BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
Báo cáo tổng kết khoa học, kỹ thuật Đề tài:

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
SẢN XUẤT CHẤT LÀM TAN BĂNG TUYẾT TỪ
NƯỚC ỚT VIỆT NAM

Chủ nhiệm đề tài: TS. NGUYỄN XUÂN LÃNG


SẢN XUẤT CHẤT LÀM TAN BĂNG TUYẾT TỪ
NƯỚC ỚT VIỆT NAM Chủ nhiệm đề tài: TS. NGUYỄN XUÂN LÃNG Các cán bộ tham gia thực hiện đề tài:

TS. Bùi Mai Ph
ư ơng
TS. Phạm Đỗ Thanh Thu ỳ
ThS Nguyễn Thu Hiền
ThS. Nguyễn Thanh Bình
HÀ NỘI -2009
Tài liệu này được chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện đề tài cấp Bộ,
HĐ số 51.08-RD/HĐ-KHCN


20

2
3.1.1 Khảo sát các chất chống ăn mòn kim loại 20
3.1.2 Sản xuất CTBT tại phòng thí nghiệm 21
3.2 Khảo sát khả năng tan băng tuyết và khả năng ăn mòn
của sản phẩm trên kim loại
23
3.2.1 Khảo sát khả năng tan băng tuyết của sản phẩm 23
3.2.2 Khảo sát khả năng ăn mòn kim loại của sản phẩm 23
3.3 Xây dựng quy trinhg sản xuất CTBT quy mô nhỏ 24
3.3.1 Sơ đồ công nghệ cô tách nớc ót điều chế MgCl
2
.6H
2
O 25
3.3.2 Sơ đồ công nghệ điều chế CTBT 26
3.4 Tính sơ bộ giá chi phí của sản phẩm và khó khăn trong
sản xuất CTBT trong thời gian qua
27
Chơng IV Đánh giá kết quả nghiên cứu 30
Kết luận và kiến nghị 31
Tài liệu tham khảo 33



4
Nghiên cứu quy trình công nghệ
sản xuấtchất làm tan băng tuyết
từ nớc ót Việt Nam
********* tóm tắt đề tài

Lợng nớc ót d thừa trong quá trình sản xuất muối ăn ngày càng ảnh
hởng đến môi trờng các tỉnh ven biển. Đã có nhiều công trình nghiên cứu
tận dụng thu hồi muối magiê trong nớc ót để sản xuất MgCO
3
, MgO, phụ
gia sản xuất tấm lợp . . . nhng cha đa đợc vào sản xuất lớn.

ở các nớc có băng tuyết, để tránh tai nạn giao thông đờng bộ, đặc biệt

. . . hoặc hỗn hợp của chúng với muối ăn. Thờng
các chất tan băng tuyết làm gỉ xe cơ giới. Để khắc phục, nhiều hợp chất vô
cơ cũng nh hữu cơ khác nhau đã đợc sử dụng để pha thêm vào chất tan
băng tuyết nh hợp chất kẽm, hợp chất lignin sunfonat, hợp chất của
photpho, hợp chất của nitơ
Lợng nớc ót d thừa trong quá trình sản xuất muối ăn ở nớc ta ngày
càng ảnh hởng đến môi trờng các tỉnh ven biển. Đã có nhiều công trình
nghiên cứu tận dụng thu hồi muối magiê trong nớc ót để sản xuất MgCO
3
,
MgO, phụ gia sản xuất tấm lợp . . . nhng cha đa đợc vào sản xuất lớn.
Chúng tôi đã nghiên cứu sử dụng nớc ót Việt Nam để sản xuất chất tan
băng tuyết. Nguyên liệu chính để sản xuất chất tan băng tuyết là muối ăn,

5
magie clorua và chất chống gỉ. Magie clorua đợc lấy từ nớc ót và có thể
sản xuất muối tan băng tuyết từ nớc ót theo 2 cách:
* Phân tích thành phần chính của nớc ót và muối ăn gồm hàm lợng NaCl,
MgCl
2
. Sau đó tính toán để đa lợng nớc ót vào muối ăn cùng chất chống
gỉ cho phù hợp với thành phần muối tan băng tuyết định sản xuất và gia
nhiệt để đợc chất tan băng tuyết. Phơng pháp này nên thực hiện tại gần
nơi có đồng muối để tránh phải vận chuyển nớc ót.
* Cô tách nớc ót tại nơi gần đồng muối để tách NaCl, MgCl
2 . . . .
Vận
chuyển MgCl
2
về nơi sản xuất, tính toán trộn MgCl


Đề tài: Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất chất làm tan băng
tuyết từ nớc ót Việt Nam đợc thực hiện theo Hợp đồng số 51-08-
RD/HĐ-KHCN ngày 23 tháng 01 năm 2008 của Bộ Công thơng giao
nhiệm vụ nghiên cứu năm 2008 cho Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam
và Quyết định số ngày của Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam giao
nhiệm vụ cho Phòng Thí nghiệm trọng điểm.
Mục tiêu của đề tài là tận dụng lợng nớc ót d thừa trong quá trình sản
xuất muối từ nớc biển ngày một gây ảnh hởng đến môi trờng để sản
xuất chất làm tan băng tuyết đáp ứng các yêu cầu của đối tác Nhật Bản.
Nội dung của đề tài:
- Thí nghiệm sản xuất quy mô phòng thí nghiệm chất tan băng tuyết từ
nớc ót Việt Nam.
- Khảo sát khả năng tan băng tuyết và khả năng ăn mòn của sản phẩm
băng tuyết trên kim loại.
- Xây dựng quy trình sản xuất chất tan băng tuyết quy mô nhỏ.
- Sản xuất 50 kg chất tan băng tuyết và gửi đi thử nghiệm tại nớc đối tác.
- Xây dựng quy trình phân tích nguyên liệu và kiểm tra chất lợng sản
phẩm của quá trình sản xuất. 7
chơng i
phần tổng quan

, NH
2
CONH
2
,
Ca(CH
3
COO)
2
.Mg(CH
3
COO)
2
, KCH
3
COO, NaCH
3
COO . . . ở dạng đơn
chất hoặc ở dạng hỗn hợp. Mỗi loại cho môt đặc điểm u việt riêng nh
MgCl
2
cho độ tan băng tuyết cao, nhiệt độ đóng băng của nớc thấp, không
để lại dấu vết trên xe . . . . [ 1, 2, 3, 4 ].
Nguyên liệu để sản xuất chất tan băng tuyết ở các nớc có thể đợc thống
kê theo bảng sau:

8
Bảng 1: Nguyên liệu sản xuất một số chất tan băng tuyết:
TT Tên chất Nguồn nguyên liệu
1 Amoni sunfat Phân bón

đợc khoảng 760.000 tấn muối. Và cứ một tấn muối sẽ có trung bình 0,3
m
3
nớc ót, lợng nớc ót này ngày càng ảnh hởng đến môi trờng vùng
ven biển. Qua khảo sát tại đồng muối Cà Ná, Diễn Châu và Thanh Hóa đều
cho thấy giải quyết triệt để nớc ót d thừa trong quá trình sản xuất là điều
khá cấp bách.

9
Nớc ót đợc tận dụng chủ yếu để sản xuất các sản phẩm chứa magiê.
Tùy theo từng vùng, hàm lợng MgCl
2
trong nớc ót không cố định, kết
quả trung bình các mẫu chúng tôi khảo sát cho thấy hàm lợng MgCl
2
giao
động từ 220 đến 280 g/l (tính theo MgCl
2
).
Đã từ lâu, nhiều đề tài trong và ngoài nớc và đặc biệt là các đề tài của
Viện nghiên cứu Hóa học của các tác giả Nghiêm Văn Chỉ, Nguyễn Hùng,
Đỗ Xuân Bích, Đỗ Đình Đễ, Phạm Xuân Lạng [ 5 ] đã nghiên cứu khá kỹ
nớc ót Việt Nam cũng nh nghiên cứu ứng dụng chúng. Quá trình nghiên
cứu cô tách, chủ yếu là nghiên cứu quá trình kết tinh của hệ NaCl - MgCl
2
-
KCl để sản xuất một số sản phẩm từ nớc ót của các công trình này có thể
đợc tóm tắt nh sau:
- Cô tách NaCl: Do hàm lợng KCl trong nớc ót thấp hơn nhiều so với
MgCl

- Nớc cái sau khi cô tách một phần NaCl đến 35
o
Be tiếp tục cô đến
nhiệt độ 140
o
C và làm lạnh đến nhiệt độ thờng sẽ thu đợc MgCl
2
.6H
2
O.
- Từ MgCl
2
.6H
2
O có thể sản xuất Mg(OH)
2
hay MgO.
Sau đó nhiều xí nghiệp khác nh Hóa chất Vinh, Công ty muối Thanh Hóa
cũng đã ứng dụng vào thực tế để sản xuất các sản phẩm. Tuy nhiên cha
có một cơ sở nào đa đợc vào sản xuất lớn cũng nh ổn định đợc sản
xuất lâu dài, nh ở Diễn Châu, Công ty Hóa chất Vinh không còn sử dụng
nớc ót sản xuất phụ gia cho tấm lợp, vì vậy ở đây những ngời làm muối

10
cũng thấy rất cấp bách phải giải quyết lợng d thừa nớc ót nếu không
môi trờng xung quanh các ruộng muối ngày càng xuống cấp. Còn ở Thanh
Hóa, Công ty muối Thanh Hóa cũng đã sản xuất MgCl
2
, tuy nhiên việc sản
xuất cũng không ổn định do giá thành sản xuất.

băng của tuyết phụ thuộc vào hai yếu tố: nồng độ muối và bản chất các loại
muối. Ví dụ, khi cho một hỗn hợp muối vào dung dịch nớc ở 0
0
C, ở nồng
độ muối 10%, nhiệt độ đóng băng là -6
0
C và ở nồng độ muối 20%, nhiệt độ
đóng băng xuống đến -16
0
C. Trong bảng 2 là một số ví dụ cho thấy nhiệt
độ đóng băng thấp nhất của dung dịch 10% một số muối đợc sử dụng làm
chất tan băng tuyết: 11
Bảng 2: Nhiệt độ đóng băng thấp nhất của một số muối:
TT Tên chất Công thức Nhiệt độ đóng băng
1 Amoni sunfat (NH
4
)
2
SO
4
-7
0
C
2 Canxi clorua CaCl
2
-19
0

C ảnh hởng của các chất tan băng tuyết đến môi trờng cũng nh các tác
dụng khác cũng đã đợc đề cập, ví dụ:
- Muối NaCl khi hòa tan chỉ phân ly ra 1 ion Cl
-
nên ít ảnh hởng đến nông
nghiệp hơn so với CaCl
2
và MgCl
2
phân ly ra 2 ion Cl
-
.
- Muối Amoni sunfat không ảnh hởng đến nông nghiệp nhng ảnh hởng
nhiều đến hồ vữa hơn các chất khác đối với đờng đợc làm từ bê tông, hơn
nữa hiệu quả không cao khi nhiệt độ không khí thấp.
- Kali axetat đợc sử dụng ở dạng lỏng trên các đờng băng sân bay để
chống đóng băng, tuy nhiên giá thành đắt.
- Canxi magie axetat là chất ngăn chặn khá hiệu quả sự tạo thành bề mặt
đóng băng và duy nhất trong các chất tan băng không gây ăn mòn, tuy
nhiên giá thành khá cao, thờng đắt hơn các hỗn hợp khác đến 20 lần.
- Ure không gây tác dụng ăn mòn nên cũng đợc sử dụng trên các đờng
băng sân bay để chống đóng băng, tuy nhiên hiệu quả không cao khi nhiệt
độ không khí thấp. . . .

1.4 Các phơng pháp thử độ tan băng tuyết

12

Nguyên tắc của phơng pháp là xác định độ hao hụt của vòng thép khi có
chất tan băng tuyết so với độ hao hụt khi sử dụng chỉ NaCl.
1.5.1.1 Dụng cụ và hóa chất:
* Vòng thép, tốt nhất là phù hợp với ASTMF 436,
* HCl đặc,
* NaCl, loại đạt tiêu chuẩn thuốc thử,

13
* SnCl
2
,
* Sb
2
O
3
,
* Tricloetan,
* Cân phân tích,
* Dung dịch 3% chất tan băng tuyết,
* Dung dịch NaCl 3%,
* Dung dịch rửa: Hòa tan 50 g SnCl
2
và 20 g Sb
2
O
3
trong 4 lit axit clohydric
đặc (Dung dịch này dùng để ngừng phản ứng của axit lên vòng thép khi đã
rửa loại các chất rỉ).
1.5.1.2 Chuẩn bị thử


2
.
2/ Sản xuất chất tan băng tuyết từ nớc ót có thể tiến hành theo 2 cách:
* Do thành phần chính trong nớc ót là MgCl
2
, NaCl. Ngoài ra còn có
một lợng không lớn muối KCl, Na
2
SO
4
. . . là những thành phần không
ảnh hởng đến chất lợng muối tan băng. Vì vậy sau khi phân tích, tính
toán các thành phần trong muối ăn, trong nớc ót, có thể trộn trực tiếp nớc
ót vào muối ăn và làm khô sản phẩm. Do vận chuyển nớc ót gặp nhiều
khó khăn nh độ ăn mòn của nớc ót đối với thùng chứa và giá thành vận
chuyển cao nên phơng pháp này chỉ thích hợp khi sản xuất tại gần các
đồng muối. Và nh vậy nếu tận thu nớc ót trên nhiều đồng muối có địa d
khác nhau sẽ phải có nhiều điểm sản xuất.

16
* Cô tách nớc ót để thu đợc MgCl
2
, giá thành hiện nay cho 1 kg
MgCl
2
.6H
2
O 94% sản xuất từ nớc ót khoảng 3.500 đồng (đã tính cả công
vận chuyển về Hà Nội). Sau đó vận chuyển MgCl
2

Bảng 3. Kết quả phân tích thành phần chính trong một số mẫu muối:
TT Tên mẫu %MgCl
2
.6H
2
O %NaCl %CaCl
2
.6H
2
O
1 Mẫu 1 Thanh Hóa 5.34 89.0 0.25
2 Mẫu 2 Thanh Hóa 7.23 87.2 0.30
3 Mẫu 1 Diễn Châu 6.86 88.3 0.28
4 Mẫu 2 Diễn Châu 8.79 86.5 0.35

17
TT Tªn mÉu %MgCl
2
.6H
2
O %NaCl %CaCl
2
.6H
2
O
5 MÉu 3 DiÔn Ch©u 6.36 89.0 0.27
6 MÉu 4 DiÔn Ch©u 8.03 87.9 0.33
7 MÉu 5 DiÔn Ch©u 15.20 78.8 0.52
8 MÉu 1 Hµ Néi
(Muèi NghÖ An)

.6H
2
O:
TT Tªn mÉu %MgCl
2
.6H
2
O %NaCl %CaCl
2
.6H
2
O
1 MÉu 1 Thanh Hãa 93.0 (thÉm) 3.0 0.68
2 MÉu 2 Thanh Hãa 72.7 (tr¾ng) 20.2 0.60
3 MÉu HuÖ Quang 1 79.8 (tr¾ng) 15.3 0.62

18
TT Tên mẫu %MgCl
2
.6H
2
O %NaCl %CaCl
2
.6H
2
O
4 Mẫu Huệ Quang 2 91.8 (xám) 5.0 0.64
5 Mẫu Huệ Quang 3 96.3 (thẫm) 1.8 0.68
6 Mẫu Huệ Quang 4 96.5 (thẫm) 1.5 0.70


Sản phẩm chất tan băng tuyết cũng nh nguyên liệu sản xuất chúng
không phải thuộc loại sản phẩm đòi hỏi thành phần các hợp chất phải đợc
đánh giá quá chặt chẽ. Trong khi đó nguyên liệu muối ăn, nớc ót cũng
nh MgCl
2
.6H
2
O có hàm lợng các thành phần trong đó rất khác nhau.
Trong thành phẩm nếu có lẫn một lợng nhỏ KCl mà coi là NaCl cũng có
thể chấp nhận do đều có tác dụng gần nh nhau trong sản phẩm. Vì vậy cần
chọn phơng pháp phân tích nhanh, đơn giản có thể phân tích ngoài hiện
trờng. Việc xác định hàm lợng CaCl
2
.6H
2
O và MgCl
2
.6H
2
O trong muối

19
ăn, nớc ót, MgCl
2
.6H
2
O hay sản phẩm chất tan băng tuyết có thể sử dụng
phơng pháp chuẩn độ EDTA. Sau đó xác định hàm lợng Cl
-
tổng, theo

20
chơng iII
nội dung nghiên cứu
3.1 Thí nghiệm sản xuất quy mô phòng thí nghiệm chất tan băng tuyết
từ nớc ót Việt Nam:

3.1.1 Khảo sát các chất chống ăn mòn kim loại:
Các chất chống ăn mòn kim loại cho chất tan băng tuyết có khá nhiều.
Chúng tôi chọn một số chất có giá thành rẻ, không gây độc hại cho môi

vàng

21
TT Tên hỗn hợp (X%) Tình trạng
9 Muối ăn + 1% Na
3
PO
4
+ 1%
chất chống ăn mòn RS
Sau 10 ngày dung dịch có màu
vàng
10 Muối ăn + 1%
Trietanolamin + 1% chất
chống ăn mòn RS
Sau 8 ngày dung dịch có màu vàng

Nh vậy tốt nhất là sử dụng 2% chất chống ăn mòn RS hay hỗn hợp 1%
Natri xitrat + 1% chất chống ăn mòn RS. Tuy nhiên do giá thành của RS
đắt gấp đôi giá thành Natri xitrat nên tốt nhất chọn hỗn hợp 1% Natri xitrat
+ 1% chất chống ăn mòn RS.
3.1.2 Sản xuất chất tan băng tuyết tại phòng thí nghiệm:
Trên cơ sở khảo sát và phân tích các nguyên liệu chúng tôi dự định phối
trộn giữa muối ăn với nớc ót hay MgCl
2
điều chế từi nớc ót để đợc 2
loại sản phẩm có thành phần nh sau (Khi sử dụng MgCl
2
cần nghiền nhỏ
chúng đến khoảng 3 mm, sau khi trộn với muối ăn cứ 10 kg MgCl

2
3 % MgCl
2
.6H
2
O 7.60 94.5
4 % CaCl
2
.6H
2
O 0.35 0.58

Từ bảng 7 và bảng 8 có thể tính đợc hàm lợng các chất chính sau khi
trộn nh sau:
Bảng 9: Hàm lợng các chất chính sau khi trộn:
TT Loại %NaCl %MgCl
2
.6H
2
O
1 I 53.0 41.8
2 II 67.7 26.8

Sau khi pha trộn tiến hành cô nhẹ trên bếp điện đến khô sản phẩm. Tiến
hành phân tích thành phần chính cho kết quả nh sau:

Bảng 10. Hàm lợng các chất chính sau khi sấy:
TT Loại %NaCl %MgCl
2
.6H

ml, còn mẫu điều chế loại I thu đợc 2,2 ml.
Từ kết quả thu đợc cho hiệu quả tan băng tuyết cha cao, chúng tôi đã
tăng dần nhiệt độ sấy sản phẩm đến khoảng 300
0
C trong 15 phút. Sản phẩm
thu đợc có độ tan băng tuyết tối (khoảng 5,0 ml nớc đối với mẫu loại I và
khoảng 3,0 ml đối với mẫu loại II). Chúng tôi đã tiến hành phân tích thành
phần chính của sản phẩm này, kết quả thu đợc nh sau:

Bảng 11. Kết quả phân tích thành phần chính 2 loại sản phẩm:
TT Loại %NaCl %MgCl
2

1 I 71.6 26.7
2 II 81.6 15.4

Qua kết tính toán cho thấy khoảng 90% MgCl
2
.6H
2
O đã chuyển về dạng
khan.

3.2 Khảo sát khả năng tan băng tuyết và khả năng ăn mòn của sản
phẩm trên kim loại:
3.2.1 Khảo sát khả năng tan băng tuyết của sản phẩm:
Do không có thiết bị ổn định nhiệt độ ở nhiệt độ âm không đủ điều kiện
thử nghiệm nên các mẫu đợc gửi sang Nhật để thử nghiệm, chủ yếu độ tan
băng tuyết đợc phía Nhật thử nghiệm ngoài hiện trờng.
3.2.2 Khảo sát khả năng ăn mòn kim loại của chất tan băng tuyết: