Tác hại của silic không chỉ giới hạn như những điều vừa nêu mà còn gây nên sự tiêu hao, mất mát kiềm và Al2O3 do tạo ra natri alumosilicat. Về phương diện khoáng vật thì mica, clorit (4FeO.Al2O3.3SiO2.4H2O), fenspat đều không tác dụng với dung dịch luân lưu và đi vào bùn đỏ. Tương tự như vậy đối với thạch anh (SiO2) nếu ở nhiệt độ (105-107°C). Tuy nhiên, ở nhiệt độ (140-145°C), thạch anh có cỡ hạt mịn sẽ tác dụng với dung dịch luân lưu theo cơ chế như caolinit. Trong số các khoáng chứa silic, caolinit là tác nhân chủ yếu gây nên tiêu hao kiềm. Sự tiêu hao này có thể thấy rõ qua công thức tính lượng kiềm (Wmin) cho sản xuất 1T Al2O3.
| STT | Lượng nạp bauxit (g/l) |
Thời gian (h) | Thành phần dung dịch (g/l) | αc | Thành phần bùn đỏ (%) | ηtt % | ||
| Na2Oc | Al2O3 | Al2O3 | Fe2O3 | |||||
| 1 | 206 | 0,5 | 153,70 | 175,70 | 1,44 | 15,35 | 50,68 | 90,20 |
| 2 | 1,0 | 155,70 | 176,18 | 1,45 | 14,21 | 50,68 | 90,93 | |
| 3 | 1,5 | 155,69 | 175,79 | 1,46 | 14,62 | 49,36 | 90,41 | |
| 4 | 2,0 | 155,69 | 175,49 | 1,46 | 15,23 | 52,67 | 90,64 | |
| 5 | 2,5 | 155,70 | 175,20 | 1,46 | 15,03 | 50,02 | 90,28 | |
| 6 | 3,0 | 155,68 | 175,70 | 1,46 | 14,82 | 49,03 | 90,22 | |
Bảng 4. Kết quả phân tích dung dịch, bùn đỏ và hiệu suất hòa tách
Như vậy, cứ mỗi kg SiO2 trong bauxit sẽ làm mất mát 0,85kg Al2O3 và 0,516kg Na2O (≈0,666kg NaOH) vào cặn đỏ. Kết quả phân tích thành phần khoáng vật cho thấy, ôxit silic trong bauxit Gia Nghĩa tồn tại chủ yếu ở dạng caolinit và do đó không thể tránh khỏi tình trạng tiêu hao kiềm, mất mát nhôm như vừa nêu.
Cũng từ kết quả phân tích ở bảng 2 cho thấy, trong bauxit Gia Nghĩa sắt tồn tại ở hai dạng khoáng vật chính là hematit (Fe2O3) và gơtit (HFeO2). Trong mạng tinh thể gơtit thường có một lượng Al2O3 thay thế đồng hình và không thể thu hồi được khi hòa tách ở nhiệt độ thấp. Hêmatit hoàn toàn không tác dụng với kiềm trong quá trình hòa tách và đi vào bùn đỏ. Gơtit, alumôgơtit (Fe1-xAlxOOH) cũng không tác dụng với kiềm nhưng lại bị mất nước hyđrat. Tuy nhiên, sau đó trong quá trình lắng, đặc biệt khi rửa bùn đỏ, hai khoáng vật sắt trên ngậm lại nước và bị trương phình lên gây cản trở tốc độ lắng bùn đỏ. Như vậy, với bauxit cao sắt như Gia Nghĩa thì lượng bùn đỏ thải ra sẽ cao và do đặc điểm tồn tại của khoáng vật sắt, tất yếu sẽ gặp khó khăn trong quá trình lắng, lọc bùn đỏ và mất mát kiềm ở dạng hấp phụ cũng sẽ cao.
Trên đây là một vài nhận xét về tính chất công nghệ của bauxit Gia Nghĩa trên cơ sở kết quả phân tích thành phần vật chất của nó. Tóm lại, với môđun silic bằng 17,7 và khoáng vật nhôm chủ yếu ở dạng gipxit, nên loại bauxit gipxit này rất phù hợp với phương pháp Bayer châu Mỹ.
Tuy nhiên, cần tiến hành thêm khâu tiền khử silic ở mọi nhiệt độ hòa tách, kể cả hậu khử silic nếu hòa tách ở điều kiện áp suất khí quyển, đồng thời có giải pháp phù hợp để cải thiện tính lắng, lọc của huyền phù và rửa bùn đỏ.
3.2. Thực nghiệm hòa tách
Với tầm quan trọng trong toàn bộ quá trình Bayer, hòa tách được chọn là khâu kiểm nghiệm sơ bộ tính chất công nghệ của bauxit Gia Nghĩa. Quá trình hòa tách được thực hiện trong thiết bị gồm 6 autoclave 200 ml, ổn nhiệt bằng dầu với chế độ được chọn qua tham khảo các tài liệu [3, 4, 5], cụ thể: – Lượng nạp dung dịch luân lưu là 150ml và nồng độ là [g/l]: 164,66 Na2Oc; 90,78 Al2O3; (c=2,98. – Lượng nạp bauxit: 31,9 g (tương đương với nồng độ chất rắn là 206 g/l dung dịch luân lưu). – Nhiệt độ hòa tách: 145°C. – Thời gian hòa tách: 3 h. – Tốc độ khuấy: 50 v/ph. Trong quá trình hòa tách, cứ sau 0,5 h lấy mẫu dung dịch và bùn đỏ phân tích. Kết quả được nêu trong bảng 4.
Từ kết quả phân tích và tính toán cho thấy, sau 0,5 h hiệu suất hòa tách thực tế – ηtt đạt 90,20 % và sau 1 h ηtt đạt 90,93 %. Nếu tiếp tục quá trình cho tới 3 h thì hiệu suất hòa tách gần như không đổi. Điều này khẳng định, bauxit gipx- it Gia Nghĩa rất dễ hòa tách và quá trình xảy ra nhanh, có thể đạt hiệu suất hòa tách lý thuyết trong điều kiện tối ưu.
4. Kết luận
Qua nghiên cứu thành phần vật chất của bauxit Gia Nghĩa có thể rút ra một số kết luận sau đây: – Thành phần vật chất của bauxit Gia Nghĩa có sự tương đồng về mặt định tính và định lượng với các mẫu bauxit khác ở khu vực Tây nguyên cũng như so với bauxit laterit ở một số nước trên thế giới. – Về phương diện công nghệ, bauxit gipxit Gia Nghĩa rất phù hợp với việc sử dụng phương pháp Bayer châu Mỹ cho sản xuất alumin. – Loại bauxit này rất dễ hòa tách và thực thu Al2O3 có thể đạt xấp xỉ hiệu suất hòa tách lý thuyết trong thời gian ngắn.
[symple_box color=”gray” text_align=”left” width=”100%” float=”none”]
Tài liệu trích dẫn
- Dự thảo: “Quy hoạch phân vùng thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng bauxit giai đoạn 2005-2015 có xét tới 2025”, Viện Khoa học và công nghệ Mỏ-Luyện kim, 4/2006
- K. Tomko – Ondrei Sabo, Vyroba hlinika, SVTL, Bratislava, 1965
- Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước, mã số KC.02.01 “Nghiên cứu công nghệ tiên tiến sản xuất alumin từ quặng tinh bauxit Tân Rai – Lâm Đồng và điện phân nhôm đạt chất lượng thương phẩm”, Viện Khoa học và công nghệ Mỏ – Luyện kim, 3/2003
- Trương Ngọc Thận, Vũ Chất Phác, Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố tới quá trình hòa tách bauxit Bảo Lộc ở điều kiện áp suất thấp, Tạp chí Khoa học-Công nghệ, số 56, 2006
- A. I. Lainer, Sản xuất alumin (tiếng Việt), NXB Khoa học và kỹ thuật, 1979
[/symple_box][symple_clear_floats]
