Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG
LỜI CẢM ƠN
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ...............................................................3
1.1.

Nguyên liệu kháng sét bentonite ...................................................................3

1.1.1.

Giới thiệu khoáng sét bentonit...................................................................3

1.1.2.

Thành phần một số mỏ khoáng sét Việt Nam.........................................4

1.1.3.

Ứng dụng của bentonit ..........................................................................16

1.2.

Các phƣơng pháp làm giàu bentonite ..........................................................19

1.2.1.

Làm giàu bằng phƣơng pháp lọc ƣớt ....................................................19

1.2.2.

Làm giàu sét bằng phƣơng pháp cyclon thủy lực .................................20

1.3.

Các phƣơng pháp hoạt hóa bentonite ..........................................................21

1.3.1.

Hoạt hóa bằng nhiệt ..............................................................................21

1.3.2.

Hoạt hóa bằng kiềm ..............................................................................21

1.3.3.

Hoạt hóa bằng axit vô cơ ......................................................................22

1.4.

Tổng quan về Tar .........................................................................................23

1.4.1.

Lý thuyết về tar .....................................................................................23


1.4.2.

Ảnh hƣởng của tar trong quá trình khí hóa sinh khối ...........................29

1.4.3.

Các phƣơng pháp xử lý tar ....................................................................30

1.4.4.

Xúc tác cho phản ứng nhiệt phân tar ....................................................32

1.4.5.

Cơ sở hóa học của phản ứng cracking tar .............................................37

CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM ................................................................................40
2.1.

Tổng hợp xúc tác Ni/chất mang ..................................................................40

2.1.1.

Hóa chất và thiết bị ...............................................................................40

2.1.2.

Tiến hành ..............................................................................................40


2.2.

Kiểm tra hoạt tính xúc tác............................................................................42

2.3.

Các phƣơng pháp nghiên cứu đặc trƣng xúc tác .........................................43

2.3.1.

Phƣơng pháp quang phổ nhiễu xạ Rơn-ghen (XRD)............................43

SVTH: Lê Hoàng Tuấn


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

2.3.2.

Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét (SEM) .............................................46

2.3.3.

Phƣơng pháp phân tích nhiệt TGA .......................................................48

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................50
3.1.


Kết quả tổng hợp xúc tác Ni/chất mang ......................................................50

3.1.1.

Phân tích XRD ......................................................................................50

3.1.2.

Ảnh SEM các mẫu xúc tác ....................................................................51

3.2.

Nghiên cứu hoạt tính xúc tác .......................................................................52

3.2.1.

Ảnh hƣởng của chất mang ....................................................................52

3.2.2.

Ảnh hƣởng của nhiệt độ ........................................................................54

3.2.3.

Ảnh hƣởng của thời gian phản ứng ......................................................55

3.2.4.

Ảnh hƣởng của Ni .................................................................................56


3.3.

Sản phẩm của quá trình nhiệt phân toluene .................................................57

3.4.

Nguyên nhân mất hoạt tính xúc tác .............................................................59

KẾT LUẬN ...............................................................................................................63
KIẾN NGHỊ ..............................................................................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO

SVTH: Lê Hoàng Tuấn


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1. 1: Đơn vị cơ bản của tinh thể montmorillonit ...............................................4
Hình 1. 2: Mỏ bentonit Cổ Định – Thanh H a ..........................................................8
Hình 1. 3: ột hoáng bentonit Cổ Định ....................................................................9
Hình 1. 4: Trao đổi cation giữa Ca2+ và Na+ ..........................................................13
Hình 1. 5: Sơ đồ làm giàu bentonit bằng phƣơng pháp lọc ƣớt ...............................20
Hình 1. 6: Thành phần đặc trƣng của tar .................................................................23
Hình 1. 7: Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến sự hình thành tar .......................................24
Hình 1. 8: Phƣơng pháp tổng quát trong xử lí tar của hệ thống khí hóa sinh khối ...30

Hình 2. 1: Sơ đồ tổng hợp xúc tác Ni/chất mang ......................................................41

Hình 2. 2: Sơ đồ thiết bị phản ứng ............................................................................42
Hình 2. 3: Hoạt động của máy nhiễu xạ tia X (XRD) ..............................................44
Hình 2. 4: Nguyên lý của phƣơng pháp XRD [52] ...................................................44
Hình 2. 5: Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét ........................................................46

Hình 3. 1: Phổ XRD của mẫu 30%H2SO4-Bent và mẫu 30%H2SO4-Bent-10%NiO
...................................................................................................................................50
Hình 3. 2: Ảnh SEM mẫu 30%H2SO4-Bent và mẫu 10%NiO/30%H2SO4- ent độ
ph ng đại x30000 ......................................................................................................51
Hình 3. 3: Ảnh SEM mẫu 30%H2SO4-Bent và mẫu 10%NiO/30%H2SO4- ent độ
ph ng đại x70000 ......................................................................................................52
Hình 3. 4: Độ chuyển hóa của các mẫu xúc tác ........................................................53
Hình 3. 5: Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên độ chuyển hóa của mẫu ..............................54
Hình 3. 6: Ảnh hƣởng của thời gian lên hoạt tính xúc tác mẫu 10%NiO
/30%H2SO4-Bent .....................................................................................................55
Hình 3. 7: Ảnh hƣởng của Ni lên hoạt tính xúc tác ..................................................56
Hình 3. 8: Sắc ý đồ khi chạy bypass .......................................................................58
Hình 3. 9: Sắc ý đồ khi chạy phản ứng ...................................................................59
Hình 3. 10: Ảnh SEM của mẫu xúc tác 30%H2SO4-Bent-10%NiO trƣớc và sau
phản ứng ....................................................................................................................60
Hình 3. 11: So sánh hình dạng của cacbon hình thành trên hai loại xúc tac
30%H2SO4-Bent và 30%H2SO4-Bent-10%NiO .....................................................61
Hình 3. 12: Giản đồ TGA của mẫu xúc tác 30%H2SO4-10%NiO sau phản ứng ...62

SVTH: Lê Hoàng Tuấn


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. 1: Thành phần khoáng bentonit Di Linh-Lâm Đồng ....................................5
Bảng 1. 2: Thành phần hoá học của Bentonit Di Linh-Lâm Đồng ............................6
Bảng 1. 3: Thành phần khoáng chất chủ yếu (dựa theo kết quả phân tích Ronghen) 7
Bảng 1. 4: Thành phần hoá học của bentonit Bình Thuận- Việt Nam ......................7
Bảng 1. 5: Thành phần khoáng vật của bentonit Cổ Định - Thanh Hoá ..................10
Bảng 1. 6: Thành phần hóa học của bentonit Cổ Định -Thanh Hoá ........................11
Bảng 1. 7: Dung lƣợng trao đổi cation .....................................................................13
Bảng 1. 8: Một số tính chất khác của bentonit Cổ Định - Thanh Hóa .....................14
Bảng 1. 9: Phân loại đất theo tính dẻo ......................................................................15
Bảng 1. 10: Giới hạn trên của hắc ín và bụi trong khí sản phẩm .............................24
Bảng 1. 11: Thành phần của tar trong khí sản phẩm của kiểu lò 2 buồng ...............25
Bảng 1. 12: Thành phần đặc trƣng của tar ...............................................................27
Bảng 1. 13: Phân lớp của thành phần tar .................................................................28
Bảng 1. 14: Phản ứng có thể có của các hydrocacbon với toluene là đại diện ........38

Bảng 3. 1: Độ chuyển hóa của các mẫu xúc tác khác nhau ......................................53
Bảng 3. 2: Thành phần khí sản phẩm phân tích trên GC với detector TCD .............57

SVTH: Lê Hoàng Tuấn


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền
LỜI CẢM ƠN

Em chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Thanh Huyền đã
tận tình hƣớng dẫn, giúp em giải quyết các h


hăn về mặt kiến thức khoa học

trong quá trình thực hiện và hoàn thành bản đồ án này.
Em cũng xin chân thành cám ơn các thầy giáo, cô giáo bộ môn công nghệ hữu
cơ – hóa dầu, bộ môn hữu cơ, viện kỹ thuật hóa học, trƣờng Đại học Bách Khoa Hà
Nội đã chỉ dẫn tận tình, giúp đỡ trong quá trình tổng hợp, phân tích kết quả.
Cũng nhân dịp này, em xin cám ơn các thầy cô bộ môn công nghệ tổng hợp
hữu cơ – hóa dầu, các thầy cô đã dạy dỗ em trong suốt 5 năm học tại trƣờng Đại
Học Bách Khoa – Hà Nội.
Cuối cùng, em xin cám ơn gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ em hoàn
thành đồ án này.

SVTH: Lê Hoàng Tuấn


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

LỜI MỞ ĐẦU

Quá trình khí hóa sinh khối sản xuất khí tổng hợp làm nguyên liệu cho các
ngành công nghiệp năng lƣợng đang là một hƣớng phát triển mới cho tƣơng lai
nhằm thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch đang c nguy cơ cạn kiệt dần, đồng
thời sử dụng triệt để nguồn sinh khối sẵn có trong nông nghiệp. Sản phẩm thu đƣợc
t quá trình hí h a vật liệu sinh hối và đốt cháy hí tổng hợp n i trên sẽ là các
nguồn năng lƣợng tái sinh; hí h a các nguyên liệu h a thạch– nhƣ dầu mỏ, nhựa
thì hông đƣợc coi là nguồn năng lƣợng tái sinh. Các ƣu thế của khí hóa nằm ở chỗ
việc sử dụng khí tổng hợp là có hiệu quả tiềm năng hơn việc đốt cháy trực tiếp

nguyên liệu đầu vào bởi vì n đƣợc đốt ở nhiệt độ cao, làm cho giới hạn nhiệt động
học cao hơn và hiệu quả hơn rất nhiều. Khí tổng hợp có thể đƣợc sử dụng trực tiếp
cho các động cơ chạy bằng khí, sử dụng để sản xuất khí Metanol và Hydro, hoặc tái
chế thành nhiên liệu khí thông qua quá trình Fischer–Tropsh. Khí tổng hợp thu đƣợc
t quá trình hí h a nguyên liệu đầu vào rất dễ làm sạch. ên cạnh đ , so với việc
đốt trực tiếp bằng phƣơng pháp truyền thống thì hí tổng hợp này sẽ đƣợc đảm bảo
đốt cháy hết hi đƣa vào sử dụng. Với những ƣu thế trên hí h a là hả năng tuyệt
vời để sử dụng năng lƣợng trong tƣơng lai. Tuy nhiên một vấn đề gặp phải trong khí
hóa biomass là sự hình thành một lƣợng lớn tar trong hỗn hợp khí sản phẩm gây hạn
chế trong việc sử dụng đặt ra vấn đề cần phải loại bỏ thành phân tar để tăng hả
năng sử dụng của khí sản phẩm của quá trình nhiệt phân. Có nhiều phƣơng pháp áp
dụng để xử lý tar, trong đ việc sử dụng xúc tác dị thể đang đƣợc nghiên cứu nhiều
và cho kết quả rất khả quan với độ chuyển hóa tar khá cao.
entonit đã đƣợc biết đến là một trong những loại khoáng sét tự nhiên có
thuộc nhóm Smectit, với thành phần chủ yếu là montmorillonit và 1 số khoáng
khác, có cấu trúc lớp và tƣơng đối xốp có nhiều ứng dụng trong thực tế nhất.
entonit đƣợc ứng dụng rất phổ biến trong công nghiệp hóa học, dƣợc phẩm, xây
dựng, chăn nuôi… Ứng dụng của n ngày càng đƣợc các nhà khoa học nghiên cứu
mở rộng hơn nhờ nhiều khả năng trao đổi ion, bề mặt riêng lớn, độ xốp và đặc biệt
SVTH: Lê Hoàng Tuấn

1


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

là rẻ tiền. Bentonit ở Việt Nam đƣợc tìm thấy ở nhiểu nơi: Di Linh (Lâm Đồng), Cổ
Định (Thanh Hóa), Thuận Hải… với trữ lƣợng rất lớn. Vì vậy việc nghiên cứu ứng

dụng bentonit là việc cần thiết và đem lại hiệu quả kinh tế cao.
Việc kết hợp giải quyết cùng một lúc hai vấn đề trên sẽ c ý nghĩa rất lớn về
mặt kinh tế, an ninh năng lƣợng cũng nhƣ giảm thiểu phát thải, ô nhiễm môi trƣờng.
trong khuôn khổ đồ án này em xin trình bày về ―Nghiên cứu tổng hợp xúc tác
Ni/bentonit biến tính, ứng dụng cho quá trình xử lý tar‖.

SVTH: Lê Hoàng Tuấn

2


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Nguyên liệu kháng sét bentonite
1.1.1. Giới thiệu khoáng sét bentonit
Bentonit là một loại kháng sét tự nhiên hình thành t quá trình tro hoá núi lửa,
tƣơng đối mềm, có màu t trắng tới vàng phụ thuộc vào thành phần của Fe trong
cấu trúc khoáng. Thành phần chính của bentonit là montmorillonit (MMT). Công
thức đơn giản nhất của MMT là Al2O3.4SiO2.nH2O ứng với nửa tế bào cấu trúc [1].
Trong trƣờng hợp lý tƣởng công thức của MMT là Si8Al4O20(OH)4 ứng với
một đơn vị cấu trúc. Tuy nhiên, trong thực tế thành phần hóa học của MMT còn có
sự suất hiện của các nguyên tố hác nhƣ Fe, Zn, Mg, Na, Ca, K,… trong đ tỷ lệ
Al2O3:SiO3 thay đổi t 1:2 đến 3:4. Ngoài thành phần chính là MMT, trong bentonit
còn chứa một số hoáng sét hác nhƣ hectorit, saponit, beidelit, nontronit,… và một
số hoáng phi sét nhƣ canxit, pirit, manhetit, một số muối kim loại kiềm khác và
hợp chất hữu cơ…[1].
Cấu trúc tinh thể MMT đƣợc chỉ ra trong hình 1.1, mạng tinh thể của MMT

gồm có lớp hai chiều trong đ lớp Al2O3 (hoặc MgO) bát diện ở trung tâm giữa hai
lớp SiO2 tứ diện nằm ở đầu nguyên tử O vì thế nguyên tử oxi của lớp tứ diện cũng
thuộc lớp bát diện. Nguyên tử Si trong lớp tứ diện thì phối trí với 4 nguyên tử oxy
định vị ở bốn góc của tứ diện. Nguyên tử Al (hoặc Mg) trong lớp bát diện thì phối
trí với 6 nguyên tử oxy hoặc nh m hyđroxyl (OH) định vị ở 6 góc của bát diện đều.
Ba lớp này chồng lên nhau hình thành một tiểu cầu sét hoặc một đơn vị cơ sở của
nanoclay. Bề dày của tiểu cầu c

ích thƣớc khoảng 1 nm (10 Å) và chiều dài của

tiểu cầu thay đổi t hàng trăm đến hàng nghìn nm [1,2].
Trong tự nhiên, những tiểu cầu sét sắp xếp chồng lên nhau tạo thành khoảng
cách giữa các lớp, khoảng cách này thƣờng đƣợc gọi là khoảng cách ―Van de
Waals‖, là hoảng không gian giữa hai lớp sét [3]. Sự hình thành nanoclay trong tự
nhiên có sự thay thế đồng hình, nguyên tử Si hoá trị 4 trong lớp tứ diện đƣợc thay
thế một phần bởi nguyên tử Al hoá trị 3 và nguyên tử Al hoá trị 3 trong lớp bát diện
thì đƣợc thay thế một phần bằng các nguyên tử có hoá trị 2 nhƣ Fe và Mg. Sự thiếu
hụt điện tích dƣơng trong đơn vị cơ sở, dẫn đến bề mặt của các tiểu cầu sét mang
SVTH: Lê Hoàng Tuấn

3


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

điện tích âm. Điện tích âm này đƣợc cân bằng bởi các ion kim loại kiềm và kiềm
thổ (chẳng hạn nhƣ ion Na+, K+, Ca2+, Mg2+,…) chiếm giữ khoảng không gian giữa
các lớp này.


Hình 1. 1: Đơn vị cơ bản của tinh thể montmorillonit [3]
Dựa vào thành phần các cation c trong hoáng sét ngƣời ta phân bentonit thành 3
loại chính:
 Natribentonit: Là một loại bentonit có khả năng hút ẩm cao, trƣơng nở mạnh
gấp nhiều lần ích thƣớc hô ban đầu khi tiếp xúc với nƣớc và có thể duy trì
tình trạng này trong một thời gian dài.
 Canxibentonit: Khác với Natribentonit, Canxi bentonit hông c tính trƣơng
nở mạnh mà tính chất đặc trƣng của nó là khả năng hấp thụ các ion trong
dung dịch.
 Kalibentonit: Là một loại bentonit giàu kali illitic. Giống nhƣ Canxi bentonit,
K-bentonit hông c tính trƣơng nở, nó chủ yếu đƣợc ứng dụng trong việc
sản xuất các vật liệu xây dựng và ngăn chặn các chất thải phóng xạ.
1.1.2. Thành phần một số mỏ khoáng sét Việt Nam
Hiện nay ở nƣớc ta đã phát hiện đƣợc hơn hai chục mỏ và điểm quặng sét
bentonit. Các mỏ có triển vọng và quy mô lớn đều tập trung ở phía nam của đất
nƣớc ( Lâm Đồng, Bình Thuận, Thành phố Hồ Chí Minh,...). Phía Bắc thì sét
SVTH: Lê Hoàng Tuấn

4


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

bentonit tập trung chủ yếu ở vùng đồng bằng Bắc Bộ, Thanh Hoá và chủ yếu thuộc
nhóm smectit thấp [4].
Một số mỏ bentonit lớn ở nƣớc ta đã đƣợc thăm dò, khai thác nhƣ: Mỏ
bentonit Tam Bố-Di Linh-Lâm Đồng; Mỏ bentonit Tuy Phong-Bình Thuận; Mỏ

bentonit Cổ Định (Thanh Hoá ); Gia Quy – Bà Rịa Vũng Tàu, Kiên

ình - An

Giang, Long Đất - Đồng Nai…[4].
1.2.1 Bentonit Tam Bố - Di Linh - Lâm Đồng
Bentonit Di Linh khai thác t mỏ sét Tam Bố thuộc thôn Hiệp Thành, xã Gia
Hiệp, huyện Di Linh, tỉnh Lâm Đồng; cách thị trấn Di Linh 17km. Nguồn sét này là
sản phẩm phong hóa t vật liệu tro, tro núi lửa, thủy tích núi lửa đƣợc lắng đọng
trong môi trƣờng nƣớc. Sét có màu xanh xám, xanh lục, vàng phớt xanh hoặc phớt
nâu đã đƣợc thăm dò địa chất và xác nhận mỏ có trữ lƣợng trong cân đối là:
542.000 tấn, chất lƣợng bentonit khá tốt, điều kiện địa chất thuỷ văn, địa chất công
trình thuận lợi, đơn giản.
Thành phần khoáng sét Di Linh gồm khoảng 60% Montmorillonit, 40% thạch
anh, kaolinite và một số tạp chất phi sét khác, thuộc loại bentonit kiềm thổ (giàu
Mg). Hệ số độ keo (K) t

0,29-0,42; dung tích trao đổi cation t

25,01-48,5

mgđl/100g, cá biệt đến 170 mgđl/100g. Các cation có khả năng trao đổi chính là
kiềm thổ (Ca2+, Mg2+) [4].
Dƣới đây là bảng thống kê thành phần khoáng bentonit Di Linh-Lâm Đồng:
Bảng 1. 1: Thành phần khoáng bentonit Di Linh-Lâm Đồng [5]
Tên khoáng chất

Thành phần (%)

Montmorillonit


64,0

Illite

6,0

Kaolinite Clorite

9,5

Thạch anh

5,0

SVTH: Lê Hoàng Tuấn

5


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

Felspat

3,5

Gơtit


3,0

Canxit

ít

Bảng 1. 2: Thành phần hoá học của Bentonit Di Linh-Lâm Đồng [5]
SiO2

Al2O3

Fe2O3

TiO2

MgO

CaO

Na2O

MKN

50,5

17,67

7,0

0,82


2,83

0,78

0,54

18,97

1.2.2. Bentonit Tuy Phong – Bình Thuận
Mỏ Bentonit Nha Mé, huyện Tuy Phong tỉnh Bình Thuận đƣợc đặc trƣng bởi
khí hậu hô n ng, lƣợng mƣa ít và là nơi phân bố rộng rãi đá Magma giàu iềm
(giàu Na và K), với những đặc điểm trên sét bentonit tạo thành bởi hai quá trình
thủy phân và quá trình hấp phụ trao đổi cation. Là mỏ bentonit kiềm duy nhất đƣợc
phát hiện và đƣợc thăm dò trữ lƣợng đầy đủ theo các qui định của Luật khoáng sản
Việt Nam. Thung lũng Nha Mé với diện tích gần 10 km2, trong đ diện tích có bề
dày thân quặng lớn hơn 1m chỉ khoảng 2 - 4km2. Chiều dày lớp bentonit tối đa 11m,
trung bình là 3-4m. Trữ lƣợng ƣớc tính là 42.000.000 tấn [6].
entonit iềm ình Thuận thành phần chính là Montmorillonit công thức h a
học là (Al.Fe)1,67 Mg0,33Si4(OH2)(Na.Ca0,33) [4]. Hàm lƣợng Montmorillonit t 1020%. Hệ số độ eo t 0,2-0,22. Dung tích trao đổi cation 15,62-19,67 mgđl/100g.
Khả năng trao đổi ion c thể là các cation iềm (Na+, K+) [6].
entonit iềm

ình Thuận là nguồn nguyên liệu hông thể thiếu, đặc biệt là

nguyên liệu tốt để sản xuất các chất xúc tác c tác dụng làm sạch môi trƣờng một
cách triệt để đối với những vùng đất và nƣớc bị nhiễm các chất độc h a học nhƣ
đioxin, chất ph ng xạ, thuốc bảo quản thực vật, phân b n h a học và thuốc tr sâu.
SVTH: Lê Hoàng Tuấn


6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

Bảng 1. 3: Thành phần khoáng chất chủ yếu (dựa theo kết quả phân tích
Ronghen) [6]
Tên khoáng chất

Thành phần (%)

Montmorillonit

49- 51

Illite

7–9

Kaolinite Clorite

13 – 15

Thạch anh

6–8

Felspat


7-9

Gơtit

4-6

Canxit

4-6

Bảng 1. 4: Thành phần hoá học của bentonit Bình Thuận- Việt Nam [6]
Tên Oxide

Phần trăm hối lƣợng

SiO2

65,5-76,5

Al2O3

6,71-11,81

Fe2O3

1,44-2,27

FeO


0,21-0,75

MgO

1,05-2,13

CaO

3,29-8,32

K2 O

0,62-1,92

Na2O

1,35-2,4

MKN

10-11,30

SVTH: Lê Hoàng Tuấn

7


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền


1.2.3. Bentonit thu được từ mỏ Cổ Định - Thanh Hóa
Mỏ bentonit Cổ Định nằm trong khu bãi thải của chân Núi Nƣa. Trữ lƣợng sét
Cổ Định-Thanh Hóa khoảng 4.380.000 m3. Sét bentonit là sản phẩm thải trong quá
trình khai thác và làm giàu quặng cromit của mỏ Cổ Định. Hàm lƣợng
montmorillonit nguyên khai là 43,9%. Bentonit Cổ Định có màu vàng sẫm. Thành
phần hạt vụn: 6,3%; hạt dƣới 1 µm: 53,47 % ; t 6-32 µm: 15,86%; t 32-63 µm:
2,27%, lƣợng sét trên sàng 63µm là 16,1%. Dung tích trao đổi cation 52,9
mgđl/100g, trong đ chủ yếu là cation Ca2+: 20,3 mgđl/100g sét và Mg2+: 31,1
mgđl/100 g sét [4].

Hình 1. 2: M b n on

ổ Địn – T

n H

entonit Cổ Định - Thanh H a c trữ lƣợng lớn, giá thành hai thác rẻ nhƣng
chất lƣợng thấp và chƣa đƣợc hai thác để sử dụng cho nhiều mục đích hác nhau.
Hiện mới c ứng dụng làm phụ gia trong chế biến thức ăn gia súc, phân bón, dung
dịch khoan cọc nhồi chất lƣợng trung bình, hoặc bán ở dạng thô chƣa chế biến, sản
phẩm của công ty cổ phần Tân thành là một ví dụ:

SVTH: Lê Hoàng Tuấn

8


Đồ án tốt nghiệp


Hình 1. 3:

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

o n b n on

ổ Địn

Trong sét bentonit Cổ Định - Thanh Hóa có 2 nhóm khoáng vật chứa sét và
Cromit. Nhóm khoáng vật chứa sét bao gồm : Actinolite, Baumit, Monoriolit,
Clinochlore, Nepowite. Nhóm khoáng vật chứa Cromit bao gồm : Magneto
chromite, Aluminian chromite, Niken Chromium, Manganese oxide, Iron silicate,
Chrom silicate. Trong thành phần bùn sét chủ yếu là các khoáng vật thạch anh
pyroxene… ở dạng mảnh vụn. Phần lớn các hạt mịn (bùn) là các sản phẩm phong
hóa vỡ vụn của limonit, bruxit,… và các sản phẩm biến đổi thứ sinh t pyroxene,
olirin (sét) giàu sắt,Magie. Phần bùn ít hơn phần vỡ vụn, chúng chiếm khoảng 1/4 1/5 khối lƣợng của mẫu ở phần không có t tính. Trong các tinh quặng tuyển trọng
lực đều có mặt của các khoáng vật chứa bạc và platin, rutil, và zincon [5].
a.

Thành phần khoáng vật của bentonite Cổ Định Thanh Hóa
Thành phần khoáng vật của bentonit Cổ Định- Thanh Hoá đƣợc xác định bằng

phƣơng pháp nhiễu xạ tia rơnghen và nhiệt vi sai, kết quả đƣợc thể hiện nhƣ trong
bảng 1.5.

SVTH: Lê Hoàng Tuấn

9



Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

Bảng 1. 5: Thành phần khoáng vật của bentonit Cổ Định - Thanh Hoá [7]
Hàm lƣợng, (%)

Thành phần
khoáng vật

Phƣơng pháp rơnghen

Phƣơng pháp nhiệt vi sai

Montmorillonit

35 - 44

38 - 42

Hydromica

8-15

10 – 13

Chlorit

10-20


12 – 17

Kaolinite

10-14

8-10

Thạch anh

7-15

Felspat

5-8

Hydrogotit

7-10

Canxi

ít

5-8

Mỏ sét Cổ Định đã đƣợc nghiên cứu bƣớc đầu trong công trình của Phan Văn
Tƣờng, Lƣơng Trọng Đảng [1] và đã đƣợc nhiên cứu một cách hệ thống trong nhiều
công trình tiếp theo [9,15].
Sét đƣợc hai thác đồng thời với quặng cromit bằng phƣơng pháp trọng lực,

sét là phế thải đƣợc tách ra dƣới dạng hạt mịn, qua các máng thải đi vào bể chứa và
lắng đọng thành bùn nhão. Tính trung bình cứ hai thác đƣợc một tấn quặng cromit
thì thải ra 10 tấn bùn sét. Theo các công trình nghiên cứu [1,15] sét chứa trong các
bể thải có thành phần đồng nhất, chiếm chủ yếu là khoáng monmorilonit giàu sắt,
thành phần hàm lƣợng cát thạch anh, gơtit hông đáng ể.
Những số liệu đƣợc trình bày ở trên cho thấy thành phần khoáng vật của
bentonit Cổ Định - Thanh Hóa có chlorit 10-20%, hydromica 8-15%,
montmorillonit 35 -44%. Ngoài ra, còn một số khoáng sét rất c ý nghĩa hác mà
SVTH: Lê Hoàng Tuấn

10


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

trong bentonit Cổ Định - Thanh H a đều chứa một hàm lƣợng đáng

ể nhƣ

hydromica (vermiculit) 10-14%, hydrogotit 7- 10%...Cấu trúc lƣới tinh thể trong sét
bentonit còn chứa một lƣợng đáng ể eo sét vô định hình khác, nhất là các hợp
chất đa dạng Si, Al, Fe, Mg...[5].
b.

Thành phần hóa học của bentonite Cổ Định Thanh Hóa
Các mẫu bentonit nguyên khai lấy về t mỏ Cổ Định-Thanh Hóa sau khi xử lý

mẫu đƣợc tiến hành phân tích, thành phần hoá học thu đƣợc nhƣ bảng 1.6:

Bảng 1. 6: Thành phần hóa học của bentonit Cổ Định -Thanh Hoá [7]
Thành phần hóa học

Hàm lƣợng,%

SiO2

47,54 - 48,66

Al2O3

6,32 - 9,14

Fe2O3

17,26 - 19,49

FeO

0,21 – 0,34

TiO2

0,65 - 0,70

CaO

0,29 - 0,38

MgO


6,80 - 8,42

MnO

0,08 - 0,13

K2 O

0,26 - 0,63

Na2O

0,07 - 0,09

MKN

14,71 - 15,37

Kết quả phân tích cho thấy, sét Bentonit Cổ Định thuộc nhóm Monmorilonit,
thành phần SiO2 và Al2O3 tƣơng đối thấp; Fe2O3 và MgO khá cao.
SVTH: Lê Hoàng Tuấn

11


Đồ án tốt nghiệp
c.

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền


Khả năng trao đổi cation của bentonit Cổ Định-Thanh Hóa
Đặc trƣng cơ bản của bentonit là khả năng trao đổi ion do trên bề mặt của các

lớp sét c các trung tâm (O, OH) mang điện tích âm có khả năng hấp phụ và trao
đổi cation. Đồng thời, tính chất đ c đƣợc là do sự thay thế đồng hình của các
cation. Ví dụ, nhƣ hi Si4+ trong mạng tứ diện bị thay thế bởi Al3+ hoặc Fe3+, hoặc
Al3+ trong mạng bát diện bị thay thế bởi Mg2+, Fe3+, Cr3+, Zn2+... Đối với bentonit,
sự thay thế đồng hình chủ yếu xảy ra trong lớp bát diện, ở giữa hai lớp tứ diện của
phiến sét. Khả năng trao đổi mạnh hay yếu phụ thuộc vào lƣợng điện tích âm bề mặt
và số lƣợng ion trao đổi. Nếu số lƣợng điện tích âm càng lớn, số lƣợng cation trao
đổi càng lớn thì dung lƣợng trao đổi càng lớn.
Khả năng trao đổi ion của lớp aluminosilicat còn phụ thuộc vào điện tích và
bán kính ion của cation trao đổi. Cation c điện tích thấp dễ trao đổi hơn cation c
điện tích cao:
Me+> Me2+> Me3+
Đối với cation cùng điện tích, bán kính ion càng nhỏ thì khả năng trao đổi
càng lớn, có thể sắp xếp theo trật tự sau:
Li+> Na+> K+> Cu2+> Fe2+> Al3+
Tuy nhiên, khả năng trao đổi của bentonit chủ yếu vẫn phụ thuộc vào điện tích
âm bề mặt và điện tích âm trong mạng lƣới. Bề mặt của bentonit gồm bề mặt trong
và bề mặt ngoài. Khả năng trao đổi ion bề mặt ngoài phản ánh ích thƣớc hạt tinh
thể, phụ thuộc vào sự đứt gãy liên kết và khuyết tật bề mặt. Kích thƣớc hạt càng nhỏ
thì khả năng trao đổi càng lớn. Khả năng trao đổi ion bề mặt trong phản ánh lƣợng
điện tích âm trên mạng lƣới và khả năng hấp phụ của bentonit. Dung lƣợng cation
trao đổi dao động t 80 đến 150 meq/100g. Dung lƣợng trao đổi anion dao động t
15 đến 40 meq/100g [8].

SVTH: Lê Hoàng Tuấn


12


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

Hình 1. 4: Tr o đổi cation giữa Ca2+ và Na+ [10]
Do khả năng dễ dàng trao đổi cation nên khoáng sét có nhiều ứng dụng trong
các lĩnh vực khác nhau. Ví dụ, nhƣ trên hình 1.4 là sự trao đổi cation Ca2+ với Na+
đã chuyển Canxi bentonit ém trƣơng nở thành Natri bentonit trƣơng nở tốt hơn (pha
chế dung dịch khoan gốc nƣớc) hay nhƣ trao đổi với các gốc amin bậc 4 trên bề mặt
sét để tạo sét hữu cơ thành gốc ƣa dầu và dùng pha chế dung dịch khoan gốc dầu.
Kết quả xác định dung lƣợng trao đổi cation của bentonit Cổ Định và một số
tính chất hác đƣợc ghi ra ở bảng 1.7. T kết quả đ cho thấy bentonit Cổ Định có
dung lƣợng trao đổi cation tƣơng đối cao.
Bảng 1. 7: Dun lƣợn

r o đổi cation [7]

Các thông số

Đơn vị đo

Giá trị

Na+ trao đổi

mgđl/100g


0,14 - 0,24

K+ trao đổi

mgđl/100g

0,38 - 0,64

Ca2+ trao đổi

mgđl/100g

2,24 - 3,04

Mg2+ trao đổi

mgđl/100g

49,60 - 53,20

Nhìn vào bảng 1.7, ta thấy tổng dung lƣợng cation trao đổi cao mà chủ yếu là
Mg2+ và Ca2+. Một số thông số quan trọng khác của Bent Cổ Định đƣợc trình bày
trong bảng 1.8:

SVTH: Lê Hoàng Tuấn

13


Đồ án tốt nghiệp


GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

Bảng 1. 8: M t số tính chất khác của bentonit Cổ Định - Thanh Hóa [11]
Các thông số

Đơn vị đo

Giá trị

pHKCl

6,2

N

%

0,042

CEC

meq/l00g

46,75

Cu

ppm


13,52

Zn

ppm

63,25

Cd

ppm

0,87

Pb

ppm

12,15

Nguyên tố vi lƣợng

Các số liệu phân tích cho thấy bentonit Cổ Định có phản ứng trung tính đến
hơi iềm, N, P2O5, K2O thấp, dung tích hấp thụ khá cao (CEC: 46- 48meq/100g).
Kiềm thổ chiếm chủ yếu trong hệ hấp phụ - trao đổi, độ bão hòa bazơ cao, nhƣng
ion K+ và Na+ trong hệ hấp phụ thấp.
Trong sét bentonit Cổ Định -Thanh Hóa, Mg chiếm tỷ lệ cao, và một tỷ lệ
không nhỏ các dạng hydroxit Fe có trong bentonit Cổ Định-Thanh H a hi độ ẩm
của sét cao. Có thể nhận định rằng bentonit Cổ Định - Thanh Hóa là loại bentonit kiềm
thổ và với hàm lƣợng keo sét trong quặng nguyên hai tƣơng đối cao, tỷ diện lớn cộng

với những tính chất h a lý ƣu việt của khoáng sét montmorillonit, hydromica.... cho
thấy nó là những nguyên liệu tốt có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.
d.

Khả năng trương nở của bentonit Cổ Định - Thanh Hóa
Khả năng trƣơng nở của bentonit là sự tăng thể tích của chúng trong quá trình

đƣợc làm ƣớt. Khi bị ẩm ƣớt, trên bề mặt những phần tử bentonit hình thành các
liên kết hờ, lực dính kết giữa chúng bị giảm làm cho những phần tử hạt bentonit
càng xa nhau, t đ làm tăng thể tích của chúng.

SVTH: Lê Hoàng Tuấn

14


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

Tính trƣơng nở liên quan đến nhiều tính chất hác nhƣ thành phần cấp hạt,
thành phần khoáng vật, thành phần hóa học. Lƣợng nƣớc đƣợc hấp phụ vào giữa
các lớp sét phụ thuộc vào khả năng hydrat h a của các cation trao đổi. Khi bentonit
tiếp xúc với nƣớc, các phân tử nƣớc phân cực sẽ thâm nhập vào bên trong các lớp,
làm khoảng cách này tăng lên ít nhất 1415Å tùy thuộc vào loại bentonit và lƣợng
nƣớc bị hấp phụ. Kết quả phân tích độ trƣơng nở của bentonit Cổ Định -Thanh Hóa
cho thấy thông số này của bentonit Cổ Định -Thanh Hóa là 30,541% [12].
Trƣơng nở kéo theo làm giảm độ xốp, làm giảm độ thấm, nhờ tính chất ƣu việt
này mà một số loại đất có vấn đề nhƣ đất cát pha, đất xám bạc màu nếu đƣợc trộn
với bentonit, đất sẽ tăng hả năng giữ ẩm, giảm độ thấm, cải thiện trạng thái cấu

trúc, giảm khả năng bốc hơi lý học, tăng cƣờng sự hoạt động của vi sinh vật và cải
thiện nhiều tính chất hác cho đất [11].
e.

Tính dẻo của của bentonit Cổ Định -Thanh Hóa
Ở trạng thái độ ẩm mà bentonit có khả năng tạo đƣợc những hình dạng nhất

định và giữ nguyên đƣợc trạng thái hình dạng đ

hi hông c lực tác động bên

ngoài gọi là độ dẻo (hay còn gọi là tính dẻo, hoặc tính tạo hình) của bentonit.
Tính dẻo đƣợc đặc trƣng bằng số dẻo (Tính theo độ ẩm đất) tức là hiệu số giữa
giới hạn trên (còn gọi là giới hạn chảy dƣới) và giới hạn dƣới (còn gọi là giới hạn
về thành sợi) [11].
Bảng 1. 9: Phân loạ đất theo tính dẻo[11]
Số dẻo

Phân loại

0

Cát

0 - 7

Cát pha

7 - 17


Đất thịt

> 17

Đất sét

SVTH: Lê Hoàng Tuấn

15


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

Những số liệu đo đạc cho thấy bentonit Cổ Định -Thanh Hóa có tính dẻo (với
trị số dẻo là 41,73). Tính chất này đƣợc ứng dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất
đồ gốm, xi măng,…nhằm tăng độ dẻo cho sản phẩm.
f.

Một số tính chất khác
 Tính kết dính

Bentonit có khả năng ết dính mạnh nên ngƣời ta thƣờng sử dụng bentonit làm chất
gắn kết trong công nghiệp và sản xuất.
 Tính trơ
entonit tƣơng đối trơ và bền về mặt hóa học nên có thể ăn đƣợc. Vì vậy nó
đƣợc ứng dụng làm chất độn trong dƣợc phẩm, thức ăn gia súc và mỹ phẩm….
 Tính hấp thụ/hấp phụ
Tính chất hấp thụ/hấp phụ đƣợc quyết định bởi đặc tính bề mặt và cấu trúc

lớp của chúng. Do bentonit có cấu trúc tinh thể và độ phân tán cao nên có cấu trúc
xốp và bề mặt riêng lớn. Cấu trúc xốp ảnh hƣởng lớn đến tính chất hấp phụ của các
chất, đặc trƣng của nó là tính chọn lọc chất bị hấp phụ. Chỉ có phân tử nào c đƣờng
ính đủ nhỏ so với lỗ xốp thì mới chui vào đƣợc. Dựa vào điều này ngƣời ta hoạt
hóa sao cho có thể dùng bentonit làm vật liệu tách chất. Đây cũng là một điểm khác
nhau giữa bentonit và các chất hấp phụ khác.
Để tăng cƣờng khả năng trƣơng nở hoặc hấp phụ, khả năng hấp thụ nƣớc và
độ phân tán của bentonit ngƣời thay thế các cation giữa các lớp bằng các cation
khác tạo racác bentonit có các tính chất khác nhau [1]. Muốn thế cần phải hoạt hoá
bentonit, thƣờng sử dụng: Na2CO3, NH4Cl, H2SO4, HCl... để hoạt hoá sét bentonit
[4].
1.1.3. Ứng dụng của bentonit
a.

Làm chất xúc tác
Bentonit là một chất c độ axit cao nên có khả năng làm xúc tác trong các

phản ứng hữu cơ. Trên bề mặt của bentonit tồn tại các nhóm hydroxyl, các nhóm
hydroxyl có khả năng nhƣờng proton để hình thành trên bề mặt Bentonit những tâm
SVTH: Lê Hoàng Tuấn

16


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

axit Bronsted. Số lƣợng nhóm hydroxyl có khả năng tách proton tăng lên sẽ làm
tăng độ axit trên bề mặt của bentonit. Ngoài ra, do bentonit có khả năng hấp phụ cao

nên có thể hấp phụ các chất xúc tác trên bề mặt trong giữa các lớp và đƣợc sử dụng
làm chất xúc tác cho nhiều phản ứng.
b.

Dùng làm dung dịch khoan
Do tính hấp phụ đặc biệt tốt nên bentonit đƣợc sử dụng để tạo ra các dung dịch

khoan với chất lƣợng đặc biệt cao và chi phí nguyên liệu thấp. Vì vậy, cùng với sự
phát triển của nghành thăm dò và hai thác dầu hí, lƣợng bentonit đƣợc sử dụng
trong việc sản xuất dung dịch hoan ngày càng tăng. Ngày nay ở Mỹ, lƣợng
bentonitđƣợc sử dụng làm dung dịch khoan chiếm tới 40% tổng sản lƣợng bentonit
của nƣớc này [1,6].
c.

Làm vật liệu hấp phụ
entonit đƣợc sử dụng rộng rãi làm chất hấp phụ trong nhiều ngành công

nghiệp.Trong công nghiệp lọc dầu, lƣợng entonit đƣợc sử dụng rất lớn, bao gồm
bentonit tự nhiên và bentonit đã hoạt hóa. Việc sử dụng bentonit làm chất hấp phụ
ƣu việt hơn hẳn phƣơng pháp cũ là phƣơng pháp rửa kiềm. Lƣợng bentonit mất đi
trong quá trình tinh chế chỉ bằng 0,5% lƣợng dầu đƣợc tinh chế. Ngoài ra, phƣơng
pháp dùng bentonit còn có mức hao phí dầu thấp do tránh đƣợc phản ứng thủy phân.
Tính chất hấp thụ/hấp phụ đƣợc quyết định bởi đặc tính bề mặt và cấu trúc lớp
của chúng. Do bentonit có cấu trúc tinh thể và độ phân tán cao nên có cấu trúc xốp
và bề mặt riêng lớn. Cấu trúc xốp ảnh hƣởng lớn đến tính chất hấp phụ của các chất,
đặc trƣng của nó là tính chọn lọc chất bị hấp phụ. Chỉ có phân tử nào c đƣờng kính
đủ nhỏ so với lỗ xốp thì mới chui vào đƣợc. Dựa vào điều này ngƣời ta hoạt hóa sao
cho có thể dùng bentonit làm vật liệu tách chất. Đây cũng là một điểm khác nhau
giữa bentonit và các chất hấp phụ khác.
Để tăng cƣờng khả năng trƣơng nở hoặc hấp phụ, khả năng hấp thụ nƣớc và

độ phân tán của bentonit ngƣời thay thế các cation giữa các lớp bằng các cation
khác tạo ra các bentonit có các tính chất khác nhau [13]. Muốn thế cần phải hoạt
hoá bentonit, thƣờng sử dụng: Na2CO3, NH4Cl, H2SO4, HCl... để hoạt hoá sét
SVTH: Lê Hoàng Tuấn

17


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

bentonit [8].
d.

Trong nông nghiệp
 Trong trồng trọt
Do có khả năng hút ẩm cao và trƣơng nở mạnh khi tiếp xúc với nƣớc nên

bentonit tỏ ra hiệu quả trong việc cải tạo đất, tăng hả năng giữ ẩm cho đất, tăng
tính trƣơng, tính dẻo, độ bền cơ học, độ bền trong nƣớc của đất cũng nhƣ tăng hả
năng giữ chất dinh dƣỡng, hạn chế hoặc chống lại sự rửa trôi các chất dinh dƣỡng
c trong đất vào mùa mƣa, đồng thời loại bỏ các chất độc hại c trong đất nhờ khả
năng hấp thụ chúng, góp phần nâng cao chất lƣợng đất, tăng chất lƣợng cũng nhƣ
sản lƣợng nông sản,…
 Trong chăn nuôi
entonit đƣợc ứng dụng nhiều trong việc chế biến thức ăn gia súc, n đ ng vai
trò nhƣ một chất hấp phụ các độc tố có trong thức ăn, tạo chất kết dính, tăng độ bền
của viên thức ăn đồng thời cũng làm chất độn, góp phần giảm giá thành và nâng cao
chất lƣợng sản phẩm.

e.

Trong xây dựng và luyện kim
 Trong xây dựng
Công nghiệp xây dựng là một trong những ngành sử dụng bentonit t khá

sớm, n đƣợc ứng dụng rỗng rãi vào tất cả các lĩnh vực của nghành xây dựng, t
những ứng dụng trong khoan, gia cố nền móng, chống thấm trong các công trình
xây dựng dân dụng, đê điều, đập thủy điện tới những ứng dụng trong ngành trong
ngành sản xuất vật liệu xây dựng xi măng, gạch….
 Trong luyện kim
Trong công nghiệp luyện kim, nhờ có tính dẻo ƣu việt nên bentonit đƣợc sử
dụng để chế tạo các huôn đúc, vê nhỏ quặng trƣớc hi đƣa vào lò, hay những ứng
dụng của tính chất hấp thụ tốt trong công tác tuyển và sơ chế quặng trƣớc hi đƣa
vào quá trình luyện kim.
f.

Trong công nghiệp sản xuất mỹ phẩm
Do c đặc tính hấp phụ cao và khả năng giữ ẩm tốt, bentonit đƣợc ứng dụng

trong nghành công nghiệp mỹ phẩm với vai trò làm chất hấp phụ lƣợng protein th a
SVTH: Lê Hoàng Tuấn

18


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền


cũng nhƣ bụi bẩn, vi khuẩn trên da góp phần ngăn ng a mụn, đồng thời nhờ khả
năng giữ ẩm cao nên nó giúp bảo vệ da, làm giảm các nết nhăn, tăng độ nhớt của
các sản phẩm làm đẹp….
g.

Dùng trong y tế
N đƣợc sử dụng nhƣ là một thành phần quan trọng trong các loại thuốc và

các sản phẩm chăm s c sức khỏe. Là thành phần quan trọng trong các loại kem,
thuốc nƣớc, chất kích thích và bôi. Bentonit có tác dụng giải độc cho các trƣờng
hợp bị ngộ độc bởi các kim loại nặng nhờ khả năng hấp thụ tốt các ion của kim loại
này. Ngoài ra, nó có tác dụng cải thiện khả năng tiêu h a, giảm bớt hội chứng kích
thích đƣờng ruột, có tác dụng cai nghiện, hấp thụ các vi-rut gây bệnh trong cơ
thể…[10, 12].
1.2.

c p ƣơn p

p làm

àu b n on

entonite thô ban đầu có chứa rất nhiều hợp chất hữu cơ và thành phần
khoáng nặng, có hại cho xúc tác. Chính vì vậy mà ta phải tiến hành làm giàu để loại
bỏ hợp chất có hại, tăng hàm lƣợng khoáng và chất mong muốn. Dựa vào thành
phần và cấu trúc của bentonite t ng khu vực mà có những phƣơng pháp làm giàu
riêng.Trong công nghiệp, ngƣời ta sử dụng 2 phƣơng pháp làm giàu:
+ Phƣơng pháp lọc ƣớt
+ Phƣơng pháp cyclon thuỷ lực
1.2.1. Làm giàu bằng phương pháp lọc ướt

Nguyên tắc của phƣơng pháp này dựa trên khả năng trƣơng nở, phân tán của
các hạt MMT trong nƣớc. Còn các thành phần phi sét hác nhƣ calcite, thạch anh,
felspat không phân tán, sau một thời gian sẽ lắng xuống do trọng lực. Vì vậy, khi
cho sét thô vào nƣớc, khuấy mạnh sẽ thu đƣợc huyền phù sét. Giữ huyền phù sét ở
trạng thái tĩnh một thời gian, sau đ các hạt phi khoáng sét sẽ lắng xuống. Lọc tách
phần kết tủa, thu đƣợc huyền phù sét giàu MMT. Có thể sử dụng chất trợ phân tán
là Natri hexa metaphotphat Na(PO3)6 để làm lắng các khoáng phi sét theo nhiều giai
đoạn, sau đ huyền phù mịn đƣợc lọc, sấy khô và nghiền mịn để thu sản phẩm [12].
SVTH: Lê Hoàng Tuấn

19


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

Sơ đồ làm giàu bentonit bằng phƣơng pháp lọc ƣớt nhƣ sau:

Hình 1. 5: Sơ đồ làm giàu bentonit bằn p ƣơn p

p lọc ƣớt [12]

Natri hexametaphotphat (SHMP) là hexame có công thức (NaPO3)6. Natri
hexametaphotphat trong thƣơng mại là hỗn hợp các metaphotphat trùng hợp,
hexame là một trong số đ , và là chất đƣợc gán cho cái tên này. Natri
polimetaphotphat mới là tên gọi chính xác hơn, N đƣợc điều chế bằng cách nấu
chảy natri dihidrophotphat,sau đ làm lạnh nhanh. SHMP thủy phân trong dung
dịch nƣớc, đặc biệt trong môi trƣờng axit, tạo thành natri trimetaphotphat và natri
photphat.

1.2.2. Làm giàu sét bằng phương pháp cyclon thủy lực
Phƣơng pháp này dùng để phân cấp các khoáng vật c

ích thƣớc 0.005-

0,04mm. Quá trình phân cấp đƣợc thực hiện dựa vào tác động của lực ly tâm. Khi
cấp bùn quặng vào trong máy, dòng bùn chuyển động xoáy nhanh, bắn các hạt
quặng vào thành máy với lực ly tâm tăng dần. Bùn quặng đƣợc cấp vào cyclon theo
hƣớng tiếp tuyến, tạo thành dòng xoắn ốc nhỏ về phía dƣới và đến một thời điểm
nào đ phân thành 2 dòng: Dòng thứ nhất theo chiều xoắn ốc, đi xuống dƣới và qua
ống tháo cát ra ngoài. Dòng thứ 2 đi ngƣợc lên, luồn bên trong dòng chính, qua ống
bùn tràn ra ngoài.
Hiệu quả của việc phân chia theo cỡ hạt phụ thuộc vào ích thƣớc máy và các
yếu tố nhƣ đƣờng kính ống bùn tràn, ống tháo cát, áp lực đầu vào, đặc tính độ hạt
nguyên liệu, tỷ trọng các thành phần của bùn...

SVTH: Lê Hoàng Tuấn

20