Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, tỷ lệ mồi kết tủa Al(OH)3 và thời gian tới mức độ phân huỷ của dung dịch natrialuminat từ hoà tách quặng tinh bauxit Bảo lộc ở điều kiện áp suất thấp.
Influence of some parameters on the decomposition of NaAl(OH)4 solution obtained from digestion of Baoloc bauxite
Trương Ngọc Thận, Vũ Chất Phác
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Tóm tắt
Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, tỷ lệ mồi kết tủa Al(OH)3 và thời gian tới mức độ phân huỷ của dung dịch natrialuminat từ hoà tách quặng tinh bauxit Bảo lộc ở điều kiện áp suất thấp. Mức độ phân huỷ đạt 54,63% và Al(0H)3 thu được có độ sạch 98% với chế độ tối ưu được xác định qua nghiên cứu .
Abstract
This article presents the influence of some technological parameters such as: temperature, ratio of seed alu- minium hydrate and holding time on the decomposition of NaAl(OH)4 solution obtained from degestion of Baoloc bauxite under low pressure. The recovery of decomposition may reach 54,63% by optimal experimental conditions and the purity of obtained Al(OH)3 is 98%.
1. Đặt vấn đề
Dung dịch natrialuminat phân huỷ để tạo ra nhôm hyđrôxít kết tủa theo phản ứng
NaAl(OH)4+ nH2O → Al(OH)3↓ + NaOH+ nH2O
Đây là một quá trình phức tạp, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, trước hết là nồng độ dung dịch, nhiệt độ, thời gian phân huỷ và tỷ lệ mồi kết tủa Al(OH)3 … Khi xác định điều kiện tối ưu của phân huỷ cần xét đến ảnh hưởng của khâu này tới các khâu khác trong toàn bộ quy trình Bayer sản xuất alumin.
Mức độ phân huỷ (η) hay còn gọi là thu hoạch nhôm hydroxit được tính bằng %. Đó là tỷ số khối lượng Al(OH)3 kết tủa ra so với khối lượng Al(OH)3 có trong dung dịch ban đầu. Cũng có thể xác định thu hoạch trên cơ sở môđun côstic của dung dịch ban đầu (αcđ) và sau phân huỷ (αcc) theo biểu thức:
η = (1-αcc/αcđ)x100% ( 1 )
Nhiệt độ là yếu tố có ảnh hưởng lớn tới mức độ phân huỷ. Từ giản đồ trạng thái cân bằng hệ Al2O3 – Na2O – H2O suy ra độ quá bão hoà của Al2O3 sẽ giảm khi tăng nhiệt độ, do đó độ bền của dung dịch sẽ tăng, tốc độ phân huỷ giảm. Trong thực tế, quá trình phân huỷ được tiến hành qua 2 giai đoạn: Giai đoạn 1- tạo mầm, tích tụ mầm ở nhiệt độ cao hơn, giai đoạn 2 – phát triển mầm.
Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch thể hiện như sau: dung dịch có nồng độ cao, thì tốc độ phân huỷ nhỏ, các dung dịch có nồng độ thấp hoặc loãng thì ngược lại, mức độ phân huỷ cao. Môđun costic (αc) là chỉ tiêu đánh giá độ bền hay độ bão hoà của dung dịch. Khi αc càng nhỏ thì dung dịch càng phân huỷ nhanh.Trong thực tế, nồng độ Al2O3 của dung dịch cho phân huỷ khoảng 120 ÷ 230 g/l Al2O3 và αc =1,4 ÷ 1,8.
Phụ thuộc vào thời gian theo quy luật: ở thời điểm đầu tốc độ phân huỷ tăng nhanh, sau đó giảm dần cho tới giá trị không đổi, có nghĩa quá trình đạt cân bằng.
Để tăng tốc độ phân huỷ, cần sử dụng mồi kết tủa Al(OH)3 từ chu trình phân huỷ trước. Tỷ lệ mồi được tính bằng lượng Al(OH)3 đưa vào so với lượng Al(OH)3 có trong dung dịch. Ngoài ra, khuấy trộn cũng có tác dụng tốt đối với phân huỷ.
2. Thực nghiệm
Dung dịch natrialuminat, mồi kết tủa và thiết bị phân huỷ
Các dung dịch natrialuminat từ hoà tách ở nhiệt độ 140°C dùng cho nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, tỷ lệ mồi kết tủa và thời gian tới mức độ phân huỷ được ký hiệu lần lượt là: M1, M2, M3, M4, M5 với thể tích 2,5 lít và có thành phần như trong bảng 1.
| Mẫu phân hủy | Thành phần (g/l) | αc | |
| Na2Oc | Al2O3 | ||
| M1 M2 M3 M4 M5 |
150,77 149,89 150,78 150,85 150,77 |
130,20 130,20 130,20 130,21 130,20 |
1,42 1,42 1,42 1,42 1,42 |
Bảng 1. Thành phần các mẫu dung dịch cho phân huỷ
Mồi kết tủa Al(OH)3 có độ sạch 98%, độ ẩm 15%. Số lượng mồi (Mm) được tính theo công thức:
trong đó:
A – nồng độ Al2O3 [g/l] ;
a – Độ ẩm [%] ;
V – Thể tích dung dịch [l] .
Quá trình phân huỷ được tiến hành trong thiết bị hoà tách với dung tích 5 lít có cơ cấu khuấy trộn, hệ thống gia nhiệt bằng điện trở và ổn nhiệt tự động.
