Tính chất nhôm Bauxite: Tiểu luận chi tiết

Ụ

M C L C

Ụ

Ả

DANH M C HÌNH NH

Ả

Ụ DANH M C B NG

M Đ UỞ Ầ

ờ ạ ủ ố Chúng ta đang s ng trong th i đ i c a nhôm. Nhôm có vai trò vô cùng quan

ộ ố ọ ườ ượ ứ ụ ự ề ấ tr ng trong cu c s ng con ng i và đ ư c ng d ng trong r t nhi u lĩnh v c nh :

ự ạ ẩ ượ ụ ự ẩ Hàng không, th c ph m, sinh ho t, d c ph m, ô tô, xây d ng, máy móc, vũ tr …

ấ ấ ậ ả ấ ố ố ả Chính vì v y, s n xu t nhôm là ngành s n xu t mà b t kì qu c gia nào cũng mu n

phát tri n. ể

ề ế ấ ạ ặ ố ớ ắ ủ ỏ Nhôm là kim lo i có m t nhi u trong v trái đ t (chi m 8% kh i l p r n c a

ấ ắ ứ ề ặ ạ ặ ấ ch t r n). Trong đó qu ng Bauxite chính là qu ng ch a nhi u kim lo i nhôm nh t.

ấ ả ồ ệ ộ Bauxite là tài nguyên khoáng s n d i dào trên trái đ t. Vi ữ t Nam là m t trong nh ng

ữ ượ ố ế ớ qu c gia có tr l ớ ng Bauxite l n trên th gi i.

2O3 r i ti p t c đi n phân s thu đ

ừ ể ồ ồ ế ụ ệ ẽ ượ T Bauxite có th thu h i Al c nhôm kim

2O3 t

ẽ ể ạ ươ ấ ừ lo i. Trong bài này chúng ta s tìm hi u các ph ả ng pháp s n xu t Al bauxite

2O3 đ s n xu t nhôm kim lo i.

ệ ươ ệ ả ể ả ấ ạ ặ và đ c bi t là ph ng pháp đ n phân nóng ch y Al

Ổ

Ề

1. T NG QUAN V NHÔM

ớ ệ ề 1.1 Gi i thi u chung v nhô m

ố ớ ắ ủ ế ấ ạ ả ế Nhôm chi m kho ng 8% kh i l p r n c a Trái Đ t. Kim lo i nhôm hi m

ặ ạ ả ứ ế ẫ ặ ạ ọ ớ ph n ng hóa h c m nh v i các m u qu ng và có m t h n ch trong các môi

ườ ử ự ẫ ạ ậ ượ ấ ở ạ ợ tr ng kh c c m nh. Tuy v y, nó v n đ c tìm th y ơ ấ d ng h p ch t trong h n

ạ ậ 270 lo i khoáng v t khác nhau bao g m ồ Corundum (Al2O3), diaspore và boehmite

ặ (Al2O3.H2O), gibbsite (Al2O3.3H2O), caolinite (Al2O3.2SiO2.2H2O)…Qu ng chính

ứ ch a nhôm là bauxite .

ố ổ ế ứ Nhôm là nguyên t ph bi n th 3 (sau oxy và silic), và là kim lo i phạ ổ

ế ệ ấ ỏ ử ọ bi n nh t trong v Trái Đ t. ấ Nhôm có ký hi u nguyên t là Al, tên g i qu c t ố ế :

ầ ở ả Aluminium. Trong b ng tu n hoàn, nhôm ô13, nhóm 3, chu kì 3. Nhôm là m t kimộ

ộ ớ ẹ ớ ề ạ ạ ạ ờ ỏ lo i m m, nh v i màu xám b c ánh kim m , vì có m t l p m ng ôxi hóa t o thành

Hình 1.1.1 Nhôm

ể ầ ấ r t nhanh khi nó đ tr n ngoài không khí.

ấ ậ

ủ

ạ

ả

ấ

B ng 1.1.1 Các tính ch t chung và tính ch t v t lý c a kim lo i nhôm

ấ ậ

ấ Tính ch t chung ử ố ượ ạ ng nguyên t : 26,981538 đvC Kh i l Tính ch t v t lý ấ ắ ậ Tr ng thái v t ch t: r n

ử ố ượ Bán kính nguyên t (calc.): 125 pm Kh i l ng riêng : 2,700 kg/m

ộ ị ộ ứ Bán kính c ng hoá tr : 118 pm Đ c ng: 2,75

23p1

ấ ể ả C u hình electron: [Ne]3s Đi m nóng ch y: 933,47 K (1.220, 6oF)

ấ ậ

ạ ể Tr ng thái ôxi hóa: ấ Tính Ch t chung 3 Tính ch t v t lý 2.792 K (4.566 °F) Đi m sôi:

6 m³/mol

ệ ộ ể ử Đ âm đi n: 1,61 (thang Pauling) Th tích phân t : 10 ×10

ậ ự ừ ạ ậ ừ ệ ơ Tr ng thái tr t t t Nhi t bay h i: 293,4 kJ/mol

ộ ẫ ệ ả ệ Đ d n đi n: 3,774x10 : Thu n t 7 /Ω•m Nhi t nóng ch y: 10,79 kJ/mol

•K)

ộ ẫ ệ ấ ơ ạ Đ d n nhi t: 237 W/(m Áp su t h i: 100.000 Pa t i 2.792 K

•K)

ệ ậ ố ạ Nhi t dung riêng : 897 J/(kg V n t c âm thanh: 5.100 m/s t i 933K

ươ ậ ng tâm

ể ấ C u trúc tinh th : hình l p ph m tặ Năng l

ượ ng ion hóa: 1. 577,5 kJ/mol 2. 1.816,7 kJ/mol 3. 2.744,8 kJ/mol

ủ ả ầ ắ ộ ồ ỉ Kh i l ấ ố ượ riêng c a nhôm ch kho ng m t ph n ba s t hay đ ng; nó r t ng

ễ ố ứ ứ ề ễ ỉ m m (ch sau vàng), d u n (đ ng th sáu) và d dàng gia công trên máy móc hay

ệ ả ữ ề ả ố đúc; nó có kh năng ch ng ăn mòn và b n v ng do l p ớ oxit b o v . Nó cũng không

ừ ể ở ở ề ườ ễ nhi m t và không cháy khi đ ngoài không khí ệ đi u ki n thông th ng.

ủ ứ ề ế ợ S c b n c a nhôm tinh khi t là 7–11 MPa, trong khi h p kim nhôm có đ ộ

ế ử ộ ấ ế ắ b n tề ừ 200 MPa đ n 600 MPa. Các nguyên t ậ nhôm s p x p thành m t c u trúc l p

ươ ặ ượ ế ỗ ả ph ng tâm m t (fcc). Nhôm có năng l ng x p l i vào kho ng 200 mJ/m

ả ố ượ ệ ử ụ ẫ ị Tính theo c s l ng l n giá tr , vi c s d ng nhôm v ượ ấ ả t t t c các kim

ạ ừ ắ ề ọ lo i khác, tr s t, và nó đóng vai trò quan tr ng trong n n kinh t ế ế ớ th gi i. Nhôm

ứ ư ề ấ ạ ấ ợ ớ ị nguyên ch t có s c ch u kéo th p, nh ng t o ra các h p kim v i nhi u nguyên t ố

ư ồ ẽ ượ ơ ệ nh đ ng, k m, magiê, mangan và silic. Khi đ c gia công c nhi ợ t, các h p kim

ơ ọ ộ ể nhôm này có các thu c tính c h c tăng lên đáng k .

ụ ứ ủ Các ng d ng c a Nhôm:

ầ ạ ợ ộ ọ

- Các h p kim nhôm t o thành m t thành ph n quan tr ng trong các máy bay

ỷ ệ ứ ề ố ượ ử và tên l a do t s c b n cao trên cùng kh i l l ng.

ượ ủ ạ ả ơ ớ

- Khi nhôm đ

c bay h i trong chân không, nó t o ra l p bao ph ph n x c ạ ả

ứ ạ ệ ộ ớ ủ ạ ớ ỏ ánh sáng và b c x nhi ủ t. Các l p bao ph này t o thành m t l p m ng c a

ị ư ỏ ủ ẫ ư ệ ạ ả ớ ị ôxít nhôm b o v , nó không b h h ng nh các l p b c bao ph v n hay b .

ự ế ầ ạ ươ ư ộ ạ ượ ả Trên th c t , g n nh toàn b các lo i g ệ ng hi n đ i đ c s n xu t s ấ ử

ạ ằ ủ ủ ặ ả ớ ươ ụ d ng l p ph n x b ng nhôm trên m t sau c a th y tinh. Các g ủ ng c a

ượ ủ ộ ớ ư kính thiên văn cũng đ ỏ c ph m t l p m ng nhôm, nh ng là ở ặ ướ ể m t tr c đ

ạ ả ề ặ ặ ả ạ ơ ề tránh các ph n x bên trong m c dù đi u này làm cho b m t nh y c m h n

ổ ươ ớ v i các t n th ng.

ạ ỏ ượ ủ ệ ủ ể ỏ

- Các lo i v ph nhôm đôi khi đ ủ

c dùng thay v ph vàng đ ph v tinh

ể ạ ầ ệ ộ ặ ấ nhân t o hay khí c u đ tăng nhi ờ t đ cho chúng, nh vào đ c tính h p th ụ

ờ ố ứ ạ ồ ạ ấ ứ ạ ệ ừ ủ b c x đi n t ặ c a M t Tr i t t, mà b c x h ng ngo i vào ban đêm th p.

ẹ ề ợ ượ ể ế ủ

- H p kim nhôm, nh và b n, đ

ế ạ c dùng đ ch t o các chi ti t c a ph ươ ng

ậ ả ệ ả ể ỏ ti n v n t i (ô tô, máy bay, xe t i, toa xe tàu h a, tàu bi n, v.v…)

ấ

- Đóng gói (can, gi y gói, v.v

…)

ướ

- X lý n ử

ử ổ ử ự ấ

- Xây d ng (c a s , c a, ván, v.v

…; tuy nhiên nó đã đánh m t vai trò chính

ự ệ ế ế ạ ẫ ầ ố ủ dùng làm dây d n ph n cu i cùng c a các m ng đi n, tr c ti p đ n ng ườ i

ử ụ s d ng.)

ộ ề ế ị ồ ấ ế

- Các hàng tiêu dùng có đ b n cao (trang thi

t b , đ n u b p, v.v …)

ườ ả ộ ẫ ỉ ằ ủ ệ ặ

- Các đ

ng dây t ệ ủ i đi n (m c dù đ d n đi n c a nó ch b ng 60% c a

ẹ ơ ố ượ ế ơ ồ đ ng, nó nh h n n u tính theo kh i l ẻ ề ng và r ti n h n.

ế ạ

- Ch t o máy móc.

ự ả ễ ừ ượ ử ụ

- M c dù t ặ

b n thân nó là không nhi m t , nhôm đ c s d ng trong thép

MKM và các nam châm Alnico.

ế

- Nhôm siêu tinh khi

ứ t (SPA) ch a 99,980 % 99,999 % nhôm đ ượ ử ụ c s d ng

ệ ử ệ ả trong công nghi p đi n t ấ và s n xu t đĩa CD.

ạ ộ ườ ượ ử ụ ể ạ ạ ơ

- Nhôm d ng b t thông th

ng đ c s d ng đ t o màu b c trong s n. Các

ủ ế ử ể ơ bông nhôm có th cho thêm vào trong s n lót, ch y u là trong x lý g ỗ khi

ộ ớ ẽ ạ khô đi, các bông nhôm s t o ra m t l p kháng n ướ ấ ố c r t t t.

ươ ố ớ ự ự ổ ơ ị

- Nhôm d

ng c c hóa là n đ nh h n đ i v i s ôxi hóa, và nó đ ượ ử ụ c s d ng

ự ủ ự trong các lĩnh v c khác nhau c a xây d ng.

ầ ớ ộ ả ệ ủ ệ

- Ph n l n các b t n nhi

t cho CPU c a các máy tính hi n đ i đ ạ ượ ả c s n

ấ ừ ộ ẫ ễ ả ấ ệ xu t t nhôm vì nó d dàng trong s n xu t và đ d n nhi t cao.

ượ ự ướ ạ

- Oxit nhôm, alumina, đ

ấ c tìm th y trong t nhiên d i d ng corunđum,

ượ ử ụ ủ ả ấ emery, ruby và saphia và đ c s d ng trong s n xu t th y tinh. Ruby và

ợ ượ ử ụ ể ả ấ ố ổ saphia t ng h p đ c s d ng trong các ng tia laser đ s n xu t ánh sáng

ả có kh năng giao thoa.

ề ỏ ệ ệ ắ ử ụ ể

- S ự oxi hóa nhôm t a ra nhi u nhi

t, nó s d ng đ làm nguyên li u r n cho

ệ ầ ủ ử tên l a, nhi t nhôm và các thành ph n c a pháo hoa.

ệ ể ề ế ạ ệ ộ

- Ph n ng nhi ả ứ

t nhôm dùng đ đi u ch các kim lo i có nhi ả t đ nóng ch y

ư cao (nh crôm Cr, Vonfarm W...)

ơ ả ạ ộ ố ố Chính vì v y,ậ nhôm là m t trong s b n kim lo i màu c b n mà b t k ấ ỳ

ề ầ ệ ế ố ố ể qu c gia nào mu n phát tri n công nghi p đ u c n đ n.

ủ

ứ

ạ

ụ Hình 1.1.2 Các ng d ng c a kim lo i nhôm

ả ấ 1.2 S n xu t nhôm trên th gi ế ớ . i

ị

ử ả 1.2.1 L ch s s n xu t nhôm ặ ố ổ ế ấ ỏ ạ ấ M c dù nhôm là nguyên t ph bi n trong v trái đ t (8,1%), nó l i hi m ế ở

ự ừ ượ ị ơ ạ ế ạ d ng t do và đã t ng đ c cho là kim lo i quí có giá tr h n vàng .Vì th nhôm là

ạ ươ ệ ố ớ ượ ả ấ ớ ố ượ kim lo i t ng đ i m i trong công nghi p và đ c s n xu t v i s l ng công

ệ ỉ ả nghi p ch kho ng trên 100 năm.

ế ỷ ứ ố ượ ấ ở ỹ ả Vào cu i th k th XIX, ổ t ng l ng nhôm s n xu t M vào năm 1884

ỉ ươ ươ ầ ch có 125 pound (01 pound t ng đ ng 450 gram ). Đ u năm 1886, Charless

ứ ươ ệ ể ượ ng pháp đi n phân oxit nhôm đ thu đ ạ c kim lo i Martin đã ngiên c u ra ph

ọ ộ nhôm tinh khi t. ế Nhà bác h c Pháp là ộ Paul Louis Toussaint Heroult m t cách đ c

ệ ươ ệ ấ ạ ừ ậ l p cũng đã hoàn thi n ph ể ả ng pháp đi n phân đ s n xu t kim lo i này t đó quy

ệ ra đ i ờ . trình đi n phân nhôm HallHeroult

ế ớ ấ

1.2.2 Tình hình s n xu t nhôm trên th gi ả ấ ớ ả ượ ươ ạ ừ ổ ả ượ c s n xu t v i s n l Nhôm đ i. ng th ng m i t ả năm 1886. T ng s n

ư ầ ạ ấ ớ ổ ượ l ng ứ nhôm còn th p so v i thép nh ng đ ng đ u trong s các kim lo i màu đ ượ c

ấ ượ ườ ằ ượ ụ ả s n xu t. L ụ ng tiêu th nhôm th ả ng b ng kho ng (3 – 5) % l ng tiêu th thép

ệ ủ ừ ứ ộ ộ ỳ ướ ể (tu thu c m c đ phát tri n công nghi p c a t ng n c) và t ỷ ệ ấ l y có xu h ướ ng

ngày càng tăng.

ứ ủ ữ ệ ế ớ ạ ố ơ Theo d li u nghiên c u c a C quan Th ng kê Kim lo i Th gi i (WBMS)

ế ớ ệ ấ ạ ạ ả thì s n xu t ủ ấ nhôm c a th gi i năm 2007 đ t 38,02 tri u t n, năm 2008 đ t 41,9

ệ ấ ế ệ ấ ể ạ ừ ế tri u t n và đ n năm 2020 có th đ t 78,5 tri u t n. T năm 2008 đ n 2011 th ị

ườ ừ ệ ấ ư ế tr ẽ ả ng nhôm s x y ra d th a ư ừ t 0,1 1,8 tri u t n/năm, nh ng đ n giai đo n t ạ ừ

ẽ ơ ế ạ ả ừ ệ ấ ế 2012 đ n 2020, nhôm s r i vào tình ế ụ tr ng thi u h t kho ng t 0,3 tri u t n đ n 2,6

ệ ấ tri u t n/năm.

ụ ầ ệ Tiêu th nhôm tăng kéo theo nhu c u alumin a cho đi n phân nhôm cũng tăng:

ệ ấ ệ ấ ả ệ Năm 2010 là 80,6 tri u t n, năm 2012: 90,9 tri u t n, năm 2013 kho ng 96,8 tri u

ệ ấ ự ầ ặ ệ ấ t n, d báo 2015 là 110,1 tri u t n (trong 5 năm cũng tăng 1,37 l n). Đ c bi t là t ừ

ầ ủ ự ố ố ộ ỹ nhu c u c a Trung Qu c và các qu c gia thu c M La tinh. Khu v c Châu Á cũng

ẩ ừ ậ ặ ả ế đang thi u h t ả ụ alumina, ph i nh p kh u t ấ ỹ ớ Úc ho c Nam M , v i kho ng cách r t

ầ ớ ượ ị ườ ị ế ớ xa, làm tăng chi phí. Ph n l n alumin a đ c giao d ch trên th tr ng Th gi i thông

ữ ả ầ ạ ợ ồ ỏ ỉ ộ qua nh ng h p đ ng dài h n, ch có m t ph n nh , kho ng 10% tham gia vào th ị

ườ ổ ị ườ ả ộ ừ tr ng trôi n i. Giá alumi na trên th tr ằ ng dao đ ng b ng kho ng t ớ 1115% so v i

giá nhôm.

ị ườ ứ ế ớ Nhóm Broc Hunt nghiên c u th tr ng alumin a Th gi i và cho ra m t d ộ ự

ườ ế ả ướ ạ báo dài h n v th ề ị tr ng alumin a đ n năm 2020 theo b ng d i đây:

ề ị ườ

ự

ế

B ng 1ả

.2.1 D báo v th tr

ng alumi

na đ n năm 2020

Năm

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2020

S n ả l

ngượ

83,7

90,0

97,7

100,5

104,0

107,0

113,4

118,3

126,8

129,3

148,7

Nhu c uầ

82,4

88,4

95,7

99,4 101,8

107,5

113,1

118,8

127,1

130,3

148,3

ơ ị ệ ấ Đ n v : Tri u t n

ế

1,3

1,6

2,0

1,1

2,1

0,5

0,3

0,5

0,3

1,0

0,4

ừ Th a/Thi u

ồ Ngu n “Broc Hunt”

ủ ố Trong khi đó theo th ng kê chính xác c a “World Aluminium” th tr ị ườ ng

ị ườ ế ớ ữ ữ alumina và th tr ng nhôm trên th gi ễ ầ i trong nh ng năm g n đây có nh ng di n

ư ế bi n nh sau:

ữ

ầ

ả

B ng 1.2.2 S n l

ả ượ alumina và nhôm trong nh ng năm g n đây

ơ ị ệ ấ Đ n v : Tri u t n

Năm 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

84,240 78,415 88,314 97,508 100,505 105,869 107,882 94,285

39,917 37,706 42,353 45,817 48,774 51,195 53,127 48,217

S nả ngượ l alumina S nả ngượ l nhôm

ồ Ngu n “Word Aluminium”

ả ượ

ế ớ

ủ

ơ ị

Hình 1.2.1 S n l

ng nhôm c a các khu v c trên th gi

ệ i năm 2015, đ n v (tri u

ự t n)ấ

1.2.3 Tình hình giá c nhô m

ữ ị ườ ế ề ơ ả Trong nh ng năm qua giá th tr ng nhôm có nhi u bi n đ ng ộ .Theo c quan

ế ư ả tình báo kinh t EIU thì tình hình giá c nhôm nh sau:

ồ Ngu n “EIU Economic and Commodity Forecast, Octorber 2014”

ế

ủ ơ

ế

ự Hình 1.2.2 D báo giá nhôm

đ n năm 2018

c a c quan tình báo kinh t

EIU, đ n v

ơ ị

tính USD/t n.ấ

ế ượ ủ ố ể Trong năm 2015, theo đánh giá c a Giám đ c chi n l ủ c và phát tri n c a

ặ ớ ả ố ể ố Công ty Alumina Ltd., ông Andrew Wood, Trung Qu c có th ph i đ i m t v i tình

ụ ừ ạ ệ ấ ế ượ ế tr ng thi u h t t 10 đ n 15 tri u t n bauxite trong năm 2015 do l ng bauxite d ự

ữ ủ ướ ạ ệ ượ ự ữ ừ ượ tr c a n c này c n ki t. L ng d tr bauxite t Indonesia đ ố c Trung Qu c

ữ ướ ệ ệ ự ứ ả ấ ả ố ớ tích tr tr c khi Indonesia th c hi n l nh c m đang gi m xu ng v i m c gi m 1

ệ ấ ệ ấ ể ả ố ệ ỉ tri u t n/tháng và có th gi m xu ng ch còn 20 tri u t n trong năm 2014 và 8 tri u

ố ấ t n vào cu i năm 2015.

Ổ

Ề

2. T NG QUAN V BAUXITE

ế ớ 2.1 Tài nguyên Bauxite và tình hình khai thác trên th g i

ữ ả ộ ồ Bauxite là m t trong nh ng tài nguyên khoáng s n khá d i dào trên th gi ế ớ i.

ớ ả ượ ứ ưở ư ệ V i s n l ng khai thác và m c tăng tr ng bình quân hàng năm nh hi n nay, tr ữ

ạ ử ụ ể ả ả ớ ượ l ng b auxite có th đ m b o cho nhân lo i s d ng trong 100 125 năm t ế i, n u

ể ấ ả ờ tính c tài nguyên thì th i gian có th tăng lên g p đôi.

ừ ể ồ ồ ế ụ ẽ ệ T bauxit e có th thu h i alumin ồ a (Al2O3), r i ti p t c đi n phân s thu h i

ủ ế ữ ạ kim lo i nhôm. ậ Nh ng khoáng v t ch y u c a ủ Bauxite là: gibbsite, diaspore,

ủ ế ả ạ boehmite là m tộ bi n d ng đa hình c a diaspore. Kho ng 96% bauxit e khai thác

ệ ạ ượ ử ụ ượ ử ụ đ c s d ng trong ngành luy n kim, 4% còn l c s d ng trong các ngành i đ

ấ ậ ệ ứ ậ ệ ư ả ị ử ệ ố công nghi p khác nh : S n xu t v t li u ch u l a, g m s , v t li u màiđánh bóng,

ứ ạ đá trang s c nhân t o...

ả ượ ơ ượ ệ ọ H n 90% s n l ng alumina (đ c g i là alumin luy n kim) đ ượ ử ụ c s d ng

ể ả ệ ệ ạ ấ làm nguyên li u cho quá trình đi n phân đ s n xu t nhôm kim lo i, 10% còn l ạ i

ệ ệ ấ ượ ử ụ đ c s d ng trong công nghi p hoá ch t và các ngành công nghi p khác.

ồ ế ớ ướ ỷ ấ ặ Ngu n qu ng bauxit e toàn th gi i ả c tính kho ng 5575 t t n, trong đó

ế ạ ỹ ươ châu Phi chi m 33%; châu Đ i D ng 24%; Nam M và vùng Carib e 22%; châu Á

ơ 15%; các n i khác là 6%.

ố ữ ượ

ừ

ể ồ Hình 2.1.1 Bi u đ phân b tr l

ự ng bauxite theo t ng khu v c

ả ồ

ạ ộ

ế ớ

ố

ả

ấ

Hình 2.1.2 B n đ phân b bauxite, các ho t đ ng s n xu t nhôm trên th gi

ậ ơ ả ư ầ ọ Bauxite có thành ph n hóa h c và khoáng v t c b n nh sau:

ậ ơ ả ủ

ọ

ả

ầ

B ng 2.1.1 Thành ph n hóa h c và khoáng v t c b n c a Bauxite

ầ ọ ầ Thành ph n hóa h c ậ Thành ph n khoáng v t

Diaspore – Al2O3.H2O

Al2O3: 4065%

Boehmite – Al2O3.H2O

Gibbsite – Al2O3.3H2O

Kaolinite – Al2O3.2SiO2.2H2O

SiO2: 0,510%

ạ Th ch anh – SiO2

Hematite – Fe2O3

Fe2O3: 3 30%

Aluminian Goethite – Al2O3. Fe2O3.H2O

TiO2: 0,5 8% Anatase –TiO2, rutile – TiO2

H2O: 10 34% Trong diaspore, boehmite, gibbsite, kaolimite, goethite

ố ạ Các nguyên t đi kèm ấ Mn, P, V, Cr, Ni, Ga, Ca, Mg, C...và các t p ch t

ấ ượ ể ặ ườ ỉ Đ đánh giá ch t l ng qu ng bauxite, ng i ta đánh gia thông qua ch tiêu

2O3/SiO2 t

ỷ ố ặ ố ọ g i là mo đun silic MSiO2 = t ỷ ố ượ s l ng Al s này càng cao qu ng càng t t.

ố ạ ấ ồ ị ạ Theo ngu n g c t o thành đ a ch t, bauxite đ ượ chia làm hai lo i: bauxite c

ượ ạ ừ lateritic và bauxite karstic. Bauxite lateritic đ c t o thành t quá trình phong hóa đa

ế ả ế ớ ủ ủ ế bazan, chi m kho ng 90 % tr ữ ượ l ng bauxite c a th gi ầ i, thành ph n ch y u là

ượ ạ ế ề ả gibbsite. Bauxite karstic đ c t o thành trên n n đá vôi chi m kho ng 10% tr ữ

ượ l ng.

ố ớ ệ ử ụ ườ ạ Đ i v i m c đích công ngh x lý, ng i ta chia b auxite thành các lo i sau:

ượ ậ ở ướ

- Bauxite gibbsite (hàm l

ng b oehmite < 5%), t p trung các n c: Bra sil,

Sierra , Lebanon, Suriname, Indônesia, Guinea, Jamaica, Australia, Venezuela,

ệ Guyana, Vi ộ Ấ t Nam, n Đ .

ợ ỗ ượ

- Bauxite h n h p gi

bbsite boehmite (hàm l ng b oehmite 5 20%), t pậ

Ấ trung cácở n ộ c:ướ Australia, Ghana, Guinea, Jamaica, n Đ .

ượ ậ ở ướ

- Bauxite boehmite (hàm l

ng b oehmite > 20%), t p trung các n c: Nam

T ,ư Pháp, Hungary.

ượ ậ ở ướ

- Bauxite diaspore (hàm l

ng diaspore > 5%), t p trung các n ạ c: HyL p,

ư ố ệ Iran, Trung Qu c (TQ), Nam T , Vi t Nam, Rumani.

ầ ớ ề ẩ ả Ph n l n các m b ủ ỏ auxite đ u là s n ph m c a quá trình phong hóa laterit ic đã

ứ ầ ế ớ ậ ch a thành ph n ox it nhôm (Al2O3) cao. Vì v y, các m b ỏ auxite trên th gi i th ườ ng

ở ệ ớ ậ ướ ậ t p trung các vùng nhi t đ i và c n nhi ệ ớ Trong đó, 10 n t đ i. ổ c có t ng tài

ữ ượ ế ớ Ấ nguyên, tr l ầ ng hàng đ u th gi i là: G ộ uinea, Australia, Venezuela, Brasil, n Đ ,

ệ ớ ổ Jamaica, Indonesia, Vi t Nam, C ameroon và Guyana v i t ng tài nguyên và tr ữ

ỷ ấ ế ớ ế ượ l ng là 39,723 t t n, chi m 80,37% toàn th gi i.

ượ ư ạ Các m bỏ auxite đ c phân thành các lo i hình nh sau:

ạ ủ

- D ng l p chùm ph ớ

- D ng túi ạ

ạ

- D ng l p xen k p ẹ ớ

ạ ả

- D ng m nh v n ụ

ủ ấ ặ ỏ ạ ư ố ồ Các m d ng l p chùm ph r t đ c tr ng cho lo i b ố ạ auxite có ngu n g c

ổ ế ế ớ ạ phong hóa lateritic, là lo i hình ph bi n trên th gi i và tr ữ ượ l ế ế ư ng chi m u th .

ề ở ỏ Ấ ễ ộ Các m này có nhi u Tây Phi, Australia và n Đ . Do quá trình phong hóa di n ra

ệ ể ậ ợ ệ ế ệ ờ ấ r t tri ề t đ trong đi u ki n thu n l ạ ẫ i và th i gian dài nên d n đ n vi c thành t o

2O3 b ng 5070%. Các m

ấ ượ ấ ố ượ ằ qu ng ặ bauxite ch t l ng r t t t, hàm l ng Al ỏ bauxite ở

ề ướ ạ Mi n Nam n ộ c ta cũng thu c lo i hình này .

ườ ặ ở ề ặ ỏ ạ Các m d ng túi th ng g p Jamaica và mi n Nam âu, thân qu ng có

ổ ớ ề ừ ế ậ ặ ườ ế chi u dày bi n đ i l n, t ầ 1m đ n 30m, thành ph n khoáng v t qu ng th ồ ng g m

2O3 > 45%, hàm l

ượ ượ ấ gibbsite, diaspore và boehmite, hàm l ng Al ng SiO ấ 2 r t th p

ả ẹ ạ ớ ườ ể ở (kho ng 1,5%). Các m ỏ d ng l p xen k p th ng phát tri n Liên Xô, Trung

ố ỹ ủ ế ậ Qu c, M , Bra ầ sil, Hungary v.v..., thành ph n khoáng v t ch y u g m ồ diaspore và

ụ ả ượ ạ ầ ỏ ạ boehmite. Các m d ng m nh v n đ ậ c thành t o do quá trình tái tr m tích các v t

ệ ặ ủ ậ ị ớ li u và qu ng b auxite b phá h y, xói mòn và v n chuy n t ỏ ể ừ m khác t i. Các m ỏ

ổ ế ủ ạ ạ ỏ ộ ỏ ỹ lo i này ít ph bi n. M Arkansas c a M thu c lo i hình m này. Ở ướ n c ta, các

ộ ả ề ể ạ ắ m bỏ auxite Mi n B c thu c c 3 lo i hình k trên .

ả

B ng 2.1.1

Tình hình khai thác bauxite trên th gi

ế ớ năm 2012

ướ (× 1000 t nấ , c tính cho năm 2013 )

ữ ượ STT ố Qu c gia Kh i l ố ượ ng Tr l ng

khai thác 2012 2013

1 2 3 Hoa Kỳ Australia Brasil NA 76,300 34,000 NA 77,000 34,200 20,000 6000,000 2,600,000

ệ

Trung Qu cố 4 Greece 5 Guinea 6 Guyana 7 ộ n ĐẤ 8 Indonesia 9 10 Jamaica 11 Kazakhstan 12 Nga 13 Venezuela Suriname 14 15 Vi t Nam 16 Other countries

World total (rounded) 47,000 2,100 17,800 2,210 19,000 29,000 9,340 5,170 5,720 3,400 2,000 100 5,020 258,000 47,000 2,000 17,000 2,250 19,000 30,000 9,500 5,100 5,200 3,400 2,500 100 5,000 259,000 830,000 600,000 7,400,000 850,000 540,000 1,000,000 2,000,000 160,000 200,000 580,000 320,000 2,100,000 2,400,000 28,000,0000

ồ Ngu n: U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, năm 2012

ủ ệ 2.2 Tài nguyên bauxite c a Vi t Nam và tình hình khai thác

ệ ữ ượ ứ ộ ạ ớ Vi t Nam có tr l ng bauxit ế e l n, tuy nhiên m c đ thăm dò còn h n ch ,

2 và d báo. T ng tr l

ầ ớ ỉ ượ ớ ơ ộ ở ấ ữ ượ ự ổ ph n l n m i ch đ c thăm dò s b , c p C ng bauxit e

ệ ả ỷ ấ ươ ứ ả ủ c a Vi t Nam kho ng 2,4 t ặ t n qu ng tinh (t ớ ng ng v i kho ng 5,6 t ỷ t nấ

1 + C2) là 2,0

ữ ượ ặ ở ấ ả qu ng nguyên khai), trong đó tr l ng c p thăm dò, kh o sát (B + C

1) là 0,4 t

ữ ượ ở ấ ự ỷ ấ ỷ ấ t t n, tr l ng c p d báo (P t n.

ở ắ ướ ữ ượ ố ả ỏ ở ỏ Các m bauxit e phía B c n c ta có tr l ng nh , phân b r i rác các

ươ ả ằ ơ ổ ướ ạ ỉ t nh Hà Giang, Cao B ng, L ng S n, H i D ng. T ng tr ữ ượ l ng c tính 91,0

ầ ớ ứ ầ ậ ặ ồ ố tri u t n. ệ ấ Ph n l n qu ng có ngu n g c tr m tích, khoáng v t ch a ôxit nhôm ch ủ

2O3 trong qu ng nguyên khai khá cao: T

ượ ặ ế y u là diaspo re (Al2O3.H2O), hàm l ng Al ừ

ư ượ ừ ộ 40 – 55%, nh ng hàm l ng SiO ấ ớ 2 r t l n: t 5 – 20%, M ạ silic: 58 nên thu c lo i

ấ ượ ặ qu ng ch t l ấ ng th p.

ầ ớ ữ ượ ướ ậ ở Ph n l n tr l ng bauxite n c ta t p trung Tây Nguyên (91,4% tr l ữ ượ ng

ỷ ấ ả ộ ồ ỉ ả ướ c n c: Vùng Đăk Nông: 1,44 t t n; vùng B o L c Di Linh (t nh Lâm Đ ng):

ệ ấ ệ ấ ỉ 463 tri u t n; vùng Konplong – Kănak (t nh Gia Lai và Kon Tum): 284,8 tri u t n.

ữ ượ ừ ề ỏ ả ầ ớ Các m trong t ng vùng đ u có tr l ng trung bình và l n, kho ng cách g n nhau

ế ớ ậ ợ ể ừ ự ỏ ợ và liên k t v i nhau thành t ng nhóm m , thu n l i đ xây d ng khu liên h p khai

ủ ấ ặ ả ấ ớ ớ ỏ ớ thác s n xu t alumina v i quy mô l n. L p đ t ph trên các thân qu ng m ng (0,5

ằ ẳ ị ợ ệ 1,0 m), đ a hình cao nguyên khá b ng ph ng thuân l i cho vi c khai thác. Khoáng

ứ ở ặ ậ v t ch a oxit nhôm trong qu ng bauxite là Gibbsite ( Al ề 2O3.3H2O) m m b , hàm

ặ ỉ ượ l ợ ng oxit nhôm trong qu ng tinh (44,453,2)%, oxit silic ch (1,65,1)%, phù h p

ệ ả ừ ấ ươ ở ệ ộ ấ ớ v i công ngh s n xu t alumina b ng ph ng pháp Bayer nhi ơ t đ th p, đ n

ề ỹ ệ ả ậ ố ượ ẩ ấ gi n v k thu t và công ngh tiêu t n ít năng l ả ng, giá thành s n ph m th p.

ấ ượ

ặ

B ngả 2.2.2: Ch t l

ỏ ng qu ng tinh các m Bauxite Đăk Nông

Hàm thu T l TT Tên mỏ

ượ l ng % Môđun silic Msilic ỷ ệ h i, %ồ

Hàm ngượ l %Al2O3 SiO2

B c Gia Nghĩa

“ 1 tháng 5” 1 ơ ả 2 Qu ng S n 3 Nhân Cơ 4 Gia Nghĩa ắ 5 ắ 6 Đ c Song Tuy Đ cứ 7 ề Chi u dày trung bình thân qu ng, mặ 5,2 5,0 4,6 4,3 5,2 4,5 5,0 49,36 50,00 48,30 47,99 46,10 48,74 48,74 2,14 2,52 3,45 2,58 2,23 2,20 2,20 23,1 19,8 14,0 18,6 20,8 22,2 22,2 50,0 45,4 46,0 49,9 47,1 50,6 45,2

ượ ủ ư ồ ỏ Hàm l ng bauxit e c a m Tân Rai Lâm Đ ng nh sau:

Thành ph nầ

Al2O3: SiO2: Fe2O3: Hàm ngượ l 44,69 % 2,61 % 23,35 %

ấ TiO2: 3,52 % 24,3 % M t khi nung:

ả ở ươ ả ặ ỉ R i rác các t nh Bình D ng, Phú Yên, Qu ng Ngãi cũng có qu ng bauxite

ệ ấ ứ ề ả ậ ỉ ư nh ng tr ữ ượ l ng không nhi u, ch kho ng 115,5 tri u t n, khoáng v t ch a nhôm

cũng là Gibbsite.

ả ồ

ủ ướ

ố

Hinh 2.2.1 B n d phân b Bauxtie c a n

c ta

ố ữ ượ

ủ ướ

ể ồ Hình 2.2.2 Bi u đ phân b tr l

ng bauxite c a n

c ta

ệ ở ầ ế ể Nhìn chung, bauxite Vi t Nam ề h u h t các vùng đ u có th khai thác l ộ

ừ ữ ỏ ớ ở ữ ượ ặ thiên. Tuy nhiên, tr nh ng khu m l n ồ Lâm Đ ng, tr l ng qu ng còn l ạ ượ c i đ

ế ề ầ ằ ặ ả ố ỉ phân b dàn tr i, v a qu ng không dày và h u h t đ u n m trong các vùng canh tác

ấ ị ữ ệ ẽ nông, lâm nghi p, nên s có nh ng khó khăn nh t đ nh trong quá trình khai thác đ ể

ệ ử ụ ự ụ ế ế ạ ấ ấ ớ ả s n xu t nhôm quy mô l n, do đ ng ch m tr c ti p đ n vi c s d ng đ t canh tác,

ề ằ ướ ề ướ ề ấ ả ấ ặ ả ấ v n đ cân b ng n ặ c m t, v n đ qu ng th i, v n đ n c th i và nói chung là

ề ấ v n đ sinh thái.

ả ẩ ạ ặ ọ ế M c dù nhôm kim lo i là s n ph m quan tr ng cho ngành kinh t ố qu c dân

ướ ể ả ư ệ ề ệ ẵ ồ và n ấ c ta có s n ngu n nguyên li u cũng nh các đi u ki n khác đ s n xu t

ư ả ỷ ệ ự ệ ẫ ạ ấ ư nhôm kim lo i (thu đi n, nhân l c...) nh ng hi n nay chúng ta v n ch a s n xu t

ụ ủ ề ạ ậ ộ ượ đ ự c nhôm kim lo i. Vì v y, m t trong m c tiêu mà chính ph đã đ ra là xây d ng

ệ ớ ệ ứ ầ ướ m i ngành công nghi p nhôm Vi t Nam, đáp ng nhu c u nhôm trong n c, tranh

ầ ả ủ ẩ ẩ ấ ộ ướ ơ ở ậ th xu t kh u m t ph n s n ph m sang các n ấ ạ c xung quanh, t o c s v t ch t

ỹ ố ể ậ ả ậ ầ ộ ồ ờ ỹ ể ỹ k thu t ban đ u và đ i ngũ qu n lý, k thu t, đ ng th i tích lu v n đ phát tri n

ệ ằ ớ ồ ớ công nghi p nhôm lâu dài v i quy mô l n, nh m khai thác ngu n b ẵ auxite s n có đ ể

ẩ ấ ẩ ả xu t kh u các s n ph m alumin a và nhôm.

ấ ướ ấ

N c ta đã có nhà máy Hoá ch t Tân Bình thu c T ng công ty Hóa ch t Vi ồ ừ

ả ề ả ọ

ỗ ể

ả ộ ỉ ồ ố ồ ườ ệ ổ t ặ qu ng bauxite Lâm Đ ng, ụ ấ 2(SO4)3, m i năm tiêu th kho ng 35 ngàn t n ồ ả c chuy n lên huy n B o L c t nh Lâm Đ ng ờ ầ ư ệ ẽ ượ ng cho thành ph H Chí Minh, đ ng th i đ u t

ấ ộ ấ Nam có dây chuy n s n xu t hydroxit nhôm – Al(OH) 3 t ướ ấ dung s n xu t phèn l c n c – Al ự ế bauxite. Theo d ki n, nhà máy s đ ễ ể đ tránh gây ô nhi m môi tr ấ công su t lên 100.000 t n hydroxit nhôm/năm.

ị ế ế ệ ướ c a ngành công nghi p ch bi n nhôm t ừ auxite c aủ B

ữ Nh ng đ nh h ượ ự ế ng ư ủ c d ki n nh sau: ướ n c ta đ

ạ ự ế ể ồ

ự ừ

(cid:0) Giai đo n 2008 2010: d ki n tri n khai 3 d án alumin, g m Tân Rai (Lâm ồ Đ ng), Nhân C (Đăk Nông 1) và Kon Hà N ng (Gia Lai); 1 d án hydroxit ự nhôm t

ạ ả ơ ộ ệ ề ồ i B o L c (Lâm Đ ng). Các d án này đ u do Vi ự t Nam t ự ầ ư đ u t .

(cid:0) Giai đo n 20112015: Quy ho ch d ki n tri n khai đ u t

ạ ạ ầ ư ế ự

ự ố

ợ ố ố c ngoài mong mu n h p tác đ u t

ể ả ồ ấ ầ ư ổ ự ệ ớ

ự ế ti p 3 d án là ề Đăk Nông 2, Đăk Nông 3 và Đăk Nông 4. C 3 d án này đ u đã có đ i tác ướ , bao g m Chalco (Trung Qu c), Alcoa n ấ ế ỹ (M ) và BHPM (Anh) v i t ng công su t d ki n 4,56 tri u t n alumina/năm.

(cid:0) Giai đo n 20162025: d ki n duy trì và m r ng 6 d án alumin

ạ ủ

ự ế ả ị ườ

ầ ư ự

ở ộ ự a c a giai ở ộ ự ế ng, d ki n m r ng nâng công ộ ự thêm m t d án alumin ấ ủ a Bình Ph ạ ấ ệ ấ ự ế ổ ấ

ệ ấ ả ạ đo n 20082015; tùy theo kh năng th tr c ướ ấ su t các d án này lên g p đôi. Đ u t ớ v i công su t 11,5 tri u t n/năm. D ki n t ng công su t c a giai đo n này ạ a/năm. đ t kho ng 1318 tri u t n alumin

ả ớ ấ Ngày 26/11/2012 Nhà máy s n xu t Alumina Tân Rai v i công xu t 6 ấ 00 000

ộ ổ ợ ắ ầ ử ạ ả ộ ấ t n/ năm thu c t ồ h p Bauxite Nhôm Lâm Đ ng b t đ u ch y th có t i toàn b và

ầ ả ẩ ệ tròn 1 năm sau nhà máy cho ra s n ph m alumina đ u tiên. Hi n nay, nhà máy Tân

ạ ộ ủ ượ ầ ổ ị ệ Rai đã đi vào ho t đ ng n đ nh, đang d n làm ch đ ỗ ự c công ngh và đang n l c

ơ ỉ ắ ệ ể ạ ượ đ đ t đ c 100% hi u su t ự ế ấ . Nhà máy alumin Nhân C , t nh Đ c Nông d ki n

ạ ộ ố ớ ho t đ ng cu i năm nay v i công su t ấ 300 000 t n.ấ

ả

ấ

ồ

Hình 2.2.3 Nhà máy s n xu t Alumina Tân Rai – Lâm Đ ng.

ư ậ ặ ủ ớ ồ ướ Nh v y, qu ng b auxite là ngu n tài nguyên l n c a n c ta, là c s đ ơ ở ể

ồ ự ệ ệ ọ hình thành ngành công nghi p luy n nhôm, là ngu n l c quan tr ng trong quá trình

ấ ướ ệ ệ ạ công nghi p hóa, hi n đ i hóa đ t n c.

Ấ

Ả 3. QUY TRÌNH S N XU T NHÔM

́ ́ ̀ ượ ự ̣ ̉ ̣ ̣ Hiên nay trên thê gi ́ ơ i quy trinh san xuât nhôm đ c th c hiên theo 3 giai đoan

́ ̀ ́ ́ ́ ́ ̀ ̣ chinh đo la: Khai thac bauxite, chê biên alumina va luyên nhôm.

3.1 Quy trình khai tác bauxite

ế ầ ượ ế ớ ỏ ộ ỏ H u h t các m bauxite đang đ c khai thác trên th gi i là m l thiên,

ươ ự ư ệ ỏ ộ ệ công ngh khai thác t ng t nh công ngh khai thác các m than l ặ thiên. Qu ng

ượ ư ể ể ể ặ bauxite khai thác lên đ c đ a vào nhà máy tuy n đ tuy n thành qu ng tinh, công

ể ử ủ ế ụ ể ể ệ ả ơ ơ ớ ngh tuy n d ng ch y u là tuy n r a (đ n gi n h n so v i tuy n than), các thi ế t

ể ồ ế ị ơ ằ ướ ự ơ ị b tuy n bao g m: Thi t b đánh t i b ng n c áp l c, sang quay đánh t ậ i, máy đ p

ắ ấ hàm, máy phân c p xo n, sàng rung.

ướ ể ử ử ư ề ặ ỡ Các b ể ấ c tuy n r a: 1) ngh n qu ng quá c ; 2) đ a qua sàng r a đ l y

ạ ớ ỏ ọ ặ ạ ặ ướ ấ ặ ượ ư qu ng h t l n, qu ng h t nh l t qua l i sàng và ch t c n đ ế c đ a đ n máy

ể ạ ồ ỏ ơ ấ ỡ ớ ắ l ng ly tâm đ thu h i các h t bauxite c l n h n 1mm; 3) bùn đ (sét và các ch t

ượ ẫ ể ử ồ ắ ế ặ hòa tan khác) đ c d n đ n h l ng đ x lý. Qu ng sau khi s ch đ ơ ế ượ ư ế c đ a đ n

ặ ướ ể ể ả ấ ế các nhà máy tinh ch qu ng. Têu hao n ặ c đ tuy n 1 t n qu ng tinh kho ng 68m

ướ ặ ầ ườ ỡ ạ ừ ả ử ụ (đã s d ng n c tu n hoàn). Qu ng tinh th ng có c h t t 140mm, bùn th i có

ấ ầ ư ể ể ặ ỡ ạ c h t 1mm. Su t đ u t ả ấ đ khai thác, sàng tuy n 1 t n qu ng tinh bauxite kho ng

2530 USD.

ấ ừ ả 3.2 Quy trình s n xu t alumina t bauxite

ả ấ ự ấ Quá trình s n xu t alumin a th c ch t là quá trình làm giàu Al ằ 2O3, nh m tách

2O3 trong bauxite ra kh i các t p ch t khác

ấ ạ ỏ ươ ả ượ l ng Al . Các ph ấ ng pháp s n xu t

ồ ươ ề ặ alumina bao g m ph ng pháp ki m (hòa tách Al ằ 2O3 trong qu ng bauxite ra b ng

2O3 b ng các axit H

2SO4; HCl; HNO3…);

ề ươ ằ ki m NaOH); ph ng pháp axit (hòa tách Al

ươ ệ ệ ấ ặ ớ ph ng pháp đ n (n u qu ng bauxite trong lò đi n v i than hoàn nguyên). Ph ươ ng

ề ượ ơ ả ấ ượ ả pháp ki m đ ơ c dùng nhiêu h n c vì nó đ n gi n, cho alumina ch t l ng cao, giá

ạ ươ ề ươ ươ thành h . Trong ph ng pháp ki m chia thành 2 ph ng pháp: là ph ng pháp

ươ ệ ế ỏ Bayer và ph ng pháp h a luy n (thiêu k t).

ươ 3.2.1 Ph ng pháp Bayer

ự ệ ươ ả Hi n nay và d báo trong t ng lai, kho ng ế ớ ẫ i v n 90% alumina trên th gi

ấ ằ ọ ườ ượ ả đ ệ c s n xu t b ng công ngh Bayer do nhà hóa h c ng i Áo Karl Josef Bayer

phát minh ra năm 1888 và 1894.

ả ứ ự ệ ậ ị ơ ở ủ Công ngh Bayer d a trên c s c a ph n ng thu n ngh ch sau:

Al2O3.xH2O + 2NaOH ⇆ 2NaAlO2 + (x+1) H2O

ủ ế ệ ạ ồ Công ngh Bayer ch y u g m các công đo n sau:

2O3

ượ ề ấ ớ ồ ị ượ Bauxite đ c hoà tách v i dung d ch ki m NaOH (trong n i áp su t). L ng Al

2 tan và đ

ạ ượ ỏ ặ ọ ượ đ c tách ra trong d ng NaAlO c tách ra kh i c n không tan g i là bùn

ủ ế ắ ứ ỏ . Ngoài ra bùn đ còn ch a m t l ộ ượ ng đỏ mà ch y u là s t oxit, titan oxit, silic oxit

ộ ố ư ố ể ế ạ ấ ả ườ sút d và m t s nguyên t phóng x , là ch t th i nguy hi m đ n con ng i và có

ễ ả ườ kh năng gây ô nhi m môi tr ng.

ượ ế ạ ệ ộ ầ ế ị Dung d ch alumin nat NaAlO2 đ c làm l nh đ n nhi t đ c n thi ầ t và cho m m

ể ế ủ Al(OH)3 đ k t t a.

3 cu i cùng đ

2O3 thành

ả ố ượ ọ ể ạ ử ẩ S n ph m Al(OH) c l c, r a và nung đ t o thành Al

oC.

ẩ ở ph m 1050

ế ả ượ ả ẩ ị ướ ạ K t qu thu đ c s n ph m alumin siêu m n có kích th . c h t ≤ 5 µm

ặ ạ ỏ ọ ượ ồ Bùn đ là tên g i lo i qu ng đuôi đ ờ ớ c sinh ra đ ng th i v i alumina trong

ố ớ ế ế ặ ạ ơ ộ ữ ti n trình Bayer và quá trình s ch qu ng là m t chi phí ngo i sinh đ i v i nh ng

ộ ạ ễ ả ả ỏ ấ nhà kinh doanh m . Đây là m t d ng ch t th i có kh năng gây ô nhi m môi tr ườ ng

ử ắ ầ ỏ ồ và khó x lý. Thành ph n bùn đ bao g m: silic oxit, s t oxit , titan oxit , nhôm oxit ,

ề ố ầ ươ ki m, các nguyên t khác trong thành ph n bauxite. Các ph ử ng pháp x lý bùn đ ỏ

ệ ượ ụ ư hi n nay đang đ c áp d ng nh sau:

ấ ỏ ử ặ ầ ồ

- X lý ph n ch t l ng đi kèm bùn đ ho c phát sinh trong h bùn đ b ng ỏ ằ ỏ

ử ụ ề ấ ặ ằ ướ ả cách tái s d ng dây chuy n s n xu t ho c trung hòa b ng n ể c bi n

ườ ặ ạ ặ ằ ợ (tr ể ng h p nhà máy đ t c nh bi n) ho c trung hòa b ng CO

ụ ồ ấ ả ỏ ổ ườ

- Chon l p bùn đ đã th i, ti n hành hoàn th , ph c h i môi tr ế

ng.

ỏ ừ ử ư ậ ệ ứ ụ ả

- X lý bùn đ t

ự bãi th i, dùng cho các ng d ng nh v t li u xây d ng

ạ ườ ế ạ ế ế ậ ơ (g ch, ngói, bê tông…), làm đ ệ ng ch bi n s n, ch t o các v t li u

khác…

ơ ồ

ấ

ả

ừ

ằ

ươ

Hình 3.2.1 S đ quy trình s n xu t alumina t

bauxite b ng ph

ng pháp Bayer

ọ

ả

Hình 3.2.2 hình nh minh h a cho quy trình Bayer

ộ

ị

ả

Hình 3.2.3 Alumina siêu m n (đ phân gi

i 10.000)

ấ ả ằ ươ Trong quá trình s n xu t alumin a b ng ph ng pháp Bayer, tùy theo thành

ệ ầ ượ ả ph n khoáng v t c a b ậ ủ auxite mà công ngh Bayer đ c chia thành 2 gi i pháp khác

nhau:

ệ ỹ a. Công ngh Bayer Châu M

2O3 c a bủ

ượ ế ở ạ ụ Đ c áp d ng n u Al auxite d ng gi bbxite (trihydrate

ể ượ ễ ườ ượ Al2O3.3H2O), có th đ c hoà tách d dàng. B auxite này th ng đ c hòa tách ở

oC trong dung d ch hòa tách có n ng đ ki m th p (120

ộ ề ấ ồ ị nhi ệ ộ ố t đ t i đa 140145

140g/l Na2O).

ệ b. Công ngh Bayer Châu âu

2O3 c a bủ

ế ở ạ ụ Đ cượ áp d ng n u Al auxite d ng b oehmite và diaspore

oC (240250oC trong

ả ở ệ ộ ơ (monohydrate Al2O3.H2O), ph i hòa tách nhi t đ cao h n 200

ố ớ ệ ặ ạ ấ các nhà máy hi n đ i và có ch t xúc tác đ i v i qu ng diaspore) và trong dung d chị

2O).

ộ ề ơ ồ hòa tách có n ng đ ki m cao h n (180250g/l Na

ươ ỏ ế ệ 3.2.2 Ph ng pháp h a luy n (thiêu k t)

ươ ệ ỏ ươ ố Trong s các ph ng pháp h a luy n thì ph ng pháp thiêu k t b ế auxite v iớ

3 (g i là ph

ủ ự ọ ươ ươ Na2CO3 có s tham gia c a CaCO ng pháp s ođavôi) là ph ng pháp

ế ượ ứ ụ ệ ươ ế kinh t và đ c ng d ng công nghi p. Ph ng pháp thiêu k t dùng đ ể x lýử

2 cao) mà n u xế

ấ ượ ặ ượ ặ qu ng b auxite có ch t l ng trung bình ho c kém (hàm l ng SiO ử

ệ ệ ả ằ lý b ng công ngh Bayer thì không có hi u qu kinh t ế .

ủ ươ ệ ế ỗ ợ ỏ Nguyên lý c a ph ng pháp h a luy n là: Thiêu k t h n h p b auxite +

oC đ th c hi n các ph n ng sau:

ở ệ ộ ể ự ả ứ ệ Na2CO3 + CaCO3 trong lò quay nhi t đ 1200

Al2O3 + Na2CO3 2NaAlO2 + CO2

2 + 2CO2

→ SiO2 + 2CaCO3 2CaO.SiO

2 không

ễ ế ẩ ắ ướ NaAlO2 r n trong thiêu k t ph m d tan trong n c. Còn 2CaO.SiO

ướ ả ặ ả tan trong n c và đi vào c n th i (bùn th i).

ế ượ ả ẩ ề ế ị S n ph m thiêu k t đ ỏ c nghi n nh , cho vào thi t b hoà tách (dung môi là

ề ể ể ặ ị ở ể ắ ể ỏ ướ n c ho c dung d ch ki m loãng) đ chuy n natri aluminat th r n sang th l ng,

ượ ử ẽ ị ượ ọ l c tách bã thu đ c dung d ch natri aluminat thô. Sau khi kh silic s thu đ c dung

ạ ụ ớ ị d ch natri aluminat s ch. Cho khí CO ạ ị 2 tác d ng v i dung d ch natri aluminat s ch

3 k t tinh. Nung Al(OH)

3 trong lò nung

oC sẽ

ế ở ệ ộ ượ đ c Al(OH) nhi t đ 1000 – 1200

ượ đ c alumin a – Al2O3.

2Al(OH)3 Al→ 2O3 + 3H2O

ươ ể ượ ế ộ ậ ụ ế ặ ợ Ph ng pháp thiêu k t có th đ ớ c áp d ng đ c l p ho c k t h p v i

ươ ặ ố ế ph ng pháp Bayer: song song ho c n i ti p.

ươ ử ế ằ ợ ố ươ Ph ng pháp k t h p n i ti p: ế X lý b ng ph ặ ng pháp Bayer qu ng

2 cao và hàm l

2O3 th p, sau đó x lý bùn đ thu

ượ ượ ử ấ ỏ bauxite có hàm l ng SiO ng Fe

ượ ử ử ề ế ằ ượ đ c, có hàm l ng alumin a và ki m (liên k t) cao. Sau khi r a, x lý b ng công

2CO3 và CaCO3, thu đ

ế ớ ệ ượ ế ẩ ngh thiêu k t v i Na ế c thiêu k t ph m và hoà tan thiêu k t

ph m.ẩ

ả ấ ằ ươ ỉ ớ ạ ở ộ ố ướ ế S n xu t alumina b ng ph ng pháp thiêu k t ch gi m t s n i h n c có

ớ ồ ượ ư ệ ệ ắ ngu n bauxite v i hàm l ng SiO ủ 2 cao nh Ti p Kh c (cũ), Nga, và hi n nay ch

ố ế y u là Trung Qu c.

ứ ấ ấ ị ươ ế ể ả Đ nh m c tiêu hao đ s n xu t 1 t n alumin ằ a b ng ph ng pháp thiêu k t

ư nh sau:

ệ

ả

ươ

B ng 3.2.2.1 Nguyên li u cho ph

ế ng pháp thiêu k t

ệ Đi n năng

Bauxite khô (t n)ấ Đá vôi CaCO3 (t nấ ) Vôi (CaO) (t n)ấ Na2CO3 (t n)ấ

3,4 3,5 1,31,35 0,020,03 0,180,185 t nấ 800 KWh Nhiên Li uệ (t n)ấ 1,11,2 t nấ

ươ ỏ ố ầ ư ế Nhìn chung, ph ng pháp thiêu k t đòi h i v n đ u t và chi phí năng l ượ ng

ớ ơ ươ ầ ườ ỉ ượ ề cao h n nhi u so v i ph ơ ng pháp Bayer đ n thu n, do đó th ng ch đ c áp

ướ ồ ấ ượ ặ ụ ở ữ d ng nh ng n c có ngu n b auxite ch t l ng kém (ho c trung bình kém) .

ươ ượ ư ộ ơ ư ậ Nh v y, p h ng pháp Bayer đ c a chu ng h n h n ẳ , tuy nhiên, ph ngươ

ộ ượ ế ạ ạ ữ ỏ ớ ỏ ơ pháp này có h n ch là t o ra m t l ng l n bùn đ . H n n a, trong bùn đ còn

ộ ố ư ắ ồ ượ ứ ấ ch a m t s khoáng s n ế ả có ích nh s t, đ t hi m, titan… không thu h i đ c, gây

ố ệ ữ ấ ạ lãng phí tài nguyên. Nh ng s li u tính toán cho th y, trong giai đo n 2015 2018,

ế ớ ẽ ồ ả ỷ ấ ữ ỏ trên th gi ứ i s t n ch a kho ng 4 t ự t n bùn đ trên nh ng quy mô và khu v c

khác nhau.

ầ ọ ủ ứ ử ệ G n đây c ác nhà khoa h c c a Canada đã nghiên c u và th nghi m thành

ươ ớ ươ ệ công ph ng pháp m i ph ế ng pháp Orbite Aluminae. Công ngh này tinh ch ra

ế ệ ể ạ ỏ ế ữ alumina không t o ra bùn đ , không nh ng th , công ngh này còn có th chi t tách

ộ ố ả ạ ấ ư ế ẩ ừ ỏ ồ ọ ượ đ c m t s s n ph m khác nh các kim lo i đ t hi m t bùn đ đang t n đ ng t ừ

tr ướ ở c ả các bãi th i.

ươ 3.2.3 Ph ng pháp Orbite Aluminae

ươ ươ ủ Ph ng pháp Orbite Aluminae cũng là ph ạ ng pháp th y phân kim lo i

ử ụ ư ề ấ ạ ơ ượ ử ụ nh ng s d ng axit thay cho baz (ch t ki m). Lo i axit đ c s d ng là axit

ạ ạ ườ ạ ườ clohyđric (HCl), lo i axit có trong d dày con ng i. D dày con ng i không tiêu

ứ ươ ự ư ậ ươ hóa silic oxit có trong th c ăn, t ng t nh v y, trong ph ng pháp này, silic oxit

ể ỏ ị không có trong dung d ch nên bùn đ không th hình thành.

ươ ượ ử ụ Trong ph ng pháp Orbite Aluminae, axit đ ặ ể ủ c s d ng đ th y phân qu ng

ụ ả ầ ặ bauxite, tuy nhiên, ban đ u áp d ng đã g p không ít khó khăn. Axit HCl có kh năng

ở ậ ọ ườ ộ ớ ế ứ ể ả ể ứ ăn mòn m i th , k c b ch a. B i v y, ng i ta đã ti n hành phun m t l p lót

ể ứ ệ ớ ủ ộ ể ủ th y tinh lên thành các b ch a (hay b th y phân). Đây là m t công ngh m i mà

ớ ượ ứ ử ụ ụ ủ ớ ỉ ầ ch vài năm g n đây m i đ c ng d ng. L p lót th y tinh cho phép s d ng axit

ả ưở mà không gây nh h ế ng đ n thi ế ị t b .

3 và tách

ầ ị ế ượ ử ế ủ ằ Đ u tiên, dung d ch ngâm chi c x lý b ng cách k t t a AlCl t đ

ướ ạ ượ ượ ế nó d i d ng nhôm clorua. Sau đó, l ng nhôm clorua này đ c thiêu k t và

ể ấ ắ ẫ ợ ị chuy n hóa thành alumin a. H p ch t s t clorua v n còn trong dung d ch ngâm chi ế t

ử ằ ươ ủ ở ệ ộ ấ ạ ắ ượ đ c x lý b ng ph ng pháp th y phân nhi t đ th p t o ra oxit s t nguyên

ấ ế ủ ạ ắ ấ ch t k t t a trong quá trình tái t o axit clohyđric. Oxit s t (hematite) này r t tinh

ư ộ ả ể ử ụ ụ ặ ủ ấ ẩ ch t và có th s d ng nh m t s n ph m ph đ c ch ng. Ngoài ra, trong dung

ế ạ ộ ố ư ề ế ạ ấ ị d ch ngâm chi t còn l i m t s kim lo i khác nh magiê, gali, ki m và đ t hi m có

ể ươ ế ẩ ồ ằ th thu h i b ng các ph ng pháp tách chi t tiêu chu n.

ụ ằ ươ Có th th y ể ấ b ng cách áp d ng ph ồ ng pháp Orbite Aluminae đã không t n

ư ạ ả ẩ ỏ ươ ư d các s n ph m axit và không t o ra bùn đ nh trong ph ng pháp Bayer. Các

ạ ượ ổ ồ ứ ư ắ ỏ ươ oxit s t và kim lo i đ c đ vào các h ch a bùn đ nh trong ph ng pháp Bayer

ượ ụ ữ ử ụ ư ả ẩ ồ thì nay đ c thu h i và s d ng nh các s n ph m ph h u ích.

ế ạ ệ ấ ằ ố Hi n Công ty Orbite Aluminae đã cung c p b ng sáng ch t i Trung Qu c và

ể ả ế ươ ệ ề ượ ễ ạ Nga đ b o v quy n sáng ch ph ệ ng pháp hi n đang đ c trình di n t i nhà máy

ấ ượ ấ ạ ả s n xu t alumin ch t l ng cao HPA (high purity alumina) t i Cap Chat, bang

ư ươ ẽ ượ ử ụ ạ Quebec, Canada cũng nh các ph ng pháp s đ c s d ng t ệ ấ i nhà máy luy n c p

ủ ệ ạ ầ alumin SGA (smelter – grade alumina) đ u tiên c a Công ty hi n đang giai đo n

ứ ệ ả ố ượ ả nghiên c u kh thi. Trung Qu c và Nga hi n đ ấ ố c xem là hai qu c gia s n xu t

ế ớ ớ ấ alumin l n nh t trên th gi i.

ư ậ ằ ả ươ ươ ấ Nh v y, s n xu t alumina b ng ph ng pháp Bayer là ph ơ ng pháp đ n

ậ ả ề ỹ ấ ở ả ệ ộ ấ ậ ả ố ơ gi n v k thu t, s n xu t nhi ề ỹ t đ th p, đ n gi n v k thu t, tiêu t n ít năng

ấ ả ẩ ươ ớ ượ l ng, giá thành s n ph m th p. Do đó ở ệ ạ hi n t i và t ng lai t i trên th gi ế ớ ẽ i s

ụ ươ ẫ v n áp d ng ph ng pháp Bayer.

ạ ừ ế ế 3.3 Quy trình ch bi n nhôm kim lo i t alumina

ớ ả ấ ả Khác v i s n xu t nhôm oxit (alumin ấ a), trong s n xu t nhôm kim lo i t ạ ừ

ả ơ ộ ỉ ươ ệ ấ kho ng h n 100 năm nay ch có m t ph ệ ng pháp công ngh duy nh t, đó là đi n

ị ả ươ ườ phân alumina trong dung d ch criolit e nóng ch y. Ph ng pháp này th ng đ ượ ọ c g i

ươ là ph ng pháp Hall – Heroult.

ệ ả ả ộ Quá trình Hall Heroult là m t quá trình đi n phân nóng ch y ch y nhôm và

ư ậ ỏ ượ ả ượ ử ụ đ ệ c s d ng trong công nghi p. Nh v y, nhôm l ng đ ả ấ ằ c s n xu t b ng ph n

ứ ệ ả ứ ệ ng đi n phân nóng ch y alumina (Al ấ 2O3) hòa tan trong ch t đi n phân ch a ch ủ

ế y u là Cr iolite (Na3AlF6).

ả ứ ể ượ ể ế ọ ổ Ph n ng hóa h c t ng th có th đ c vi t là:

2 Al2O3 (dissolved) +3C (s) 4 Al (l) +3 CO2 (g)

ệ ầ ế ể ả ấ ừ Quy trình luy n c n thi t đ s n xu t nhôm t alumina là liên t c, ể ệ ụ b đi n

ườ ượ ả ờ ộ ộ phân th ng đ c gi ữ s n xu t ấ liên t c ụ 24 gi trong m t ngày quanh năm. M t lò

ể ễ ừ ệ ể ạ ở ộ ạ ế ả ấ ị luy n có th không th d dàng d ng l i và kh i đ ng l i. N u s n xu t b gián

ộ ự ố ấ ệ ả ạ ở ố ơ ờ ạ đo n b i m t s c m t đi n kho ng h n b n gi ệ , các kim lo i trong bình đi n

ẽ ặ ườ ự ỏ ộ ạ ừ ầ ố phân s đông đ c, th ng đòi h i m t quá trình xây d ng l đ u t n kém. i t

ấ ạ ủ ể ệ 3.3.1 C u t o c a b đi n phân

ể ệ ế ị ủ ệ B đi n phân nhôm là thi t b trung tâm c a nhà máy đi n phân nhôm. Trên

ự ế ế ấ ể ệ ể ượ ề ộ th c t , k t c u các b đi n phân đ u có th đ ố c chia thành b n b ph n: ậ Catode,

ệ ố ẫ ạ anoed, h th ng làm s ch khí và dây d n chính.

ự ươ ự ằ Cathode (c c âm) làm b ng carbon graphite. Anode (c c d ố ộ ng) là m t kh i

ố ầ ự ườ ằ ỏ carbon làm b ng than c c d u m và nh a đ ng .

ấ ạ ủ ể ệ

Hình 3.3.1.1 C u t o c a b đi n phân trong quy trình Hall Heroult

3.3.2 Phân lo i b đi n phân

ạ ể ệ ề ạ ể ệ ự ạ ươ Có nhi u cách phân lo i b đi n phân: theo lo i hình c c d ng, theo quy

ư ể ấ ỏ ớ ệ mô công su t (nh , trung bình, l n), theo đáy b (có đáy, không có đáy). Nh ng vi c

ự ạ ạ ươ ổ ế ả ơ ế phân lo i theo lo i hình c c d ng ph bi n h n, vì nó ph n ánh ti n trình phát

ươ ệ ể ạ ể ủ tri n c a ph ạ ng pháp đi n phân. Theo cách phân lo i này cóth chia thành hai lo i

ự ươ ướ ự ươ ự ươ c c d ng (c c d ng Perbaked thiêu tr c và c c d ng sobergerd t ự thiêu).

ế ệ ố ộ Trong các t ằ bào đi n phân alumina các anode là m t kh i carbon làm b ng

ự ầ ố ườ ệ ỏ than c c d u m và pitch (nh a đ ng). Công ngh Prebaked và công ngh ệ

ệ ơ ả ể ữ ấ ố Sobergerd là hai công ngh c b n đ s ể nả xu t kh i carbon anode này. Nh ng đi m

ệ ủ ệ ả ệ ấ ố khác bi t c a hai công ngh này trong vi c s n xu t kh i carbon anode là:

ự ươ ượ ử ụ ượ ọ ệ  Trong công ngh prebaked các c c d ng đ c s d ng đ ự c g i là c c

ượ ừ ộ ỗ ỏ ổ ủ ầ ợ ợ ươ d ng prebaked đ c làm t ớ m t h n h p c a than d u m , t ng h p v i

ấ ế ự ắ ượ ố ch t k t dính nh a than đá và h c ín đ c đúc thành kh i và nung trong lò

ệ ả ắ ộ ớ nung anode riêng bi t kho ng 1120°C. M t thanh nhôm v i đinh s t sau đó

ặ ở ể ỗ ợ ủ ượ đ ệ c đúc ho c n n vào rãnh ố phía trên cùng c a kh i anode đ h tr các

ự ế ệ ẫ ươ ượ ặ ị anode và d n các dòng đi n đ n c c d ng khi nó đã đ c đ t vào v trí

ố ượ ướ trong cell. Các kh i carbon hình thành sau đó đ c n ng vào lò đ đ ể ượ c

ể ệ ế ộ ổ ố ố ắ chuy n đ i thành m t kh i carbon r n. Các dòng đi n đ n các kh i carbon

ế ớ ộ ồ ộ ứ thông qua m t thanh liên k t v i nó thông qua nippels. M t n i prebaked ch a

ề ự ươ ườ ụ ộ ệ nhi u c c d ng (th ủ ế ng là 14 ÷ 40, ch y u ph thu c vào ấ hi u su t dòng

ờ ườ ướ , th i gian t n t ồ ạ ủ ự ươ th i c a c c d ng ng 2630 ngày. Sau đó, tr c khi đ ượ c

ụ ế ầ ư ặ ầ ộ ộ ướ tiêu th h t ( còn m t ph n ba ho c m t ph n t kích th ầ c ban đ u), chúng

ạ ỏ ậ ớ ạ ử ụ ể ả ượ đ c lo i b cùng v i cây g y, và carbon còn l ấ i tái s d ng đ s n xu t

ớ ự ươ c c d ng m i.

Ư ể ủ ể ệ ự ươ u đi m c a b đi n phân nhôm c c d ng thiêu tr ước:

ể ệ ự ươ ướ ữ ư ể B đi n phân nhôm c c d ng thiêu tr c có nh ng u đi m chính sau:

ấ ớ ệ ệ ậ ườ

- Cho phép v n hành công su t l n. Hi n nay, trong công nghi p ng

i ta đã

ể ệ ấ ớ ớ ườ ể ộ ậ v n hành các b đi n phân công su t l n, v i c ệ ng đ dòng đi n có th lên

ể ệ ử ệ ườ ế đ n 350 kA. Công ty Alcoa đang th nghi m b đi n phân có c ng đ ộ

ệ dòng đi n trên 400 Ka .

ể ể ụ ườ ộ

- Cho phép thay đ i k t c u b đ áp d ng c ổ ế ấ

ệ ậ ộ ng đ và m t đ dòng đi n

ế ỳ ệ ử ụ ậ ộ ệ ệ kinh t tu theo giá đi n. M t đ dòng đi n s d ng trong công nghi p dao

ạ ộ đ ng trong ph m vi 0,70,95 A/cm

ạ ỉ ế ủ ệ ệ ậ ỹ

- Đ t các ch tiêu kinh t

ấ k thu t cao c a quá trình đi n phân : hi u su t

ệ ệ ấ dòng đi n 9395%, tiêu hao đi n năng th p (13.000 KWh/t Al), cho phép ti ế t

ệ ượ ứ ả ế ki mệ 2500 3000 KWh/t Al, t c kho ng 20% đi n l ầ ng c n thi t.

ể ệ ử ụ ự ươ ướ ể ả

- Khi s d ng b đi n phân c c d

ng thiêu tr c, có th gi i quy t đ ế ượ c

ườ ấ ầ ụ ả ả ấ ề ấ v n đ môi tr ng vì h p ph flo trong khí th i, không th i các ch t d u.

ơ ớ ệ ả ộ

- Cho phép c gi

i hóa quá trình đi n phân và gi m chi phí lao đ ng. Các thao

ệ ượ ơ ớ ự ộ ố ụ ặ ờ ầ tác công ngh đ c c gi i hóa, t đ ng hóa t i đa nh c u tr c đ c bi ệ và t

ệ ậ ạ ỹ k thu t n p li u.

 Trong công nghệ Soderberg ý t

ưở ơ ả ng c b n là hình thành, n ung và gia nh pậ

ố ộ ế ớ ộ ớ ỉ kh i carbon v i các thanh. M t t ặ bào Soderberg ch có m t anode l n, đ t

ộ ộ ứ ấ ằ ạ trong m t h p ch a b ng thép, trong đó cung c p cho các anode hình d ng

ừ ứ ầ ượ ở ầ ớ ộ ủ ủ c a nó. T ph n trên c a thùng ch a này nó đ c m đ u là l p b t nhão

ủ ể ờ ộ ừ ố màu xanh lá cây. Trong th i gian chuy n đ ng c a nó t trên xu ng d ướ i

ố ộ ứ cùng thùng ch a kh i b t nhão màu xanh lá cây là ậ đ ể nung. Th t không may,

ấ ượ ủ ấ ượ ấ ớ ch t l ng c a các anode Soderberg n ơ ung là th p h n so v i ch t l ủ ng c a

ế ư ệ ặ ở ộ anode prebaked, do đó các t bào Soderberg luôn đ c tr ng b i m t hi u qu ả

ệ ệ ấ ơ ồ ố ệ dòng đi n th p h n và đi n áp n i cao h n, ơ và cũng t n nhi ề t nhi u h n ơ cho

vi c nệ ung anode.

ệ ấ ự ụ ệ ả ớ Hi n nay t t c các nhà máy luy n xây d ng m i áp d ng công ngh ệ

ệ ạ ả ơ ứ ụ ượ ấ ệ prebaked, vì tính hi u qu cao h n hi n t i, m c tiêu th năng l ng th p h n c ơ ụ

ể ả ấ ặ ơ ệ th và phát th i th p h n (đ c bi t là PAH Polycyclic Aromatic Hydrocarbons).

ạ ộ ẫ ộ ị Tuy nhiên, có m t vài nhà máy Soderberg v n đang ho t đ ng, đôi khi trang b thêm

ệ ổ ằ ườ ả ệ ệ ả ượ ả công ngh b sung nh m tăng c ng hi u qu hi n nay và gi m l ng khí th i.

ầ ố ạ ủ ẽ ỉ ớ ữ Trong su t ph n còn l i c a bài báo này, chúng tôi s ch nói t i nh ng công

ệ ủ ề ả ở ụ ế ặ ầ ngh prebake d, m c dù h u h t các ch đ áp d ng c prebaked và công ngh ệ

Soderberg.

ộ ế ể ượ ị ướ ể M t t bào prebaked đi n hình đ c hi n th d i đây:

ọ

ế

Hình 3.3.2.1 Hình minh h a cho t

bào prebaked

3.3.3. Anode

ụ ủ ứ ứ ứ ự ệ ả ấ Trong s n xu t đi n phân nhôm s tiêu th c a carbon là đ ng th 2 đ ng

ự ụ ượ ử ụ ỗ ấ ấ ả sau s tiêu th alumina 415 KG carbon đ c s d ng cho s n xu t m i t n kim

lo i.ạ

ấ ượ ệ ố ồ ớ Ch t l ng Carbon là m i quan tâm l n cho Potroom ( bu ng đi n phân)

ấ ượ ư ề ấ ộ ố ỉ ồ không ch vì nó là cung c p m t ngu n đi u hành t n kém, nh ng vì ch t l ủ ng c a

ể ả ưở ế ự ạ ộ ệ nó kém có th nh h ủ ng đ n s ho t đ ng c a pot ( bình đi n phân).

ự ươ ứ ạ ấ ằ ố C c d ng làm b ng carbon có ch a t p ch t càng ít càng t ố t. Nung than c c

ư ộ ấ ế ắ ỏ ượ ử ụ ệ ầ d u m và h c ín nh m t ch t k t dính đ c s d ng cho nguyên li u.

ể ạ ệ

3.3.3.1 Nguyên li u đ t o thành anode 1) Than cốc

(cid:0) ụ ủ ọ ầ ộ ả ẩ ả ẩ ấ ỏ Than c c ố là m t s n ph m ph c a l c d u, các s n ph m khí và ch t l ng

ạ ủ ả ờ khác đ ượ ố ư c t i u hóa t ố i kh ng th i gian c a than c c

(cid:0) ả ượ ủ > 50% s n l ng c a th gi ế ớ ừ ỹ i t M .

(cid:0) ầ ủ ệ ấ ổ ố T ng s yêu c u c a ngành công nghi p nhôm là 811.000.000 t n.

(cid:0) H ng d n d n tăng l u hu nh và các t p ch t khác vào than c c ố

ướ ư ạ ấ ầ ầ ỳ

ầ ắ 2) D u h c ín

(cid:0) ượ ử ụ ư ộ ấ ế Đ c s d ng nh m t ch t k t dính

(cid:0) Nh a, h c ín là m t h n h p ph c t p c a các h p ch t h u c th m và d ị ứ ạ ủ

ấ ữ ơ ơ ộ ỗ ự ắ ợ ợ

ử ố ệ vòng, mà đ t thành than khi x lý nhi t.

(cid:0) N t nh a than đá đ ự

ố ượ ử ụ ề ữ ổ ế ủ ấ c s d ng ph bi n nh t, do tính b n v ng c a nó nh ư

ấ ế ộ là m t ch t k t dính và có ý nghĩa kinh t ế .

ư ộ ấ ế ứ ủ Ch c năng c a pitch nh m t ch t k t dính.

(cid:0) ấ ướ ố ủ ạ ộ Tính th m n t c a h t than c c ố và tính tr n. c t

(cid:0) Gi

ả ấ ễ ầ ầ i phóng d n d n các ch t d bay h i tr ơ ong quá trình nung anode

(cid:0) Giá tr luy n than c c cao ệ

ố ị

(cid:0) ẽ ữ ế ắ ạ ố ượ Liên k t m nh m gi a than c c & h c ín đ c cacbon hóa

(cid:0) ấ ơ ọ ố ủ ắ ượ Tính ch t c h c t t c a h c ín đ c cacbon hóa

(cid:0) ỳ ư Ít tro và l u hu nh

(cid:0) ả ứ ấ ộ đ ph n ng th p

(cid:0) Đ d n đi n cao

ộ ẫ ệ

ự ươ 3) Tàn c c d ng

(cid:0) ự ươ ế ượ ạ ể ạ ượ C c d ng tái ch đ c làm s ch t ể ạ b nh t ớ có th đ t đ i c 35% (th ườ ng

ủ ơ ớ là h n 20%) c a các anode m i.

(cid:0) ủ ứ ầ Có trong thành ph n thô c a công th c

(cid:0) ứ ư ố ố Tàn c ng gi ng nh than c c

(cid:0) ố ơ ườ ặ ố ả ố Tàn m m ề x p h n, th ng đã tr i qua đ t không khí ho c đ t Carboxy,

ự ế ấ ượ ộ có tác đ ng tiêu c c đ n ch t l ng anode.

ấ ả 3.3.3.2 S n xu t anode

ợ ổ 1)T ng h p

ầ ượ ộ ỗ ủ ạ ố ợ ố Nung than c c d u khí đ c nh n ậ là m t h n h p c a các h t than c c khác

ừ ụ ế ế ị ườ ố ượ ọ nhau, t b i m n đ n mi ng có đ ng kính 23 cm. Than c c này đ c sàng l c và

ế ướ ượ ư ộ ỡ ắ s p x p thành 34 kích c khác nhau. Các kích th c trên đ c đ a qua m t máy

ộ ầ ữ ề ọ ộ ượ ỡ ạ ạ nghi n tác đ ng, sàng l c m t l n n a và đ c phân lo i thành các kích c h t.

ượ ượ ỡ ạ ỗ ớ ờ ượ ấ ỗ ợ L ng đo đ c v i m i kích c h t bây gi c l y ra cho vào h n h p khô. đ

ố ượ ứ ượ ế ế ể S l ng h t đ ạ ượ ấ ừ ộ c l y t m t công th c đ c thi ả ấ t k đ cung c p các kho ng

ộ ẫ ả ượ ấ ữ ạ ầ ạ ặ ố ớ tr ng dày đ c tr n l n gi a các h t thô ph i đ c l p đ y v i các h t có kích

ướ ữ ạ ả ượ ấ th ố c trung bình và các kho ng tr ng gi a các h t trung bình đó đ ở ầ c l p đ y b i

ạ ướ các h t có kích th c nh , v ỏ .v…

ả

ỗ ợ

ứ

ộ

B ng 3.3.3.2

M t công th c trung bình cho h n h p khô

ố ượ Kích th ướ ạ c h t S l ng

Thô 30%

Trung bình 20%

M nị 50%

2) Tr n l n

ộ ẫ

ầ ắ ượ ứ ượ ỗ ọ ộ ố D u h c ín đ ợ c thêm vào h n h p khô và m i th đ c pha tr n t ộ t trong m t

ộ ạ ớ ỏ máy tr n t i 160180 đ C. ộ Ở ệ ộ nhi t đ này ắ ầ d u h c ín ở hóa l ng và tr thành l p áo

ố ượ ủ ạ ớ ố ỉ ầ choàng (l p ph ) cho các h t than c c. S l ng ạ d uầ thêm vào nên ch c n đ t

ề ắ ầ ượ ẽ ẫ ế ượ đ ế c đi u đó. N u không đ ủ d u h c ín đ c thêm vào s d n đ n “ dry pockets”

ế ẽ ề ấ ạ ủ (túi khô), quá nhi u ề d u ầ s gây ra các v n đ khác trong các giai đo n ti p theo c a

ộ ự ươ ế ạ ệ ế ả ố ượ vi c ch t o anode k t qu là hình thành m t c c d ng kém. S l ng chính xác

ế ỏ ơ ứ ế ệ ạ ầ c n thi ộ t có liên quan đ n là công th c pha tr n khô. Các h t nh h n có di n tích

ể ượ ơ ủ ở ầ ế ề ặ ớ b m t l n h n đ đ c ph b i pitch do đó nhi u ề d uầ là c n thi ộ t cho cùng m t

ố ượ ố ượ ố kh i l ng than c c. S l ng trung bình là 1620% ắ ầ d u h c ín .

3. Hình thành kh iố

ả ượ ủ ộ ộ ạ ổ B t nhão nóng màu xanh n i lên c a máy tr n ph i đ c làm l nh v ề

o C tr

ả ướ ượ ạ ề ể ố kho ng 110120 c khi nó đ c n p vào quá trình ép kh i. Đi u này là đ các

ấ ố ượ ủ ạ ằ ố kh i hình thành l y đ ậ c hình d ng c a chúng. B ng quy trình hình thành kh i m t

3 đ n 1,55

ợ ả ố ủ ẩ ỗ ườ ượ ừ ế ộ đ kh i c a h n h p s n ph m th ng đ c nâng lên t 1,01,1 g.cm

1,65 g.cm3.

ố ượ ự ấ ằ ằ ặ ộ Các kh i ép bên trong đ c hình thành b ng m t mình áp xu t ho c b ng s rung

ấ ố ượ ư ơ ộ đ ng và áp xu t. Các kh i màu xanh lá cây đ ư ữ c làm mát h n n a và đ a vào l u

ữ ạ ế ờ ượ ư tr t m th i cho đ n khi chúng đ c đ a vào lò nung.

ử ệ 4.X lý nhi t

ươ ượ ậ ớ Trong lò các c cự d ng xanh đang đ c làm nóng ch m lên t i kho ng ả 1100

ộ ầ ữ ể ố ổ ỳ 1120 0C và làm mát t ừ ừ t xu ng m t l n n a. T ng chu k nóng có th kéo dài 16

ấ ế ủ ụ ể ể ủ 28 ngày. M c tiêu c a baking anode xanh là đ chuy n hóa ch t k t dính pitch c a

ấ ự ươ ể ặ ớ ố ể ả nó vào than c c đ s n xu t c c d ng nung v i các đ c đi m sau:

(cid:0) Đ b n c h c đ đ ch u đ

ộ ề ơ ọ ủ ể ị ượ ử ố ộ ệ c các tác đ ng x lý và s c nhi t.

(cid:0) Đ d n đi n cao cho s h đi n áp và năng l

ự ạ ệ ộ ẫ ệ ượ ấ ơ ổ ấ ng t n th t th p h n.

(cid:0) Ho t tính hóa h c th p ch ng l

ấ ạ ọ ố ạ ự ấ ủ i s t n công c a carbon dioxide và khí

xung quanh.

ơ ụ ể ằ ấ ễ ể ươ Đ tách ra các ch t d bay h i c th b ng ch ể ng trình ki m soát nhi ệ ộ t đ

oC vì nhi

ự ươ ệ ộ ượ ọ đ c g i là ỏ nung. Nó đòi h i nung các c c d ng xanh trên 1000 ạ t đ ho t

oC. D i nhi ướ

ủ ế ệ ả ệ ộ ể ẫ ế ộ đ ng c a t bào đi n phân là kho ng 1000 t đ này có th d n đ n đ ộ

ộ ứ ề ệ ấ ằ ặ ở ơ ề b n và đ c ng kém, đi n tr cao h n và m t cân b ng hóa h c. ọ Nung đ u đ n đ ể

ệ ộ ủ ỗ ấ ể ự ụ ấ ế lên đ n nhi t đ đ cao đ s tiêu th carbon th p cho m i t n kim lo i đ ạ ượ ả c s n

ấ ượ ử ế ể ả ấ xu t. Các anode đã đ ượ nung đ c ọ c g i đ n (trình đâm/ s c) đ s n xu t anode t ừ

ượ ử ế ệ ể ượ ử ụ ệ ơ n i nó đ ồ c g i đ n bu ng đi n phân đ đ c s d ng trong các bình đi n phân.

ệ ấ 3.3.4 Ch t đi n phân

ủ ệ ấ ầ ượ ử ụ Criolite là thành ph n chính c a ch t đi n phân đ ệ c s d ng trong đi n

3AlF6, m t đôi florua c a natri và nhôm. Nó

ọ ủ ộ ứ phân nhôm. Công th c Hóa h c đó là Na

ộ ố ạ ạ ộ ể ạ ấ ạ ắ ộ ổ là m t lo i b t màu tr ng d ng h t. M t s t p ch t có th làm nó đ i màu xám

ủ ể ặ ồ ho c màu h ng. Đi m đóng băng c a crolite là 1009 ° C.

2), đ

ượ ổ ợ ừ ượ ấ ở ạ Criolite đ c t ng h p t fluorspar (CaF c tìm th y ậ d ng khoáng v t

ượ ử ằ ấ ự t nhiên. Fluorspar đ ể ả c x lý b ng acid sulfuric đ s n xu t axit flohydric HF.HF

2O và alumina đ s n xu t băng th ch.

ả ứ ớ ể ả ấ ạ sau đó ph n ng v i natri oxit Na

ỷ ệ T l criolite =

ộ ố ụ ệ ấ ừ Ngoài Criolite, ch t đi n phân còn có m t s ph gia t ậ khoáng v t fluoride

3, CaF2, LiF, MgF2, và NaCO3.

nh AlFư

ấ ủ ệ ấ Các tính ch t c a ch t đi n phân:

(cid:0) ồ ạ ạ ề ể ạ ượ i d ng nóng ch y nhi th đ t đ c mà không quá

T n t ề nhi u khó khăn trong ả ở quá trình đi n phân ệ ộ t đ cao, đi u có ệ .

(cid:0) ủ ẫ ạ ổ ỉ ế bào

ậ ộ ủ ấ ặ Có m t đ đ th p mà nó v n n i trên đ nh c a kim lo i nhôm trong t ể đ ngăn ch n quá trình oxy hóa nhôm.

(cid:0) Đ c s d ng nh m t dung môi cho alumina. ư ộ

ượ ử ụ

(cid:0) ể ệ ệ ề ẫ Ion hóa và d n đi n do đó có th truy n dòng đi n .

(cid:0) ề ấ ấ ơ Tính bay h i th p do đó m t không quá nhi u.

ệ ủ ể ệ 3.3.5 Quy trình làm vi c c a b đi n phân

ệ ệ ầ Nguyên li u trong quá trình đi n phân Các nguyên li u chính c n thi ệ ế ể t đ

ệ ạ ấ ả s n xu t nhôm là alumina, carbon, đi n, nhôm florua và băng th ch (cr iolite).

ấ

ệ

ả

B ng 3.3.3.1 Nguyên li u trong quá trình s n xu t 1 t n nhôm

Alumina Carbon Criolite Đi n ệ

Aluminium Fluoride

1930 415 2 20

13460KWH/t Al

Nguyên li uệ Tiêu th lýụ thuy tế (Kg /m iỗ Tôn nhôm)

Theo “Global Advanced Manufacturing Institute”

ử ệ ạ ườ ượ ọ M t ộ t bàoế kh nhôm hi n đ i, th ng đ ộ ể ệ c g i là m t b đi n phân, đ ượ c

ữ ằ ỏ làm b ng v thép hình ch nh t ạ ậ . T i Balco (Bay Area Laboratory CoOperative)bể

ệ ộ ậ ệ ằ đi n phân dài 15.780m ; r ng – 4.180 m, cao 1.372m), lót b ng v t li u cách nhi ệ t

ị ử ố ở ự ươ ệ ự ữ ệ ấ ch u l a. Kh i carbon phía trên là c c d ng, gi a 2 đi n c c là ch t đi n phân,

ợ ỗ ả ướ ệ đó là h n h p criolit e – alumina nóng ch y (alumin ế a chi m d i 10%). Đi n áp s ử

ừ ườ ể ệ ạ ừ ệ ộ ể ệ ụ d ng đ đi n phân t 4 – 5V, c ố ớ ng đ dòng đi n đ i v i các b hi n đ i t 200 –

ể ệ ả ỉ ế 300 kA (b cũ ch kho ng 60 – 100 kA). Dòng đi n đi vào t ự bào thông qua 40 c c

ộ ớ ỏ ế ủ ệ ươ d ng carbon prebaked. M t l p v k t đông ị c a dung d ch đi n phân và alumina

ệ ị ả ượ bao ph ủ dung d ch đi n phân nóng ch y. Alumina trong ể ệ b đi n phân đ c cung

ự ể ệ ấ ế ế ể ấ c p thông qua các đi m cung c p nhiên li u. S cách nhi ệ ượ t đ c thi t k đ cung

ệ ấ ể ệ ớ ứ ấ ả ấ ủ c p đ nhi ệ t m t đ duy trì b o v l p ch t đi n phân đông c ng trên thành c a t ủ ế

ư ả ở ướ ự ươ ổ ớ ị bào, nh ng không ph i là phía d i các c c d ng. Các l p giúp n đ nh nhi ệ ộ t đ

ự ề ệ ằ ớ ơ c a ủ ch t ấ đi n phân b ng quá trình đóng băng có chi u dày l n h n khi s phát

ệ ự ấ ỏ ệ nhi t th p và m ng đi khi tăng s phát nhi t.

ữ ả ả ả Kho ng cách gi a anodenhôm nóng ch y, kho ng cách anodecathode,trong

ạ ừ ớ ph m vi t 4,55 cm.Dòng thép và các thanh thu, tham gia vào l p lót carbon, mang

ệ ừ ế ượ ệ ừ ượ ắ dòng đi n t các t bào. Nhôm đ c đi n phân t alumina hòa tan đ ọ c l ng đ ng

ủ ể ả ượ ả thành b nhôm nóng ch y. Oxy c a alumina hòa tan đ c th i lên trên và đ ượ ự c c c

ủ ế ươ d ng carbon c a t ụ bào tiêu th .

ấ ả ượ ế ố ỗ T t c các ể ệ b đi n phân đ c k t n i thành chu i. Cr iolite (Na3AlF6), có khả

ủ ệ ấ ầ năng hòa tan cao cho oxit nhôm, là thành ph n chính c a ch t đi n phân Hall

ậ ở ộ ấ ệ ấ Heroult. V n hành quá trình nhiêt đ th p nâng cao hi u su t; do đó, nhi ệ ộ t đ

ắ ầ ơ ỏ ượ ụ ấ ạ ố ở ườ đ ng pha l ng (n i đóng băng b t đ u) đ c h xu ng b i các ch t ph gia khác

ừ ế ố nhau t 1011°C (cho criolite tinh khi t) xu ng 930960°C. Alumina, nhôm florua và

ổ ế ụ ệ ấ ấ ấ canxi florua là các ch t ph gia ph bi n nh t. Canxi vào ch t đi n phân khi canxi

ể ạ ượ ả ứ ạ ấ ớ oxit t p ch t có trong alumina và ph n ng v i nhôm florua đ đ t đ ộ ạ c m t tr ng

2 t

ớ ồ ộ ổ ị ừ ượ ử ồ thái n đ nh v i n ng đ 46% CaF đó nó đ ấ ớ c đ ng g i vào nhôm và m t v i

ủ ớ ố ộ ư ố ộ ằ t c đ b ng v i t c đ đ a vào c a nó .

DC Fluorite

Al2O3 Al2O3

Làm giàu

Anode m iớ Al2O3

ử ụ Anode đã s d ng

ệ ủ ể ệ

ơ ồ

Hình 3.3.3.1 S đ quy trình làm vi c c a b đi n phân

3.3.6 Các ph n ng ả ứ ở ệ ự đi n c c

2. Carbon đ

ả ứ ệ ườ ạ ượ Trong các ph n ng đi n phân th ng t o ra khí CO ấ c cung c p

ậ ệ ượ ế ể ậ ở b i các v t li u anode, oxy đ ứ ủ c v n chuy n đ n anode trong các hình th c c a

2 và Al2O2F6

4 có thể

ứ Ở ồ ộ ph c anion AlOF. n ng đ alumina cao các loài Al2O2F4

ả ứ ị ủ ề ả ượ đ c th i ra theo đ ngh c a các ph n ng:

2+4F+C CO2 + 4e + 2AlF4

(5) Al2O2F4

4 + 2F+ C CO2+4 e + 2AlF4

(6) Al2O2F6

ữ ả ạ ệ ượ ả ứ Nh ng ph n ng này gi i thích t ấ i sao các ch t đi n phân đ c làm giàu b iở

4 g n v i quá trình đi n phân anode.

ự ế ệ ầ ớ Ở ồ ộ ặ AlF3 ho c th c t AlF ấ n ng đ th p

(4x) có th chi m u th , các ph n ng có th đ ế

ế ư ả ứ ể ượ ể ế alumina, loài Al2OFx c vi t nh ư

4 + C CO2+ 4e+ 4AlF4 (7)

(8)

2Al2OF8

2 +C CO2+ 4e+ 4AlF4

4F + 2Al2OF6

ượ ệ ủ ệ ứ ự ệ ấ ằ ợ Nó đã đ c g i ý r ng s xu t hi n c a hi u ng anode trong đi n phân có

ấ ủ ệ ứ ế ể ậ ả ứ th liên quan đ n b n ch t c a các ph c AlOF. Vì v y hi u ng anode có th ể

2O2Fx

(2x) trong dung d ch nóng ch y ị

ở ự ả ả ở ồ ượ đ c gây ra b i s suy gi m ion Al n ng đ ộ

ả ứ ụ ề ằ ấ ậ ọ ộ alumina th p. Đi u này ng ý r ng các ph n ng (7) và (8) có đ ng h c ch m so

ả ứ ớ v i các ph n ng (5) và (6).

ả ứ ặ ỉ Ph n ng Cathode ch có cation có m t trong cr iolitealumina nóng ch y làả

+ tr thành ch t mang dòng đi n chính, nó đã cho th y r ng s hình

ấ ằ ự ệ ấ ở Na+. M c dù Na ặ

ượ ư ệ ấ ộ ợ ỗ ơ ủ thành c a nhôm đ c a chu ng h n natri trong các h n h p ch t đi n phân đ ượ c

ẩ ủ ứ ệ ệ ộ ử ụ s d ng trong công nghi p, vì s c đi n đ ng tiêu chu n c a nhôm d ơ ươ g h n natri n .

ẩ ả ượ ư ề ặ ệ ộ ọ Do đó nhôm là s n ph m đ c u tiên v m t nhi ằ t đ ng h c. Vì không có b ng

3 + t n t

ứ ằ ộ ở ị ch ng r ng các ion Al ồ ạ ấ ả i, t ả t c các nhôm nóng ch y b ràng bu c b i các

ả ứ ứ ạ ả anion t o ph c khác nhau. AlOF tham gia vào các ph n ng anode nên các ph n

ứ ể ả ở ế ấ ạ ng có th x y ra cathode nh t liên quan đ n nhôm còn l ứ i có ch a các ion

3 và AlF4. Ph n ng t ng th có th đ

3+ 3eAl + 6F (9)

ả ứ ể ượ ể ổ ế ư AlF6 c vi t nh

AlF6

(10)

AlF4 +3e Al + 4F

ả ứ ể ượ ư ự ẩ ệ ộ Ph n ng (9) có th ít đ c a chu ng vì l c đ y tĩnh đi n lên các ion AlF

ẽ ơ ừ ạ ọ ườ ả ứ ợ ả m nh m h n t cathode.Trong m i tr ng h p, các ph n ng này gi i thích t ạ i

ộ ồ ứ ệ ầ ấ ớ ộ sao các ch t đi n phân g n v i cathode ch a m t n ng đ cao c a ủ ion F.

ộ ượ ệ ố ệ ấ ớ ế ệ Đi n phân nhôm tiêu t n m t l ng đi n r t l n, chi phí đi n đã chi m 25%

ể ể ầ ả ấ ả giá thành; đ làm ch y 1 t n nhôm c n kho ng 13,5 18,5 MWh đ tách nhôm ra

ụ ấ ứ ấ ấ ỏ ở kh i oxi trong alumina; m c tiêu th th p nh t là 13.500 KWh/t n nhôm nhà máy

ủ ệ ở ấ ở đi n phân nhôm Moral c a BHP Mozambic, cao là 16.292 KWh/t n nhôm nhà

ở ấ ậ ả ỉ ạ ệ ệ ấ ả máy Bratsk Nga. Vì v y, s n xu t nhôm ch đem l i hi u qu khi giá đi n th p <

ể ượ ạ ườ 3 US cent/KWh. Đ có đ c giá thành h , các công ty th ệ ng có nhà máy đi n

ỷ ệ ư ế ầ ớ ớ ổ riêng, h u h t là thu đi n nh Alcan có t ỷ ệ i 11 nhà máy thu đi n v i t ng công

ấ ự ả ấ ượ ượ ệ ả ấ su t 4.156 MW, Alcoa t s n xu t đ c 25% l ng đi n cho s n xu t.

ộ ố ề ư ệ 3.3.7 M t s đi u l u ý trong quá trình đi n phân

ệ ệ ượ

- Trong quá trình đi n phân, nhôm oxit là nguyên li u đ

ủ ế c tiêu hao ch y u

ượ ở ự ậ ả ể đ thu đ c Al c c âm và thoát khí ra ở ự ươ c c d ấ ng. Vì v y ph i cung c p

ể ể ệ ượ ụ ờ nhôm oxit vào b đ quá trình đi n phân đ ứ ộ c liên t c. C m t th i gian

ạ ỏ ệ ể ằ ỡ ớ ậ ấ ị nh t đ nh l i cho nhôm oxit vào b , b ng cách đ p v l p v đi n phân hình

ề ặ ể ạ ả ớ ỏ thành trên b m t b , sau đó l i r i nhôm oxit lên trên l p v đó.

ế ở ự ươ ầ ầ ị

- Quá trình đi n phân ti n hành ệ

oC, c c d

950 ng b ăn mòn d n d n trong

ự ươ ệ ả ị ố quá trình đi n phân nên đ nh kì ph i cho c c d ặ ng xu ng ho c cho thêm h ồ

ự ươ vào c c d ng.

ự ế ị ự ụ ấ ạ ấ ơ ị ị

- Th c t

, do b c c than h p ph , do b bay h i, b các t p ch t khác phân li,

ệ ề ậ ầ ả ầ ấ ị ỉ ỷ ệ t l ổ thành ph n ch t đi n phân không n đ nh vì v y c n ph i đi u ch nh

ệ ể ệ ạ ầ ấ ớ thành ph n ch t đi n phân. Khi m i cho ch y b đi n phân, NaF trong

ị ấ ị ự ụ ư ấ ộ ờ ụ ữ Criolite b c c than h p ph , nh ng sau m t th i gian không b h p ph n a,

ả ứ ị ấ ơ ở lúc đó AlF3 b m t đi do bay h i và phân ly b i ph n ng:

2Na3AlF6 + 3Na2O Al2O3 + 12NaF

2Na3AlF6 + 3H2O Al2O3 + 6NaF + 6HF

3 đ gi

ậ ể ữ ổ ỷ ố ầ Vì v y, c n cho thêm AlF ị n đ nh t s Criolite.

ầ ở ỏ ứ ể ệ

- Al l ng tích lũy d n

đáy b trong quá trình đi n phân. C 34 ngày tháo Al

ộ ầ ể ả ằ ả ệ ế ở ể m t l n. Đ đ m b o cân b ng nhi t, không nên tháo h t nhôm b ra và

ườ ể ạ ộ ượ ứ ề ỏ ớ ướ th ng đ l i m t l ng nhôm l ng ng v i chi u cao n ả c nhôm kho ng

ệ ể ọ ệ ớ 15cm. Nhôm đ n phân ra g i là nhôm nguyên khai (đ phân bi t v i nhôm tái

ộ ạ ế ừ ch ), có đ s ch t 99,50 – 99,85% Al.

ư ậ ệ ố ề Nh v y, quy trình đi n phân Hall heroult là quy trình tuy tiêu t n nhi u

ượ ệ ơ ư ả năng l ng cho quá trình điên phân, nh ng quy trình này có công ngh đ n gi n và

ượ ộ ố ượ ấ ớ ấ ượ ả ẩ ấ ả s n xu t ra đ c m t s l ng nhôm r t l n, s n ph m nhôm có ch t l ng cao.

ạ ộ ế ỷ ể ộ ơ Sau h n m t th k ho t đ ng quy trình HallHeroult ngày càng phát tri n và có

ề ả ế ượ đ ự c nhi u c i ti n tích c c

Ậ

Ế

4. K T LU N

ạ ữ ủ

ươ ữ ủ ứ i b i nh ng đ c tính quý giá c a nhôm. Trong t

ộ ặ ệ ượ ệ ề ơ ộ ố ị Nhôm là m t kim lo i vô cùng giá tr và h u ích trong cu c s ng c a con ụ ng lai ng d ng c a nhôm ấ c phát hi n nhi u h n n a, và ngành công nghi p nhôm là ngành mà b t

ể ố ố ườ ở ủ ng ữ ẽ s còn đ kì qu c gia nào cũng mu n phát tri n.

ộ ữ ượ ạ ữ Bauxite là m t trong nh ng lo i qu ng có tr l ấ ng nhi u nh t trên th gi

ề ấ ể ả ủ ớ

ệ ả ữ ượ ướ ộ ng Bauxite trên th gi c có tr l

ng lai xa. Vi ề ớ ủ ướ ế ớ ặ i, ề ti m năng c a Bauxite là vô cùng l n trong công nghi p s n xu t nhôm k c trong ế ớ ệ ươ i t đó đó là ti m năng l n c a đát n ữ t Nam là m t trong nh ng n c chúng ta.

ả ộ ượ ơ ấ Quy trình Bayer trong s n xu t alumina là m t quy trình đ c h n 90% nhà

ế ớ ả ấ ậ ơ ớ ỹ ầ ượ ụ ả máy s n xu t alumina trên th gi i áp d ng v i k thu t đ n gi n, c n l ng nhi ệ t

ấ ượ ấ ượ ạ ả ẩ ố ố th p, tiêu t n ít năng l ng, h giá thành, ch t l ng s n ph m t t. Tuy nhiên

ươ ạ ộ ố ượ ả ữ ầ ớ ỏ ph ng pháp này l i th i ra m t s l ng l n bùn đ , trong nh ng năm g n đây

ừ ễ ỏ ươ ộ ượ l ng bùn đ này không ng ng tăng cao, gây ô nhi m môi tr ế ng và tác đ ng đ n

ườ ộ ấ ề ậ ầ ỏ ứ s c kh e con ng ữ ộ i, nó là m t v n đ đáng báo đ ng. Chính vì v y, c n có nh ng

ả ả ế ử ữ ệ ệ ỏ ợ gi ể ả i pháp trong vi c x lý bùn đ và nh ng c i ti n công ngh phù h p đ gi m

ớ ượ b t đ ỏ c bùn đ .

ệ ệ ấ ể ả Quá trình đi n phân Hall heroult là quy trình đi n phân duy nh t đ s n

ấ ặ ệ xu t nhôm, m c dù ố t n kém ệ ngu n ồ đi n năng, ồ ngu n ngu yên li u là bauxite l n.ớ Vì

ạ ộ ệ ấ ố ớ ậ v y môt nhà máy luy n nhôm mu n ho t đ ng v i công su t cao, cho ch t l ấ ượ ng

ợ ề ề ữ ề ầ ợ ạ kim lo i nhôm t ố , có l t i nhu n ậ c n ch n ọ nh ng đi u ki n ệ ệ phù h p v đi u ki n

ệ ệ ượ ề ệ ườ ế ề nguyên li u, đi u ki n năng l ng, đi u ki n môi tr ng và kinh t xã h i ộ , và

ừ ệ ế ỉ ế ượ ồ ượ không ng ng c a ti n công ngh sao cho ti ệ t ki m đ c ngu n năng l ng. Trong

ể ế ế ể ệ ầ ệ ồ khi đó ta c n phát tri n ngành công nhi p tái ch nhôm đ ti t ki m ngu n năng

ượ l ng.

Ả

Ệ

TÀI LI U THAM KH O

[1]. “Aluminium production Technology”.

[2]. M.AuthierMartin, G. Forté, S. Ostap, and J. See, The Mineralogy of Bauxite for

Producing Smeltergrade Alumina.

[3]. H. Pyter, G.Tom, Extraction of Aluminium, (2010), 1214.

[4]. http://vi.wikipedia.org/wiki/Bô_xít.

[5].http://www.World aluminium.org/About+Aluminium Production/Bauxit e+ mining

/Geology+of+Bauxite.

[6]. Bauxite Mining and the Environment

[7]. “Biobeneficiation of bauxite using Bacillus polymyxa: calcium and iron removal”,

International Journal of Mineral Processing. Elsevier Science B.V, 11 1996, pp. tr.51

60.

[8].http://www.ciren.gov.vn/index.php?option=com_vanbans&id=861&Itemid=54.

ề ệ ế ị ữ ượ ề ấ ị Quy t đ nh v vi c ban hành Quy đ nh v thăm dò, phân c p tr l ng và tài

nguyên bauxite.

[9].http://www.hs.wisd.org/ddaughenbaugh/Picture/alcoa_aluminum_smelter_and_mi

ne.htm

ễ ề ổ ặ T ng quan v tài nguyên qu ng [10]. Nguy n Thanh Liêm, 22 tháng 10 năm 2008. “

ế ế ử ụ ạ ặ Bauxite và Quy ho ch phân vùng thăm dò, khai thác, ch bi n, s d ng qu ng

ế ạ ả ộ bauxite giai đo n 20072015 có xét đ n năm 2025 .” H i th o Gia Nghĩa 22

ắ ệ 23/10/2008. Ð k Nông, Vi t Nam.

[11].Wikipedia.ThFreeEncyclopedia.“Bayer Process.” http://en.wikipedia.org /wiki

[12] Wikipedia.TheFree Encyclopedia.“HallHéroult Process.” http://en.wikipedia.oR

g/wiki.

Tiểu luận: Tính chất nhôm Bauxite

Tiểu luận với đề tài "Tính chất nhôm Bauxite" trình bày 3 nội dung chính: Tổng quan về nhôm, tổng quan về Bauxite, quy trình sản xuất nhôm. Mời các bạn tham khảo nội dung đề tài để hiểu rõ hơn về các nội dung trên.

Chủ đề:

Đồ án môn công nghệ vật liệu

Ụ

Ụ

M C L C

Ụ

Ả

DANH M C HÌNH NH

Ả

Ụ DANH M C B NG

M Đ UỞ Ầ

Ổ

Ề

1. T NG QUAN V NHÔM

ấ ậ

ủ

ạ

ả

ấ

- Các h p kim nhôm t o thành m t thành ph n quan tr ng trong các máy bay

- Khi nhôm đ

- Các lo i v ph nhôm đôi khi đ ủ

- H p kim nhôm, nh và b n, đ

- Đóng gói (can, gi y gói, v.v

- X lý n ử

- Xây d ng (c a s , c a, ván, v.v

- Các hàng tiêu dùng có đ b n cao (trang thi

- Các đ

- Ch t o máy móc.

- M c dù t ặ

- Nhôm siêu tinh khi

- Nhôm d ng b t thông th

- Nhôm d

- Ph n l n các b t n nhi

- Oxit nhôm, alumina, đ

- S ự oxi hóa nhôm t a ra nhi u nhi

- Ph n ng nhi ả ứ

ủ

ứ

ạ

ụ Hình 1.1.2 Các ng d ng c a kim lo i nhôm

ề ị ườ

ự

ế

ữ

ầ

ả

ả ượ alumina và nhôm trong nh ng năm g n đây

ả ượ

ế ớ

ủ

ơ ị

ệ i năm 2015, đ n v (tri u

ự t n)ấ

ế

ủ ơ

ế

ự Hình 1.2.2 D báo giá nhôm

ơ ị

Ổ

Ề

2. T NG QUAN V BAUXITE

ố ữ ượ

ừ

ể ồ Hình 2.1.1 Bi u đ phân b tr l

ự ng bauxite theo t ng khu v c

ả ồ

ạ ộ

ế ớ

ố

ả

ấ

ậ ơ ả ủ

ọ

ả

ầ

- Bauxite gibbsite (hàm l

- Bauxite h n h p gi