Luận án Nghiên cứu khả năng lắng bùn đỏ sau hòa tách bauxit Gia Nghĩa, Tây Nguyên

Tên luận án:

Nghiên cứu khả năng lắng bùn đỏ sau hòa tách bauxit Gia Nghĩa, Tây Nguyên

Ngành:

(Thông tin này không được cung cấp trong văn bản.)

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "Nghiên cứu khả năng lắng bùn đỏ sau hòa tách bauxit Gia Nghĩa, Tây Nguyên" tập trung vào việc cải thiện quá trình lắng tách bùn đỏ, một công đoạn then chốt trong công nghệ Bayer sản xuất alumin. Đề tài nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng và khả năng cường hóa lắng bùn đỏ từ bauxit Gia Nghĩa bằng các chất trợ lắng hữu cơ tự nhiên (tinh bột mỳ, tinh bột DR) và hữu cơ tổng hợp biến tính (HX400, HX600), cả ở dạng độc lập và kết hợp.

Mục tiêu chính bao gồm xác định các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến khả năng lắng, cường hóa quá trình lắng bằng các chất trợ lắng, làm rõ cơ chế tương tác và đề xuất phương án sử dụng chất trợ lắng tối ưu. Đối tượng nghiên cứu là bùn đỏ từ bauxit Gia Nghĩa, một loại quặng đại diện cho khu vực Tây Nguyên. Phương pháp nghiên cứu sử dụng tổng hợp, phân tích đánh giá, thực nghiệm và xử lý kết quả.

Kết quả nghiên cứu cho thấy bauxit Gia Nghĩa thuộc loại giàu sắt (chủ yếu dạng gơtit), khiến quá trình lắng tự nhiên không khả thi. Cỡ hạt bauxit ≤ 0,315 mm, lượng nạp bauxit 210 g/l và hệ số pha loãng huyền phù 1,1 lần, cùng nhiệt độ lắng 95°C được xác định là các thông số tối ưu. Đặc biệt, tinh bột DR (5 g/kg bùn đỏ khô) cho hiệu quả trợ lắng tốt hơn tinh bột mỳ, và thậm chí cả HX400, góp phần phát triển chất trợ lắng hữu cơ tự nhiên trong nước. Trong số các chất tổng hợp biến tính, HX600 (0,25 g/kg bùn đỏ khô) cho kết quả lắng cao hơn HX400.

Phương án kết hợp tối ưu được đề xuất là 3,5 g tinh bột DR + 0,075 g HX600/kg bùn đỏ khô, đạt hiệu quả kinh tế - kỹ thuật tốt, đồng thời tăng cường nội địa hóa nguồn nguyên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu này là công trình cơ bản, toàn diện đầu tiên ở Việt Nam về lắng bùn đỏ trong công nghệ Bayer từ quặng bauxit Gia Nghĩa, mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

• Mục tiêu của luận án:
• Đối tượng và phương pháp nghiên cứu:
• Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án:

• Chương 1 TỔNG QUAN

• 1.1. Sự hình thành và những tính chất đặc trưng của bùn đỏ
• 1.2. Sự phân tách các pha rắn, lỏng của bùn đỏ
• 1.3. Tình hình nghiên cứu quá trình lắng bùn đỏ
• 1.3.1. Trên thế giới
• 1.3.2. Trong nước
• 1.4. Định hướng nghiên cứu

• Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LẮNG TÁCH BÙN ĐỎ

• 2.1. Quá trình lắng các hạt rắn
• 2.2. Lắng tự do
• 2.2.1. Hạt hình cầu
• 2.2.2. Hạt không phải hình cầu
• 2.3. Lắng vướng mắc
• 2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng bùn đỏ
• 2.4.1. Thành phần vật chất của bauxit
• 2.4.1.1. Hàm lượng silic hòa tan
• 2.4.1.2. Hàm lượng phốt pho
• 2.4.1.3. Hàm lượng gơtit
• 2.4.1.4. Hợp chất hữu cơ
• 2.4.2. Kích thước hạt bauxit
• 2.4.3. Các thông số công nghệ hòa tách
• 2.4.3.1. Lượng nạp bauxit
• 2.4.3.2. Nồng độ dung dịch hòa tách
• 2.4.4. Nhiệt độ lắng
• 2.5. Sự cần thiết phải cường hóa quá trình lắng bùn đỏ
• 2.6. Cường hóa quá trình lắng bùn đỏ bằng các chất trợ lắng
• 2.6.1. Chất trợ lắng và quá trình phát triển
• 2.6.2. Chất trợ lắng hữu cơ tự nhiên - Tinh bột
• 2.6.3. Chất trợ lắng hữu cơ tổng hợp
• 2.6.4. Chất trợ lắng hữu cơ tổng hợp biến tính
• 2.6.5. Các phương pháp tạo tập hợp hạt trong quá trình lắng
• 2.6.5.1. Phương pháp kết tụ
• 2.6.5.2. Phương pháp kết bông
• 2.7. Cơ chế tương tác giữa chất trợ lắng và bùn đỏ
• 2.7.1. Cơ chế bắc cầu
• 2.7.2. Cơ chế hoạt hóa bề mặt
• 2.7.3. Cơ chế liên kết tĩnh điện
• 2.8. Quá trình hấp phụ

• Chương 3 CHUẨN BỊ MẪU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

• 3.1. Chuẩn bị bùn đỏ theo công nghệ Bayer
• 3.1.1. Quặng bauxit Gia Nghĩa
• 3.1.2. Dung dịch hòa tách
• 3.1.3. Tính toán lượng nạp bauxit
• 3.1.4. Quy trình chuẩn bị bùn đỏ
• 3.2. Chất trợ lắng
• 3.3. Thiết bị nghiên cứu
• 3.3.1. Thiết bị tiền khử silic và hoà tách bauxit
• 3.3.2. Thiết bị lắng
• 3.3.3. Máy đo độ nhớt
• 3.3.4. Máy đo độ vẫn đục
• 3.4. Các phương pháp nghiên cứu
• 3.4.1. Xác định kích thước hạt, thành phần vật chất của quặng tinh bauxit và cặn đỏ Gia Nghĩa
• 3.4.2. Xác định các thông số lắng đặc trưng
• 3.4.2.1. Sự thay đổi chiều cao cột bùn đỏ
• 3.4.2.2. Tốc độ lắng giai đoạn đầu
• 3.4.2.3. Độ nén trung bình của cặn đỏ
• 3.4.3. Độ nhớt và độ vẫn đục của dung dịch natrialuminat

• Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

• 4.1. Thành phần hoá học và khoáng vật của quặng tinh bauxit Gia Nghĩa
• 4.1.1. Thành phần hóa học
• 4.1.2. Thành phần khoáng vật
• 4.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng bùn đỏ
• 4.2.1. Sắt dạng gotit
• 4.2.2. Kích thước hạt quặng tinh bauxit
• 4.2.3. Lượng nạp bauxit
• 4.2.4. Hệ số pha loãng huyền phù
• 4.2.5. Nhiệt độ lắng
• 4.3. Cường hóa quá trình lắng bùn đỏ
• 4.3.1. Lắng tự nhiên bùn đỏ
• 4.3.2. Chất hữu cơ tự nhiên
• 4.3.3. Chất hữu cơ tổng hợp biến tính (HX)
• 4.3.4. Phương án kết hợp
• 4.4. Đề xuất phương án sử dụng chất trợ lắng cho quá trình lắng bùn đỏ GN

• KẾT LUẬN CHUNG