph     u ki n c  phân t có th h p th b c x      

h ng ngo i, chuy n thành tr        ng là ph i có s    i

ng cng Theo quy t c này, các phân t có hai nguyên  

t gi ng nhau không cho hi u ng ph      ng th i m t s      i b t k

v       c ng c c khi phân t     u làm xut

hi  ng c     ng c      i thành ph  ng c ng b c x h ng ngo i và k t qu là phân t s        

h p th b  c x  h ng ngo i

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Thành phần và tính chất của các nguyên liệu ban đầu:

3.1.1 Thành phần và tính chất của bã thải Gyps nhà máy DAP Đình Vũ

a Thành phần và tính chất của bã thải Gyps trước khi xử lý

b Thành phần và tính chất của bã thải Gyps sau khi xử lý

thì không còn thành

2SO4 4, F, P2O5

3.1.2 Thành phần hóa học trong đất đồi

   2; 12,62%Al2O3; 3,51% Fe2O3; 0,20%TiO2 ; 0,56% CaO; 0,55% MgO; 1,42% K2O; 0,37% Na2O

Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ XRD đất đồi

2) còn có kaolinite Al2O3.2SiO2.2H2O và montmorillonite (Al2O3.4SiO2.xH2O) trong

3.1.3 Thành phần hóa học và một số tính chất của polyme phốt phát nhôm

TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Kết quả Phương pháp thử

3.2 Chế tạo mẫu vật liệu

                90:10, 80:20, 70:30, 60:40,   Gyps: 

3.1.3 Thành phần hóa học và một số tính chất của polyme phốt phát nhôm

Polyme phốt phát nhôm có thành phần: 41,06%P2O5; 16,69%Al2O3; 42,25%H2O;

pH = 0,9; độ nhớt (xác định bằng phễu BZ4 ở 25 ± 5oC, tính bằng giây) = 14 Kết quả chụp phổ hồng ngoại cho thấy trong polyme có chứa nhóm OH đặc trưng cho dao động của phân tử H2O ứng với các tần số 3385 cm-1 và 1636 cm-1, liên kết Al-O

ở tần số 1125 cm-1, liên kết P O trong ở tần số 983 cm- -1 và trong khoảng 668  618

cm-1, liên kết Al-O (Al2O3) ứng với tần số 507 cm-1 (hình 3.2)

Hình 3.2 Phổ IR polyme phốt phát nhôm

TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Kết quả Phương pháp thử

suốt

Quan sát mắt thường

3.2 Chế tạo mẫu vật liệu

Các mẫu vật liệu được chế tạo theo phương pháp ép viên theo tỷ lệ phối liệu 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, theo thứ tự tương ứng là phần trăm khối lượng bã thải Gyps: phần trăm khối lượng đất đồi Keo polyme phốt phát nhôm được sử dụng để tạo độ ẩm phù hợp rồi được ép trong khuôn tạo dạng viên hình trụ có đường kính 18

mm, cao 24 mm Các mẫu vật liệu được ký hiệu là M1, M2, M3, M4 Mẫu vật liệu sau khi chế tạo được để khô tự nhiên trong thời gian 3 4 ngày sau đó đem đi xác - định cơ tính

3.3 Cơ tính của vật liệu

Cơ tính của vật liệu được đo trên máy kéo - nén vạn năng của Nga 5000kg tạiPhòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Vật liệu Silicat Trường Đại học Bách Khoa-

Hà Nội Kết quả được cho ở bảng 3.3

Bảng 3.3 Cơ tính của sản phẩm

Từ kết quả bảng 3.3 cho thấy khi trộn bã thải Gyps với đất đồi theo tỷ lệ 80:20 (tỷ lệ phần m khối lượng bã thải Gyps: tỷ lệ phần m khối lượng đất đồi) thì cường độ tră trănén của vật liệu đạt giá trị cao nhất 3,33Mpa, tỷ lệ 90:10 và 60:40 đạt giá trị thấp nhất là 0,98Mpa So sánh với TCVN 6477:2016 là cường độ chịu nén trung bình cho 3 mẫu thử không nhỏ hơn 3,5Mpa thì cơ tính của sản phẩm tạo thành nhỏ hơn.Điều này có thể được giải thích là do đất Phú Thọ tồn tại nhiều dạng ở trạng thái vô định hình, ít SiO2 và nhiều Al2O3 nên khả năng tạo liên kết với chất kết dính thuận lợi,

nén ( Mpa) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Trung bình

ngoài ra dựa trên sự đóng rắn của pôlyme phốt phát nhôm và sự sắp các hạt nguyên liệu rắn trong cấu trúc vật liệu Các hạt rắn khi liên kết lại với nhau sẽ thông qua một lớp màng mỏng keo liên kết, do vậy tất cả các hạt rắn sẽ được bao phủ bằng một lớp màng keo mỏng lên toàn bộ bề mặt Ngoài ra kích thước của hạt đất đồi lớn hơn kích thước của hạt Gyps do vậy tỷ lệ đất đồi và bã Gyps chênh lệch nhau quá lớn thì sự sắp xếp liên kết giữa các hạt sẽ không được chặt chẽ do hình thành nhiều khe trống giữa các hạt với nhau do đó mà cơ tính của vật liệu cũng giảm xuống

Hình 3.3 Mẫu sản phẩm vật liệu xây dựng

3.4 Xác định các liên kết đặc trưng trong vật liệu bằng phổ hồng ngoại

Khi nghiên cứu sự hình thành liên kết trong vật liệu bằng phổ hồng ngoại với các

tỷ lệ trộn khác nhau ta thu được kết quả trên hình 3.4, 3.5, 3.6, 3.7

Hình 3.3 Mẫu sản phẩm vật liệu xây dựng

3.4 Xác định các liên kết đặc trưng trong vật liệu bằng phổ hồng ngoại





Hình 3.4 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của vật liệu trộn theo tỷ lệ 80:20

Tng 669,3cm-1 4 (do

   cm-1; 535,5cm-1; 603,2cm-1 

               - -1

; 3405,5cm-1  -

-O -1  

-OH -1, trong ke polime o 

Hình 3.5 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của vật liệu trộn theo tỷ lệ 60:40

Hình 3.6 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của vật liệu trộn theo tỷ lệ 90:10

668,9cm-1 4 (do

-602,9cm-1 Si-cm-1 và 3423,4cm-1 

      - ho nhóm Al-O-cm-1 và nhóm Al-cm-1 nh

Hình 3.7 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại củ 3 mẫu vật liệu trộn theo tỷ lệ a

Hình 3.8 Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu trộn theo tỷ lệ 80:20

Hình 3.9 Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu trộn theo tỷ lệ 90:10

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - 80-20

03-065-0466 (C) - Quartz low, syn - SiO2 - Y: 48.32 % - d x by: 1 - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.91410 - b 4.91410 - c 5.40600 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P3221 (154) - 3 - 113.056 - I/Ic PD 01-074-1433 (C) - Gypsum - Ca(SO4)(H2O)2 - Y: 19.28 % - d x by: 1 - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 5.67900 - b 15.20200 - c 6.52200 - alpha 90.000 - beta 118.430 - gamma 90.000 - Body-centered - I2/c (0) - 4 - 495.153 - I/ File: ThuyBK 8020.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 9 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 0.0

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - 90-10

03-065-0466 (C) - Quartz low, syn - SiO2 - Y: 90.49 % - d x by: 1 - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.91410 - b 4.91410 - c 5.40600 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P3221 (154) - 3 - 113.056 - I/Ic PD 01-074-1433 (C) - Gypsum - Ca(SO4)(H2O)2 - Y: 37.92 % - d x by: 1 - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 5.67900 - b 15.20200 - c 6.52200 - alpha 90.000 - beta 118.430 - gamma 90.000 - Body-centered - I2/c (0) - 4 - 495.153 - I/

X: Ca(SO4)(H2O)2 Y: SiO2

X

Y

X