Nghiên cứu ảnh hưởng quá trình nghiền đến khả năng hoà tan nhôm hiđroxit Tân Rai trong dung dịch axit HCl
Hiện nay, vấn đề “môi trường” ngày càng nhận được sự quan tâm của người dân trong xã hội cũng như chính phủ và các nhà khoa học. Trong đó, xử lí nước là một trong những vấn đề ưu tiên hàng đầu. Vấn đề xử lí nước hiện hữu khắp mọi nơi từ thành thị tới nông thôn, từ miền xuôi đến miền ngược như làm sạch nước ở bể bơi; xử lí nước sinh hoạt của gia đình hay đến những vấn đề to lớn hơn như xử lí nước thải từ các nhà máy, khu công nghiệp trước khi đổ ra sông, biển... Có nhiều biện pháp để xử lí nước, một trong những phương pháp hay được sử dụng là dùng chất keo tụ để làm sạch nước. Phương pháp này thường được sử dụng nhiều do có nhiều ưu điểm như: phương pháp thực hiện đơn giản, quá trình làm sạch nước nhanh chóng, dễ dàng mua hóa chất, không cần đầu tư thiết bị máy móc phức tạp…
Trong đó, Polyaluminium clorua còn được viết tắt là PAC, là hóa chất keo được sử dụng nhiều trên thị trường. Dòng hóa chất keo tụ mới này có nhiều ưu điểm hơn so với các loại hóa chất truyền thống như khoảng pH hoạt động rộng, ít làm giảm pH của nước, tốc độ keo tụ nhanh, ít ảnh hưởng đến môi trường…
Hiện nay, nhu cầu sử dụng PAC trong xử lý nước tại nước ta rất cao. Tuy nhiên, lượng PAC được sản xuất trong nước không đủ cung cấp cho thị trường. Mặt khác, sản phẩm PAC của Trung Quốc cũng đang tiếp cận vào thị trường Việt Nam. Giá thị trường của 1 tấn PAC khô với 30% hàm lượng Al2O3 dao động vào khoảng 6,4 tới 7 triệu đồng. Vùng mỏ Bauxite Tân Rai có khoảng 385,4 triệu tấn quặng thô, tương đương với 176,6 triệu tấn quặng rửa, vùng mỏ này sẽ cung cấp 1 triệu tấn/alumin cho nhà máy alumin trên 60 năm sử dụng.
Như đã biết, hiện tại nhà máy Tân Rai đang sử dụng công nghệ Bayer để sản xuất Alumin (Al2O3). Quy trình chế biến bauxite theo công nghệ Bayer bao gồm 4 bước: hòa trộn, tách bùn, kết tủa, nung.
Trong đó giai đoạn chuyển hóa Al(OH)3 thành sản phẩm Al2O3 đòi hỏi cung cấp một lượng nhiệt lớn. Do đó giá thành của sản phẩm cuối cùng (Alumin) của nhà máy Tân Rai cao và khó cạnh tranh được với sản phẩm cùng độ sạch của các công ty Trung Quốc. Bởi vậy, yêu cầu đặt ra là cần chế biến sản phẩm trung gian Al(OH)3 của nhà máy thành các sản phẩm thương mại, qua đó có thể giảm giá thành và nâng cao tính cạnh tranh.
Xuất phát từ thực tiễn trên, ThS. Phùng Vũ Phong cùng nhóm tác giả tại Viện Công nghệ xạ hiếm thực hiện “Nghiên cứu ảnh hưởng quá trình nghiền đến khả năng hoà tan nhôm hiđroxit Tân Rai trong dung dịch axit HCl” với mục tiêu nâng cao hiệu quả và có khả năng áp dụng vào thực tế.
Trong khuôn khổ nội dung thực hiện đã đánh giá được sự thay đổi một số đặc tính vật lý như diện tích bề mặt, kích thước hạt của mẫu Al(OH)3 Tân Rai trước và sau khi nghiền, từ đó so sánh hiệu quả quá trình hoạt hóa của các phương pháp nghiền, đánh giá chi phí năng lượng và qua đó lựa chọn được phương pháp nghiền thích hợp để tăng hiệu quả hòa tan nhôm hydroxit Tân Rai trong dung dịch HCl.
Ảnh hưởng của nguyên lý nghiền đến hiệu quả tách nhôm hydroxit Tân Rai trong dung dịch HCl đã được nghiên cứu trên ba thiết bị nghiền là nghiền hành tinh, nghiền đập ly tâm siêu tốc (3000 vòng/phút) và nghiền bi. Việc nghiền làm tăng hiệu suất hòa tan từ 1,5-5 lần so với mẫu không nghiền ở cùng nhiệt độ, tuy nhiên mức độ và hiệu quả khác nhau đối với mỗi phương thức nghiền. Cơ chế nghiền khác nhau dẫn đến hình thái hạt khác nhau nên ảnh hưởng đến hiệu suất hòa tan khác nhau. Quá trình nghiền bằng các kỹ thuật trên không làm thay đổi thành phần pha của mẫu nhưng làm thay đổi hình thái hạt, kích thước hạt và diện tích bề mặt riêng của hạt so với mẫu ban đầu. Hiệu suất hòa tan Al(OH)3 Tân Rai trong dung dịch HCl ở cùng điều kiện phản ứng sau nghiền bi thấp hơn so với nghiền đập ly tâm và nghiền hành tinh khoảng 1,5 lần, chi phí điện năng của nghiền hành tinh là cao nhất và của nghiền đập ly tâm là thấp nhất.
Kết quả thu được cho thấy:
- Sử dụng nghiền hành tinh phù hợp cho quá trình hoạt hóa nguyên liệu ban đầu, Al(OH)3 Tân Rai, hòa tan trong HCl quy mô phòng thí nghiệm do có hiệu suất hòa tan tốt nhất.
- Sử dụng nghiền đập ly tâm phù hợp để hoạt hóa nguyên liệu ban đầu, Al(OH)3 Tân Rai, sẽ cho hiệu quả hòa tan tốt hơn trong quá trình sản xuất PAC tại Việt Nam, quy mô công nghiệp. Sản phẩm thu được có chất lượng tốt, có khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật hiện nay, do đó cần tiếp tục hướng nghiên cứu ứng dụng cho sản phẩm.
Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 20024/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
