Kỹ Thuật Tái Chế Chất Thải GVHD: Trần Đức Thảo

Nhóm 9 Trang 1



DANH MC BNG 3
DANH MC HÌNH 4
DANH MC CH VIT TT 5
A. QUY TRÌNH SN XUT ACID PHOSPHORIC 5
LI M U 5
I. TÌM HIU V ACID PHOSPHORIC 6
II. TÍNH CHT CA ACID PHOSPHORIC 6
1. Tính cht vt lý 6
2. Tính cht hóa hc 7
III. NG DNG CA H
3
PO
4
7
IV. N XUT AXIT PHOTPHORIC 8
V. NH NGUN THI 12
1. Mt s cht thi có th tái ch. 12
2. Cht thi không th tái ch và ng cng. 12
B. TÁI CH 13
 13
I.  14
1. Quy trình Bayer  Ngun gc sinh bùn  14
2. Thành phn c 15
2.1 Iron oxide. 15
2.2 Khoáng silica. 16


c ta có ngun qui phong phú, công nghi
c xây dtrin. Tuy nhiên nhiu sn phm ch
mu     n các sn phm tinh khit vn còn phi nhp
ngoi.
 sn xut nhng sn phn axit photphoric
u ch t photpho nguyên t. T nhng a th k u công trình
nghiên cu tinh ch n nhc áp dng vào
sn xut qui mô công nghip.
Axit photphoric sc s dng trong nhiu ngành công nghi lý
kim loi, sn xut natri tripolyphotphat, th sung cho gia súc, gia cm và
thy sn, công nhip thc phm, công nghic
 - 5% do




Mt trong nhng     dng nhiu axit photphoric sch là sn xut
th


, K
1
= 7,6.10
-3
Nấc 2: H
2
P


H
+
+ P
2
P


, K
2
= 6,2.10
-8

Nấc 3: H
2
P


H
+
+P

4

2 < T < 3: to ra Na
2
HPO
4
và Na
3
PO
4

T  3: to ra Na
3
PO
4
II. TÍNH CHT CA ACID PHOSPHORIC
1. 

3


0
C. 
0


4




 300: H
4
P
2
O
7
 HPO
4

Hai acid H
4
P
2
O
7
và HPO
3
tác dng chm v chuyn thành acid ortho
 Tính acid
 mnh trung bình. Làm qu , tác dng vi,
kim loi.
III. NG DNG CA H
3
PO
4

 
 Axit photphoric là b phân bón, 
  
 

P + 5 HNO
3

3
PO
4
+ 5 NO
2
+ H
2
O
 
  
3
PO
4
         

            
3
PO
4
  

 oxi hóa P thành P
2
O
5

     sn xu     t luyn và

Ca
3
(PO4)
2
+ 5C + 2SiO
2
 = 2P + 5CO + 3Ca
2
SiO
3
Sơ đồ lưu trình công nghệ điều chế phospho trắng. Sn xut photpho trng:






Kỹ Thuật Tái Chế Chất Thải GVHD: Trần Đức Thảo

Nhóm 9 Trang 9

c nghin và sy riêng bit r
n kín. Trong lò, có SiO
2
và qung phosphate theo t l SiO
2
/ CaO = 0,85  0,9/1.
Sn phm t và mt s 
Al
2
O
3
, MgO,
Phospho có 2 dng thù hình: phospho tr.
 Phospho trắng: rc s dng nhiu to cht khói, cht t bc la.
 Phospho đỏ sn xut diêm và mt s sn phm, cht
khác.
 y phân các loi, hin nay dùng phospho
nhiu vào sn xut tng hp h
Hiu sut tng 88  92%. Hn hp khí ra khi lò
n có nhi 250  350  thng thit b  thành nhng git
lng chy xung b cha.
Hiu su t khong 96  97%.
 làm sch phospho, cho phospho vào thùng gia nhit. Phospho nng s lng
xup cht cùng vc to thành bùn ni lên trên.
 Phương pháp trích ly






















Kỹ Thuật Tái Chế Chất Thải GVHD: Trần Đức Thảo

Nhóm 9 Trang 10

Thuyết minh:
Qung apatit sau khai thác s vào quá trình nghin và sàn l 

PO
4
có n 18 
 thc chân không n nhi150C, tc
thc hin trong thit b u ng, còn
ng, thit b c hút chân không bng h thng phun
tia   . Ri làm lc acid kt tinh có n 38  40%.
Trong qung còn có tp cht CaSO
4
- gip
Các phương trình phản ứng của quy trình sản xuất acid phosphoric bằng phương
pháp trích ly:
 Cho acid sulfuric tác dng vi qung phosphoric hoc qung apatit
Ca
5
(PO
4
)
3
F (apatit) + 5H
2
SO
4
+ 10H
2
O = 3H
3
PO
4
+5(CaSO

2
SO
4
+ H
2
O = CaCO
3
.2H
2
O + CO
2

CaCO
3
.MgCO
3
+ H
2
SO
4
= CaCO
3
.2H
2
O + MgSO
4
+ CO
2

Trong công nghiệp, thường dùng 2 loại thiết bị cô đặc H


3
PO
4

3
PO
4

H
3
PO
4
.
 
H
3
PO
4



          
2
O
5
    
              
Florida 


P
2
O
5

:
 (USD/T P
2
O
5
)

axit

   

  
dung môi
     
nhân 
0,94
1,08
2,45
     

0,83
0,26
0,56

3,27

13,16
Bảng 2: Chi phí làm sạch nguồn thải
V. NH NGUN THI
1. .
Flo (HF, H2SiF
6
)
- 




- 
- 
3

- 
2
SiF
6
, K
2
SiF
6
và MgSiF
6

- 
2. C.
 

Nhóm 9 Trang 13

B. 


Ngày nay, vic khai thác và sn xut nhôm ang phát trin rt mnh, kèm theo
ó là mt ng ln bùn  b thi ra môi trng. C khong mt tn nhôm c sn
xut thì có t mt n hai tn bùn  thi ra. Xét theo thành phn hoá hc thì trong cht
rn ca bùn  không có cht gây hi c bit n môi ng. Tuy nhiên, mt ng
ln bùn  thng thì cng nh hng xu n môi trng.
Vic nghiên cu ng dng bùn  trong x lý môi trng là mt iu cn thit
 gii quyt vn  bã thi, mà không ai ph nhn c.  phi tn dng ngun
bã thi này sao cho có li và hiu qu nht là vn  cn c nghiên cu k. Da trên
nhng kt qu thu c ca các tác gi c, mt s nhng bt thun li khi s dng
bùn  nh sau:
Không th dùng phng pháp x lý nhit  bin tính bùn  c vì mt phn
là do tn kém v n ng, phn khác là hiu qu ca bùn  sau x lý không cao.
Nguyên nhân là do khi ta x lý nhit có th làm mt i nhng nhóm chc OH
-
có trên
b mt ca bùn . Chính nhng nhóm chc này là tâm hp ph các anion.
Tuy bùn  c x lý bng acid có hiu qu hn bùn  thô, nhng nó cng
không có li lm v mt hóa hc. Do bn thân bùn  có pH rt cao (t 10  13), còn
d nhiu xút sau quá trình iu ch nhôm. Nên khi dùng acid  x lý thì ta s phi tn
rt nhiu acid  trung hòa lng xút d này c khi hot hóa c b mt bùn .
Do ó trong  tài này, chúng tôi mun tn dng luôn lng aluminate  trong
bùn   bin tính nó tr thành vt liu hp ph thuc nhum x lý nc. Nguyên tc
ca vic bin tính này là dùng dung dch MgCl
2
 kt ta lng aluminate  trong

0
C) và
nng  kim mnh hn.

Hòa tách:
Al(OH)
3(s)
+ NaOH
(aq)
ÆNa+Al(OH)
4(aq)
(Gibbsitic bauxite) (1.1)
AlO(OH)
(s)
+ NaOH
(aq)
+ H
2
O Æ Na+Al(OH)
4(aq)
(Boehmitic bauxite)
Kt ta:
Na+Al(OH)
4(aq)
Æ Al(OH)
3(s)
+ NaOH
(aq)
(1.2)
To alumin:

Kỹ Thuật Tái Chế Chất Thải GVHD: Trần Đức Thảo

Nhóm 9 Trang 15

2. 
2.1 Iron oxide.
 tan ca Fe(III) oxide thì thp, trong khi Fe(II) oxide li ít tan. Trong khong pH 4 
10, t ng Fe trong dung dch là khong nh 
-6
M. Các iron oxide hòa tan
chm trên mt khong pH rng. Gi  tan ca hematite và goethite, hình 1, cho thy
 tan nh nht  khong pH 7  8, tn (PZC). Do
các iron oxing tính, nên chúng có th  to
 to thành anion hydroxo.

Hình 1: Độ tan của hematite và goethite theo pH

S hòa tan c    c th hin trong các     
 tan c
n ch kim theo th t NaOH > KOH
> LiOH.
FeOOH + H
2

3+
+ 3OH

(1.4)
FeOOH + 3H
+

+
(1.8)
 ra b mt iron oxide
V mt tinh th hc, nhóm hydroxyl b mt có th kt hp vi nhau t 1 (singly),
2 (doubly) hay 3 (triply) nguyên t Fe, xem hình 2. M ca nhng nhóm này ph
Kỹ Thuật Tái Chế Chất Thải GVHD: Trần Đức Thảo

Nhóm 9 Trang 16

thuc c vào cu trúc tinh th và s khác nhau hình thái tinh th. Các nghiên cu v s
hp ph cho thy rt trên b mt goethite và hemu
i mi pH, s hp ph các ion ch yt. M
nhóm chc b mnh bng nhiu k thu
là: chu ng nhit hp ph BET vi D
2
O, Ti, và
bng phn ng hp ph các cu t fluoride, phosphate, hay oxalate.

Hình 2: Các dạng nhóm hydroxyl bề mặt trên các iron oxide

Quá trình hp ph c ch yn s 
tác gia cht b hp ph và các nhóm hydroxyl b mt trên các iron oxide. Nguyên t
oxygen ca nhóm hydroxyl b mt có th i các proton, trong khi các ion kim
loi nhóm OH- 
hình thành phc b mt. S hp ph cn, các anion oxy, các ion h
c nghiên cu rng rãi. S hp ph các anion trên các iron oxide
có th xng h hp ph 
n s thay th ca các nhóm hydroxyl b mt bng ligand cht hp php
ph hóa hc, hp ph i ion. Các ion cht hp ph n tích
b mo nên s ng gn cht và không

Kỹ Thuật Tái Chế Chất Thải GVHD: Trần Đức Thảo

Nhóm 9 Trang 17

t hm. Thch anh có th
b dính trong ch  hòa tách nhi n ng vi soda và
alumina trong dung dch và kt ta mt cách cc b    
sodalite.Sodalite trong quy trình Bayer có công thc tng quát là
(3(Na
2
O.Al
2
O
3
.2SiO
2
.nH
2
O).Na
2
X), tn trong khong t 0  2 và X là các anion
CO
3

, SO
4
, 2OH , 2Cl , hay hn hp ca tt c ph thu tinh khit trong

dung
dch hòa tách.

-
) ly proton.
Khi pH trung tính, Vùng II, tt c ion hydroxide t n ng vc thêm
vào vp tc b phn ng bi các nhóm hydroxyl b mt và
kt qu i. Khi mà tt c nhóm hydroxyl b mt b m
cui ca vùng II, s tích t proton trong dung dc nhy ca pH, vùng
III.
Kỹ Thuật Tái Chế Chất Thải GVHD: Trần Đức Thảo

Nhóm 9 Trang 18 Hình 3: Đường cong chuẩn độ của vữa bùn đỏ và dung dịch kiềm

ng nhóm hydroxyl b mt t l vi thành phn silica hot tính trong ngun
Bauxite. Sodalite là mt hp cht kiu zeolite vi din tích b mt cao, có nhiu tâm
nguyên t oxygen có kh n ng vi proton. Chevedov ng s nhóm
hydroxyl b m  ngh rng có mng ln sodalite trên b mt
.
n tích b mt c có th nh bng
n (PZC) có th  nh tính chn b mt ca vt lii
 n tích b mt b  a b mt
oxide. Hu ht PZC ca các oxide ca nhôm và st khong 7  8, Vi Fe
2
O
3
và Al
2
O
3

Xử lý truyền thống:
Trong cách x lý truyn th  khô t nhiên vào trong
mt khu vc khu trú qui xung quanh bp có ph lp
c thit k và xây dng khác nhau theo thi gian vi s ng ca
nhng tin b trong công ngh xây dng Tuy vy, vic có mt mt khu vc cha qung
y gây ra nhii vng xung quanh (vic qup
xúc trc tip vng không khí nên phát tán r
phc hng khi m t thúc vnh ca nhic, khu vc
này phc ph t và trng li cây khi m kt thúc v có
nhiu kim loi nng r ph cây trên khu vi trong thit
k c xây dng theo công ngh ph kép, ngoài hai lt sét kp bên
ngoài còn có ph lp va k thut chng thm  gia; và s có mt ca h thi qung
i h thng thc thit k p có tính
n s liu th c mc chng minh là s ch gm
 chìm xu) thoát ra ngoài vào thy vc xung
quanh theo ca tràn và v t khu vc th c nghiên cc
t trn nn khu vc có l tránh c ngc lót
ng lp va k thut chng thm.
c này va có th t cha ca khu vc qu
va gim ng xung quanh so vc truyn thng Tuy
nhiên, cách làm này không phi là không vp phi s phm phi
bt c s khu trú qui vi loi cht thi có cha nhiu kim loi, dù
c ph c theo cách x lý mn gây ô nhing th
c thoát theo cp càng ln và v trí càng cao thì
tiy ra s c ng do v p càng l  s
c sông) nhi cnh
bii khí hu toàn c li
quan trc là  quá kh) hay do lý gii rng các công ty m n vin
vic xây dng mô hình toán h chc tràn s ch 
Một số phương pháp khác:

) và NaOH
cho th  nh tranh vi CaCO
3
 s dng làm cht to kim.
i vi mi mt lo khác nhau thì hiu ng to ki
y tng quan t thc hành khai m trên th gii cho thy v  vn
là v nan gii và cùng vi các v t ra cho vic khai m bauxit
l thiên (v bo tn lp th ng, v tuc, v n
ng xã ha, c ngm và
c mt, ô nhim không khí do bi, ô nhim ting n, mt cnh quan, và v mà khai
thác m  Vit nam luôn b quên là phc ht ra v hiu qu kinh t
a vi, ngay c khi cho phép khai thác, yêu cu ca
pháp lut v phc hng ti Vin phc lunh hóa,
nhi vi khu vc h p th: s yêu cu phi ph t và trng li cây (s
làm gim hiu qu kinh t ca khai m) hay ch n chp nhn vic ph 
Kỹ Thuật Tái Chế Chất Thải GVHD: Trần Đức Thảo

Nhóm 9 Trang 21

trong quá trình khai thác (s không hoàn toàn phc hng và gi  ô
nhic sông s ng m ca công ty khai thác
n nu qu  mt kinh t). Vic hinh trong Lut
ng ti Vit Nam v khái nim phc hng
c hi nguyên trc khi khai thác là hoàn toàn không thc t
vi thng m. [cn dn ngun]Ti nhi
vic xây h p cha quc hoan nghênh và các công ty
phi vn chuy   sâu trong na trên các sa mc.
Trên thế giới có hai khuynh hướng: chứa bùn trên đất liền và đổ bùn xuống sông, biển.
i vi bin pháp th c
ng u bo v ng


Al
2
O
3
Fe
2
O
3SiO
2TiO
2MgO

Na
2
O

K
2
O

CO

hi l
Mt trong nhng ng dng quan trng c là ci tt trng trt,
t vùng khai thác. Tác gi u gii pháp
 bng tác nhân h các ngun ph thi công nghi
to nt trng mi có các tính cht nông hóa thích hp.  c s dng
làm nguyên liu cho vic sn xut gm s, bng iron oxide cao,
 dùng làm cht to màu cho g thy tinh.
ng dng làm cht hp ph x c: Hp ph 
-
, NO
3-
, PO4
3-
,hp ph các kim loi nng, hp ph thuc nhum hp ph các hp cht h
c.
ng dng làm vt liu x lý khói thi ca các quá trình công nghip
ng dng làm cht xúc tác cho các quá trình hydrogen hóa, chlo hóa hay xúc tác oxi hóa
hydrocarbon

2.6  t nhà máy hóa cht Tân Bình
 Vit Nam, nhà máy hóa chn xut aluminium hydroxide t
qu       Thành phn hóa hc ch yu ca
c ghi nhn  bng 1-1.
Bng 1-1: Thành phn hóa hc ca qung ng Bã thi ca quy trình Bayer  dng cn rn rt mc thi ra khi quy trình

 

2.  phn ng .
Vic bi n vic hình thành mt s
ht khoáng có li. S  (Ca và Mg) hình thành nhng c
 ng tâm kt ta ca magnesium hydroxide và
calcium hydroxide. S hình thành ca các hydroxide này gim n  ion hydroxide
trong dung dm pH ca dung du kin ca b mt thay
i, s keo t chim, các nguyên t ng tính tn ti  pH cao ban
u s mt nh và kt ta cùng vi Ca, Mg, và to ra mt hp cht ging hydrotalcite.
S c bin không l thn
chúng t dng tan trong môi tng kim c thành dng ít tan trong các cht rn
kim y kim carbonate và bicarbonate ca cht thc loi b qua kt ta calcite
  kt ta ion hydroxide
m  t tr       
hydrotalcite và p-aluminohydrocalcite. Hu ht boehmite, gibbsite, hydrocalumite,
hydrotalcite và p-c phát hi trung hòa.

Thành phn nguyên t chính tro nh bng ICP- MS
là Fe>Na>Al>Ca>Si>Mg. S khác nhau trong các nghiên cu v thành ph  
trung hòa là do s khác nhau v tính cht vt lý, hóa hc và khoáng c. Kỹ Thuật Tái Chế Chất Thải GVHD: Trần Đức Thảo

Nhóm 9 Trang 24 3. 
Thành phn chính xác c trung hòa bc bin thì ph thuu

l2
+
2NaAl(OH)
4
+ NaOH + Na
2
CO
3
 Mg
4
A
l2
(CO
3
)(OH)
12
.xH
2
O + 8NaCl (1.9)
8MgC
l2
+ 2NaAl(OH)
4
+ 12NaOH + 1/2Na
2
CO
3
 Mg
8
Al

 hp ph a dung dm PZC c
 m.  giá tr pH cao, các anion có th cnh tranh vi ion
hydroxide, do s  mt nh, và làm gim kh p
ph.