Xem mẫu
- Na2O.Al2O3 + H2O 2Al(OH)3 + 2NaOH
mµ NaOH sinh ra l¹i t¸c dông víi CO2 thóc ®Èy ph¶n øng ph©n ho¸ natri
aluminat tiÕn hµnh theo chiÒu thuËn.Sau khi cã ®îc Al(OH)3 ta ®em nung thu
®îc Al2O3 theo ph¶n øng:
Al(OH)3Al2O3 + H2O
III.S¶n xuÊt Nh«m b»ng ph¬ng ph¸p ®iÖn ph©n.
- Khi ®· cã nh«m oxit, cÇn dïng Na3AlF6 vµ c¸c muèi fluorua ®Ó ®iÖn ph©n
nh«m.Ta cã s¬ ®å ®iÖn ph©n Nh«m:
-BÓ thêng lµ h×nh hép ch÷ nhËt, ®¸y nèi cùc ©m (2), khèi than ë phÝa trªn lµ cùc
d¬ng(1).Gi÷a hai cùc lµ chÊt ®iÖn ph©n Criolit-aluminat nãng ch¶y(4). Díi t¸c
dông cña dßng ®iÖn mét chiÒu, Al trong dung dÞch ®iÖn ph©n tiÕt ra vµ tËp trung ë
®¸y bÓ,cßn oxit bay ra vÒ phÝa cùc d¬ng, oxi ho¸ cùc than, t¹o hçn hîp khÝ CO
+CO2 tho¸t ra ngoµi. Trªn bÒ mÆt dung dÞch ®iÖn ph©n vµ xung quanh bÓ tËo ra
líp vá cøng (6).Cho Al2O3(3) trªn líp nµy, cø mét thêi gian nhÊt ®Þnh l¹i ®Ëy líp
vá ®Ó cung cÊp Al2O3 vµo trong bÓ ®iÖn ph©n.
- ph¬ng ph¸p cã mét nhîc ®iÓm lµ cùc d¬ng tèn ®iÖn n¨ng, chÊt ®iÖn ph©n
dÔ bÞ bèc h¬i.
III.1.Cho Al oxit vµo bÓ ®iÖn ph©n
-Trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n, Nh«m oxit lµ nguyªn liÖu tiªu hao chñ yÕu thu
®îc Al ë cùc ©m vµ khÝ tho¸t ra ë cùc d¬ng. V× vËy ph¶i cung cÊp nh«m oxit
vµo bÓ ®Ó qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n ®îc liªn tôc.Cø mét thêi gian nhÊt ®Þnh l¹i cho
nh«m oxit vµo bÓ, b»ng c¸ch ®Ëp vì líp vá ®iÖn ph©n ®· h×nh thµnh trªn bÒ
mÆt bÓ, sau ®ã l¹i r¶i nh«m oxit lªn trªn líp vá ®ã.Thao t¸c nµy cã thÓ lµm thñ
c«ng hoÆc m¸y chuyªn dïng.
III.2.Thao t¸c cùc d¬ng
- -Qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n tiÕn hµnh ë 9500C, cùc d¬ng bÞ ¨n mßn dÇn dÇn trong
qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n nªn ph¶i ®Þnh k× l¹i cùc d¬ng xuèng, cho thªm hå vµo c ùc
d¬ng.
III.3.§iÒu chØnh thµnh phÇn chÊt ®iÖn ph©n
Thùc tÕ, do bÞ cùc than hÊp phô, do bÞ bay h¬i, bÞ c¸c t¹p chÊt kh¸c ph©n ly,tØ
lÖ thµnh phÇn chÊt ®iÖn ph©n kh«ng æn ®Þnh v× vËy cÇn ®iÒu chØnh thµnh phÇn chÊt
®iÖn ph©n.
Khi míi cho ch¹y bÓ ®iÖn ph©n, NaF trong Criolit bÞ cùc than hÊp phô, nhng
sau mét thêi gian kh«ng bÞ hÊp thô n÷a, lóc ®ã AlF3 bÞ mÊt ®i do bay h¬i vµ ph©n
li bëi ph¶n øng:
2Na3AlF6 + 3Na2O = Al2O3 + 12NaF
2Na3AlF6 + 3H2O = Al2O3 + 6NaF + 6HF
V× vËy, cÇn cho thªm AlF3 ®Ó gi÷ æn ®Þnh tû sè Criolit.
III.4.Ra Al:
Al láng tÝch lòy dÇn ë ®¸y bÓ trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n. Cø 3-4 ngµy th¸o Al
mét lÇn. §Ó ®¶m b¶o c©n b»ng nhiÖt, kh«ng nªn th¸o hÕt nh«m ë bÓ ra vµ thêng
®Ó l¹i mét lîng Al láng øng víi chiÒu cao níc nh«m kho¶ng 15cm.
IV.Tinh luyÖn Nh«m.
-Ph¬ng ph¸p ®iÖn ph©n Cri«lit-alumin nãng ch¶y chØ thu ®îc Al cã ®é s¹ch
99,5-99,7%Al gäi lµ Al kü thuËt.
-Al th« tõ bÓ ®iÖn ph©n cßn chøa nhiÒu t¹p chÊt gi¶m chÊt lîng nh«m nªn
ph¶i tinh luyÖn.
- - C¸c t¹p chÊt cã trong Al thêng lµ:chÊt ®iÖn ph©n, nh«m oxit, nh«m cacbit,
than lÉn vµo Al tõ bÓ ®iÖn ph©n,Fe,Si,Ti tõ nguyªn liÖu vµo Al trong qu¸ tr×nh
®iÖn ph©n, t¹p chÊt thÓ khÝ do hoµ tan Al chñ yÕu lµ Hi®r«.
- Hai qu¸ tr×nh tinh luyÖn Al thêng ®îc ¸p dông cho s¶n xuÊt:
+ Clorua ho¸ vµ nÊu t¸ch
+ §iÖn ph©n 3 líp
IV.1.Tinh luyÖn theo ph¬ng ph¸p clorua ho¸, nÊu t¸ch( thiªn tÝch)
-Môc ®Ých :Khö t¹p ch¸t phi kim lo¹i vµ t¹p chÊt thÓ khÝ.
-Khi tinh luyÖn b»ng clorua ho¸, Al th¸o ë bÓ ®iÖn ph©n ra cho ngay vµo thïng
chøa, khèng chÕ nhiÖt ®é 7500C-7700C, sôc khÝ Clo vµo Al khuÊy láng,khi ®ã mét
phÇn Al bÞ clorua ho¸ t¹o AlCl3 d¹ng h¬i. H¬i AlCl3 bao quanh c¸c h¹t r¾n phi
kim lo¹i, lµm chóng næi lªn trªn mÆt kim lo¹i láng vµ vít ra ngoµi. §ång thêi c¸c
khÝ nh H2 còng bÞ h¬i AlCl3mang ®i.
-§Ó khö ®i mét sè c¸c t¹p chÊt, ta dïng ph¬ng ph¸p nÊu t¸ch, viÖc nÊu t¸ch ®îc
tiÕn hµnh trong lß ®iÖn trë, khèng chÕ nhiÖt ®é 700-7100C, ®¸y lß cã ®é dèc nhÊt
®Þnh vµ cã chç tËp chung Al.Al sÏ ch¶y láng, vµ tËp trung l¹i, c¸c t¹p chÊt vÉn ë
thÓ r¾n hoÆc sÖt n»m l¹i trªn ®¸y lß.
IV.Tinh luyÖn b»ng ph¬ng ph¸p ®iÖn ph©n ba líp.
- Qu¸ tr×nh tiÕn hµnh trong bÓ ®iÖn ph©n cã ba líp láng, thùc chÊt cña ph¬ng
ph¸p nµy lµ Al cùc d¬ng hoµ tan theo ph¶n øng ®iÖn ho¸ sau :
Al - 3e Al3+
T¹i cùc ©m thu ®îc Al s¹ch theo ph¶n øng :
Al3+ + 3e Al
- C¸c nguyªn tè d¬ng h¬n Al (Cu, Fe, Si,...) kh«ng hoµ tan vµ tËp trung l¹i
trong hîp kim cùc d¬ng,c¸c kim lo¹i ©m h¬n Al (Mg, Ca,...) sÏ bÞ hoµ tan ë
- cùc d¬ng chuyÓn vµo chÊt ®iÖn ph©n ë c¸c d¹ng ion t¬ng øng, chóng n»m l¹i
trong chÊt ®iÖn ph©n chø kh«ng phãng ®iÖn, bëi v× thÕ ®iÖn thÕ tiÕt ra cña
chóng cao h¬n cña Al.Do chªnh lÖch vÒ tØ träng, trong bÓ ®iÖn ph©n tinh luyÖn
cã ba líp(tõ díi lªn trªn):hîp kim cùc d¬ng, chÊt ®iÖn ph©n, Al s¹ch.
- PHẦN IV
XỬ LÝ DÒNG THẢI .
**********
Công nghệ sản xuất nhôm gồm rất nhiều quá trình phức hợp, vì vậy mà chất
thải của từng quá trình đều khác nhau và các chất chứa trong chúng cũng khác
nhau tùy thuộc vào từng quá trình. Một cách tương đói có thể chia dòng thải
thành 4 loại:
+ chất thải rắn.
+ khí thải.
+ nước thải.
+ ảnh hưởng đến vi khí hậu.
I. CHẤT THẢI RẮN
I.1 Thành phần
Trong từng quá trình đều có những loại chất thải khác nhau đa phần là đất đá
có lẫn bụi quặng và các kim loại tạp ở dạng các hợp chất, ngoài ra còn có các loại
chất thải phát sinh ngoài quá trình luyện.
Quặng đưa vào luyện nhôm còn chứa nhiều tạp chất như đất, đá,các kim loại
tạp chất tồn tại ở dạng các hợp chất… Vì vậy trước khi đưa vào lò luyện quặng
cần được xử lý sơ bộ.Quá trình xử lý gồm nghiền, sàng, tuyển rửa quặng làm
sinh ra quặng, bụi quặng rơi vãi,cặn đất, đá được sàng, tuyển ra. Thành phần này
chứa tỷ lệ kim loại thấp được nhập vào dòng thải đem đi xử lý.
Quặng sau khi xử lý được đem đi sản xuất nhôm oxit bằng phương pháp Bayer
hòa tan rồi hòa tách trong Octola ở áp suất cao. Phương pháp này tiêu tốn nhiều
- nguyên liệu và hao phí nhiều kim loại vì vậy cặn thải cũng chứa tỷ lệ kim loại
cao. Để khắc phục nhược điể m trên người ta sử dụng phương pháp kiềm thiêu
kết giả m tỷ lệ kim loại đi vào cặn thải. Tuy nhiên nói chung cả hai phương pháp
đều có kim loại thất thoát. Khi nung oxit nhôm ở nhiệt độ cao cần có chất trợ
dung(thường là CaO). Cặn thải của quá trình này chứa oxit silic,oxit nhôm thất
thoát, các kim loại nặng, cặn lắng của các chất vô cơ khác…Với những loại cặn
có tỷ lệ kim loại cao sẽ được tái sử dụng để thu hồi kim loại.
Oxit nhôm sau khi làm sạch được đem đi điện phân sẽ thu được nhôm thô.Để
thu được nhôm sạch ta tiếp tục tiến hành điện phân, số lần điện phân càng nhiều
thì nhôm càng tinh khiết.Dung dịch điện phân là muối Criolit không hòa tan các
kim loại dương hơn nhôm. Vì vậy bùn điện phân chứa các kim loại dương hơn
nhôm. Thành phần này chủ yếu là các kim loại nặng và độc hại.
Ngoài ra trong quá trình sản xuất còn phát sinh các nguồn thải khác như bao
bì đựng hóa chất có thể còn dính các hóa chất độc hại, rất cần được xử lý kỹ để
đảm bảo an toàn đối với sức khỏe cũng như môi trường.
I.2 Qui Trình Xử Lý
Đối với chất thải rắn thì hiện nay hai phương pháp phổ biến nhất được áp
dụng ở nhiều nước trên thế giới là chôn lấp và thiêu hủy.trong đó thiêu hủy được
cho là sạch hơn. Ngoài ra còn có phương pháp hóa lý hoặc cũng có thể dùng xỉ
làm nguyên liệu cho ngành xây dựng như ép gạch viên hoặc làm vật liệu phụ cho
sản xuất xi măng. Tuy nhiên có thể không an toàn vì trong xỉ có chứa một lượng
nhỏ kim loại nặng có thể gây nguy hiể m đối với người sử dụng nếu tiếp xúc lâu
dài với các sản phẩm này.
Chất thải rắn trước tiên sẽ được phân loại và xử lý cơ học gồm: nghiền, sang,
tuyển từ…rồi mới được xử lý bằng các phương pháp khác.
- I.2.1 Công Nghệ Chôn Lấp
Là biện pháp tiêu hủy được áp dụng rộng rãi trên thế giới.
Theo công nghệ này chất thải rắn được cố định dạng viên hay khối và đem
chôn lấp ở bãi chôn lấp. bãi chôn lấp phải đảm bảo cách xa khu dân cư trên 5km,
nền đất ổn định, chống thấm tốt, mực nước ngầ m thấp,cách xa sông hồ.
Để tăng hiệu quả chôn lấp thì chất thải rắn thường được hóa rắn trước khi
chôn thông qua việc thay đổi tính chất hóa lý, tăng sức bền, giả m độ hòa
tan,giảm độ lan truyền chất thải độc hại. Vật liệu đóng rắn chủ yếu là xi măng
hoặc có thể trộn thêm một vài chất vô cơ khác để tăng độ ổn định và kết cấu. Tỷ
lệ phối trộn phụ thuộc vào từng loại chất thải cụ thể. Thường sau khi đóng rắn
người ta kiể m tra khả năng hòa tan rồi phân tích mẫu nước lọc để xác định các
chỉ tiêu đặc trưng rồi so sánh với tiêu chuẩn. Nếu đạt tiêu chuẩn sẽ được chôn ở
bãi rác công nghiệp, nếu không đạt tiêu chuẩn phải tăng tỷ lệ xi măng. Ở Việt
Nam hiện nay chưa có tiêu chuẩn này. Theo tiêu chuẩn Nhật Bản chất thải rắn
sau khi hóa rắn đem ngâm và khuấy liên tục trong 6h trong nước cất sau đó đem
lọc và phân tích. Tuy nhiên ở nước ta hiện nay việc đóng rắn chưa được thực
hiện và các tiêu chuẩn về chôn lấp sạch chất thải công nghiệp chưa đạt được.
- Bãi chôn lấp rác thải rắn :
I.2.2 Thiêu Đốt
Đây là quá trình oxi hóa chất thải ở nhiệt độ cao phù hợp để xử lý chất thải
rắn ( thường từ 1200oC đến 1300oC ) và cung cấp đủ oxi. Phương pháp này chỉ
hiệu quả khi các vật liệu khó cháy trong chất thải dưới 30%.
Có hai phương pháp thiêu đốt .
+ Đốt tự nhiên là trực tiếp đốt chất thải trong môi trường tự nhiên ở xa
khu dân cư, cách này lại gây ô nhiễm không khí,không tận dụng được nhiệt và
chỉ áp dụng với chất dễ cháy.
+ Đốt trong lò thiêu sử dụng các lò đốt chuyên dụng để đốt. Các lò đốt
này sử dụng qui trình đốt khép kín và có hệ thống tận dụng nhiệt. Phương pháp
này sạch và an toàn được sử dụng ở nhiều các nước phát triển. Tuy nhiên ở nước
ta phương pháp này mới chỉ được áp dụng để đốt chất thải y tế ở những cơ sở
lớn. Còn các nhà máy luyện kim thì chưa có điều kiện tiếp cận công nghệ này.
Công nghệ này có nhiều ưu điểm : khả năng tận dung nhiệt, xử lý triệt để khối
lượng, tương đối sạch, không tốn đất chôn. Nhược điểm của công nghệ này là chi
phí lớn, dễ tạo ra sản phẩ m phụ nguy hiểm.
II.2.3 Công Nghệ Hóa Lý.
Là công nghệ xử lý sử dụng các quá trình biến đổi hóa lý . Công nghệ này
chỉ có hiệu quả với những nhà máy có qui mô lớn, phù hợp để thu hồi các chất
thải rắn có chứa các kim loại nặng hay các dung môi hữu cơ.Một số biện pháp
hóa lý cơ bản sau.
- + Trích ly : là quá trình tách các cấu tử ra khỏi hôn hợp nhờ dung môi có
khả năng hòa tan chọn lọc một số chất có trong hỗn hợp đó, các sản phẩm trích ly
được tái sử dụng cho các mục đích khác.
+ Chưng cất : Là quá trình hỗn hợp chất lỏng bay hơi thành từng pha cấu
tử từ đó tách được các chất cần tách
+ Oxi hóa khử : Sử dụng các tác nhân oxi hóa khử để tiến hành các phản
ứng oxi hóa khử chuyển chất thải độc hại thành các chất không độc hoặc ít độc
hơn.Thường sử dụng một số chất oxi hóa sau : Na2S2O4 , KmnO4 K2Cr2O7
, ,
… để xử lý một số kim loại đa hóa trị .
H2O2
II- KHÍ THẢI
II.1 Thành Phần Hỗn Hợp Khí
Khí thải của quá trình sản xuất nhôm chứa nhiều loại khí và bụi. Trong đó
nhiều nhất là bụi quặng từ khâu nghiền và tuyển quặng. CO2, CO từ quá trình
điện phân, đốt nhiên liệu và một lượng nhỏ từ các thiết bị vận chuyển trong nhà
máy , hơi nước thoát ra từ octola có tính kiềm , ngoài ra còn có các khí Cl2, F2,
H2 từ quá trình điện phân và tinh luyện nhôm . Một lượng nhỏ hơi kim loại thoát
ra từ các lò luyện và tinh luyện.
Ở các nước SNG, oxit nhôm được sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu khác
nhau do đó lượng khí thoát ra rất lớn và chứa hàm lượng bụi cao. Nếu sử dụng
Alunit để sản xuất nhôm oxit thì khí ra còn chứa cả SO2 .
Bụi thoát ra từ quá trình nung vôi, thiêu kết, nung oxit nhôm và gia công
chuẩn bị nguyên liệu. Các hợp chất sunphua thoát ra khi ủ và hoàn nguyên Alunit
…
Sau đây là bảng thống kê hàm lượng bụi từ một số thiết bị :
nguon tai.lieu . vn
