1


2

MỤC LỤC


3

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần hóa học và khống vật cơ bản của Bauxite
Bảng 1.2. Trữ lượng bauxite của thế giới theo từng nước (năm 2012)
Bảng 2.1. Các thông số hóa lý phụ thuộc vào nồng độ mol HCl trong dung dịch


4

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Ơ ngun tố Al
Hình 1.2. Cấu trúc mạng tinh thể của nhôm a) và thanh nhôm b)
Hình.1.3. Những ứng dụng quan trọng của nhơm
Hình 1.4. Các quặng nhơm
Hình 1.5. Sơ đồ chế biến Al2O3 99%
Hình 1.6. Giản đồ trạng thái hệ Al2O3 – Na3AlF6
Hình 1.7. Sơ đồ bể điện phân với anot tự cháy
Hình 1.8. Biểu đồ phân phố trữ lượng bauxite theo từng khu vực trên thế giới
Hình.1.9. Một số nhà máy sản xuất nhơm trên thế giới
Hình1.10. Sơ đồ giá nhơm thế giới trong 1 năm (10/2020 – 10/2021)

Hình 1.11. Biểu đồ phân bố trữ lượng bauxite Việt Nam theo từng vùng
Hình 1.12. Một số nhà máy sản xuất nhơm ở nước ta
Hình 2.1 Cấu trúc khơng gian của hidro clorua
Hình 2.2. Trạng thái vật chất của HCl
Hình 2.3. Một số ứng dụng của axit clohydic
Hình 2.4. Điều chế HCl bằng phương pháp sunfat
Hình 2.5. Sơ đồ thiết bị sản xuất axit clohidric trong cơng nghiệp
Hình 2.6. Biểu đồ sản xuất HCl ở một số cơng ty ở Việt Nam
Hình 2.7. Biểu đồ tổng giá trị nhập khẩu axit HCl của Việt Nam từ một số nước (năm 2018)
(đơn vị: tấn)
Hình 2.8. Một số công ty sản xuất HCl


5

MỞ ĐẦU
Dân số thế giới tăng nhanh nhu cầu của con người ngày càng, để đáp ứng được điều
đó cơng nghiệp cũng phải phát triển. Nhất là hiện nay, đại dịch covid 19 đang bùng nổ thì
nhiều ngành cơng nghiệp đang bị thiệt hại nặng nề. Và ngành sản xuất nhôm và hydro clorua
cũng không ngoại lệ.
Được biết, nhôm đã là một yếu tố quan trọng của nền văn minh nhân loại kể từ khi
được phát hiện ra. Nó là một vật liệu có thể được tìm thấy trong nhiều ngành cơng nghiệp
khác nhau, với thị trường tồn cầu là 70 tỷ đô la. Trong 20 năm tới, lượng nhôm sẽ thiếu hụt.
Nhôm là kim loại được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới, từ chiếc điện thoại đến chiếu cầu
dài nhất.
Cịn hydro clorua có thể được sử dụng để sản xuất axit clohydric, chất tẩy trắng, chất
tẩy rửa, dược phẩm, v.v.. Hydro clorua có trong trong dạ dày, trong phổi và thậm chí dưới
mưa. HCl là một phần khơng thể thiếu của nhiều phản ứng hóa học, bao gồm thủy phân
carbohydrate và protein, mang lại sự sống cho thực phẩm của chúng ta.
Vậy nên, HCl và nhôm rất quan trong trong đời sống của con người. Và để sản xuất

chúng có hiệu quả, an tồn và tiết kiệm trong bài báo cáo này tập trung làm rõ vấn đề:
1. Sản xuất nhôm
2. Sản xuất HCl


6

1. Điên phân dịch nóng lỏng sản xuất Al
1.1. Tính chất lý hóa và ứng dụng của Al [1]
1.1.1. Tính chất lý hóa của nhơm
Nhơm (Al) ở ơ 13, thuộc nhóm Ⅲ, chu kỳ 3 của bảng
hệ thống tuần hồn các ngun tố hóa học. Cấu hình electron
ngun tử: 1s22s22p63s23p1.
Nhơm là kim loại màu xám bạc ánh kim mờ, mềm,
nhẹ, dẻo có thể dát mỏng, ở 20℃ có tỉ trọng 2,7 g/cm 3, Tnc =
660,32℃, Ts = 2500℃. Trong môi trường oxy hóa và trong
mơi trường khơng khí trên bề mặt Al tạo ra màng bọc oxit
giúp Al chống ăn mịn và bền vững.

Hình 1.1. Ơ ngun tố Al

4Al + 3O2 Al2O3
Nhơm có cấu tạo mạng lập phương tâm diện, mật độ electron tự do tương đối lớn do
vậy nó có độ dẫn điện tốt (gấp 3 lần sắt, bằng 2/3 lần đồng) và dẫn nhiệt cao (gấp 3 lần sắt),
khơng nhiễm từ và khơng cháy khi để ngồi khơng khí ở điều kiện thường.

a) Cấu trúc mạng tinh thể

b) Thanh nhơm
Hình 1.2. Cấu trúc mạng tinh thể của nhơm a) và thanh nhôm b)


Al là một trong những kim loại có tính khử mạnh chỉ sau các kim loại kiềm và kim
loại kiềm thổ. Nhôm dễ nhường đi 3 electron để trở thành ion dương (cation):
Al Al3+ + 3e
Tác dụng với phi kim:

2Al + 3Cl2 AlCl3

Tác dụng với axit (nhôm không thể phản ứng trong H2SO4 (đặc, nguội) và HNO3 (đặc nguội)
do bị thụ động hóa bởi lớp oxit bao bọc bên ngồi. Vì vậy, có thể dùng thùng nhôm để chuyên
chở những axit đặc, nguội.


7

2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2
2Al + 6H2SO4 (đặc, nóng) Al2(SO4)3 + 3SO2 +6H2O
2Al + 4HNO3 (loãng) Al(NO3)3 + NO + 2H2O
Al + 6HNO3 (đặc, nóng) Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Tác dụng với oxit kim loại (phản ứng nhiệt nhôm): ở nhiệt độ cao, nhôm khử được các ion
kim loại hoạt động yếu hơn trở thành đơn chất kim loại. 2Al + 3CuO 3Cu + Al2O3
Tác dụng với nước và dung dịch kiềm. Ở điều kiện thường, nhôm không phản ứng với nước
vì có oxit Al2O3 bên ngồi bảo vệ. Nhưng khi phá bỏ lớp oxit (hoặc tạo hỗn hống Al-Hg ngăn
cho nhôm hông tác dụng với oxy tạo oxit) nhơm phản ứng ngay với nước giải
phóng hydro và năng lượng.
2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2
Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O
1.1.2. Ứng dụng [2]
Bất kể số lượng hay giá trị, nhôm được sử dụng nhiều hơn tất cả kim loại khác ngoại
trừ sắt và nó đóng vai trị quan trong trong nền kinh tế thế giới. Nhơm ngun chất có độ bền

kéo thấp, nhưng tạo ra các hợp kim với nhiều nguyên tố như đồng, kẽm, magie, manga và
silic. Khi được gia công cơ nhiệt, các hợp kim nhôm này có các thuộc tính cơ học tăng lên
đáng kể.
Hợp kim Al-Cu-Mg (dura) là thành phần quan trọng trong kết cấu máy bay, tàu vũ trụ, giao
thông vận tải hoặc làm dụng cụ thể thao,...
Khi Al được bay hơi trong chân khơng, nó tạo ra lớp bao phủ phản xạ có sáng và bức xạ nhiệt.
Các lớp bao phủ này tạo thành một lớp mỏng của Al 2O3 bảo vệ, nó không bị hư hỏng như các lớp
bạc bao phủ. Trên thực tế, gần như tồn bộ có gương hiện đại được sử dụng lớp phản xạ bằng A1
trên mặt sau của thủy tinh. Các gương của kính thiên văn cũng được tráng một lớp mỏng A1,
nhưng là mặt trước để tránh các phản xạ bên trong mặc dù điều này làm cho bề mặt nhạy cảm hơn
với các tổn thương.
Các loại vỏ phụ Al đôi khi cũng được dùng thay vỏ phủ Au nhờ đặc tính hấp thụ bức điện từ của
Mặt trời, để phủ vệ tinh nhân tạo hay khí cầu để tăng nhiệt độ cho chúng.
Trong y học, nhơm oxit có tính chất trơn nhẵn, bền được chế tác che chắn các bề mặt tiếp xúc
của bộ phận giả trên cơ thể. Ngồi ra, nhơm oxit cịn được các hãng mỹ phảm sản xuất kem
che khuyết điểm, son, phấn má,...nhờ đặc tính làm bóng và mịn da.
Vật liệu nhôm được ứng dụng trong xây dựng (khung cửa, khung Al,...)


8

Nhơm có mặt trong mọi ngóc ngách trong nhà (tủ quần áo, tủ bếp, đồ nấu bếp,gường nhôm,
bàn ghế, tủ kệ,...)
Trong cơng nghiêp, nhơm sử dụng chế tạp máy móc. Al siêu tinh chứa 99,98%; 99,99% được
làm các thiết bị điện tử và sản xuất đĩa CD. Phần lớn các bộ tản nhiệt cho CPU máy tính hiện
đại được sản xuất từ Al vì dễ chế tạo và độ dẫn nhiệt cao.
Với độ dẫn điện tốt chỉ đứng sau Cu nhưng Al nhẹ hơn về khối lượng lần giá thành nên được
dừng làm dân dẫn điện.
Al dạng bột thường được sử dụng để tạo màu bạc trong sơn.
Bột nhôm trộn bột với oxit (gọi là hỗn hợp tecmit) để thực hiện phản ứng nhiệt nhơm dùng

hàn đường ray.

Hình.1.3. Những ứng dụng quan trọng của nhơm
1.2. Quy trình sản xuất nhơm
Nhơm chiếm khoảng 8% khối lớp rắn của Trái Đất, là nguyên tố phổ biến thứ 3 (sau oxy và
silic) nhưng nó lại hiếm trong trạng thái tự do và đã từng là kim loại có giá trị hơn vàng. Tồn
bộ Al của Trái đất tồn tại dưới dạng các hợp chất nên nó là kim loại khó điều chế.
Năm 1886, nhà khoa học người Pháp Paul Louis-Toussaint Helroult cùng Charles
Martin là 2 người đầu đã phát minh ra kỹ thuật điện phân.


9

Trong các cuộc chiến tranh thế giới thế giới І và Ⅱ, nhôm là một nguồn lực chiến lược
quan trọng cho hàng không. Ở thế kỉ 19, nhôm đã được đánh dấu sự phát triển và tầm quan
trọng khi sử dụng cho ngành đường sắt, đóng tàu, điêu khắc,...

1.2.1 Nguyên liệu [3], [4]
Nguyên liệu để sản xuất nhôm là Al2O3. Al2O3 được nhận từ các khoáng khác nhau
như bauxite, nefelin, alunit... Ngun liệu chính là bauxit có chứa Al(OH) 3 hoặc AlOOH cùng
với các tạp chất SiO2, Fe2O3, CaO, TiO2, MgO...

a) Quặng Bauxite

b) Quặng nefelin
Hình 1.4. Các quặng nhơm

c) Quặng alunit

Bảng 1.1. Thành phần hóa học và khống vật cơ bản của Bauxite [4]

Thành phần hóa học
Al2O3 (40 - 65%)
SiO2 (0,5 - 1%)
Fe2O3 (3 - 30%)
TiO2 (0,5 - 8%)
H2O (10 - 34%)
Các nguyên tố đi kèm

Thành phần khoáng vật
Gibbsit: Al(OH)3
Boehmit: γ-AlOOH
Diaspore: α-AlOOH
Kaolinite: Al2O3.2SiO2.2H2O
Thạch anh: SiO2
Hematite: Fe2O3
Aluminian Goethite: Al2O3. Fe2O3. 2H2O
Anatase, rutile
Trong diaspope, boehmite, gibbsite, kaolimite, goethite
Mn, P, V, Cr, Ni, Ga, Ca, Mg, C,... và các tạp chất

Nguyên liệu để sản xuất Al2O3, địi hỏi phải có độ sạch cao bởi vì các tạp chất có thể phá
hủy q trình điện phân.
Quá trình làm sạch nguyên liệu gồm các chuyển hóa kèm theo các q trình lý học:
nghiền mịn, đun nóng và làm lạnh, để lắng kết tủa, lọc,...Q trình sản xuất Al bản chất là
tách Al(OH)3 khỏi các khoáng khác.


10

Quặng bauxite Al(OH)3 có tạp chất khi tác dụng với xada (nung) hay với NaOH (hịa

tách) thì sẽ chuyển thành NaAlO2.
NaOH + Al(OH)3 NaAlO2 + 2H2O
Hòa tan trong nước tách được Fe 2O3 khơng hồn tan trong điều kiện này. Nhưng SiO2
cùng hịa tan phần nào ở dạng Na2SiO2. Có thể kết tủa nó từ dung dịch theo dạng
CaO.Al2O3.2SiO2 hay là Na2O.Al2O3.2SiO2 rồi lọc bỏ.
2NaOH + SiO2 Na2SiO3 + H2O
Từ dung dịch sạch NaAlO2 tiến hành cacbon hóa- sủi bọt CO2 qua dung dịch NaAlO2,
khi đó CO2 sẽ liên kết với ion Na+ ở dạng xoda.
NaAlO2 + CO2 + 2H2O NaHCO3 + Al(OH)3
NaOH + CO2 NaHCO3
Al(OH)3 sau khi tách khỏi dung dịch đem nung, nhận được sản phẩm chứ 99% Al 2O3.
Năng suất Al2O3 thành sản phẩm không quá 60%.
2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O


11

Hình 1.5. Sơ đồ chế biến Al2O3 99%
1.2.2 Sản xuất Al [1], [3]
Sản xuất Al được tiến hành từ nguyên liệu Al2O3 hòa tan trong cryolite Na3AlF6.
Cryolite thuận tiện bởi vì nó hịa tan đủ tốt Al2O3, khơng chứa những ion dương điện hơn Al,
tăng độ dẫn điện, đồng thời tăng sự tỏa nhiệt cần thiết để nấu chảy dung dịch điện ly, tạo thành
với Al2O3 hợp kim có nhiệt độ nóng chảy xuống 900℃ thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của Al2O3
nguyên chất (2052℃). Mặt khác, khi điện phân tạo ra lớp bảo vệ không cho O2 phản ứng với Al
nóng chảy. Khi nhiệt độ điện phân 1000℃ tỷ trọng của Al là 2,35 g/cm 3 còn tỷ trọng của
cryolite có chứa 10% Al2O3 là 2,03 g/cm3. Như vậy Al nặng hơn sẽ tập trung xuống phía dưới
đáy thùng và sẽ lấy ra định kỳ.

Hình 1.6. Giản đồ trạng thái hệ Al2O3 – Na3AlF6
Quá trình điện phân :

Ở catot (-) xảy ra quá trình khử ion Al3+ thành Al:

Al2O3 Al3+ + 2O2Al3+ + 3e

Al

Ở anot (+) xảy ra quá trình oxi hóa ion O2- thành khí O2: 2O2- O2 + 4e
Phương trình điện phân:

2Al2O3 4Al + 3O2

Trong lị điện phân Al, anot graphit bị oxy hóa bởi oxy. Cực dương bị hao mòn dần và
được thay thế thường xuyên. Nó bị tiêu hao do phản ứng: .
O2 + C
CO2
Ngược lại với anot, các catot gần như không tiêu hao trong q trình điện phân do
khơng có O2 ở gần nó. Catot được bảo vệ bởi Al lỏng trong lị. Các catot bị ăn mòn chủ yếu là
do các phản ứng điện hóa.


12

Do anot bị ăn mòn và phá hủy trong quá trình điện phân nên để cho bể có thể làm việc
liên tục thì phải có cơ cấu đặc biệt của anot. Dưới đây là bể điện phân với anot tự cháy có thể
làm việc liên tục khơng cần thay anot

Hình 1.7. Sơ đồ bể điện phân với anot tự cháy
1. Tấm lát bằng chì
5. Dây dẫn điện
9. Khối bột anot

2. Gạch chịu lửa
6. Thùng Al
10. Bệ bằng cacbon
3. Vỏ lò
7. Anot
11. Thanh dẫn catot
4. Chân cắm bằng thép
8. Khung đỡ
Vỏ của thành bể được bọc bằng gạch chịu lửa và những tấm than graphit. Đáy bể là
catot. Phía trên bể có treo khung anot tự cháy, được chế tạo từ thùng Al có chứa hỗn hợp anot
(hỗn hơn antraxit, cốc, nhựa than đá và khối thiêu). Phân trên của anot, khối vật chất ở trạng
thái dẻo, phần dưới ở trạng thái rắn do tác dụng nhiệt độ cao.
Tiến hành điện phân dung dịch điện ly chứa 10% Al 2O3 ở nhiệt độ 950 ÷ 1000℃. Q
trình điện phân tiến hành với sự tách Al lỏng trên catot và cháy anot graphit do O2 tách trên
đó
Khi anot cháy, khung anot bằng Al sẽ được hạ xuống, khối bột nhão trong đó sẽ được
nung và chuyển thành khối điện cực than. Thùng Al sẽ với dẫn và định kì sẽ nạp thêm khối
bột anot.
Dòng điện đi vào anot được dẫn nhờ những thanh dẫn điện qua những phích cắm điện
đóng sâu vào giữa khối bột anot.
Khi anot cháy thì khối bột bị roi xuống phía dưới và bột nhão phía trên sẽ tự đẩy
xuống. Như vậy anot tự cháy làm việc liên tục. Quá trình điện phân tiến dành khi điện thế 4,2
÷ 4,5 V, tải trọng 80.000 ÷ 150.000 A, hiệu suất theo dịng 88 ÷ 90%. Tiêu tốn năng lượng là


13

16.100 ÷ 16.200 kWh/1 tấn Al. Al sạch nhận được bằng cách điện phân Al 2O3 loại bỏ tạp chất
cơ bản là Fe và Si. Sản xuất được 1 tấn Al thì tiêu tốn 16 kg muối cryolite Na2AlF6.
1.3. Phương hướng phát triển công nghiệp sản xuất Al

1.3.1. Thế giới
Công nghệ sản xuất Al bằng bất kỳ phương pháp nào cùng tiêu tốn nhiều điện năng.
Phụ thuộc vào vị trí đặt lò Al mà năng lượng điện chiếm khoảng 20 ÷ 40% giá thành sản xuất.
Tiêu chuẩn tiêu hào năng lượng khoảng 12,8 kWh/kg. Dòng điện để thực điện phân đối với
các cơng nghệ cũ là 100.000 ÷ 200.000 A. Các lò hiện nay làm việc với cường độ dòng điện
khoảng 350.000 A. Các lò thử nghiệm làm việc với dòng điện khoảng 500.000 A [3].
Theo Cơ quan Địa chất Mỹ năm 2009, tài nguyên bauxite ở trên thế giới [5] là 55-75
tỷ tấn phân bố ở các Châu lục như sau:

Hình 1.8. Biểu đồ phân phố trữ lượng bauxite theo từng khu vực trên thế giới
Do tiêu tốn nhiều năng lượng nên các lị luyện Al có xu hướng đặt tại các khu vực mà
nguồn cung cấp điện dồi dào với giá tiền rẻ như: Nam Phi, Oxtraylia, Trung Quốc, Trung
đông, Nga, Quêbec ở Canada, đảo miền Nam New Zealand.
Bảng 1.2. Trữ lượng bauxite của thế giới theo từng nước (năm 2012)
Các nước

Sản xuất (ngàn tấn)

Trữ lượng chắc
chắn (tr. T)

Tài nguyên dự
báo (tr. T)

Australia
Brazil

Năm 2007
62.000
24.000


Năm 2008
63.000 (67.000)
25.000 (31.000)

5.800 (6.200)
1.900 (3.600)

32.000 (46.000)
2.200
18.000
1.600
20.000
15.000
4.800
6.400
4.500
5.900
6.800
205.000

700 (830)
600
7.400
700
770
2.000
360
200
580

320
3.200
27.000 (29.000)

7.900
2.500 (khơng có
số liệu)
23.000
650
8.600
900
1.400
2.500
450
250
600
350
3.800
38.000

Trung Quốc
Hy Lạp
Guinea
Guyana
Ấn Độ
Jamaica
Kazakhstan
Nga
Suriname
Venezuela

Các nước khác
Tổng thế giới

30.000
2.220
18.000
1.600
19.200
14.600
4.800
6.400
4.900
5.900
7.150
202.000

Trước đâu chỉ có các nước cơng nghiệp phát triển mới sản xuất được Al 2O3 và Al, xu
hướng hiện nay là sản xuất Al 2O3 chuyển dần về các nước có quặng bauxite, cịn sản xuất Al
chuyển về gần nơi có nguồn điện rẻ và nhu cầu thiêu thụ Al lớn. Australia là nước khai thác


14

quặng bauxite lớn nhất thế giới (năm 2008). Năm 2012 khoảng 75% lượng bauxite và 65%
lượng Al2O3 trên thế giới là do các Tổ hợp Bauxite - Al 2O3 – Al lớn, đa quốc gia khai thác và
cung cấp. Trong lĩnh vực này Alcoa (Mỹ-Úc) là tổ chức lớn nhất, năm 2003 sản xuất 14,0tr.T
Al2O3 và 4,02 tr.T Al. Năm 2014, Trung Quốc là nhà sản xuất Al lớn nhất thế giới.
Theo Fitch Solutions dự báo mức tăng sản lượng bauxit của Australia sẽ đạt mức trung
bình 4% trong năm 2021, sau khi đạt mức 4,8% trong năm 2020 do các công ty khai thác mở
phục hồi sau đại dịch covid – 19. Ngành khai khác bauxite của Guinea đạt 82 triệu tấn vào

năm 2020, theo ước tính của cơ quan kảo sát địa chất Mỹ USGS, vượt qua vị trí của Trung
Quốc hiện là đang đứng thứ hai thế giới. [6]

Hình.1.9. Một số nhà máy sản xuất nhơm trên thế giới

Hiện nay giá nhôm [7] đang tăng cao +44,75 USD/mt, tương đương +1,56% so với giá trước
đó do Liên minh Châu Âu (Eu) ngày 30/3/2021 đã chính thức cơng bố áp thế đối với các sản
phẩm nhôm nhập khẩu từ Trung Quốc.

Hình1.10. Sơ đồ giá nhơm thế giới trong 1 năm (10/2020 – 10/2021)


15

1.3.2. Việt Nam [8], [9]
Trữ lượng quặng bauxite của nước ta được đánh giá tới 8 tỷ tấn, tập trung chủ yếu ở
phía Nam, khu vực Tây Nguyên, tại địa phân các tỉnh Lâm Đồng, Đắc Nơng, Gia Lai.

Hình 1.11. Biểu đồ phân bố trữ lượng bauxite Việt Nam theo từng vùng [8]
*Vùng khai thác, chế biến bauxit quy mô vừa và nhỏ.
Vùng Hà Giang và ven biển miền Trung (Phú Yên, Quảng Ngãi) có trữ lượng quá nhỏ,
chỉ quy hoạch khai thác bằng thủ công và bán cơ giới.
Vùng Cao Bằng, Lạng Sơn có quy mơ trung bình, có điều kiện khai thác và chế biến
với quy mô công nghiệp. Các mỏ bauxit ở đây phân bố rải rác, trữ lượng nhỏ, chất lượng thấp
giống quặng bauxit của Trung Quốc. Khu vực này nằm sát Trung Quốc nên có điều kiện
thuận lợi để khai thác quặng bauxit xuất sang Trung Quốc (xuất quặng tinh, hàm lượng
Al2O3 > 45%), hoặc cấp cho nhà máy sản xuất alumin liên doanh với Trung Quốc. Dự kiến
nếu tìm được đối tác liên doanh sẽ xây dựng 2 nhà máy alumin ở Cao Bằng và Lạng Sơn,
công suất mỗi nhà máy là 500.000 tấn alumin/năm.
*Vùng khai thác bauxit và sản xuất alumin quy mô lớn.

Bao gồm các tỉnh Tây Nguyên: Đak Nông, Lâm Đồng, Gia Lai và Kon Tum. Dự kiến
quy hoạch xây dựng các nhà máy alumin sử dụng quặng bauxit ở vùng này như bảng 4. Các
nhà máy sau khi hoạt động ổn định sẽ đầu tư nâng công suất lên gấp 2 lần.
Theo dự kiến quy hoạch trên, nhà máy Hoá chất Tân Bình sẽ di dời lên huyện Bảo Lộc
tỉnh Lâm Đồng để tránh gây ô nhiễm môi trường cho thành phố Hồ Chí Minh, đồng thời đầu
tư nâng cơng suất lên 100.000 tấn hyđroxit nhôm/năm. Chủ đầu tư nhà máy là Tổng Cơng ty
Hố chất Việt Nam.
Tổng Cơng ty Hoá chất Việt Nam cũng sẽ liên doanh với đối tác nước ngoài (hãng
Sojitiz và Nippon Light Metal Nhật Bản) đầu tư xây dựng một nhà máy sản xuất hyđroxit
nhôm khác, công suất 550.000 tấn hyđroxit nhôm/năm dùng sản xuất ôxit nhôm hoá phẩm.
Nhà máy đặt tại huyện Bảo Lộc tỉnh Lâm Đồng.
Các nhà máy alumin ở Đăk Nông và Lâm Đồng sẽ do tập đồn Cơng nghiệp Than –
Khống sản Việt nam (TKV) làm chủ đầu tư. Tập đoàn TKV đang gấp rút triển khai các dự án
này, cụ thể như sau:
Nhà máy alumin Bảo Lộc (tỉnh Lâm Đồng): Công suất 600.000 tấn alumin/năm. Báo
cáo nghiên cứu khả thi dự án (phần công nghệ thuê Công ty nhôm Pechiney của Pháp lập) đã
được phê duyệt tháng 3 – 2006, với tổng mức đầu tư gần 500 triệu USD. Hiện đang tổ chức
đấu thầu quốc tế lựa chọn nhà thầu xây dựng nhà máy theo hình thức EPC (Thiết kế - cung
cấp thiết bị - xây dựng). Song song cũng đang tiến hành đền bù giải phóng mặt bằng, xây
dựng các cơng trình tạm và các cơng trình ngồi hàng rào nhà máy. Dự kiến sẽ khởi công xây
dựng nhà máy vào cuối năm 2006, thời gian xây dựng khoảng 3 năm.


16

Nhà máy alumin Nhân Cơ (tỉnh Đăk Nông): Công suất 300.000 tấn alumin/năm (bằng
1 dây chuyền của nhà máy alumin Bảo Lộc theo thiết kế của Pechiney). Đang tiến hành lập
BCNCKT dự án, dự kiến cũng sẽ khởi công vào cuối năm 2006.
Nhà máy alumin Đắk Nông 1 công suất 1,9 triệu T alumin/năm: Đây là dự án hợp tác
giữa chính phủ Việt Nam và Trung Quốc, được sự chỉ đạo trực tiếp của Chính phủ hai nước.

Đối tác liên doanh với Tập đoàn TKV để đầu tư dự án là Tập đồn Chalco (tập đồn nhơm lớn
nhất Trung Quốc). BCNC tiền khả thi dự án đang được khẩn trương hoàn thành (tổng mức
đầu tư khoảng 1,4 tỷ USD) để trình Chính phủ hai nước thơng qua vào khoảng tháng 7 –
2006.
Nhà máy alumin Đăk Nông 2 công suất 1,5 triệu T alumin/năm: Tháng 3 – 2006 Tập
đoàn TKV đã ký biên bản ghi nhớ với Tập đồn nhơm Alcoa (Mỹ - Úc) để triển khai dự án.
Hiện đang tiến hành thăm dò mỏ Gia Nghĩa để cấp quặng cho dự án.
Tập đoàn TKV hiện đang tiếp tục làm việc với các đối tác nước ngoài (tập đoàn Alcan,
Mitsui, Marubeni…) để nghiên cứu việc đầu tư nhà máy alumin công suất (1,0 – 1,5) triệu
tấn/năm sử dụng quặng bauxit của hai mỏ Kon Hà Nừng và Măng Đen ở Gia Lai và Kon
Tum.

Hình 1.12. Một số nhà máy sản xuất nhơm ở nước ta
2. Kỹ thuật sản xuất HCl
2.1 Tính chất hóa lý và ứng dụng của HCl [3], [10], [11]

Hình 2.1 Cấu trúc khơng gian của hidro clorua


17

Hidro clorua (HCl) là hợp chất cộng hóa trị, phân tử có cực (hiệu độ âm điệm giữa
nguyên tử clo và nguyên tử hidro là 3,16 – 2,20 = 0,96). Hidro clorua là chất khí khơng màu,
mùi xốc, độc hại, nặng hơn khơng khí (d = 1,26), T nc = -114,2℃, Ts = -85℃. HCl hoà tan rất
tốt trong nước và độ hồ tan của nó phụ thuộc rất mạnh vào nhiệt độ.
Hidro clorua (HCl) tan vào nước tạo thành dung dịch axit clohidric. Đó là chất lỏng
khơng màu hoặc vàng nhạt (do lẫn tạp chất), mùi xốc. Khi áp suất khí 760 mmHg 1 lít nước ở
0℃ hồ tan 525,2 lít HCl ; ở 18℃ hồ ở 451,2 lít HCl. Ở 760 mmHg HCl tạo thành với nước
một hỗn hợp đăng phí có chứa 20,24 % HCI và sơi ở 110℃. Dung dịch HCl đặc nhất (ở
20℃) đạt tới nồng độ 37% và có khối lượng riêng D = 1,19 g/cm 3. Dung dịch HCl đặc trên

35% “bốc khói” trong khơng khí ẩm do hidro clorua thốt ra tạo với hơi nước trong khơng
khí thành những hạt dung dịch nhỏ như sương mù.
Các tính chất vật lý của axit hydrochloric như điểm sơi, điểm nóng chảy, mật độ và pH
phụ thuộc vào nồng độ mol của HCl trong dung dịch.
Bảng 2.1. Các thơng số hóa lý phụ thuộc vào nồng độ mol HCl trong dung dịch [11]
Nồng độ HCl Mật độ Nồng độ Độ nhớt Nhiệt
Áp suất Điểm
trong dung dịch (kg/l)
mol
(mPa.s)
dung riêng hơi (Pa) sơi
(kg HCl/kg)
(mol/dm3)
(kJ/kg.K)
(℃ )
10%
20%
30%
32%
34%
36%
38%

1,048
1,098
1,149
1,159
1,169
1,179
1,189


2,87
6,02
9,45
10,17
10,90
11,64
12,39

1,16
1,37
1,70
1,80
1,90
1,99
2,10

3,47
2,99
2,60
2,55
2,50
2,46
2,43

0,527
27,3
1.410
3.130
6.733

14.100
28.000

103
108
90
84
71
61
48

Điểm
nóng
chảy
(℃ )
-18
-59
-52
-43
-36
-30
-26

Bảng trên chỉ áp dụng cho điều kiện tiêu chuẩn ( T = 25℃, P = 1atm).
Axit clohidric là axit mạnh làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ, tác dụng với kim loại
đứng trước hidro trong dãy hoạt động hóa học, tác dụng với oxit bazo, bazo và muối.
Fe + 2HCl FeCl2 + H2
CuO + 2HCl CuCl2 + H2O
Fe(OH)3 + 3HCl FeCl3 + 3H2O
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O

Nguyên tố Cl trong nguyên tử HCl có số oxi hóa là -2 nên axit clohidric có tính khử
khi tác dụng với chất oxi hóa mạnh.
MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O


18

a) HCl ở dạng khí

B) HCl ở dạng dung dịch
Hình 2.2. Trạng thái vật chất của HCl

Hydro clorua thông thường chứa trong các bình nén với ký hiệu đỏ và nâu/ xám với dải
vàng. Trong ngành công nghiệp bán dẫn, khí HCl được sử dụng cho cả tinh thể bán dẫn etch
và tinh chế silicon thông qua trichlorosilane (SiHCl 3). Đặc biết là sản xuất axit clohydric.
Ngồi ra cịn một số ứng dụng quan trọng khác, tuy nhiên hydroclorua rất độc hít phải có thể
gây kích ứng, trong trường hợp quan trọng có thể dẫn đến phù phổi và tử vong, thế nên HCl
thường thấy ở dạng dung dịch độ dậm đặc nhất có nồng độ tối đa là 40% [12]
Ứng dụng của axit clohydric [13]
Axit clohydric là hóa chất có vai trị rất quan trọng trong đời sống hằng ngày, được sử
dụng làm nguyên liệu hoặc chất xúc tác trong nhiều ngành công nghiệp sản xuất khác nhau.
Dùng axit clohydric để làm sạch bề mặt kim loại, như tẩy gỉ thép (Fe2O3) và quá trình này
HCl cũng được tái chế để tiết kiệm cũng như nâng cao hiệu quả.
Sản xuất các hợp chất vơ cơ. Ví dụ FeCl3, PAC,...các chất này ứng dụng làm chất keo tụ,
dùng trong nước thải, sản xuất giấy và nước uống, ngoài ra, CaCl 2, NiCl2 dùng trong công
nghiệp mạ và sản xuất pin.
Sản xuất các hợp chất hữu cơ: Axit HCl có thể dùng để sản xuất vinyl clorua, dicloroetan
tạo ra PVC hay bisphenol A để điều chế ra polycacbonat, than hoạt tính và axit ascobic cũng
như một số sản phẩm khác của ngành dược
Trong các ngành công nghiệp yêu cầu độ tinh khiết cao như thực phẩm, dược phẩm, nước

uống dùng axit HCl chất lượng cao để điều chỉnh pH của nước cần xử lý. Axit clohydric công
nghiệp được sử dụng để trung hòa nước thải, xử lý nước hồ bơi.
Axit clohydic chất lượng cao được sử dụng để tái sinh các nhựa trao đổi ion.
Axit gastric trong dạ dày có thành phần chính là axit clohydric có vai trị kháng lại vi sinh
vật hại để ngăn ngừa bệnh nhiễm trùng và hỗ trợ q trình tiêu hóa thức ăn.


19

Hình 2.3. Một số ứng dụng của axit clohydic
2.2 . Phương pháp sản xuất
Sản xuất acid HCl được tiến hành theo hai giai đoạn : điều chế HCl và hấp thụ HCl bằng
nước. Có thể sử dụng những phương pháp khác nhau để sản xuất acid HCl

2.2.1 . Phương pháp sunfat sản xuất HCl [3]
Đây là một trong những phương pháp lâu đời trong công nghiệp. Phương pháp dựa trên sự tác
dụng của NaCl với axit H2SO4 theo phản ứng :
2NaCl + H2SO4 → Na₂SO4 + 2HCI ; - 68,25kJ
Phản ứng được tiến hành ở 500 ÷ 550℃ trong các lị ống, lúc đó sẽ nhận được sunfat Na rắn
và khi có chứa 30 ÷ 40 % HCl. Ngày nay phương pháp này hầu như khơng được sử dụng.

Hình 2.4. Điều chế HCl bằng phương pháp sunfat
2.3.2. Tổng hợp HCl [3]
Tổng hợp HCl được tiến hành từ Cl 2 và H2 nhận được khi điện phân muối ăn NaCl có
màng ngăn. H2 sẽ chảy trong Cl2 và toả nhiệt.
H2 + Cl2 → 2HCl ; 184,2kJ.


20


Hằng số vận tốc ở của phản ứng này tăng lên với sự tăng nhiệt độ theo phong trình
Arrenius . Hằng số cân bằng phản ứng tạo thành HCl:
(1)
hoặc là:
(2)
Ở đây P - áp suất riêng phần của các cấu tử
Ảnh hưởng của nhiệt độ được biểu diễn bằng phương trình:
(3)
Từ phương trình (2), (3) xác định được sự phụ thuộc xp vào nhiệt độ
T℃
xp

17
2,51.10-17

727
1,34.10-5

1727
0,41.10-2

2227
1,30.10-2

Qua bảng cho thấy sự phân rã HCl thành nguyên tố càng rõ rệt ở nhiệt độ lớn 1500 ℃.
Trên thực tế tiến hành đốt cháy an tồn và khơng nổ H2 trong Cl2 ở 1900 ÷ 2400℃. Trong hỗn
hợp phản ứng có 5 ÷ 10 % lượng dư H2 cho phép sử dụng Cl2 hoàn tồn hơn.
2.2.3. Hấp thụ HCl bằng nước [3], [10]
Khí HCl lại rất độc hại dễ gây ra các bệnh như viêm dạ dày, viêm phế quản, viêm da,
loét đường hô hấp, dị ứng phổi và có thể gây tử vong. Đối với môi trường, HCl khiến cây cối

chậm phát triển, khi nồng độ quá cao cũng sẽ bị gây chết. Vì thế ngay sau khi tổng hợp khí
HCl ngay lập tức được hấp thụ bằng nước.
Hấp thụ HCI bằng nước sẽ kèm theo sự toả nhiệt. Nếu không dẫn nhiệt ra thì khơng
thể nhận được acid có nồng độ đậm đặc hơn hỗn hợp đẳng phí. Để nhận được axit có nồng độ
đặc hơn thì phải dùng những biện pháp để dẫn nhiệt ra ngồi mơi trường xung quanh một
cách mạnh mẽ, như vậy địi hỏi phải có thiết bị phức tạp.
Trên thế giới đã đề xuất phương pháp bắp thụ HCl bằng nước mà khơng cần dẫn nhiệt
ra ngồi tức là tiến hành trong điều kiện đoạn nhiệt. Tuy nhiên nhiệt hấp thụ được điều hoà
bởi tổn thất nhiệt do nước hóa hơi mãnh liệt.
Q trình hồi lưu liên tục được thực hiện trong thấp hấp thụ sẽ nhận được acid 27,5 %
trong 4 đĩa, axit 31 %, trong 5 đĩa. Trong công nghiệp phổ biến hơn cả là những thấp đệm hấp
thụ được chế tạo từ những vật liệu không bị axit HCl phá huỷ như : gốm, thạch anh, chất dẻo.
Dưới đây là quá trình sản xuất HCl trong công nghiệp [10]


21

Hình 2.5. Sơ đồ thiết bị sản xuất axit clohidric trong công nghiệp
Cần đốt khơi mào cho phản ứng trong buồng đốt của tháp T1 (làm bằng than chì hay
thạch anh) trên 2000℃ sau đó phản ứng tự xảy ra.Để đảm bảo phảng ứng diễn ra hoàn hoàn
cung cấp lượng hydro cao hơn clo từ 1-2% để khơng cịn clo trong sản phẩm. Khí HCl được
nước thấp thụ ở trong hai tháp T2 và T3 theo nguyên tắc ngước dòng để thu được dung dịch
axit clohidric. Phản ứng Cl 2 với H2 được tiến hành trong các thiết bị làm việc theo chế độ gần
với đẩy lý tưởng . Khi ra khỏi thiết bị chứa 80 ÷ 90 % HCl cho phép sản xuất được acid có
nồng độ trên 31%.
2.3. Phương hướng phát triển axit clohidric ở nước ta [13]
Với nhiều ứng dụng thiết thực, sự phát triển công nghiệp ngày càng mạnh mẽ nhu cầu
sử dụng axit clohydric cho các ngàng sản xuất tại Việt Nam dang tăng lên.
Hình 2.6. Biểu đồ sản xuất HCl ở một số công ty ở Việt Nam
Hiện nay, Cơng ty Cổ phần Hóa chất Cơ bản miền Nam đang dẫn đầu cả nước về sản

xuất axit HCl với công suất 126.000 tân/năm, chiếm 45% thị trường cả nước
Trong 6 tháng đầu năm 2018, Việt Nam đã xuất khẩu 11.940 tấn axit HCl, trị giá đạt
3.582 nghìn USD. Trong đó, 99.98% lượng axit HCl được các doanh nghiệp xuất khẩu tại
chỗ, còn 0.02% (tương đương 1,92 tấn axit HCl) được xuất khẩu sang Singapore vào tháng 6
năm 2018. Lượng xuất khẩu axit HCl nhiều nhất vào tháng 4/2018 với 4.474 tấn, tiếp theo là
tháng 5 và tháng 6 với 2.088 tấn và 2.029 tấn. Công ty TNHH Sản Xuất Tân Thành dẫn đầu
top 10 doanh nghiệp xuất khẩu axit HCl nhiều nhất 6 tháng đầu năm 2018 với 3.254 tấn, trị
giá đạt 976 nghìn USD. Đứng vị trí thứ 2 là Cơng ty cổ phần hố chất Miền Bắc với 2.376
tấn. Cơng ty CP Hóa Chất Miền Bắc là cơng ty hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực phân phối
Methanol, NaOH, axit HCl nhập khẩu với chất lượng tốt, độ tinh khiết cao.
Việt Nam nhập khẩu 6.804 tấn axit HCl, trị giá đạt 2.041 nghìn USD. Lượng nhập
khẩu axit HCl giữa các tháng có nhiều biến động do ảnh hưởng của nhu cầu tiêu thụ axit HCl
trong nước. Trong đó, nhập khẩu axit HCl nhiều nhất vào tháng 1/2018 với 2.015 tấn và ít
nhất vào tháng 2/2018 với 363 tấn. Ấn Độ là thị trường được Việt Nam nhập khẩu nhiều axit
HCl trong 6 tháng đầu năm 2018 với 5.048 tấn, chiếm 74,19% tỷ trọng nhập khẩu mặt hàng


22

này của cả nước. Bên cạnh đó, Trung Quốc, Hàn Quốc và Nhật Bản cũng là 3 thị trường được
Việt Nam nhập khẩu nhiều axit HCl trong nửa đầu năm 2018.

Hình 2.7. Biểu đồ tổng giá trị nhập khẩu axit HCl của Việt Nam từ một số nước (năm
2018) (đơn vị: tấn)

Hình 2.8. Một số cơng ty sản xuất HCl


23


KẾT LUẬN
Từ sự nghiên cứu trên đã tìm ra phương pháp sản xuất Al và HCl.
Sản xuất nhôm trong bể điện phân với anot tự cháy
Nguyên liệu: Quặng bauxite đã được làm sạch điều chế ra Al2O3. Hòa tan 10% Al2O3 ở
nhiệt độ 950 ÷ 1000℃. trong cryolite Na3AlF
Al sạch nhận được bằng cách điện phân Al2O3 loại bỏ tạp chất cơ bản là Fe và Si
Al2O3 Al3+ + 2O2-

Quá trình điện phân :
Ở catot (-) xảy ra quá trình khử ion Al3+ thành Al:

Al3+ + 3e

Al

Ở anot (+) xảy ra q trình oxi hóa ion O2- thành khí O2: 2O2- O2 + 4e
Phương trình điện phân:

2Al2O3 4Al + 3O2

Anot bị ăn mòn và được thay thế thường xuyên. sản xuất Al tiêu tốn nhiều điện năng
Sản xuất acid HCl được tiến hành theo hai giai đoạn :
Giai đoạn 1: điều chế HCl

H2 + Cl2 → 2HCl

Giai đoạn2: Hấp thụ HCl bằng nước tạo thành dung dich axit clohydric.


24


TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Xuân Trường, Phạm Văn Hoan, Từ Vọng Nghi, Đỗ Đình Rãnh, Nguyễn Phú
Tuấn, Hóa học 12, NXB Giáo dục Việt Nam (2011).
[2] Kiên Trần, Tất tần tất các ứng dụng của nhôm trong cuộc sống, tin tức, Công ty Cổ phần
Xây dựng và Thương mại An Phước (2020).
[3] Nguyễn Thị Diệu Vân, Kĩ thuật Hóa học Đại cương, NXB Bách khoa – Hà Nội (2009).
[4]
/>fbclid=IwAR0VfRZ0n7NdtqWvw5QIzICA-_RzdFYX-aKNQmj3IiTse7xrItiFgUpjWiE
[5].Tài nguyên bauxite trên thế giới và ở Việt Nam, Liên hiệp các hội nghị Khoa học và Kỹ
thuật Việt Nam, (2010)
[6]. Trung Nguyễn, Australia và Guinea sẽ định hướng mức tăng trưởng sản lượng bauxit toàn
cầu, tin tức – sự kiện, Hội Khoa học và Công nghệ mỏ Việt Nam,
(2021).
[7] Thị trường hàng hóa Việt Nam và Thế giới, (2021).
[8] Nguyễn Thành Sơn, Cuộc Tọa đàm về bauxite, (2009)
[9] Tình hình khai thác quặng bauxit, sản xuất alumin, nhôm trên thế giới và định hướng phát
triển ngàng công nghiệp nhôm nước ta, Liên hiệp các hội nghị Khoa học và Kỹ thuật Việt
Nam,
/>(2009).
[10] Nguyễn Xuân Trường, Nguyễn Đức Chuy, Lê Mậu Quyền, Lê Xuân Trọng, Hóa học 10,
NXB Giáo dục Việt Nam (2011).
[11] R Perry và Green D, Maloney J, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, McGraw-Hill
Book Company, ISBN 0-07-049479-7, (1984)
[11] (10/2021)
/>

25


[12] Ứng dụng của axit clohidric, Viet Quang chemicals, (12/2020)
[13] Báo cáo HCl 6 tháng đầu 2018, Vietnam Business Monitor,
/>8.pdf (2018)