BENTONITE và ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP TACONITE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

TIỂU LUẬN
HOẠT CHẤT BỀ MẶT

Đề tài: BENTONITE VÀ ỨNG DỤNG TRONG
NGÀNH CÔNG NGHIỆP TACONITE
GVHD: TS. Phan Nguyễn Quỳnh Anh
Họ và tên: Lê Thị Ngọc Hằng
Lớp: DH18HD
MSSV: 18139045

TP. Hồ Chí Minh, 01/2022


MỤC LỤC

MỤC LỤC..................................................................................................................................................... i
DANH MỤC HÌNH VẼ .............................................................................................................................. ii
LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................................................. iii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BENTONITE ....................................................................................... 1
1.1

Lịch sử hình thành Bentonite: ................................................................................................... 1

1.2

Định nghĩa và thành phần của Bentonite: ................................................................................ 2

1.3

Tính chất Bentonite: ................................................................................................................... 3

1.3.1

Độ tan: .................................................................................................................................. 3

1.3.2

Độ nhớt ................................................................................................................................. 4

1.3.3

Tính chất tạo huyền phù: ................................................................................................... 4

1.3.4

Tính chất hấp phụ/hấp thụ: ............................................................................................... 5

1.3.5

Tính chất trao đổi ion: ........................................................................................................ 5

1.4

Các loại Bentonite: ...................................................................................................................... 6

1.4.1

Natri Bentonite: ................................................................................................................... 6

1.4.2

Canxi Bentonite:.................................................................................................................. 7

1.5

Quy trình sản xuất Bentonite:.................................................................................................... 8

1.6

Một số cơng dụng của Bentonite:............................................................................................... 9

CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP TACONITE.................................... 11
2.1 Tổng quan về Taconite: .................................................................................................................. 11
2.2 Bentonite trong ngành công nghiệp Taconite: ............................................................................. 12
CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 14
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................................ 15

i


DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 1 Bảng thống kê sản xuất và sử dụng Bentonite từ 1930-1960 ...................... 1

Hình 1.2 Bentonite ............................................................................................................. 2

Hình 1.3 Cấu trúc 2:1 của MMT ..................................................................................... 3

Hình 1.5 Quy trình sản xuất Bentonite ........................................................................... 8

Hình 1.6 Bột bentonite...................................................................................................... 9

Hình 2.1 Taconite ............................................................................................................. 11
Hình 2.2 Viên taconite đã được xử lí ............................................................................. 12

ii


LỜI MỞ ĐẦU

Bentonite được ứng dụng trong ngành công nghiệp để thực hiện vơ số cơng việc, nhờ nhiều
tính chất hấp dẫn, thành phần và cấu trúc của bentonit cũng như đặc tính mà chúng tạo ra.
Các thuộc tính này được sử dụng chủ yếu khi vật liệu lơ lửng trong chất lỏng, thường là
nước; hoặc ở dạng bột hoặc hạt khô.
Hầu hết các ứng dụng công nghiệp liên quan đến đặc tính trương nở của bentonit để tạo
thành huyền phù nước nhớt. Tùy thuộc vào tỷ lệ tương đối của đất sét và nước, những hỗn
hợp này được sử dụng làm chất liên kết, hóa dẻo và tạo huyền phù. Bentonit phân tán thành
các hạt keo và do đó, tạo ra bề mặt lớn diện tích trên một đơn vị trọng lượng của đất sét.
Diện tích bề mặt lớn này là lý do chính khiến bentonit có chức năng rất tốt trong việc ổn
định nhũ tương, hoặc như một phương tiện để mang các hóa chất khác.
Đối với ngành công nghiệp, bentonit là một nguyên liệu hấp dẫn. Đặc biệt trong ngành
cơng nghiệp Taconite cung cấp một ví dụ thú vị về việc sử dụng Bentonite như một chất
liên kết.
Vì vậy, em chọn đề tài “Bentonite và ứng dụng trong ngành công nghiệp Taconite” để
thực hiện tiểu luận môn Hoạt chất bề mặt.

iii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BENTONITE
1.1 Lịch sử hình thành Bentonite:
Ngành công nghiệp bentonit đã hơn 70 năm tuổi một chút, nhưng tên bentonite đã được
Knight áp dụng sớm nhất vào năm 1848 cho một loại đất sét có độ dẻo caovật chất xảy
ra gần Pháo đài Benton, Wyoming [1]. Đến Chisholm, bentonite thương mại đầu tiên
được chuyển đến 1888 với tên "Taylorite"[2]. Từ khởi đầu khiêm tốn này, trong đó sản
lượng chỉ vài tấn mỗi năm, sản xuất bentonit bây giờ vượt quá một triệu tấn mỗi năm.
Ngành công nghiệp bentonite ban đầu bắt đầu ở Wyoming và Nam Dakota, nhưng ngày
nay Mississippi và Texas đều đóng góp một lượng đáng kể vào số liệu sản xuất hàng
năm. Nguồn gốc của bentonit được cho là do sự biến đổi của tro núi lửa, hoặc thủy tinh,
nhưng việc sử dụng phổ biến của thuật ngữ này thường được mở rộng để bao gồm vật
liệu của chủ yếu là một thành phần montmorillonite có thể đã hình thành trong một
cách thức.

Hình 1.1 Bảng thống kê sản xuất và sử dụng Bentonite từ 1930-1960
[3]

1


1.2 Định nghĩa và thành phần của Bentonite:

Hình 1.2 Bentonite

Bentonit là loại khống sét thiên nhiên, thuộc nhóm smectit. Thành phần chính của
bentonit là montmorillonit (MMT), ngồi ra cịn có một số khoáng chất khác như
quartz, cristobalit, feldespar, biotit, kaolinit, illit, pyroxen, zircon calcit, ... Đơi khi
người ta cịn gọi khoáng bentonit là montmorillonit.

2


Công thức đơn giản nhất của montmorillonit (𝐴𝑙2 𝑂3 . 4𝑆𝑖𝑂2 . 𝑛𝐻2 𝑂) ứng với nửa tế bào
đơn vị cấu trúc. Công thức lý tưởng của montomrillonit là 𝑆𝑖8 𝐴𝑙4 𝑂20 (𝑂𝐻)4 , cho một
đơn vị cấu trúc. Tuy nhiên, thành phần hố học của montmorillonit ln khác với thành
phần biểu diễn theo lý thuyết do có sự thay thế đồng hình của các cation kim loại như
Al, Fe, Mg, ... với Si trong tứ diện và Al trong bát diện [4].
Khoáng sét xuất hiện trong tự nhiên với sự biến thiên trong thành phần phụ thuộc trên
nhóm của họ và nguồn gốc của chúng. Công thức phân tử chung của MMT được biết
thông thường là (𝑀 + 𝑥𝑛𝐻2 𝑂)(𝐴𝑙2 − 𝑦𝑀𝑔𝑥 )𝑆𝑖4 𝑂10 (𝑂𝐻)2 , trong đó 𝑀 + là cation trao
đổi giữa lớp (𝑀+ = 𝑁𝑎+ , 𝐾 + , 𝑀𝑔2+ ℎ𝑎𝑦 𝐶𝑎2+ ), trong điều kiện lý tưởng, x=0,33 [5].
Như vậy thành phần hoá học của montmorillonit với thành phần chủ yếu là các nguyên
tố Si và Al, cịn có các ngun tố như Mg, Fe, Na, Ca, ... Ngồi ra trong khống có
thêm một số nguyên tố vi lượng khác như: Ti, TI, ... Trong đó tỷ lệ của 𝐴𝑙2 𝑂3 : 𝑆𝑖𝑂2
dao động từ 1:2 đến 1:4.
1.3 Tính chất Bentonite:

Hình 1.3 Cấu trúc 2:1 của MMT
1.3.1

Độ tan:
3


Độ tan: không tan trong ethanol, dầu, glycerin và nước. Bentonite trương nở trong nước
gấp 12 lần so với thể tích ban đầu, khả năng hình thành gel, hỗn dịch đồng nhất phụ thuộc
vào nồng độ. Bentonit khơng có khả năng trương nở trong các dung môi hữu cơ. Dạng sols
và gel có thể được pha chế một cách đơn giản bằng cách rắc Bentonite lên bề mặt nước

nóng và để yên trong 24 giờ. Sau đó, khuấy đều cho đến khi Bentonit đã được làm ướt hồn
tồn. Nước khơng nên được thêm vào Bentonite một mình để phân tán mà cần có thêm các
chất bổ trợ khác. Do đó, Bentonit cần được nghiền nhỏ với glycerin hoặc trộn với một loại
bột như oxit kẽm trước khi phân tán vào nước. Một hỗn dịch với nồng 7 trong nước là có
thể rót được.
1.3.2 Độ nhớt
Độ nhớt: với hỗn dich có nồng độ 5.5% khối lượng/ thể tích trong nước sẽ tạo ra độ nhớt
75–225 mPa s (75–225 cP) tại 25 độ C. Độ nhớt tăng khi tăng nhiệt độ.
1.3.3 Tính chất tạo huyền phù:
Tính chất đặc trưng của bentonit là khả năng tạo thành huyền phù khi tiếp xúc với nước, đi
kèm với khối lượng tăng lên từ 12 – 15 lần so với khối lượng sét khô và khả năng trao đổi
cation cao [6].
Khi nước được xen vào mạng lưới khoáng sét là yếu tố quan trọng để điều khiển tính liên
kết, huyền phù, nén và một số tính chất khác của montmorillonit. Đặc tính vật lý của
bentonit ảnh hưởng bởi số lượng lớp nước nằm trong khoảng không gian giữa các lớp sét
(chứa 1 lớp hay nhiều lớp nước). Nhiệt độ mất nước hấp phụ và nước nằm giữa lớp sét ở
nhiệt độ thấp (100 – 200°C). Mất nước cấu trúc bắt đầu từ 450 – 500°C và mất hoàn toàn
ở 600 – 750°C. Tiếp tục nung đến 800 – 900°C dẫn đến cấu trúc tinh thể tan rã và tạo ra
các chất mới như cristobalit, cordienrit, mullit, ... phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc
khoáng ban đầu. Khả năng hấp thụ và trương nở của montmorillonit nhanh chóng mất đi
khi nung nóng đến nhiệt độ giới hạn, trong khoảng từ 105 đến 390°C, tuỳ thuộc vào cation

4


trao đổi giữa lớp. Khả năng hấp phụ nước ảnh hưởng đến việc sử dụng và giá trị thương
mại của bentonit [7],[8].
1.3.4

Tính chất hấp phụ/hấp thụ:

Tính chất hấp thụ/hấp phụ được quyết định bởi đặc tính bề mặt và cấu trúc lớp của chúng.
Do bentonite có cấu trúc tinh thể và độ phân tán cao nên có cấu trúc xốp và bề mặt riêng
lớn. Cấu trúc xốp ảnh hưởng lớn đến tính chất hấp phụ của các chất, đặc trưng của nó là
tính chọn lọc chất bị hấp phụ. Chỉ có phân tử nào có đường kính đủ nhỏ so với lỗ xốp thì
mới chui vào được. Dựa vào điều này người ta hoạt hóa sao cho có thể dùng bentonite làm
vật liệu tách chất. Đây cũng là một điểm khác nhau giữa bentonite và các chất hấp phụ
khác.
1.3.5 Tính chất trao đổi ion:
Tính chất trao đổi ion là đặc trưng cơ bản của bentonit.
Tính chất này được đánh giá thông qua giá trị CEC (dung lượng trao đổi cation); giá trị này
càng lớn, khả năng trao đổi cation càng nhiều. Phương pháp xác định CEC của bentonit
dựa trên quá trình trao đổi hồn tồn các cation có mặt trong bentonit với các cation như
𝑁𝐻4 + , 𝐾 + , 𝑁𝑎+ , xanh metylen, phức Co (III) hexamin, phức Ba, Ag thioure, ... Do vậy
giá trị CEC không cố định mà thay đổi tùy theo phương pháp sử dụng. Tính chất này được
giải thích trên cơ sở điện tích bề mặt của bentonit. Có hai nguyên nhân làm xuất hiện điện
tích bề mặt của bentonit [9].
- Thứ nhất, điện tích âm trong mạng lưới của bentonit xuất hiện chủ yếu ở mạng bát diện
do sự thay thế đồng hình ion 𝐴𝑙 3+ (hoặc 𝐹𝑒 3+ ) bằng ion 𝑀𝑔2+ , điện tích âm ở mạng tứ
diện do sự thay thế của ion 𝑆𝑖 4+ bằng ion 𝐴𝑙3+ . Tuy nhiên, điện tích âm này được các cation
nằm ở khoảng giữa các lớp của bentonit trung hịa điện tích. Dung lượng trao đổi ion của
bentonit phụ thuộc vào số lượng điện tích âm bề mặt. Số lượng cation thay thế đồng hình
càng lớn nghĩa là bề mặt càng có nhiều điện tích âm thì dung lượng trao đổi càng lớn.

5


- Thứ hai là do ở gờ các lớp của bentonit tồn tại các nhóm hydroxyl như AlOH, Fe-OH, SiOH có khả năng trao đổi nhóm 𝑂𝐻 − hay 𝐻 + tùy theo pH của môi trường dẫn đến điện tích
bề mặt bentonit có thể dương hoặc âm. Tương tác tĩnh điện tại bề mặt phân cách pha MMT
và dung dịch có thể được mơ tả như sau:

-𝑀𝑂𝐻 + 𝐻 + ↔ −𝑀𝑂𝐻2
-𝑀𝑂𝐻 + 𝑂𝐻 − ↔ −𝑀𝑂− + 𝐻2 𝑂
Tại điểm điện tích khơng 𝑝𝐻𝑝𝑧𝑒 , bề mặt bentonit khơng mang điện tích nghĩa là tổng điện
tích dương bằng tổng điện tích âm: [-𝑀𝑂𝐻2 + ]=[-𝑀𝑂− ]. Tại các giá trị 𝑝𝐻 < 𝑝𝐻𝑝𝑧𝑒 , bề mặt
bentonit mang điện tích dương và nhóm OH- tham gia vào phản ứng trao đổi anion. Tại
các giá trị 𝑝𝐻 > 𝑝𝐻𝑝𝑧𝑒 , bề mặt bentonit mang điện tích âm và ion H+ tham gia vào phản
ứng trao đổi cation. Dung lượng trao đổi cation và anion của bentonit thay đổi trong khoảng
rộng, phụ thuộc vào điện tích âm của mạng lưới và pH của môi trường trao đổi [10].
Trong môi trường kiềm, nói chung dung lượng trao đổi cation của bentonit là lớn. Dung
lượng trao đổi cation dao động trong khoảng 80: 150 meq/100g, dung lượng trao đổi anion
dao động trong khoảng 15: 40 meq/100g. Khả năng trao đổi ion của bentonit phụ thuộc vào
hóa trị và bán kính của các cation trao đổi. Các cation hóa trị nhỏ dễ bị trao đổi hơn các
cation hóa trị lớn theo thứ tự: 𝑀𝑒 + > 𝑀𝑒 2+ > 𝑀𝑒 3+ . Đối với các cation cùng hóa trị, bán
kính ion càng nhỏ thì khả năng trao đổi càng lớn. Trật tự giảm độ chọn lọc đối với ion
nhóm hóa trị 1 như sau:𝐴𝑔+ > 𝑇𝑙 + > 𝑁𝑎 + > 𝐾 + > 𝑁𝐻 4+ > 𝑅𝑏 + > 𝐿𝑖𝑣 + > 𝐶𝑠 + [11].
Đối với các anion, hóa trị của anion càng lớn, khả năng trao đổi càng kém [10]. Nhờ tính
chất trao đổi ion của bentonit, ta có thể biến tính bentonit để tạo ra vật liệu có tính chất xúc
tác, hấp phụ và các tính chất hóa lí khác nhau tùy thuộc mục đích sử dụng.
1.4 Các loại Bentonite:
1.4.1 Natri Bentonite:
Natri bentonit trương nở hoặc nở ra ở mức độ lớn hơn canxi của nó tương đương. Rõ ràng
khi một tỷ lệ nhỏ trao đổi cation các vị trí bị chiếm giữ bởi một ion khác, chẳng hạn như
6


canxi, một trạng thái được phát triển trong đất sét giúp thúc đẩy cả độ phồng tối ưu và
hydrat hóa nhanh nhất. So sánh đặc điểm trương nở của bentonit natri và canxi giới thiệu
một yếu tố khác ngoài yếu tố liên quan trực tiếp đến trao đổi ion. Yếu tố khác đó là mơi
trường mà bentonit hình thành ban đầu. Nếu điều kiện thuận lợi cho sự hình thành natri
bentonit, một số đặc điểm cấu trúc nhất định đã được bao gồm hoặc bị loại trừ trong đất

sét đó là khác với những chất được hình thành khi điều kiện thuận lợi cho canxi bentonit.
Điều này nói lên rằng các tính chất vật lý của bentonit natri tự nhiên không thể được phát
triển trong bentonit canxi tự nhiên chỉ bằng cách trao đổication liên kết. Vì bentonit natri
có khả năng trương nở cao hơn, đặc tính này cần-thơng thường phát triển độ nhớt cao hơn
trong huyền phù, trạng thái phân tách lớn hơn,hình thành các hạt đất sét nhỏ hơn hoặc đặc
tính keo lớn hơn, và cuối cùng diện tích bề mặt có sẵn lớn hơn khi so sánh với bentonit
canxi[12].
Các bentonit natri có độ trương nở cao nhất được sử dụng trong ngành công nghiệp như
khoan bùn, gel chống cháy và chất ổn định nhũ tương, trong đó mức tối đa trong độ nhớt
và đặc tính gel là bắt buộc. Nhiều bentonit tự nhiên, tuy nhiên, chủ yếu là dạng natri, phân
tách gần nhưhồn tồn, nhưng có phần nào giảm khả năng trương nở. Chỉ có tương quan
một phần giữa khả năng trương nở và loại và lượng trao đổi cation liên kết với đất sét. Sự
đa dạng của natri bentonit này, độ trương nở thấp hơn chất lượng bùn khoan, nhưng độ
trương nở cao hơn canxibentonite, có các ứng dụng như liên kết và hóa dẻo. Kể từ khi đất
sétsự phân tách là đủ, như một chất kết dính, đất sét này mang lại sức mạnh tuyệt vời
chohỗn hợp vật liệu trơ và cung cấp độ dẻo thích hợp bằng cách điều chỉnh đơn giản-đề
cập đến tỷ lệ đất sét trên nước [12].
1.4.2 Canxi Bentonite:
Canxi bentonit có thị trường lớn nhất như là chất kết dính trong xưởng đúc cát đúc. Sức
mạnh màu xanh lá cây cao hơn của chúng là duy nhất trong số các khoáng chất chất kết
dính xem xét một lượng nhỏ bentonite cần thiết để truyền điểm mạnh tương xứng. Bằng
cách trộn cả bentonit canxi và natri, xưởng đúc-nam giới phát triển các đặc điểm sức mạnh
7


thuận lợi của quy trình đúc và giữ một hỗn hợp tương thích với cát khác phụ gia chẳng hạn
như các sản phẩm xenlulo. Lý do chính xác cho việc canxi tốt hơn natribentonite cho việc
sử dụng này chưa được hiểu đầy đủ [12].
1.5 Quy trình sản xuất Bentonite:

Hình 1.5 Quy trình sản xuất Bentonite
Quy trình sản xuất bột đất sét Bentonite tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà người ta sẽ
có các phương pháp sản xuất Bentonite khác nhau nhưng sẽ có các giai đoạn cơ bản
như sau:
 Giai đoạn 1: Khai thác Bentonite nguyên khai, ở các mỏ quặng người ta sử dụng
máy xúc, máy đào và máy cày xới để khai khác. Độ ẩm của Bentonite vừa được
khai thác vào khoảng 30-40 %.
8


 Giai đoạn 2: Tiến hành đập quặng thành các mảnh có kích thước trung bình
khoảng 5-10cm và đem đi phơi hoặc sấy khơ đến khi mảnh quặng có độ ẩm cịn
khoảng 10%.
 Giai đoạn 3: Quặng được tách khống phi sét và loại bỏ các tạp chất bị lẫn khi
khai thác.
 Giai đoạn 4: Cuối cùng thì quặng được cho vào các máy nghiền hiện đại để thu
được bột đất sét Bentonite có độ mịn như yêu cầu và được chuyển qua khâu đóng
gói ( phần lớn Bentonite sẽ được đóng gói 50kg )
1.6 Một số cơng dụng của Bentonite:

Hình 1.6 Bột bentonite
- Làm chất hấp phụ trong nhiều ngành: cơng nghiệp lọc dầu, thăm dị và khai thác dầu,
bentonit được dùng để chế tạo ra các dung dịch khoan với chất lượng cao và chi phí thấp;
cơng nghiệp hóa than, cơng nghiệp sản xuất rượu bia.
- Dùng làm chất độn, chất màu trong một số ngành công nghiệp, sản xuất các vật liệu tổng
hợp, công nghiệp sản xuất giấy.
- Trong công nghiệp tinh chế nước để làm kết tủa các vẫn đục, hấp phụ các ion gây độc và
các vi khuẩn, chất hữu cơ có hại trong nước, có khả năng khử tính cứng của nước với giá
thành tương đối rẻ.
9

- Trong lĩnh vực xử lý chất thải, chất thải phóng xạ. Bentonite được bổ sung những vịng
ion Al, Fe, Mg, Ca, ... để tăng hoạt tính, được dùng để xử lý kiềm, axit, nước thải.
- Bentonite được sử dụng làm chất độn trong dược phẩm, và do chức năng hấp thụ của nó,
cho phép tạo thành hỗn hợp sệt. Các sản phẩm sử dụng bao gồm: kem bảo vệ công nghiệp,
kem dưỡng da, gạc ướt và chất chống ngứa cho bệnh chàm.
- Trong y học, bentonit được dùng làm thuốc giải độc trong ngộ độc kim loại nặng. Các
sản phẩm chăm sóc cá nhân như gói bùn, sơn chống nắng, kem dưỡng da dành cho em bé
và thuốc rửa mặt, và kem dưỡng da mặt đều có thể chứa bentonite.
- Bentonite được sử dụng để loại bỏ các tạp chất trong dầu nơi đặc tính hấp phụ của nó
rất quan trọng trong quá trình chế biến dầu ăn và chất béo (dầu đậu nành / cọ / dầu hạt
cải). Trong đồ uống như bia, rượu và nước khoáng, và trong các sản phẩm như đường
hoặc mật ong, bentonit được sử dụng như một chất làm sạch.

10


CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP TACONITE
2.1 Tổng quan về Taconite:

Hình 2.1 Taconite
Taconite (IPA: ['tỉkənaɪt]) là một loại đá hình thành sắt, một loại đá trầm tích chứa sắt
(trên 15% sắt), trong đó các khống chất sắt được xen kẽ với thạch anh, chert hoặc
cacbonat. Tên "taconyte" được đặt ra bởi Horace Vaughn Winchell (1865–1923) - con trai
của Newton Horace Winchell, Nhà địa chất bang Minnesota - trong các cuộc điều tra tiên
phong của họ về Hình thành Sắt Precambrian Biwabik ở đơng bắc Minnesota. Ơng tin rằng
trình tự đá trầm tích lưu trữ q trình hình thành sắt có tương quan với orogeny Taconiccủa
New England, và gọi loại đá chứa sắt xa lạ và chưa được đặt tên là 'đá taconic' hoặc đá
taconyte [13].

Sau sự phát triển của các mỏ quặng sắt vận chuyển trực tiếp chất lượng cao trên Dãy
Mesabi, chứa tới 65% sắt và ít nhất là 1,25% silica, các thợ mỏ gọi là taconit đá tường
thành không biến đổi. Hàm lượng sắt của taconit nói chung là 30% đến 35%, và hàm lượng
silica nói chung là khoảng 45%. Sắt trong 'taconit' thường xuất hiện dưới dạng magnetit,
sắt silicat, và các muối cacbonat chứa sắt, và martite cục bộ (hematit) được hình thành do
quá trình oxy hóa magnetit. Các chân trời có chứa magnetit là khoáng chất chủ đạo đã được
11


khai thác rộng rãi từ năm 1955 để sản xuất các viên quặng sắt; do đó thuật ngữ 'taconit' đã
được điều chỉnh theo cách thông tục để mô tả các loại quặng hình thành sắt magnetit (quặng
sắt taconit), quy trình khai thác, xay xát, tách từ, và kết tụ (quy trình taconite), và sản phẩm
viên quặng sắt (viên taconite).
Khi các mỏ quặng sắt cấp cao bị cạn kiệt, các mỏ taconit ngày càng trở nên quan trọng như
một nguồn cung cấp quặng sắt. Vì vậy ngành cơng nghiệp Taconite trở thành ngành công
nghiệp quan trọng và tiềm năng.
2.2 Bentonite trong ngành cơng nghiệp Taconite:

Hình 2.2 Viên taconite đã được xử lí
Ngành cơng nghiệp taconite cung cấp một ví dụ thú vị về việc sử dụng bentonite như một
chất liên kết. Quá trình chế biến quặng sắt cấp thấp, taconit, là được thực hiện thành một
nghiệp vụ kinh tế theo quy trình sau đây. Quặng được nghiền nát thành bột mịn, và các hạt
sắt được tách ra khỏi đá khác các hạt bằng thiết bị tách từ tính. Bước cuối cùng, nó được
cán thành những viên có đường kính khoảng 10 mm chứa khoảng 65% sắt. Các viên được
12


nung ở nhiệt độ rất cao để làm cứng và tạo độ bền cho viên. Điều này là để đảm bảo rằng
phí lị cao vẫn đủ xốp để cho phép khí đốt nóng đi qua và phản ứng với quặng đã tạo viên.
Đốt viên nén sẽ oxy hóa magnetit (𝐹𝑒3 𝑂4 ) thành hematit (𝐹𝑒2 𝑂3 ), một phản ứng tỏa nhiệt

làm giảm chi phí tạo viên cơ đặc. Quặng sắt phân loại cao rất khó để xử lý ở dạng bột. Theo
đó, vật liệu được tạo viên để hỗ trợ tiếp tục xử lý và sử dụng bentonit là chất kết dính. Kết
quả tuyệt vời thu được khi bentonit được sử dụng để kết dính các viên, và chỉ cần 12-18lb
bentonite để tạo viên một tấn quặng. Việc sử dụng Bentonite cho năng suất sản phẩm cao,
tiết kiệm chi phí.

13


CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN
Các ứng dụng lớn nhất của bentonit là những ứng dụng liên quan đến hỗn hợp với nước.
Bằng cách điều chỉnh hàm lượng nước kết hợp với một lượng nhất định đất sét, các đặc
tính của hỗn hợp có thể được phát triển và được sử dụng bởi ngành cơng nghiệp cho các
ứng dụng liên kết, hóa dẻo và đình chỉ. Khi tỷ lệ nước trên đất sét thấp, sự kết hợp này
được sử dụng như một chất kết dính tác nhân cho nhiều loại vật liệu vì độ đặc của hỗn hợp
là cứng hơn nhựa, và nó có đặc tính kết dính. Theo đó, bentonit được sử dụng để kết dính
cát đúc khn đúc, thức ăn gia súc, vật liệu cách nhiệt vật liệu và taconite. Khi tỷ lệ nước
trên đất sét tăng lên, độ dẻo phát triển trong hỗn hợp vì khả năng hấp phụ nước của bentonit
vừa vượt quá. Diện tích bề mặt cũng có tầm quan trọng hàng đầuứng dụng bentonite như
một chất nhũ hóa và chất ổn định nhũ tương. Bentonite tham gia vào các phản ứng hóa học
với nhiều vật liệu hữu cơ, và một số sản phẩm hữu cơ từ đất sét này có các đặc tính thuận
lợi như tạo keo tác nhân trong dung môi hữu cơ. Tuy nhiên, các phản ứng vật liệu hữu cơ
bentonite là cũng được sử dụng khi đất sét hoạt động để khử màu dầu và đơng tụ trầm tích
trongchất lỏng như bia và rượu. Bentonit trở thành chất quan trọng trong ngành công nghiệp
taconite, việc sử dụng bentonit mang lại chất lượng cho sản phẩm trong ngành công nghiệp
taconit và cho năng suất cao.

14

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Grim, R. E. (1953) Clay Mineralogy: McGraw-Hill, New York, 384 pp.
[2] Chisholm, F. (1960) Bentonite in industry: Mines Magazine, July, pp. 30-42.
[3] U.S. Dept. of Interior (1939-1960) Bureau of Mines Minerals Yearbooks
[4] Thân Văn Liên và cộng sự (2016) “Nghiên cứu quy trình xử lí, hoạt hóa bentonite Việt
Nam để sản xuất Bentonite xốp dùng cho xử lí nước thải có chứa kim loại nặng”, Viện
Cơng nghệ xạ-hiếm Hà Nội.
[5] Nguyễn Đức Nghĩa (2007), “Hoá học nano công nghệ nền và vật liệu nguồn”, NXB
Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tr 349 – 384
[6] Bùi Văn Thắng (2011), “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu bentonit biến tính, ứng dụng hấp
phụ phốtpho trong nước”, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học và công nghệ cấp bộ, Trường
đại học Đồng Tháp.
[7]. Grim R.E (1953), “Clay Mineralogy, McGraw-Hill, New York, pp 384.
[8]. Parker W.O, Kiricsi I (1995). “Aluminum complexes in partially hydrolyzed aqueous
AICI3 solutions used to prepare pillared clay catalysts”. Applied Catalysis A: General 121,
L7-L11.
[9] Nguyễn Lê Mỹ Linh (2016), “Nghiên cứu biến tính bentonite cố định và ứng dụng trong
xúc tác - hấp phụ”, Luận án tiến sĩ hóa học, Đại học Huế.
[10] Đặng Tuyết Phương (1995), “Nghiên cứu cấu trúc tính chất hóa lý và một số ứng dụng
của bentonit Thuận Hải Việt Nam, Luận án phó tiến sĩ khoa học hóa.

15


[11] Hà Thị Hồng Hoa (2012), “Nghiên cứu sử dụng bentonit Tuy Phong - Bình Thuận làm
chất hấp phụ xử lý kim loại nặng trong môi trường nước”, Luận án Tiến sĩ Công nghệ Môi
trường Hà Nội.
[12] ARTHUR G. CLEM AND ROBERT W. DOEHLER American Colloid Company,
Skokie, Illinois-INDUSTRIAL APPLICATIONS OF BENTONITE.

[13] Winchell, Horace V. (1891) “Dãy sắt Mesabi,” trong: Winchell, Newton H., ed., The
Geological and Natural History Survey of Minnesota (Minneapolis, Minnesota, USA:
Harrison & Smith).

16