Tài liệu Bài thuyết trình: Quy trình sản xuất nhôm từ quặng bô xít

QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHÔM TỪ QUẶNG BÔ XÍT Aluminum LỚP: 14CH111 NHÓM 10: VÕ THỊ AN NGUYỄN THỊ TUYẾT TRÂM NGUYỄN NHẬT CƯỜNG Alumina GVHD: Th.S NGUYỄN THÁI THANH TRÚC Bauxite NỘI DUNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÔ XÍT & NHÔM 1.1. LỊCH SỬ VỀ NHÔM VÀ BAUXITE • Năm 1808: Humphrey Davy đã xác định được gốc kim loại phèn chua (alum) và đặt tên cho nhôm là aluminum. • Năm 1821: Piere Berthier phát hiện ra quặng bauxite đầu tiên gần ngôi làng les Baux, nước Pháp và đặt tên là bauxite. • Năm 1825: Hans Christian Oersted (Đan Mạch) đã tách được một lượng nhỏ nhôm từ bauxite. • Năm 1827 : Freidrich Wohler (Đức) đã phát triển một phương pháp sản xuất bột nhôm thông qua một phản ứng hóa học giữa kali và clorua khan. 2 TỔNG QUAN VỀ BÔ XÍT & NHÔM 1.1. LỊCH SỬ VỀ NHÔM VÀ BAUXITE • Năm 1854 : Henri Sainte-Claire Deville (Pháp) đã sản xuất nhôm công nghiệp đầu tiên tại nhà máy javel ở paris. • Năm 1885: Hamilton Y. Cassner (Mỹ) cải tiến quy trình sản xuất nhôm của Deville và 15 tấn nhôm đã được sản xuất trong năm đó. • Năm 1886 : Charles Hall (Mỹ) và Paul Heroult (Pháp) đồng phát minh ra quá trình điện phân alumina đê sản xuất nhôm kim loại. • Năm 1889: Karl Bayer (Áo) giới thiệu quy trình Bayer nhăm tách mô ̣t lượng lớn nhôm từ quă ̣ng bauxite. 3 TỔNG QUAN VỀ BÔ XÍT & NHÔM 1.2. • BÔ XÍT (BAUXITE) Bô xít là một loại quặng nhôm trầm tích có màu hồng, nâu… • Hình thành từ quá trình phong hóa các đá giàu nhôm hoặc tích tụ từ các quặng có trước bởi quá trình xói mòn. • Khá phổ biến trong lớp vỏ trái đất. • Thường phân bố ở các vùng nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới. Hình 1 – sự phong hóa đá 4 TỔNG QUAN VỀ BÔ XÍT & NHÔM 1.2. BAUXITE 1.2.1. Khái quát về bô xít  • Tồn tại ở 4 dạng: Lớp phủ, túi, xen kẹp, mảnh vụng. • Có chứa các hợp chất oxit nhôm như gibbsit, boehmit, diaspore và một số chất khác như oxit sắt , oxit sillic (), … Hình 1 – sự phong hóa đá 5 TỔNG QUAN VỀ BÔ XÍT & NHÔM 1.2. BAUXITE 1.2.1. Khái quát về bô xít Bảng 1 – Đặc điểm các dạng khoáng chính chứa nhôm trong quặng bô xit 6 TỔNG QUAN VỀ BÔ XÍT & NHÔM 1.2. BÔ XÍT (BAUXITE) 1.2.1. Khái quát về bô xít Bảng 2 – Thành phần hóa học chủ yếu của bô xít Thành phần hóa học Phần trăm theo khối lượng (%) 55,6 4,5 CaO Si Ti MgO Mất khi đốt 4,4 2,4 2,8 0,3 30 7 TỔNG QUAN VỀ BÔ XÍT & NHÔM 1.2. BÔ XÍT (BAUXITE) ` Hình 2 – phân bố trữ lượng quặng bô xit trên một số quốc gia thế giới và Việt Nam 8 TỔNG QUAN VỀ BÔ XÍT & NHÔM 1.2. NHÔM (ALUMINUM) • Ký hiệu: Al, màu trắng bạc • Trong tự nhiện chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. • Nhẹ, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt. • Khá mềm, dễ kéo sợi, dễ dát mỏng. • là nguyên tố thứ 3 (sau oxy và silic), Chiếm 8% khối lượng rắn của trái đất. • Quặng chính chứa nhôm là bô xít. Hình 3 – Tính chất của nhôm 9 TỔNG QUAN VỀ BÔ XÍT & NHÔM 1.2. NHÔM (ALUMINUM) Bảng 3 – Các tính chất chung và tính chất vật lý của nhôm 10 TỔNG QUAN VỀ BÔ XÍT & NHÔM 1.2. NHÔM (ALUMINUM) Tổng Cộng vào tháng 2 năm 2017 : 4.657 nghìn tấn nhôm Hình 4 – Sản lượng nhôm trên thế giới 11 QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHÔM 2.1. QUY TRÌNH SẢN XUẤT  Quy trình sản xuất nhôm: • • Giai đoạn 1: Tinh chế oxit nhôm từ quặng bô xít. Giai đoạn 2: Luyện nhôm từ oxit nhôm.  Dựa trên 2 phương pháp: •Phương pháp Bayer: là phương pháp ít tốn kém nhất đê chế biến được nhiều oxit nhôm nhất từ quặng bô xít. •Phương pháp Hall-Héroult: Là phương pháp điện phân oxit nhôm thành nhôm và là phương pháp công nghiệp chính đê luyện nhôm hiện nay. 12 Hình 5 – Sơ đồ quy trình chế tạo lá nhôm nguyên liệu 13 QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHÔM 2.1. QUY TRÌNH SẢN XUẤT 2.1.1. Tinh chế oxit nhôm từ quặng bô xít • Phương pháp Bayer: là phương pháp dùng NaOH đê hòa tách bô xít ở áp suất và nhiệt độ cao. • Với 4 tấn bôxit 2 tấn oxit nhôm Hình 6 –phương pháp Bayer 14 QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHÔM 2.1. QUY TRÌNH SẢN XUẤT 2.1.1. Tinh chế oxit nhôm từ quặng bô xít  Nghiền Bô xít được rửa và nghiền, làm giảm kích thước hạt và tăng diện tích bề mặt cho giai đoạn hòa tách. Hình 6 –phương pháp Bayer 15 QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHÔM 2.1. QUY TRÌNH SẢN XUẤT 2.1.1. Tinh chế oxit nhôm từ quặng bô xít   Hòa tách Trộn với NaOH dưới áp suất và nhiệt độ cao đê hòa tan các khoáng chất chứa nhôm tạo thành một dung dịch gồm và chất không hòa tan như oxit sắt, oxit silic, oxit titan và tạp chất được gọi là bùn đỏ. • Gibbsite:  �� (�� ) 3 + �� • − − + ¿¿ +¿ +�� → ��( �� )4 +�� Bohmite và Diaspore:  ���(�� )+ �� +¿+�� ¿ Hình 6 –phương pháp Bayer − − + ¿¿ + � 2 � → �� (�� )4 + �� ¿ 16 QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHÔM 2.1. QUY TRÌNH SẢN XUẤT 2.1.1. Tinh chế oxit nhôm từ quặng bô xít  Lọc Bùn đỏ được đưa sang bồn lọc, các chất rắn không được hòa tan sẽ lắng xuống đáy bồn và được loại ra. NaOH được tái chế thu hồi lại cho quá trình hòa tách. Hình 6 –phương pháp Bayer 17 QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHÔM 2.1. QUY TRÌNH SẢN XUẤT 2.1.1. Tinh chế oxit nhôm từ quặng bô xít   Kết tủa Dung dịch được đưa qua bồn kết tủa, được làm nguội và thêm các mầm kết tủa oxit nhôm vào đê giúp Al(OH)3 kết tủa và lắng xuống đáy khi dung dịch nguội đi. Al (OH) 4 - + Na + → Al (OH) 3 + Na + + OH - Hình 6 –phương pháp Bayer 18 QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHÔM 2.1. QUY TRÌNH SẢN XUẤT 2.1.1. Tinh chế oxit nhôm từ quặng bô xít  Nung Al (OH) 3 từ công đoạn kết tủa được đưa sang một lò nung ở nhiệt độ lên đến 1100 ° C đê tách nước và thu được oxit nhôm rắn. 2Al (OH) 3 → Al 2 O 3 + 3H 2 O Hình 6 –phương pháp Bayer 19