Nghiên cứu công nghệ sản xuất vật liệu mgo kết khối phục vụ sản xuất vật liệu chịu lửa từ các nguyên liệu nghèo mgo trong nước thay thế nhập khẩu

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU SÀNH SỨ THỦY TINH CÔNG NGHIỆP






BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CẤP BỘ:
“NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VẬT LIỆU
MgO KẾT KHỐI PHỤC VỤ SẢN XUẤT VẬT LIỆU
CHỊU LỬA TỪ CÁC NGUYÊN LIỆU NGHÈO MgO
TRONG NƯỚC THAY THẾ NHẬP KHẨU”

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: KS. ĐÀO HÀ QUANG





7611
22/01/2010

HÀ NỘI, 2009

Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO

KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
1
MỤC LỤC
TT Trang
1 Mục lục 1
2 Mở đầu 2
3 Tổng quan 4
4 Nghiên cứu thực nghiệm 15
Quá trình tạo MgO từ Secpentin 16
Quá trình tạo MgO từ đôlomit và nước ót 17
Quá trình tạo MgO từ đôlomit 18
Dây chuyền sản xuât MgO kết khối 24
5 Kết luận và kiến nghị 29
6 Tài liệu tham khảo 31
7 Phụ lục 32
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
2
MỞ ĐẦU

Vật liệu chịu lửa được dùng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp:
luyện kim; năng lượng; hoá chất; cơ khí và các ngành công nghiệp khác.
Hiện nay, hàng năm thế giới sản xuất hàng chục triệu tấn vật liệu chịu
lửa các loại.
Ngoài ngành luyện kim còn phải kể tới các lò hơi của ngành năng
lượng, lò khí hoá, các lò nung xi măng, các lò nhiệt luyện, các lò nấu thuỷ
tinh, đất đèn, đá mài
Nhu cầu thì nhiều ch
ất lượng lại cao ở nước ta chưa sản xuất được
nhiều ngoài các nhà máy gạch cầu Đuống; Đáp cầu; Tuyên Quang; Giếng

Đáy; xưởng gạch chịu lửa của Công ty gang thép Thái Nguyên và vài xưởng
nhỏ ở phía Nam. Gạch kiềm tính cho lò điện luyện thép, lò nung xi măng
còn phải nhập tới hàng chục vạn tấn năm. Mà chủ yếu do nguồn nguyên liệu
của Việt nam chất lượng và số l
ượng không ổn định
Trong nước, chúng ta mới có một nhà máy gạch kiềm tính thuộc Công
ty Xi măng Hoàng thạch dây chuyền công nghệ nhập của Mỹ với năng suất
một vài ngàn tấn sản phẩm gạch kiềm tính một năm mà trong khi đó nguồn
nguyên liệu là MgO kết khối vẫn phải nhập 100% của Trung Quốc nguồn
nguyên liệu chứa MgO của Việt Nam còn hạn chế và hàm lượng MgO không
cao cho nên việc nghiên cứu công nghệ
sản xuất nguyên liệu MgO cho sản
xuất gạch kiềm tính là rất cần thiết.
Trong bối cảnh nguồn nguyên liệu chứa MgO số lượng là không nhiều
và chất lượng không ổn định.Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công
nghiệp đã đăng ký và đã được Bộ Công Thương ký hợp đồng đặt hàng nhiệm
vụ thực hiện đề tài: ”Nghiên cứu công nghệ sản xuất vật liệu MgO k
ết khối
phục vụ sản xuất vật liệu chịu lửa từ các nguyên liệu nghèo MgO trong
nước thay thế nhập khẩu” số: 073.09.RD/HĐ – KHCN ngày 04 tháng 3
năm 2009. Nhằm một phần khẳng định nguồn nguyên liệu trong nước làm ra
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
3
MgO kết khối phục vụ cho ngành công nghiệp chế tạo vật liệu chịu lửa kiềm
tính và giảm phần nhập khẩu.
Với nhiệm vụ trên mục tiêu chính của đề tài là:
- Xác định được các loại nguyên liệu nghèo MgO trong nước để sản xuất
vật liệu MgO kết khối.
- Xác định được các đơn phối liệu tối ưu để sản xuất vật liệ

u MgO kết
khối dùng cho sản xuất vật liệu chịu lửa.
- Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất vật liệu MgO kết khối.
- Sản xuất 1000kg vật liệu MgO kết khối cho ngành sản xuât vật liệu
chịu lửa đáp ứng yêu cầu chất lượng.
Với các mục tiêu như trên nội dung chính của đề tài:
• Đánh giá nguồn nguyên liệu và tổng quan về công nghệ sản xuất vật
liệu MgO kết khối từ các nguyên liệu nghèo MgO trong nước.
• Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu, quy trình công nghệ sản xuất vật liệu
MgO kết khối từ các nguyên liệu nghèo MgO trong nước.
• Thử nghiệm công nghệ sản xuất thử 1000kg sản phẩm MgO kết khối.
• Ứng dụng vào sản xuất thử để thay thế nguyên liệu MgO nhập ngoại


Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
4
TỔNG QUAN
Oxyt manhe kết khối là vật liệu chịu lửa kiềm tính điển hình, chúng
chứa từ 80-85% periclaz – tinh thể bền vững nhất của MgO khi nung - (MgO
kết khối) đôi khi còn lớn hơn; độ chịu lửa của chúng lớn hơn 2000
O
C.
Vật liệu chịu lửa manhezi sản phẩm có 02 dạng: Viên gạch và bột đều
được làm từ MgO kết khối - clanke MgO.
Gạch chịu lửa manhezi được sử dụng trong lò điện, lò Martin, lò
chuyển nấu thép. Nó cũng được sử dụng trong các lò luyện kim mầu; Gạch
chịu lửa manhezi dùng rất tốt để lót zôn nung trong các lò quay xi măng cũng
như vòm lò Martin
Do đặc điểm sử dụng của các sản phẩ

m MgO đòi hỏi có các tính chất
và chất lượng khác nhau; vì vậy trên thị trường tồn tại hai dạng sản phẩm là
MgO hoạt tính và MgO kết khối (Clanke manhezi).
Với MgO kết khối phục vụ chủ yếu cho ngành công nghiệp chế tạo vật
liệu chịu lửa. Theo số liệu của các nước công nghiệp mức tiêu hao vật liệu
chịu lửa cho một tấn sản phẩm xi măng hoặc thép là 10 kg gạch chị
u lửa kiềm
tính. Như vậy hàng năm trên thế giới tiêu thụ hàng triệu tấn gạch MgO cho
các lò nhiệt độ cao. Nước ta hàng năm cần trên một vạn tấn gạch MgO và còn
tiếp thụ tăng nữa trong những năm tới khi chúng ta tăng sản lượng xi măng và
thép so với hiện tại.
Với MgO kết khối phục vụ yếu cho ngành công nghiệp chế tạo vật liệu
chịu lửa và có hai dòng s
ản phẩm chủ yếu là sản xuất gạch chịu lửa hệ:
Manhezi; Manhezi – Crom; Manhezi – Carbon và dòng sản phẩm phụ là
các loại vữa cho việc đầm lò các vị trí trong lò thép; xây gạch chịu lửa; trát
hay phun phủ bề mặt vật liệu chất lượng của chúng đòi hỏi yêu cầu khác
nhau nhưng cao nhất vẫn là cho sản xuất gạch chịu lửa.
Và các kết quả cần đạt được là: MgO kết khối có hàm lượ
ng MgO: cao
hơn 91%; CaO: 3% trọng lượng thể tích từ 3,2 – 3,3g/cm
3
, độ trương nở trong
dung môi hữu cơ nhỏ. Độ chịu lửa: ≥ 1800
O
C.
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
5
Còn đối với MgO kết khối thì phục vụ chủ yếu cho ngành công nghiệp

chế tạo vật liệu chịu lửa, đặc biệt vật liệu chịu lửa nhiệt độ cao và kiềm tính
cho các lò nấu; luyện thép và nung xi măng[18]. Theo số liệu thống kê của
một số nước mức tiêu hao cho 01 tấn sản phẩm xi măng hoặc thép là 10kg
gạch chịu lửa kiềm tính sử dụng lót cho lò nung xi măng[16].
Như
vậy, hàng năm trên thế giới tiêu thụ hàng triệu tấn gạch MgO cho
các lò nhiệt độ cao. Ở nước ta hàng năm nhu cầu cần trên một vạn tấn gạch
MgO và còn tăng trong những năm tới khi chúng ta tăng sản lượng xi măng
và sắt thép so với hiện tại cũng như các sản phẩm khác như: bột đầm lò; bột
phun; trám trong lò điện trung tần hay lò hồ quang mà các sản phẩm này đều
được làm từ MgO k
ết khối (hay Clanke magnezi và clanke dolomi).

Để sản xuất MgO nói chung có thể đi từ các nguồn khoáng quặng có
chứa MgO khác nhau như: Đôlômit Mg,Ca(CO
3
)
2
; Manhezit (MgCO
3
);
Secpentin (3MgO.2SiO
2
.2H
2
O - H
4
Mg
3
Si

2
O
9
); Talc hay hoạt thạch
(3MgO.4SiO
2
.H
2
O – Mg
3
Si
4
O
10
(OH)
2
) Nguồn nước khoáng chứa MgO như
nước ngầm; hồ nước mặn và nước biển hay nước ót. Mỗi loại nguyên liệu
cần có các công nghệ gia công chế biến khác nhau. Trên thế giới tập trung vào
hai nguyên liệu chính là khoáng Manhezi và nước ót sau quy trình làm muối.
Tuy nhiên, những nước không giàu hai nguyên liệu trên nhưng lại có
khoáng quặng khác giàu magiê như đôlômi và secpentin họ cũng có những
công trình nghiên cứu sản xuất MgO từ đôlômit và secpentin[17; 21; 19; 22].

NGUYÊN LIỆU
Manhezit: MgCO
3
– là khoáng chứa 47,62% MgO và 52,3 CO
2
có khối

lượng thể tích 2,98g/cm
3
, ánh thuỷ tinh , màu trắng hoặc xám hay phớt lục tuỳ
theo tạp chất lẫn vào , độ rắn 4-4,5 theo thang Mohs. Trong trường hợp lẫn
tạp chất khối lượng thể tích 2,9 – 3,1g/cm
3
và độ rắn cũng thay đổi nếu
khoáng lẫn là silic độ cứng đến 5-5,5 theo thang Mohs.
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
6
Manhezi: tinh thể được tạo ra do tác dụng của vôi hoặc đôlômi với
dung dịch chứa cacbonat axit manhezi theo phản ứng sau:
CaCO
3
+ Mg(HCO
3
)
2
= MgCO
3
+ Ca(HCO
3
)
2
(1)
CaMg(CO
3
)
2

+ Mg(HCO
3
)
2
= 2MgCO
3
+ Ca(HCO
3
)
2
(2)
Manhezit vô định hình là sản phẩm phân huỷ khoáng silicat manhezi
như serpentin, olevin theo phản ứng:
3MgO.SiO
2
. 2H
2
O = 3MgCO
3
+ 2SiO
2
+ 2H
2
O (3)
2MgO.SiO
2
. + CO
2
= MgCO
3

+ SiO
2
(4)

Như vậy, manhezit tinh thể thường lẫn đôlômi tức là nhiều CaO hơn
còn manhezi vô định hình thường lẫn silic SiO
2
.
Tạp chất chủ yếu trong manhezit là CaO, SiO
2
, Ai
2
O
3
Trong đó có hại
nhất là CaO vì dễ tạo thành hợp chất dễ chảy hoặc các hợp chất biến đổi đa
hình, nếu CaO ở trạng thái tự do nó lại dễ dàng hút nước, các tạp chất còn lại
ít hại hơn nên cũng phải hạn chế.
Loại manhezit tốt sau khi nung kết khối chứa không quá 3% CaO, Hàm
lượng MgO đạt trên 85% đối với loại làm bột luyện kim và trên 91% đối với
nguyên liệu làm gạch ki
ềm tính. Hàm lượng SiO
2
và

Fe
2
O
3
có thể cho phép

đến 5%.
Manhezi kết khối để sản xuất gạch manhezi cần phải nung nhiệt độ cao
để ổn định hơn trong dây chuyền sản xuất gạch, còn với bột luyện kim có thể
nung nhiệt độ thấp hơn.
Nhiệt độ nung cần đạt tới 1550-1600
O
C tuỳ thuộc loại manhezit, nếu
nung thấp manhezi kết khối dễ bị hydrat hoá và tăng độ co khi dùng. Khi
nung sản phẩm manhezi trong lò đứng dễ chênh lệch nhiệt độ theo tiết diện
ngang.
Sản phẩm manhezi kết khối đem nghiền nhỏ theo yêu cầu kỹ thuật ta
được sạn để sản xuất gạch hay bột luyện kim.
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
7
Nung manhezi kết khối: Manhezi kết khối được nung trong lò đứng
trên nhỏ dưới to hoặc lò quay. Nhiên liệu thường dùng là DO; FO hay khí
gaz, nhiên liệu rắn cũng được dùng nhưng thường là than cốc song xỉ than dễ
lẫn vào sản phẩm và làm giảm chất lượng MgO kết khối (hay clanke MgO).
Tốt nhất là sử dụng lò quay để nung manhezi kết khối, lò quay này có
nhiều kiểu: lốc thiết bị làm lạnh gió ống chùm; dàn; thùng quay đồng thời
cũng sử dụng lò có xích calcinator
ở đầu nguyên liệu[18].
Để sản xuất MgO nói chung có thể đi từ các nguồn nguyên liệu khoáng
MgO quặng khác nhau như: Đôlomit; manhezit; secpentin; talc và nước
khoáng chứa MgO như: nước ngầm hình thành hồ nước mặn và nước biển sau
quá trình làm muối (nước ót). Mỗi loại nguyên liệu cần có một công nghệ chế
biến phù hợp khác nhau. Trên thế giới tập trung vào hai loại nguyên liệu
chính là khoáng Manhezit và nước biển.
Tuy nhiên những nước không giàu hai loại nguyên liệu trên như

ng lại
có khoáng quặng khác chứa MgO như đôlomit và secpentin họ cũng có những
công trình nghiên cứu sản xuất MgO từ đôlomit và secpentin.
Nước ta từ trước tới nay chưa phát hiện ra khoáng manhezit (trong năm
2009 đã phát hiện ra mỏ manhezit tại Gialai đang được khảo sát đánh giá
chưa khai thác) nhưng lại có nhiều đôlomit; secpentin và vùng biển dài dọc
theo đất nước chứa MgO. Vì vậy căn cứ vào đặc điểm nước ta trong thời
điểm hiện tại chọn đối tượng khoáng chứa MgO là đolomit; secpentin và nước
ót biển là hợp lý.
NGUỒN QUẶNG SECPENTIN
Nguồn nguyên liệu khoáng giàu MgO như secpentin ở nước ta rất
phong phú, những mỏ lớn như Núi Nưa, Bãi Áng - Thanh Hoá; Thượng Hà –
Ninh Bình; Bản Xang – Sơn La
Chất lượng và trữ lượng của các mỏ ghi ở bảng 1:
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
8
BẢNG 1: CÁC MỎ SECPENTIN Ở VIỆT NAM.
Thành phần hoá học %
TT TÊN MỎ
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3

CaO MgO
Trữ lượng
(Tấn)
1 Núi Nưa
Thanh Hoá
38,86
42,40
2,65
6,50
0,50
0,87
0,18
1,07
36,82
41,25
Rất lớn
2 Bãi Áng
Thanh Hoá
36,50
42,40
6,66
10,60
-
-
0,76
2,87
27,50
37,50
74,2 triệu
3 Thượng Hà

Ninh Bình
37,86
43,40
-
-
-
-
1.57
7.63
25,56
38,83
16,4 triệu
4 Bản Xang
Sơn La
37,33 7,30 1,6 0,17 37,73 Lớn
(Nguồn: Tài liệu vụ KHKT – Tổng cục Mỏ Địa chất - 9-1987)
Công thức hoá học của secpentin
như sau: H
4
Mg
3
Si
2
O
9

(3MgO.2SiO
2
.2H
2

O)
Ngoài các thành phần chính: SiO
2
; H
2
O; MgO trong thành phần
khoáng còn có các tạp chất như: Fe
2
O
3
; CaO; MnO; NiO; CoO Ngoài
thành phần chính MgO ra, hàm lượng trong quặng khá cao chiếm gần 50%
khối lượng quặng. Nhưng khác với SiO
2
ở dạng Cristobalit, SiO
2
trong
secpentin ở dạng SiO
2
.nH
2
O nên dễ tan trong môi trường kiềm mạnh và khả
năng sử dụng bã thải để sản xuất các sản phẩm phụ có nhiều triển vọng như
sản xuất thuỷ tinh lỏng theo phương pháp nguội; sản xuất SiO
2
hoạt tính; sản
xuất màu; thu hồi NiO, CoO trong quặng.
Khi nung secpentin giảm khối lượng ở nhiệt độ: 650
O
C khối lượng

giảm cực đại, trên nhiệt độ này khối lượng giảm không đáng kể.
Để sản xuất MgO từ quặng secpentin các phương pháp công nghệ đều
có giải pháp chung là chuyển magie từ khoáng quặng vào dung dịch bằng
cách hoà tan nó với các axit mạnh như axit Sulfuric; Nitric và axit Clohydric.
Khi đó sản phẩm sẽ là các muối hoà tan trong dung dịch. Phần không bị hoà
tan nằm lại trong bã và được tách ra khỏi dung dịch.
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
9
Từ dung dịch muối manhe có lẫn các chất tan khác ta đem loại bỏ các
tạp chất để thu được dung dịch muối magie sạch. Từ dung dịch muối manhe
sạch này có nhiều công nghệ tách MgO về các dạng hợp chất khác nhau.
Các phản ứng của secpentin với các axit:
Với axit Clohydric HCL ta có phản ứng:
3MgO.2SiO
2
.2H
2
O + 6HCl = 3MgCl
2
+ 2SiO
2
+ 3H
2
O. (5)
Với axit Sulfuric H
2
SO
4
ta có phản ứng:

3MgO.2SiO
2
.2H
2
O + 3H
2
SO
4
= 3MgSO
4
+ 2SiO
2
+ 3H
2
O. (6)
Với axit Nitric HNO
3
ta có phản ứng:
3MgO.2SiO
2
.2H
2
O + 6HNO
3
= 3Mg(NO
3
)
2
+ 2SiO
2

+ H
2
O. (7)
Sau khi có sản phẩm hoà tan bằng axit dung dịch được lọc để loại bỏ
tạp chất và tách bã. Dung dịch sạch được đem vào tách các muối và tách ra
Mg(OH)
2
được kết tủa theo:
Phương pháp trung hoà bằng các kiềm Na
2
CO
3
; Ca(OH)
2
; NH
4
OH
theo các phương trình phản ứng:
MgCl
2
(NO
3
-
; SO
4
-
) + Na
2
CO
3

= MgCO
3
+ NaCl (NO
3
-
; SO
4
-
) (8)
MgCl
2
(NO
3
-
; SO
4
-
) + Ca(OH)
2
= Mg(OH)
2
+ CaCl
2
NO
3
-
; SO
4
-
)(9)

MgCl
2
(NO
3
-
; SO
4
-
) + NH
4
OH = Mg(OH)
2
+ NH
4
Cl (NO
3
-
; SO
4
-
)(10)
Phương pháp nhiệt phân nhiệt độ cao:
MgCl
2
t
O
= MgO + 2HCl
.
(11)
MgSO

4
t
O
= MgO + SO
3
(12)
Mg(NO
3
)
2
t
O
= MgO + 2NO
2
+ O
2
. (13)
Đối với phương pháp này sản phẩm phụ cho ra các loại khí độc hại với
môi trường và phá huỷ sản phẩm vật liệu chịu lửa trong lò nen rất hạn chế sử
dụng.
Phương pháp điện phân dung dịch muối manhe ta cũng thu được sản
phẩm là Mg(OH)
2
ở vùng catot và axit tái sinh ở vùng anot. Mức độ thu hồi
axit tuỳ thuộc vào phương pháp điện phân với màng khuếch tán hay màng
trao đổi ion, và giá thành sản phẩm sẽ phụ thuộc vào giá thu hồi axit.
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
10

NGUỒN QUẶNG ĐÔLÔMIT.
Đôlomit là đá trầm tích cacbonat, chứa 50% hoặc nhiều hơn lượng
cacbonat, trong đó phải có tối thiểu một nửa là đolomit (CaMg)(CO
3
)
2
. Đá
nguyên chất chứa 90 - 100% đolomit; Đá lẫn vôi chứa 50 - 90% đolomit; nếu
với lượng đolomit ít hơn nữa thì là đá vôi đolomit hoá. Đá thường có màu
sáng phớt vàng, có khi phớt lục, phớt đỏ nâu.
Khối lượng riêng 2.800 - 2.900 kg/m
3
. Độ bền nén từ 12 - 15 MPa đến
300 MPa (từ 120 - 150 kgl/cm
2
đến 3.000 kgl/cm
2
).
Đá dùng để chế tạo vật liệu chịu lửa, làm chất trợ dung trong luyện
kim, một phần trong phối liệu nấu thuỷ tinh, men khó chảy, làm nguyên liệu
để sản xuất chất kết dính và magie oxit, nung thành vôi đolomi để trung hoà
đất chua, làm đá ốp, đá hộc và đá dăm. Gọi theo tên nhà địa chất Pháp
Đôlômiơ (D. Dolomieu; 1750 - 1801).
Khoáng đolomit của Việt Nam thì có ở hầu khắp các tỉnh miền Bắc từ
tỉ
nh Lào Cai; Yên Bái; Phú Thọ đến Phủ Lý; tỉnh Ninh Bình; Thanh Hoá
với trữ lượng hàng trăm triệu tấn (khoảng ≈ 283triệu tấn với 25 điểm mỏ -
Nguồn:Hội đồng xét duyệt trữ lượng Nhà nước)
BẢNG2: MỎ ĐÔLÔMI Ở VIỆT NAM.
Thành phần hoá học %

TT TÊN MỎ
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO
Trữ lượng
(Tấn)
1
Sapa – Lào Cai
0,10 0,05 0,07 30-32 20-22 40 triệu
2
Thác cái - Hà Giang
0,10 0,17 0,13 30,96 19.31 1,56 triệu
3
La giang -Thái Nguyên
0,10 0,10 0,06 33,18 18,84 23 triệu
4
Bắc lõm -Tuyên Quang
0,05 0,15 0,17 31,65 19,29 7,65 triệu
5
Yên đông – Ninh Bình
0,54 0,05 0,12 30-31 19-21 0,97 triệu
6

Phủ lý
0,17 0,02 0,10 31,08 20,60 3,21 triệu
7
Mật sơn – Thanh Hóa
- - 0,12 31,42 20,30 4,71 triệu
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
11
8
La khê – Hà Tĩnh
0,15 0,12 0,10 32,00 20,00 11,60 triệu
9
Sơn lâm – Quảng Trị
- 0,72 0,11 31,00 20,00 4,70 triệu

Chất lượng đạt gần như lý thuyết với hàm lượng: MgCO
3
: 20-21%;
CaCO
3
: 31-32%; còn lại là Fe
2
O
3
≤ 0,5% Với chất lượng quặng như vậy
nhóm đề tài dự kiến sẽ lấy mẫu nguyên liệu khoáng đolomit tại Phủ Lý để
thực hiện đề tài.
Trên thế giới từ lâu đã có nhiều công trình thuộc lĩnh vực này [1,5].
Trong [5] đã tóm tắt các phương pháp điều chế manhêzi trong công nghiệp,
trong đó quan trọng nhất là phương pháp vôi (hoặc đolomi) cùng nước ót

(hoặc nước biển) và phươ
ng pháp cacbonat hoá đolomi.
Phương pháp vôi có những khó khăn về mặt công nghệ. Đó là:
- Vấn đề tốc độ phản ứng dị thể giữa Mg
2+
trong dung dịch và Ca(OH)
2
trong
pha rắn.
- Vấn đề tốc độ lắng, lọc, rửa, làm khô.
Phương pháp cacbonat hoá tránh được các nhược điểm trên, nhưng lại
vấp phải khó khăn khác là phải làm việc với các thiết bị áp lực (khoảng 8 - 10
atm).
Trong [21] đã trình bày giải pháp công nghệ khắc phục các khó khăn của
phương pháp vôi, nhưng lại gặp phải khó khăn khi phải làm việc với thiết bị
nhiệt độ cao (800 - 1200
o
C) trong môi trường khắc nghiệt (khí HCl).
Xử lý quặng dolomit bằng cách nung phân huỷ hoàn toàn:
Chúng tôi chọn cách nung phân huỷ hoàn toàn quặng dolomit [1] ở
nhiệt độ 910
o
C, khi đó:
MgCO
3
,CaCO
3
= MgO + CaO + CO
2
- 74 Kcal (14)

Phản ứng trên đây diễn ra qua 2 giai đoạn:
- Khi nhiệt độ nung tăng đến 730
o
C, dolomit phân huỷ tạo ra MgO và dung
dịch rắn cacbonat:
nMg Ca(CO
3
)
2
= (n-1) MgO + MgCO
3
. nCaCO
3
+ (n-1) CO
2
(15)
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
12
- Khi nhiệt độ tiếp tục tăng đến 910
o
C dung dịch rắn cacbonat bị phân huỷ.
MgCO
3
.nCaCO
3
= MgO + nCaO + (n+1) CO
2
(16)

Lượng hao hụt (Mất khi nung)
50%
750
O
C 700
O
C650
O
C 600
O
C
40

30

20

10

0 10 20 30 40 50 (giờ)

Biểu đồ phân huỷ của MgCO
3



Chúng tôi đã tiến hành nung dolomit ở nhiệt độ 910
o
C trong 3 giờ được
hỗn hợp oxit có thành phần (%): CaO: 53,84 , MgO: 30,76

Hỗn hợp oxit tạo thành đem tôi với nước theo tỷ lệ R/L =1/5 được sữa
dolomi
MgO +CaO + 2H
2
O = Mg(OH)
2
+ Ca(OH)2(i) (17)
Huyền phù sữa được pha loãng đến tỷ lệ R/L = 1/7 khuấy trộn, lắng tạp
chất không tan, lấy sữa mịn có tỷ trọng 10 - 14
o
Bé (Baume)
Làm sạch nước ót
Trong nước ót có thành phần SO
4

(55,12 g/l) phải loại bỏ để tránh tạo
thành CaSO
4
lẫn vào bán thành phẩm Mg(OH)
2
gây nhiễm bẩn sản phẩm
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
13
MgO, muốn vậy chúng tôi dùng CaCl
2
để kết tủa toàn bộ SO
4

trong nước ót,

khi đó xảy ra phản ứng:
MgSO
4
+ CaCl
2
+ MgCl
2
+ CaSO
4
(18)
Tiến hành lọc tách, để loại bỏ kết tủa CaSO
4
này ta được nước ót sạch.
• Phản ứng kết tủa Mg(OH)
2

Xét phản ứng kết tủa Mg(OH)2 từ sữa dolomi và nước ót:
Mg(OH)
2
+ Ca(OH)
2
+ MgCl
2
= 2Mg(OH)
2
+ CaCl
2
* (19)
Do độ tan của Mg(OH)
2

rất nhỏ (5,5.10
-12
ở 25
o
C) Và độ tan của
Ca(OH)
2
lớn (1,6 g/l ở 25
o
C) nên phản ứng trên diễn ra theo chiều tạo thành
Mg(OH)
2
.
Muốn nhận được dạng kết tủa Mg(OH)
2
xốp, dễ lọc rửa, ít bị nhiễm
bẩn CaCl
2
, Phải tuân thủ một số điều kiện sau [2,17]:
- Dung dịch sữa dolomi phải loãng, mới điều chế để tránh bị cácbônát hoá
- Khuấy trộn trong suất thời gian phản ứng.
- Nạp dần sữa vào dung dịch nước ót đã có sẵn phụ gia.
- Phản ứng ở nhiệt độ thường.
- Có sử dụng chất phụ gia trong quá trình tạo hợp thể Mg(OH)
2
.
Mg(OH)
2
sau khi tạo thành được lắng 3-4 giờ dễ dàng rửa sạch ion Cl
-

,
nhưng nếu để lắng quá lâu ví dụ sau 2 ngày mới lọc thì không thể rửa hết Cl
-

nữa và độ nhiễm bẩn can-xi lên tới 10%.
Thông thường Mg(OH)
2
được rửa 5 lần với tỷ lệ R/L=1/10 là hết Cl
-
.
Sấy và nung Mg(OH)
2

Mg(OH)
2
được sấy khô ở nhiệt độ 100
o
C cho hết H
2
O hấp phụ [17] ,
sau đó đem nung ở 700
o
C Sẽ thu được MgO hoạt tính:
Mg(OH)
2
= MgO + H
2
O (20)
Nung ở nhiệt độ 1520 -1580
O

C ta thu được MgO kết khối.
Xử lý quặng dolomit bằng cách hòa tan axit:
Ngoài ra người ta còn tạo MgO bằng phương pháp công nghệ hoà tan
khoáng đôlomi vào các dung dịch axit mạnh mạnh như axit Sulfuric; Nitric và
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
14
axit Clohydric. Khi đó sản phẩm sẽ là các muối hoà tan trong dung dịch. Phần
cặn không bị hoà tan nằm lại trong bã và được tách ra khỏi dung dịch.
Từ dung dịch muối manhe có lẫn các chất tan khác ta đem loại bỏ các
tạp chất để thu được dung dịch muối manhe sạch. Từ dung dịch muối magie
sạch này có nhiều công nghệ tách MgO về các dạng hợp chất khác nhau.
Các phản ứng của đôlomit với các axit:
Với axit Clohydric HCL ta có phản ứng:
(CaMg)(CO
3
)
2
+ 4HCl = MgCl
2
+ CaCl
2
+ 2H
2
O + 2CO
2
(21)
Phản ứng cho ta dung tan hoàn của hai muối lọc lấy dung dịch sạch để
thực hiện phản ứng tiếp theo.
Với axit Sulfuric H

2
SO
4
ta có phản ứng:
(CaMg)(CO
3
)
2
+ 2H
2
SO
4
= MgSO
4
+ CaSO
4
+ 2H
2
O + 2CO
2
(22)
Phản ứng cho ta muối MgSO
4
tan còn CaSO
4
kết tủa. Lọc bỏ bã và
CaSO
4
dung dịch chỉ còn muối MgSO
4

.
Với axit Nitric HNO
3
ta có phản ứng:
(CaMg)(CO
3
)
2
+ 4HNO
3
= Mg(NO
3
)
2
+ Ca(NO
3
)
2
+ 2H
2
O + 2CO
2
(23)
Chủ yếu chúng tôi sử dụng trong đề tài là axit Sulforic và axit
clohydric. Sau đó tính toán cân bằng vật chất của hai dung dịch cho phản ứng
với nhau theo phản ứng:
MgCl
2
+ CaCl
2

+ MgSO
4
= MgCl
2
+ CaSO
4
(24)
Dung dịch sau phản ứng chỉ còn MgCl
2
được đem trung hoà kết tủa
Mg(OH)
2
theo phương pháp sữa vôi với phản ứng:
MgCl
2
+ Ca(OH)
2
= Mg(OH)
2
+ CaCl
2
(25)
Sấy và nung Mg(OH)
2
ta được các sản phẩm MgO hoạt tính hoặc nung
tới nhiệt độ kết khối để có sản phẩm đạt yêu cầu.



Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO

KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
15
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
MgO được tạo ra chính từ Mg(OH)
2
hoặc MgCO
3
. Trong đó manhezit
vấn đề không phải là hướng cơ bản của đề tài nên việc tạo MgO được thực
hiện chủ yếu đi từ Mg(OH)
2
là sản phẩm trung gian nhất của các phản ứng
cuối cùng cũng tạo ra là Mg(OH)
2
sau đó đem nung ở các nhiệt độ
khác nhau cho ta sản phẩm là MgO hoạt tính hay MgO kết khối.
QÚA TRÌNH TẠO MgO TỪ NƯỚC BIỂN [16,17,22,21].
Nước ót đồng muối, tuỳ thuộc vào phương pháp sản xuất muỗi phơi
nước biển hoặc phới cát với nồng độ muối hoà tan khác nhau.(Xem bảng 3)
BẢNG 3: NỒNG ĐỘ CÁC MUỐI TRONG NƯỚC BIỂN
Nồng độ các muối cơ bản - % khối lượng. Phương
pháp
Tỷ trọng
g/cm
3
NaCl KCl MgCl
2
MgSO
4
Phơi nước 1,25 13,40 2,65 11,34 8,34

Phơi cát 1,23-1,27 11,50-63,50 2,54-1,64 14,39-8,65 8,61-6,40

Nhìn chung trong nước các muối chứa Manhe cao hơn 50% tổng các
muối hoà tan; do đó làm nguồn nguyên liệu rất tốt cho việc khai thác manhe,
tuy mức độ khai thác công nghiệp nước ót còn hạn chế và chỉ giàu nguồn
nước ót của các tỉnh phía nam. Trong các phương pháp tách Manhe về dạng
Mg(OH)
2
từ nước ót thì phương pháp sữa vôi là quan trọng và hiệu quả nhất.
Giai đoạn tiếp theo giữa sữa vôi và nước biển là tiến hành như thế nào để đạt
được kết tủa Mg(OH)
2
dễ lắng lọc. Sữa vôi là chất có ảnh hưởng rất lớn đến
chất lượng thành phẩm Mg(OH)
2
tạo thành khi cho nước ót tác dụng với sữa
vôi. Sữa vôi dùng để phản ứng cần đáp ứng các yêu cầu sau:
- Có hàm lượng CaO hoạt tính cao.
- Tạp chất không tan ít.
- Kích thước các hạt nhỏ.
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
16
Vì vậy, trong quá trình thức nghiệm ph ải chọn vôi và chế độ tạo sữa
vôi: Chúng tôi sử dụng vôi cục và được tôi bằng nước nóng.
Kết quả nhiệt độ nung vôi đạt 950 - 1000
O
C thời gian lưu đủ và đem tôi
ở nhiệt độ nước là 80
O

C có các chỉ số ghi trong bảng:
BẢNG 4: CHẤT LƯỢNG SỮA VÔI
Đơn vị: % khối lượng.
Thời gian nung 900
O
C - lưu: giờ 1 2 3 4 5
CaCO
3
còn lại 13,26 10,67 9,47 7,57 5,68
Lượng CaO hoà tan 74,28 76,39 77,48 78,63 79,57
(Phòng thí nghiệm Viện Ngiên cứu sành sứ Thuỷ tinh công nghiệp)
Để đảm bảo MgO thu được có chất lượng cao, hàm lượng CaO trong
MgO ở mức thấp nhất thì cần thu được sữa vôi Ca(OH)
2
có mức tinh khiết –
có khả năng phản ứng cao và hoàn toàn với Mg
++
trong dung dịch nước biển.
Trong công đoạn tinh chế cần loại bỏ các tạp chất có trong vôi cục; xác định
được nồng độ tinh chế sữa vôi. Kết quả thực nghiệm chúng tôi xác định được
thông số sữa vôi như sau:
Nồng độ tôi CaO: 110 g/lit - tinh chế thành sữa có nồng độ: 42g/lit.
Hiệu suất của quá trình đạt 86,7% dùng để thực hiện phản ứng trao đổi.
Một trong những đòi hỏi củ
a nước ót dùng trong phương pháp sữa vôi
là phải được loại hết ion SO
4

. Trong nước biển SO
4

dưới dạng các muối
hoà tan của manhe và canxi mặc dù CaSO
4
kém tan trong nước nhưng tan tốt
trong nước muối và nước biển. Độ tan của CaSO
4
trong nước biển đạt giá trị
4-6 g/lit tuỳ thuộc vào nồng độ các muối trong nước biển.
Với hàm lượng CaSO
4
trong nước biển chỉ là 0,14 g/lit cách xa giá trị
bão hoà của độ hoà tan nên sulfat luôn tồn tại trong nước biển ngay cả dưới
dạng CaSO
4
. Do đó cần loại bỏ bớt CaSO
4
khỏi nước biển sử dụng BaCl
2
với
lượng dư 110% sẽ khử tốt được gốc sulfat. Sau đó cho sữa vôi và nước biển
thực hiện theo phản ứng (25)
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
17
QÚA TRÌNH TẠO MgO TỪ QUẶNG SECPENTIN [16,21,23].
Để sản xuất MgO từ quặng secpentin chủ yếu phải chế biến qua chế
biến quặng bằng phương pháp hoá học để tách MgO ra khỏi quặng. Trong

nghiên cứu sử dụng một số axit vô cơ làm tác nhân phản ứng với quặng chủ
yếu là axit Sulfuric và axit Clohydric là hai axit có sẵn trong nước.
Tiến hành nung mẫu rồi cho phản ứng với axit nhưng kết quả thay đổi
không nhiều. Nhi
ệt độ và thời gian nung làm giảm hiệu quả tách manhe so với
mẫu quặng không nung. Như vậy, không cần nung nhiệt xử lý quặng trước
khi phản ứng axit.
Tiến hành nghiền quặng tới cỡ hạt ≤ 0,1mm rồi cho tiến hành phản ứng
với axit theo phản ứng:
3MgO.2SiO
2
.2H
2
O + 6HCl = 3MgCl
2
+ 2SiO
2
+ 3H
2
O. (5)
3MgO.2SiO
2
.2H
2
O + 3H
2
SO
4
= 3MgSO
4

+ 2SiO
2
+ 3H
2
O. (6)
Các phản ứng này chủ yếu sẽ phụ thuộc vào nồng độ axit; thời gian
phản ứng; để tách MgO. Sau khi nghiên cứu quá trình phân huỷ bằng axit và
để tạo MgO cho quá trình làm gạch chịu lửa chúng tôi chọn phương pháp
phân huỷ bằng axit Clohydric tạo ra dung dịch MgCl
2
từ đó trung hoà ra kết
tủa Mg(OH)
2
. Dùng sữa vôi đôlomi để tạo ra Mg(OH)
2
. Theo tính toán sữa
vôi đôlomi được sản xuất từ quặng đôlomi được nung xử lý ở nhiệt độ 900
O
C
sau đó để cho hút ẩm tả ra thành bột rồi được tôi hoà tan trong nước với phản
ứng cho có nồng độ sữa đôlomi: 150g/lít.
Ca(OH)
2
+ Mg(OH)
2
+ MgCl
2
CaCl
2
+ Mg(OH)

2

Tuỳ thuộc vào độ pH của quá trình trung hoà sẽ tạo được Mg(OH)
2
từ
MgCl
2
có chất lượng:
Với pH = 9,5 ta thu được sản phẩm Mg(OH)
2
có:
MgO: 94,4%; CaO: 0,84%; Fe
2
O
3
: 0,06%.

Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
18
QÚA TRÌNH TẠO MgO TỪ QUẶNG ĐÔLOMI [1,2,5,20,22,23].
Nguyên liệu để sản xuất là quặng đôlomit. Đó là khoáng cacbonat kép
của canci và manhe: CaMg(CO
3
)
2
với thành phần lý thuyết: CaO: 30,4%;
MgO: 27,9%; còn lại CO
2
: 47,7%. Trong thực tế quặng đôlomit có hàm

lượng CaO thường cao hơn lý thuyết (xem bảng 2) tạp chất lẫn thường SiO
2
;
Al
2
O
3
; Fe
2
O
3
… Mầu sắc của đôlomit từ xám đến trắng ngà; độ rắn 3,5-4,0.

Xử lý quặng dolomit bằng cách nung phân huỷ:
Chúng tôi chọn cách nung phân huỷ hoàn toàn quặng dolomit [1]:
Phản ứng phân huỷ MgCO
3
bắt đầu xảy ra từ 600
O
C và xảy ra mãnh
liệt 680-720
O
C. Trong quá trình phản ứng còn có sự phụ thuộc vào cỡ hạt của
sản phẩm cũng như thời gian lưu sản phẩm tại nhiệt độ phân huỷ.
Phản ứng phân huỷ CaCO
3
bắt đầu xảy ra từ 700
O
C và xảy ra mãnh liệt
880-950

O
C. Đối với CaO nếu nung cao hơn 1050
O
C có hiện tượng kết khối và
vôi bị “khê” dẫn đến khả năng tôi của vôi giảm.
Phản ứng phân huỷ đôlomi CaMgCO
3
theo (14)
MgCO
3
,CaCO
3
= MgO + CaO + CO
2
- 74 Kcal (14)
Phản ứng trên đây diễn ra qua 2 giai đoạn:
- Khi tăng dần nhiệt độ nung, dolomit phân huỷ tạo ra MgO và dung dịch rắn
cacbonat:
nMg Ca(CO
3
)
2
= (n-1) MgO + MgCO
3
. nCaCO
3
+ (n-1) CO
2
(15)
- Khi nhiệt độ tiếp tục tăng dung dịch rắn cacbonat bị phân huỷ theo (16):

MgCO
3
.nCaCO
3
= MgO + nCaO + (n+1) CO
2
(16)
Chúng tôi đã tiến hành nung dolomit trong lò điện từ nhiệt độ 610
o
C
đến 910
O
C và với thời gian lưu mẫu từ 1giờ; 2giờ; 3giờ; khoảng nhảy nhiệt độ
là: 50
O
C. kết quả được thể hiện trong bảng 5-6-7:
Hỗn hợp oxit tạo thành đem tôi với nước theo tỷ lệ R/L =1/5 được sữa
dolomi
MgO +CaO + 2H
2
O = Mg(OH)
2
+ Ca(OH)2(i) (17)
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
19
BẢNG 5: NUNG PHÂN HUỶ ĐÔLOMIT.
Thời gian lưu mẫu: 01giờ - Cỡ hạt: ≤ 0,15mm Lượng mẫu:250gr.
Nhiệt độ nung
O

C 610 660 710 760 810 860 910
Mất khi nung % 1,49 3,83 4,50 9,27 21,86 28,73 34,00

BẢNG 6: NUNG PHÂN HUỶ ĐÔLOMIT.
Thời gian lưu mẫu: 02giờ - Cỡ hạt: ≤ 0,15mm. Lượng mẫu:250gr.
Nhiệt độ nung
O
C 610 660 710 760 810 860 910
Mất khi nung % 4,48 9,27 14,00 20,73 27,23 37,22 46,2

BẢNG 7: NUNG PHÂN HUỶ ĐÔLOMIT.
Thời gian lưu mẫu: 03giờ - Cỡ hạt: ≤ 0,15mm. Lượng mẫu:250gr.
Nhiệt độ nung
O
C 610 660 710 760 810 860 910
Mất khi nung: % 7,84 13,46 23,46 32,56 42,05 46,17 46,98

• Thí nghiệm với các cỡ hạt lớn hơn 0,15mm thời gian phân huỷ hoàn
toàn cần phải kéo dài hơn.
• Quá trình hoà tan mẫu nung vào nước: Ban đầu sản phẩm hút nước rất
mạnh, sau đó bở ra dễ dàng vỡ vụn hoạt hoá vào nước nhưng do
Ca(OH)
2
là chất ít tan còn Mg(OH)
2
là sản phẩm không tan trong nước
nên tạo ra sản phẩm dạng “past” nên việc hoà tách riêng giữa Ca(OH)
2

và Mg(OH)

2
gặp rất nhiều khó khăn. Nên để tạo ra sản phẩm Mg(OH)
2

bằng phương pháp nung hoà tách là không khả thi.
Xử lý quặng dolomit bằng phương axit:
Tiến hành thí nghiệm hoà tách để tạo Mg(OH)
2
khỏi

quặng đôlomit
Trong nghiên cứu bằng phương pháp hoá trong axit vô cơ mạnh làm tác nhân
chủ yếu là axit H
2
SO
4
và HCl là hai axit sẵn có trong nước.
Quặng dung trong nghiên cứu là đôlomit Phủ lý, có thành phần hoá
trong bảng 2.
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
20
Mẫu đôlomit được chuẩn bị là hàng thương phẩm đã được nghiền qua
sàng N
O
: 016 với cỡ hạt ≤ 0,15mm.(3200 lỗ/cm
2
)
Hoà tách trong axit H
2

SO
4

Trong nghiên cứu dùng H
2
SO
4
công nghiệp đậm đặc. Khi hoà tách quá
trình phụ thuộc vào nồng độ; thời gian phản ứng. Vì vậy chúng tôi khảo nồng
độ axit tới mức độ hoà tách và chuyển các chất vào dung dịch.
Với axit Sulfuric H
2
SO
4
ta có phản ứng:
(CaMg)(CO
3
)
2
+ 2H
2
SO
4
= MgSO
4
+ CaSO
4
+ 2H
2
O + 2CO

2
(22)
Phản ứng (22) dễ dàng với mọi nồng độ của axit nhưng nếu sử dụng
axit đậm đặc khó khăn trong quá trình thực hiện. Trong quá trình thực nghiệm
chúng tôi thấy với nồng độ axit ≤ 30% thì quá trình thực hiện phản ứng êm
dịu không sôi bồng mãnh liệt do quá trình phản ứng thoát CO
2
. Với nồng độ
hợp lý là axit H
2
SO
4
là 20%. Thời gian phản ứng ngay tức thời khi cho dung
dịch axit vào bột đôlomit. Khi phản ứng kết thúc với môi trường pH = 7.
Dung dịch đem lọc tách bột CaSO
4
.2H
2
O, còn nước cái là MgSO
4
muối hoà
tan.
Muối MgSO
4
trong dung dịch được trung hoà trong sữa vôi hay sữa
đôlomi đều cho ta hai sản phẩm kết tủa và quá trình tách chúng là rất khó
khăn nên Với axit Sulfuric H
2
SO
4

không hiệu quả.
Phản ứng của MgSO
4
với sữa vôi canxi:
MgSO
4
+ Ca(OH)
2
= Mg(OH)
2
+ CaSO
4
(26)
Phản ứng của MgSO
4
với sữa vôi đôlomi:
MgSO
4
+ Ca(OH)
2
+ Mg(OH)
2
= Mg(OH)
2
+ CaSO
4
(27)


Hoà tách trong axit HCl:

Sau khi sử dụng axit H
2
SO
4
, sản phẩm thu được rất khó tách giữa
Mg(OH)
2
và CaSO
4
vì cả hai sản phẩm sau phản ứng đều kết tủa. Trong quá
trình thực nghiệm chúng tôi nhóm tác giả cũng đã cố gắng dung và thực hiện
các biện pháp phân ly nhưng hiệu quả không cao và còn lẫn nhiều CaSO
4
.
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
21
Do vậy nhóm tác giả đã thực hiện với axit Clohydric HCl. Trong thực
nghiệm chúng tôi sử dụng HCl công nghiệp nồng độ bão hoà 35,5%; đôlomit
đã được nghiền và bán thành hàng hoá thương phẩm với cỡ hạt ≤ 0,15mm.
Phản ứng thực hiện mãnh liệt và toả ra khí CO
2
. Nhóm đã thực hiện điều
chỉnh nồng độ HCl phù hợp ở: ≈ 16% HCl.
(CaMg)(CO
3
)
2
+ 4HCl = MgCl
2

+ CaCl
2
+ 2H
2
O + 2CO
2
(21)
Phản ứng kết thúc nhanh và lượng cặn không tan còn rất ít chủ yếu là
do cặn kim loại lẫn trong đôlomit: Fe
2
O
3
… sau khi lắng cặn lấy nước cái
trong cho phản ứng:
Trao đổi với dung dịch MgSO
4
:
MgCl
2
+ CaCl
2
+ MgSO
4
= MgCl
2
+ CaSO
4
(24)
Từ phản ứng (24) thu được dung dịch MgCl
2

chất lượng cao sau đó
đem trung hoà với sữa vôi ta thu được Mg(OH)
2
theo phản ứng:
MgCl
2
+ Ca(OH)
2
= Mg(OH)
2
+ CaCl
2
(25)
Hoặc với sữa vôi đôlomi ta có:
MgCl
2
+ Ca(OH)
2
+ Mg(OH)
2
= Mg(OH)
2
+ CaCl
2
(28)
Với thực tế sản xuất chúng tôi sử dụng sữa vôi canxi có bán sẵn vôi cục
trên thị trường được mua về và tôi theo tỷ lệ với nồng độ xác định là: 130g/lít.
Nồng độ của dung dịch muối Mg
++
: 14g/lit

Quá trình kết tủa Mg(OH)
2
bằng sữa vôi canxi hay sữa vôi đôlomi với
dung dịch muối MgCl
2
thì

sản phẩm cho ta Mg(OH)
2
kết tủa rất mịn và trong
qua trình thực nghiệm gặp rất nhiều khó khăn trong khi lắng và lọc sản phẩm
Mg(OH)
2
.
Từ sản phẩm phản ứng (21) sau một quá trình điều chỉnh chúng tôi
nhận thấy sử dụng ngay hỗn hợp sản phẩm phản ứng này cho trung hoà với
sữa vôi canxi hay sữa vôi đôlomi thì kết tủa của Mg(OH)
2
cho hạt thô hơn sản
phẩm kết tủa nhanh và việc lắng lọc cũng rất thuận tiện.
Theo [17,15] để lý giải cho trường hợp này có sự cân bằng và ảnh
hưởng lẫn nhau của các ion Ca
++
và Mg
++
nên phản ứng trung hoà trao đổi này
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
22
diễn ra theo tốc độ “chậm” và vì thế cho ta phản ứng có kích thước lớn nên

quá trình lắng lọc diễn ra nhanh và thuận lợi để tách Mg(OH)
2
triệt để và sạch
hơn.
Trong quá trình sử dụng sữa vôi để thực hiện phản ứng trao đổi này thì
vai trò và ảnh hưởng của môi trường xác định P
H
có tác động đến chất lượng
của sản phẩm Mg(OH)
2
với sự tồn tại cùng với Ca(OH)
2
là không tránh khỏi.
Điều này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm và cần phải khống chế tỷ
lệ của Ca(OH)
2
.
Việc sử dụng sữa vôi đôlomi cũng phần nào hạn chế được sự ảnh
hưởng này. Bằng thực nghiệm chúng tôi nhóm tác giả đã rút được các số liệu
sau:
Nồng độ sữa vôi đôlomi: 150g/lit.
Nồng độ Mg
++
là: 250g/lit.
Điều kiện kết tủa :
pH ≥ 11,0 - Sản phẩm thu được có chứa : 7,6% CaO.
pH = 10,5 - Sản phẩm thu được có chứa : 4,7% CaO.
pH = 9,5 - Sản phẩm thu được có chứa : 1,2% CaO.
Kết quả thu được sản phẩm Mg(OH)
2

quy về MgO có chất lượng :
MgO : 96,9% - CaO : !,5% - Fe
2
O
3
: 0,07%.
Từ đó rút ra được dây chuyền để sản xuất ra Mg(OH)
2
: Từ Quặng
đôlomit thương phẩm được nghiền và bán. Chúng tôi tiến hành theo hai
hướng :
Nung phân huỷ quặng đôlomit với điều kiện: Nhiệt độ nung là: 910
O
C;
Thời gian lưu sản phẩm là 02 giờ - ta có vôi đôlomi sau đó được tôi trong
nước tạo ra dung dịch sữa vôi đôlomi với thông số: Nồng độ:150g/lit.
Hoà tách quặng đôlomit trong axit HCl công nghiệp với nồng độ: 16%
HCl để thực hiện phản ứng trung hoà có pH =7. Dung dịch sau phản ứng
được lọc loại bỏ cặn không tan và pha loãng điều chỉnh nồng độ Mg
++
về :
250g/lit.
Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
23
Thực hiện phản ứng trao đổi để tạo ra Mg(OH)
2
.
Lọc tách sản phẩm, sau đó ép viên rồi sấy.
Sau khi xác định được các thông số cho quá trình tạo Mg(OH)

2
nhóm
tác giả đã kết hợp với xướng vật liệu chịu lửa của Viện Khoa học vật liệu –
Viện Khoa học Việt Nam đã sản xuất được ≈ 03 tấn sản phảm cho đề tài để
tiếp tục hoàn thiện quy trình nung kết khối Mg(OH)
2
.
DÂY CHUYỀN TẠO Mg(OH)
2.

Đôlomit
Nung phân huỷ
Hoà tách bằng HCl
Tôi đôlomi nung
Sữa vôi đôlomi
Lắng lọc sạch
Dung dịch MgCl
2

+ CaCl
2

Phản ứng trao đổi
Lắng lọc dung dịch
Mg(OH)
2

Sấy và ép viên
Nước thải CaCl
2

Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu công nghệ sản xuất MgO
KS. Đào Hà Quang - Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.
24
DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MgO KẾT KHỐI
Để sản xuất MgO kết khối nhằm cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp
sản xuất vật liệu chịu lửa có thể đi từ bán sản phẩm Mg(OH)
2
hoặc MgO hoạt
tính kỹ thuật. Quá trình chế tạo MgO kết khối cần đòi hỏi vật liệu thiêu kết
xong phải có khối lượng thể tích lớn, độ xốp biểu kiến nhỏ để đảm bảo độ bền
nhiệt cao.
Để đạt được mục đích trên trong công nghiệp chế tạo sạn manhe (MgO
kết khối) cần có các biện pháp sau:
- Thiêu kết ở nhiệt độ
cao: từ 1520- 1600
O
C đảm bảo chuyển MgO về
dạng kết tinh tinh thể periclaz có khối lượng thể tích: ≥ 3,15g/cm
3
.
- Cần tạo viên dưới áp lực cao để tăng khả năng tiếp xúc các hạt khi
thiêu kết cho phép hạ thấp nhiệt độ kết khối, tăng khối lượng thể tích
của vật liệu chịu lửa MgO sau khi thiêu kết.
- Sử dụng phụ gia tăng khả năng chuyển hoá các hạt MgO từ dạng vô
định hình sang dạng kết tinh periclaz, giảm nhiệt độ thiêu kết, tăng
khố
i lượng thể tích của các hạt MgO.
Biện pháp tăng nhiệt độ thiêu kết để chuyển hoá MgO về dạng kết khối
được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp chế tạo sạn MgO hiện nay. Tuy
nhiên, biện pháp này đòi hỏi nhiên liệu đốt phải có nhiệt trị cao, các loại lò

chịu nhiệt độ cao ít biến dạng khi có dao động nhiệt. Với các nước có tiềm
năng nhiên liệu lỏng – khí (nh
ư dầu hay gaz), công nghiệp gạch chịu lửa phát
triển rất phù hợp với biện pháp thiêu kết ở nhiệt độ cao.
Biện pháp tạo viên dưới áp lực cho phép giảm được nhiệt độ kết khối
nhưng không nhiều khi thay đổi áp lực ép, trong khi đó năng lượng tiêu hao
cho ép viên lớn làm tăng giá thành sản phẩm. Do vậy biện pháp cơ học ép
viên không phổ biến trong công nghệ chế tạo sạn magie.
Biện pháp đư
a các phụ gia có khả năng giảm nhiệt độ kết khối mà
không làm ảnh hưởng đến chất lượng sạn magie cũng cần được quan tâm.
Quá trình chế tạo MgO kết khối gồm các giai đoạn sau: