Nghiên cứu điều chế thuốc đè chìm cho tuyển nổi quặng apatit loại II lào cai

1
Hội hoá học việt nam
viện hoá học công nghiệp việt nam




báo cáo tổng kết
kết quả nghiên cứu đề tài

nghiên cứu phụ gia đè chìm
cho tuyển nổi
Quặng apatit loại II








6762
24/3/2008


Hà nội 12/2007

2
Mục lục

Bảng các kí hiệu viết tắt 2
I. Đặt vấn đề 3
II. Đặc điểm và sự hình thành quặng apatit Lào Cai -Việt Nam 3
II.1. Quặng apatit đơn khoáng (loại 1) 4
II.2. Quặng apatit dolomit (Quặng loại 2) 4
II.3. Quặng apatit thạch anh (loại 3) 5
III. Các phơng pháp tuyển quặng apatit loại 2 6
III.1. Tuyển theo phơng pháp huyền phù (trọng lực) 7
III.2. Phơng pháp tuyển hoá-tuyển nổi 7
III.3. Phơng pháp nung thiêu 8
III.4. Phơng pháp tuyển nổi 8
IV. Tinh bột và ứng dụng của tinh bột trong công nghiệp 13
IV.1. Tinh bột 13
IV.2.Tinh bột biến tính và ứng dụng của chúng trong công nghiệp 14
V. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài 16
V.1. Mục tiêu của đề tài 16
V.2. Nội dung của đề tài 16
VI. Thực nghiệm 17
VI.1. Thí nghiệm tuyển sơ bộ để lựa chọn chất đè chìm 17
VI.2. Nghiên cứu công nghệ tổng hợp tinh bột biến tính cms
22
VI.3. Thí nghiệm tuyển quặng loại 2 bằng CMS chế tạo đợc 32
VII. Kết luận và kiến nghị 38
Tài liệu tham khảo 39





3

Bảng Các kí hiệu viết tắt

Kí hiệu tắt Nghĩa

Hàm lợng chất có ích trong quặng đầu,%

Hàm lợng chất có ích trong quặng tinh,%

Hàm lợng chất có ích trong quặng đuôi,%

Thu hoạch của các sản phẩm tuyển, %

Thực thu của chất có ích trong quặng tinh, %
CMS Tinh bột cacboxymetyl
DS Độ thế
RE% Hiệu suất
AGU 1 mắt xích tinh bột
SMCA Natri mono clo acetat

4
I. Đặt vấn đề

ở nớc ta, nguồn nguyên liệu để sản xuất phân lân là quặng apatit Lào cai.
Trữ lợng quặng loại 1, 2 và 3 vào khoảng 502 triệu tấn. Trong đó quặng apatit
loại 2 chiếm khoảng 235 triệu tấn.
Trên thế giới cũng nh ở Việt nam hiện nay, quặng apatit loại 2 có trữ
lợng lớn nhng chủ yếu chỉ sử dụng trực tiếp để sản xuất phân lân nung chảy,
phốt pho vàng với số lợng hạn chế. ở Việt nam, quặng apatit loại 2 mới chỉ đợc
khai thác và sử dụng khoảng 1%.
Khi nguồn quặng loại 1 và loại 3 cạn kiệt thì quặng apatit loại 2 là nguồn
nguyên liệu chủ lực cho sản xuất phân bón chứa lân ở Việt nam, quặng 2 không
chỉ đợc sử dụng trực tiếp cho nhu cầu sản xuất phân lân nung chảy mà cần đợc
làm giàu để nâng cao hàm lợng P
2
O
5
cung cấp cho ngành sản xuất phân bón.


II. Đặc điểm và sự hình thành

quặng apatit Lào Cai -Việt Nam

Quặng apatit Lào cai thuộc thành hệ metaphosphoric (apatit-dolomit), là
thành hệ chủ yếu đợc sử dụng cho ngành công nghiệp sản xuất phân bón chứa
lân ở nớc ta. Về trữ lợng thì thành hệ apatit-dolomit có trữ lợng lớn nhất phân
bố dọc theo bờ phải sông Hồng thuộc địa phận Lào cai. Mỏ apatit Lào cai có
chiều dày 200m, rộng từ 1-4km chạy dài 100 km nằm trong địa phận Việt nam, từ
Bảo hà ở phía Đông nam đến Bát xát ở phía bắc, giáp biên giới Trung quốc.
Quặng apatit ở đây đợc phát hiện từ năm 1924. Các nhà địa chất đã hoàn thành
các nghiên cứu về khảo sát chi tiết địa tầng chứa apatit, nghiên cứu cấu trúc kiến
tạo của khu mỏ, nghiên cứu và xác định trữ lợng từng loại quặng.
Theo thành phần hoá học, khoáng vật, thạch học quặng apatit đợc phân
chia ra ba dạng cơ bản:
Quặng loại 1 là loại apatit n khoáng giu P
2
O
5
(hm lng t 37% tr
lên) .
Qung loi 2 l loi apatit dolomit (hm lng P
2
O
5
23-26%).
Qung loi 3 l loi apatit thch anh (hm lng P
2
O
5
t 14-19%).

5
II.1. Quặng apatit đơn khoáng (loại 1).
Các quặng apatit đơn khoáng thờng xốp, không cứng, dễ tan vụn, đợc đặc
trng bởi tính đa sắc, từ màu xanh xám đến màu tím than. Chúng thờng có các
thớ mỏng, thớ nứt ở dạng hình bình hành độc đáo, đặc trng cho phosphorit dạng
hạt mịn (vi hạt). Gồm những hạt liên kết chặt chẽ với cỡ 0,01- 0,06 mm, hạt có
kích thớc giống nhau hình tròn không hoàn chỉnh, thỉnh thoảng thấy những tinh
thể apatit dạng lăng trụ lớn hơn (chủ yếu gồm các bao thể thạch anh). Phần lớn
những hạt apatit chứa các bao thể thạch anh rất nhỏ và hydroxit sắt đôi khi oxit
mangan.
Các quặng apatit đơn khoáng đợc đặc trng bởi độ xốp cao (từ 10 - 20%,
theo tính toán trong các lát cắt mỏng), các lỗ xốp này đợc tạo nên do kết quả rửa
lũa của cacbônat, có dạng hình tròn không hoàn chỉnh với cỡ từ 0,04- 0,1mm.
Hàm lợng trung bình P
2
O
5
trên cả bề dày của tầng quặng trong các quặng
apatit đơn khoáng dao động trong khoảng từ 35- 40%, hàm lợng trung bình cho
toàn khoáng sàng là 38,6%. Hàm lợng CO
2
trong apatit đơn khoáng rất thấp hoặc
không có, do sự rửa lũa hầu nh hoàn toàn các khoáng vật cacbônat. Phần không
tan chủ yếu là SiO
2
. Trong quặng này không có mặt lu huỳnh dới dạng sunfua.
Phần phi phosphat của quặng chủ yếu là sesquioxit. Phân tích hoá lý về thành
phần khoáng vật cho thấy trong quặng này có chứa 90 - 95% fluoapatit, một lợng
canxit không đáng kể và không có dolomit.
Nghiền quặng đơn khoáng đến kích thớc hạt từ 15-60àm có thể tách ra

đợc apatit, hàm lợng 95-96% dạng tinh khiết, chỉ 4-5% dạng liên tinh, chủ yếu
là liên kết với thạch anh và hydroxit sắt, chính những liên tinh ấy thờng tạo thành
những vết ở vùng quanh các hạt apatit hoặc chứa các mô ở trên bề mặt của chúng.
Một phần nhỏ hydroxit sắt ở dạng bao thể pelit bên trong của các hạt apatit.

II.2. Quặng apatit dolomit (Quặng loại 2).
Các quặng apatit dolomit là những đá màu xám, xám xanh, xám thẫm rất
rắn chắc, có dạng khối, thỉnh thoảng có dạng dải mờ đều đợc đặc trng bởi cấu
tạo vi hạt và hạt nhỏ. Trong thành phần của chúng chứa tới 65-70% apatit, từ 10
đến 30% cacbônat, cá biệt có những mẫu tới 60%. Ngoài đá ra, khoảng 5-10% là
thạch anh, xcacpôlit, muskovit và pirit. ở nền của tầng quặng, quan sát đôi chỗ có

6
những lớp kẹp, dạng thấu kính không dày lắm ( 0,2 - 0,3 àm ), chứa mangan,
dolomit, apatit với hàm lợng MnO từ 3ữ5%.
Apatit tạo nên những hạt tròn không hoàn chỉnh với kích thớc nhỏ nhất
đến 0,05 - 0,07 mm. Có chỗ bị gắn chặt lại, hoặc đợc chứa trong ximăng
cacbônat, các hạt apatit đôi khi tạo nên những mạch nhỏ và dải nhỏ nằm song
song với vỉa quặng.
Về cơ bản, cacbônat là dolomit, có một lợng nhỏ canxit. Canxit thờng ở
dạng tinh thể nhỏ và vừa, chủ yếu tạo nên các lỗ hổng và các khe nứt trong đá.
Dolomit tạo nên các hạt cùng cỡ với kích thớc 0,08- 0,15 mm, đôi khi đến 0,3-
1,2 mm.
Phần lớn thạch anh tạo nên những bao thể không hoàn chỉnh cỡ từ 0,04 đến
0,15-20 mm, nằm xen kẽ giữa các hạt apatit. Trong những bao thể ấy của thạch
anh thờng thấy những tinh thể apatit dạng lăng kính rất nhỏ. Xcacpôlit và
muskovit có mặt với lợng không đáng kể. Xcacpôlit có màu trắng, hạt có dạng
lăng trụ với cỡ 0,02- 0,05 mm (theo trục dài). Muskovit tạo nên những phiến lá,
thờng mỏng ớc chừng 0,02- 0,05 mm. Sự có mặt của pirit (1ữ3%) - đặc trng
cho quặng apatit dolomit.

Hàm lợng P
2
O
5
của quặng apatit dolomit thờng biến đổi, theo bề dày của
tầng quặng, dao động trung bình trong khoảng từ 18ữ34%. Nhìn chung, toàn
khoáng sàng có hàm lợng trung bình P
2
O
5
là 24,81%.
Phân tích hoá học các mẫu quặng apatit dolomit cho thấy apatit trong quặng
này gần giống loại fluoapatit. Hàm lợng P
2
O
5
tỷ lệ nghịch với hàm lợng CO
2
.
Lợng canxit thay đổi trong khoảng không lớn (3,5 ữ 12,5 %) và không phụ thuộc
vào hàm lợng apatit. Lợng dolomit dao động trong khoảng lớn hơn (3,5 ữ 47 %)
và tỷ lệ nghịch với hàm lợng apatit.

II.3. Quặng apatit thạch anh (loại 3).
Các quặng apatit thạch anh hầu nh chứa toàn những hạt thạch anh và
apatit, những hạt này có chỗ bị gắn chặt và có chỗ bị ngăn cách bởi các lỗ hổng.
Các hạt thạch anh có cùng kích thớc với cỡ 0,02- 0,15 mm, các hạt apatit có dạng
hình tròn không hoàn chỉnh với cỡ 0,01- 0,1 mm. Apatit thờng bị lẫn những bao
thể dạng polit của thạch anh. Đôi khi có hình lăng trụ không hoàn chỉnh chứa

7
thạch anh dạng men rạn, trong đó kèm theo những hạt nhỏ apatit, cỡ 0,2- 0,4 mm.
Các lỗ rỗng chiếm từ 5-10 đến 30%, đôi khi tới 40% so với thể tích của đá.
Trong các quặng apatit thạch anh, ngoài apatit, thạch anh còn có các hạt
felspat, xcacpolit, hidroxit sắt và cả các phiến lá muscovit. Thành phần hoá học
của quặng apatit thạch anh cũng nh quặng đơn khoáng có đặc điểm là hoàn toàn
không có dolomit, mà chỉ có một lợng rất nhỏ canxit, hầu nh không có những
hợp chất của sunfua. Tổn thất khi nung khá lớn, chứng tỏ hàm lợng các chất hữu
cơ cao.
Khác với quặng giàu, u thế của Al
2
O
3
so với Fe
2
O
3
đặc trng cho quặng
apatit thạch anh. Hơn nữa, hàm lợng của Al
2
O
3
tăng lên một cách xác định trong
các biến thể. Nhất là trong các biến thể giàu P
2
O
5
.Trong các quặng apatit đơn
khoáng và quặng apatit thạch anh, ngoài fluoapatit và các khoáng vật phosphat
chủ yếu, còn có cả một lợng alumophosphat nào đó. Trong các quặng apatit

dolomit không có hiện tợng này. Quặng apatit thạch anh có hàm lợng dao động
từ 14-23%, còn trung bình cho toàn bộ khoáng sàng là 16,31%. Do hàm lợng
phosphat trong quặng này tơng đối thấp nên để sử dụng đợc cần thiết phải qua
công đoạn làm giàu (tuyển quặng) để nâng hàm lợng P
2
O
5
trong quặng lên trên
32%.

III. Các phơng pháp tuyển quặng apatit loại II

Quặng phosphat-dolomit là nguồn trữ lợng nguyên liệu phosphat khổng lồ
trên thế giới. Do đó, vấn đề tuyển quặng phosphat-dolomit từ lâu đã đợc nhiều
phòng thí nghiệm quan tâm nghiên cứu. Có thể nói rằng quặng phosphat-dolomit
đã đợc thử nghiệm với hầu hết các phơng pháp tuyển truyền thống nh: tuyển
rửa, tuyển huyền phù, tuyển hóa, tuyển tĩnh điện, kết bông chọn lọc. nung thiêu,
tuyển nổi thuận và ngợc.
Tuy nhiên, đối với hầu hết các loại quặng phosphat-dolomit hai phơng
pháp đợc chú trọng nhiều hơn cả đó là nung thiêu và tuyển nổi. Đây là những
phơng pháp đã đợc áp dụng ở quy mô công nghiệp cho phép tuyển quặng
phosphat-dolomit với hiệu quả cao.


8

III.1. Tuyển theo phơng pháp huyền phù (trọng lực)
Bản chất của phơng pháp tuyển trọng lực là dựa vào sự khác nhau về tỷ
trọng của apatit và các khoáng vật khác. Theo các tài liệu đã đợc công bố, tỷ
trọng của apatit khoảng 3,2 và các khoáng vật khác đi kèm là silicat và cacbonat

vào khoảng 2,9 do đó về mặt lý thuyết ta có thể tách đợc chúng bằng phơng
pháp tuyển trọng lực. Độ cứng và dạng cục của quặng cũng là các tính chất quan
trọng tạo thuận lợi cho phơng pháp tuyển này. Những nghiên cứu đầu tiên về đặc
tính trọng lực và tính khả tuyển bằng phơng pháp huyền phù đã đợc nghiên cứu
cho các mẫu quặng phosphat-dolomit Folrida (Mỹ) và Karatau (Liên Xô cũ). Các
nghiên cứu cho thấy rằng, phơng pháp tuyển huyền phù rất có triển vọng đối với
quặng khó tuyển Karatau. Tuỳ theo mục đích mà ta phân tách ở các tỷ trọng khác
nhau, để tách thạch anh và một phần cacbonat tách ở tỷ trọng 2,9 để tách phần
nặng là tinh quặng phosphat ta tách ở tỷ trọng.

III.2. Phơng pháp tuyển hoá-tuyển nổi
Các phơng pháp tuyển hoá cũng đợc quan tâm nhiều trong thời gian gần
đây. Các nhà khoa học Mỹ đã công bố rằng khi sục khí SO
2
vào bùn quặng có thể
làm giảm đáng kể thành phần MgO của tinh quặng tuyển nổi từ quặng phosphat-
cacbonat. Trong quá trình sục khí này, một số muối mangan , sắt, đồng có trong
quặng phosphat làm xúc tác cho quă trình oxi hoá SO
2
pha lỏng thành axit
sunfuric và axit này phân huỷ CaO và MgO thành sunphat. Cũng theo các nhà
khoa học Mỹ, một phơng án khác đó là làm thay đổi bề mặt hạt khoáng trớc khi
đa vào tuyển nổi bằng cách phủ lên bề mặt các hạt phosphat bởi một màng mỏng
sunphit. Sau đó phosphat sẽ đợc tuyển nổi bằng các thuốc tập hợp đối với quặng
sunphit. Trong quá trình tuyển nổi, phosphat đi vào sản phẩm bọt, cacbonat và
silicat còn lại trong sản phẩm ngăn máy. Nh vậy việc phân tách quặng phosphat-
cacbonat-silicat chỉ tiến hành trong một giai đoạn tuyển nổi.
Một sơ đồ xử lí độc đáo quặng phosphat-dolomit là sơ đồ tuyển hoá-tuyển
nổi quặng Karatau của các nhà khoa học Liên xô (cũ). Quặng đợc nghiền mịn,
sau đó đa vào quá trình phân huỷ cacbonat trong dung dịch đặc biệt. Magie đợc

9
chuyển vào dung dịch dạng hỗn hợp MgSO
4
+ Mg(H
2
SO
4
), còn CaO kết tủa thành
thạnh cao CaSO
4
. Mức độ thu hồi MgO khoảng 60-70% vì trong dung dịch có
Mg(H
2
SO
4
) nên phospho không bị hoà tan vào trong thành phần của dung dịch.
Sau công đoạn tách pha lỏng, pha rắn gồm thạnh cao, phosphat và thạch anh đợc
phân cấp và đa vào tuyển nổi ở pH 6-8,5 bằng thuốc tập hợp cation. Sản phẩm
bọt thu hồi chứa tới 90% thạch cao và 60% cặn không tan. Sản phẩm ngăn máy
đợc lắng, cô đặc, lọc sấy và đi sản xuất axit phosphoric trích ly.
III.3. Phơng pháp nung thiêu
Nung thiêu là một trong những phơng pháp truyền thống để tuyển quặng
phosphat-cacbonat. Nó đợc áp dụng rộng rãi để khử cacbonat và các hợp chất
hữu cơ trong quặng ở các nớc Bắc Phi, Trung Đông và Mỹ. Bản chất của phơng
pháp này là dùng nhiệt độ cao để làm bay hơi hợp chất hữu cơ, phân hủy cacbonat
và sau đó là dùng nớc để rửa các sản phẩm tạo thành khi phân hủy cacbonat. ở
nhiệt độ khoảng 300
o
C các hợp chất hữu cơ bị cháy và bốc khỏi quặng, ở khoảng

600
o
C thành phần cacbonat có trong mạng tinh thể cacbonat-fluorapatit đợc tách
ra, cấu trúc tinh thể bị co lại. ở nhiệt độ 750
o
C bắt đầu phân hủy dolomit và đến
950
o
C phân hủy canxit. Sản phẩm sau khi phân hủy cacbonat là CaO và MgO
đợc tách ra ở công đoạn hóa vôi và rửa. ở công đoạn này, dới tác dụng của nớc
các sản phẩm CaO và MgO chuyển thành Ca(OH)
2
và Mg(OH)
2
tách khỏi quặng
và đợc gạn ra trong quá trình rửa. ở Bắc Phi, nung thiêu là phơng pháp hữu hiệu
để xử lí quặng phosphat-cacbonat độ hạt thô, quặng phosphat có hàm lợng
cacbonat phân tán trong các vi liên tinh với apatit cao. Tuy nhiên, nhợc điểm của
phơng pháp này là chi phí năng lợng lớn, không loại đợc thạch anh và silicat.
Trong nhiều trờng hợp cụ thể không tách đợc hoàn toàn CaO và MgO khi
những hợp chất này kết hợp với thạch anh và silicat tạo thành những hợp chất
dạng diopsit CaMg(SiO
3
) không thể tách ra đợc bằng công đoạn hóa vôi và rửa.

III.4. Phơng pháp tuyển nổi
Tuyển nổi là phơng pháp rất có hiệu quả trong việc tách apatit ra khỏi các
khoáng vật khác. Hàng năm bằng phơng pháp tuyển nổi, thế giới đã tuyển đợc
60-70 triệu tấn quặng phosphat.

10
Quỏ trỡnh tuyn ni c thc hin trong dch huyn phự khoỏng vt (gi l
bựn qung) ó c bóo ho cỏc búng khớ. Nhng ht khoỏng vt no khụng dớnh
nc hoc ớt dớnh nc (ht k nc) trong quỏ trỡnh tip xỳc vi cỏc búng khụng
khớ s bỏm vo ú v cựng ni lờn mt bựn to thnh sn phm bt v c liờn
tc gt ra ngoi mỏy tuyn. Cũn nhng ht khoỏng vt d dớnh nc (ht a nc)
s khụng bỏm dớnh c vo búng khớ v nm l
i trong khi bựn. Nhng ht a
nc ny s c thỏo ra ngoi thnh sn phm th hai v gi l sn phm ngn
mỏy hoc qung uụi. Thụng thng khoỏng vt cú ớch c chuyn vo sn
phm bt thnh qung tinh, cũn khoỏng vt t ỏ tp nm li trong sn phm
ngn mỏy v quỏ trỡnh tuyn ny c gi l tuyn ni thun. Trong mt s
trng hp vic chuyn khoỏng vt
t ỏ vo sn phm bt s cú li hn v cỏc
khoỏng vt cú ớch li trong sn phm ngn mỏy thỡ quỏ trỡnh tuyn c gi l
tuyn ni ngc.

Hiện nay trên thế giới, để tuyển nổi quặng apatit ngời ta áp dụng cả hai
phơng pháp tuyển nổi ngợc và tuyển nổi thuận.

III.4.1. Phơng pháp tuyển nổi ngợc apatit.
Phơng pháp tuyển ngợc để tách riêng apatit-dolomit sử dụng axit
béo đã đợc áp dụng ở qui mô công nghiệp và cho kết quả khả quan. Bản chất của
công nghệ này là đè chìm các khoáng vật phosphat bằng axit và tuyển nổi dolomit
bằng các thuốc tập hợp axit béo. Công nghệ này đã đợc áp dụng lần đầu tiên tại
nhà máy tuyển Karatau (Liên xô). Một số hớng nghiên cứu cho thấy, khi sử
dụng axit béo làm thuốc tập hợp với các chất đè chìm khác nhau trong môi trờng
axit cho độ chọn lọc P
2
O

5
tơng đối cao.
. Hiện nay, trên thế giới một số qui trình công nghệ tuyển ngợc apatit
dolomit đã đợc nghiên cứu và áp dụng.
Các nhà khoa học thuộc Viện tài nguyên khoáng sản MRI (Mỹ) đã đạt đợc
kết quả khả quan khi nghiên cứu tính khả tuyển của một số mẫu quặng phosphat-
dolomit tại ấn độ và Trung quốc bằng thuốc tập hợp axit béo theo quy trình tuyển
ngợc, apatit đợc đè chìm bằng axit sunfuric với pH dao động từ 5,5 đến 6 và
dầu thông đợc dùng nh là chất tạo bọt. Quy trình này cũng đợc áp dụng để
tuyển một số loại quặng phosphat dạng dolomit-silicat ở Nam Florida và Utah.
Sau khi dolomit đợc gạt ra khỏi ngăn máy, phần bùn còn lại đợc đa về môi

11
trờng pH từ 6-7 với chất đè chìm là thủy tinh lỏng sau đó dùng axit béo để tuyển
nổi apatit. Kết quả cho thấy, với mẫu quặng ở Nam Florida hàm lợng P
2
O
5
đạt
29%, MgO 0,8% thực thu đạt 76%. Với mẫu quặng Utah, hàm lợng P
2
O
5
đạt
30%, MgO 1% thực thu đạt 80% .

III.4.2 Phơng pháp tuyển nổi thuận apatit
Công nghệ tuyển nổi thuận apatit đã đợc áp dụng từ rất sớm để tuyển nổi
quặng apatit loại 3. Với quặng apatit loại 2 đã có nhiều cố gắng để tuyển nổi bằng
sơ đồ tuyển nổi thuận. Thông thờng đó là những chế độ thuốc tuyển phức tạp

hoặc là sử dụng hỗn hợp các thuốc tập hợp hoặc là hỗn hợp các thuốc đè chìm.
Tuy nhiên, công việc tuyển nổi tách apatit và cacbonat trong môi trờng kiềm là
một việc khá khó khăn. Với những chế độ thuốc đè chìm và với thuốc tập hợp
dạng axit béo phù hợp, trong những điều kiện cụ thể ngời ta đã đạt đợc những
kết quả khả quan.
Tại Liên xô (cũ) Liên hợp tuyển khoáng Kovdor đã thực hiện công nghệ
tuyển nổi apatit bằng thuốc tập hợp axit béo kết hợp với thuốc phân tán - điều
chỉnh ankanolamid ở pH=10 (tạo bởi xôđa khan), chất đè chìm khoáng vật
cacbonat và silicat là thuỷ tinh lỏng. Khi dùng thuốc tập hợp mới dạng Flotol 7,9
kết quả đạt đợc là khả quan nhất với độ chọn lọc tơng đối cao. Thuốc tập hợp
này đợc sản xuất công nghiệp tại nhà máy hoá chất Pavlodar, đó là hỗn hợp các
1-hidroxiankyliden-1,1-diphosphonic axit với chiều dài mạch cacbon chủ yếu là
C
7
và C
9
. Các công trình nghiên cứu ở Viện tuyển khoáng đã xác lập
đợc khả năng hấp phụ chọn lọc của Flotol 7,9 lên apatit và đảm bảo tuyển nổi
chọn lọc chúng từ quặng cacbonat. Từ các mẫu quặng phosphat-dolomit ở Karatau
với 23,8% P
2
O
5
, 2-2,3% MgO khi áp dụng công nghệ tuyển nổi thuận với thuốc
đè chìm là tinh bột, thuốc tập hợp là hỗn hợp dầu tallo, IM-50 và các thuốc không
ion khác ngời ta nhận đợc quặng tinh 28,5% P
2
O
5
, 1,8% MgO với thực thu

76%.
Tại Viện hoá học công nghiệp, kết hợp 2 loại thuốc tập hợp VH
2000
, Flotol
cùng với chất đè chìm để tuyển nổi quặng apatit loại 2 theo sơ đồ kết hợp. với
quặng đầu vào có hàm lợng 24,75 % P
2
O
5
, qua một lần tuyển ngợc và một lần
tuyển thuận, quặng tinh đạt hàm lợng 34,19% P
2
O
5 ,
quặng thải đạt 12,01% P
2
O
5
.


12
So sánh các phơng pháp làm giàu quặng phosphat cacbonat, thì phơng
pháp tuyển nổi là phơng pháp đợc quan tâm hơn cả vì những triển vọng của nó.
Tuy nhiên, quặng cacbonnat phosphat có những đặc tính công nghệ khó
khăn trong việc tách apatit ra khỏi dolomit và canxit do trong mạng tinh thể của
chúng đều có cation Ca
2+
có cùng hoạt tính tuyển nổi. Mặt khác, do các khoáng
vật apatit-cacbonat có những đặc tính hóa lý và tuyển nổi tơng tự đối với các

thuốc tập hợp kiểu anion và cation, và do bề mặt tinh thể của chúng có những đặc
tính điện hóa rất giống nhau nên sự phân tách các khoáng vật này ra khỏi nhau là
một vấn đề khó mà nhiều năm qua các nhà nghiên cứu đang tìm phơng pháp giải
quyết. Tại Liên xô (cũ) nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, tính tuyển nổi của những
phần đơn khoáng photphat, đôlômit và canxit dới tác dụng của những thuốc tập
hợp anion trong môi trờng trung tính hoặc kiềm chỉ khác nhau rất ít và thậm chí
những sự khác biệt này đã hoàn toàn mất đi khi thử tuyển nổi hỗn hợp của
những khoáng vật này. Đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu nhằm tìm ra giải
pháp chung cho các trờng hợp khác nhau của thực tế tuyển nổi. Tuy nhiên do
đặc điểm cũng nh thành phần khoáng vật khác nhau của từng loại quặng nên việc
tuyển nổi quặng apatit-dolomit cũng mới chỉ áp dụng đợc cho từng điều kiện cụ
thể.
Với những tiến bộ của khoa học kỹ thuật, vấn đề này trở nên ít khó khăn
hơn khi chúng ta đã tìm ra đợc các thuốc đè chìm cacbonat hữu hiệu. Cacbonat
có thể bị đè chìm bởi thủy tinh lỏng, các polime có nguồn gốc hữu cơ nh tinh
bột, dextrin, tananh, lignin và ligninsunphat, các muối phosphat nh tripoli
phosphat, hexameta phosphat và nhất là hỗn hợp của các thuốc đè chìm trên.
Theo nhiều kết quả nghiên cứu trên thế giới, các thuốc đè chìm có nguồn
gốc từ tinh bột có độ chọn lọc cao đối với thành phần cacbonat trong quặng, vì
vậy chúng tôi đặt vấn đề nghiên cứu biến tính tinh bột để chế tạo thuốc đè chìm
trong tuyển quặng apatit loại 2.







13
Tác dng ca thuc đè chìm trong tuyn ni .

Thuc tuyn ni l mt phng tin có hiu lc v mm do m bo tính
chn la, tính n nh v hiu qu cao ca quá trình tuyn ni, ng thi nó cũng
to ra kh nng ln nht hon thin v lm tng hiu qu ca phng pháp
tuyn ni. Có th khng nh rng, không sử dụng thu
c tuyn ni thì sẽ không có
phơng pháp tuyển nổi.
Thuc tuyn ni có thnh phn rt a dng.Trong đó có th bao gm nhng
hp cht vô c v hu c, có th l các axit v các kim, các loi mui, nhng
cht có th tan c hoc không th tan c trong nc.
Tu thuc vo mc đích s dng các thuc tuyn ni c phân chia thnh
nhng loi sau ây: Thuc tp hp, Thuc to b
t, Thuc iu chnh môi trng,
thuc kích ng v thuc đè chìm.
Thuốc đè chìm đợc sử dụng chủ yếu để nâng cao tính lựa chọn của quá
trình tuyển nổi khi phân chia các khoáng vật cùng loại và có tính nổi gần nhau.
Các thuốc đè chìm khi đợc đa vào quá trình tuyển nổi có tác dụng hấp phụ chọn
lọc lên bề mặt các hạt khoáng vật không có ích trong thành phần quặng, làm cho
các hạt này a nớc, không thể bám vào bóng khí và không nổi lên đợc. Thuốc
đè chìm còn làm điều chỉnh tác dụng của thuốc tập hợp lên các hạt khoáng vật
khác nhau, do sự tác dụng này, thuốc tập hợp chỉ tác dụng và làm kị nớc những
hạt khoáng vật nào cần đa vào sản phẩm bọt, do đó nâng cao tính chọn lựa của
quá trình tuyển nổi.
Các nghiên cứu trớc đây thờng tập trung vào việc nghiên cứu chế tạo
thuốc tập hợp mới, các chế độ tuyển và sử dụng các chất đè chìm truyền thống. Vì
vậy chúng tôi đề xuất một hớng mới là nghiên cứu biến tính các chất đè chìm
truyền thống để tạo ra một chất đè chìm có hiệu quả cao trong quá trình tuyển nổi
quặng apatit loại 2.

14
IV. tinh bột và ứng dụng của tinh bột trong công nghiệp

IV.1. Tinh bột
Tinh bột là nguồn cacbohiđrat dự trữ của thực vật vì vậy nó đợc tìm thấy
phổ biến trong tự nhiên. Tinh bột có nguồn gốc từ các loại cây khác nhau có tính
chất vật lí và thành phần hóa học khác nhau. Tinh bột đợc tách ra từ hạt nh ngô
và lúa, từ rễ và củ nh sắn, khoai tây, dong là những loại tinh bột chính dùng trong
công nghiệp.
Cấu trúc của tinh bột là một cacbohiđrat cao phân tử bao gồm các đơn vị
D-glucozơ nối với nhau bởi liên kết -glucozit. Công thức phân tử gần đúng là
(C
6
H
10
O
5
)
n
trong đó n có giá trị từ vài trăm đến khoảng mời nghìn. Tinh bột có
dạng hạt màu trắng tạo bởi hai loại polime là amilozơ và amilopectin.
Các hạt tinh bột là những tinh thể đa hình phụ thuộc vào nguồn gốc xuất xứ
trong đó hai loại polime đợc sắp xếp đối xứng xuyên tâm. Bên trong hạt tinh bột
có phần kết tinh do amilozơ và phần phân nhánh của amilopectin tạo thành làm
cho chúng không tan trong nớc lạnh và tơng đối trơ với các enzym thuỷ phân.
Cấu trúc của hạt tinh bột có thể bị phá vỡ bởi tác dụng cơ học nh nghiền
khô. Nếu mạch tinh bột bị gãy, tinh bột có thể bị hồ hoá trong nớc lạnh. ở dạng

này tinh bột dễ dàng phản ứng với các enzym. Những đặc tính keo quan trọng
nhất của tinh bột trong nớc là độ trong, màu sắc, lu biến, nồng độ gel, lực bám
dính và tính tạo màng.
Tinh bột là một polime cacbohidrat tự nhiên có phân tử lợng lớn với nhiều
nhóm hiđroxyl trong phân tử nên chúng có thể tham gia các phản ứng sau:
Phản ứng thuỷ phân, phản ứng oxi hoá, phản ứng este hoá, phản ứng ete hoá.
Phản ứng tạo màu với iốt: Tinh bột, mà cụ thể là hồ tinh bột cho phản ứng
đặc trng với iôt tạo thành phức màu xanh.
Các phản ứng khác: Nhóm anđehit trong phân tử tinh bột có tính khử, với xúc
tác hidro hoá, đặc biệt khi có một lợng nhỏ axit, gây ra sự hidro phân tạo thành
poliancol, sorbitol.



15
IV.2.Tinh bột biến tính và ứng dụng của chúng trong công nghiệp
Bằng các phản ứng hoá học, ngời ta biến tính tinh bột để sử dụng vào
nhiều lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp. Dựa trên bản chất những biến đổi
xảy ra trong phân tử tinh bột, tinh bột biến tính đợc chia thành 2 loại: tinh bột cắt
và tinh bột thế.
Nhóm tinh bột cắt: trong phân tử tinh bột xảy ra hiện tợng phân cắt liên kết
C-O giữa các monome và những liên kết khác, giảm khối lợng phân tử, xuất hiện
một số liên kết mới trong và giữa các phân tử. Cấu trúc hạt của tinh bột có thể bị
phá vỡ ít nhiều. Nhóm tinh bột này có rất nhiều ứng dụng nh tinh bột biến tính
bằng axit đợc dùng để phủ giấy, tăng độ bền của giấy, cải thiện chất lợng
in Trong công nghiệp thực phẩm, tinh bột loại này dùng để tạo cấu trúc gel trong
sản xuất bánh kẹo.
Tinh bột oxi hoá cũng đợc xếp và nhóm này. Một số loại tinh bột đợc oxi
hoá bởi KMnO
4

trong môi trờng axit đợc sử dụng thay thế aga, pectin trong sản
xuất bánh kẹo, kem, các sản phẩm sữa cũng nh trong đồ hộp. Các sản phẩm tinh
bột oxi hoá yếu cũng đợc dùng trong bánh mì để làm tăng thời gian giữ khí của
bột nhào, giảm thời gian lên men và tăng chất lợng của bánh. Tinh bột oxi hoá
bởi hypoclorit, H
2
O
2
, HI và muối của nó đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp
giấy.
Nhóm tinh bột thế: là nhóm tinh bột mà tính chất của chúng thay đổi do các
nhóm hidroxyl ở cacbon 2, 3 và 6 liên kết với các gốc hoá học hay đồng trùng hợp
với một hợp chất cao phân tử khác, hoặc 2 mạch polisaccarit có thể bị gắn vào
nhau do các liên kết dạng cầu nối.
Ví dụ tinh bột cacboxymetyl hoá là tinh bột
đợc đợc biến tính bằng cách gắn một nhóm cacboxymetyl lên mạch poli
saccarit qua một liên kết ete.
Mức độ biến tính tinh bột đợc đặc trng bởi độ thế (degree of substitution
DS). DS là số nhóm hiđroxyl bị thế trên một mắt xích tinh bột ( kí hiệu là AGU).
Nh vậy, độ thế có giá trị trong khoảng 0 3.
Trong trờng hợp này tính chất của tinh bột bị thay đổi rõ rệt. Thông thờng
tinh bột loại này có độ nhớt và độ bền kết dính cao (đợc sử dụng để sản xuất các
sản phẩm cần bảo quản) nh tinh bột axetat, tinh bột photphat, tinh bột oxi hoá

16
Sau đây là một số ứng dụng của tinh bột biến tính trong công nghiệp :
- Trong công nghiệp xây dựng tinh bột đợc dùng làm chất gắn bê tông, chất
gắn đất sét, đá vôi, keo dính gỗ, gỗ ép, phụ gia cho sơn.
- Trong công nghiệp mỹ phẩm và dợc phẩm, tinh bột đợc dùng làm phấn
tẩy trắng, đồ trang điểm, phụ gia cho xà phòng, kem thoa mặt, tá dợc.

- Với công nghiệp khai khoáng, tinh bột đợc dùng trong tuyển nổi quặng,
dung dịch nhũ tơng khoan dầu.
- Với công nghiệp giấy, tinh bột đợc dùng chế tạo chất phủ bề mặt, thành
phần nguyên liệu giấy không tro, các sản phẩm tã giấy cho trẻ em.
- Với công nghiệp dệt, tinh bột dùng trong hồ sợi, in.
- Với các ngành khác, tinh bột đợc dùng làm màng plastic phân huỷ sinh
học, pin khô, thuộc da, keo nóng chảy, chất gắn khuôn đúc, phụ gia nung kết
kim loại.



















17

V. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài

V.1. Mục tiêu:
Từ nguồn nguyên liệu tinh bột sẵn có trong nớc biến tính thành sản phẩm
công nghiệp dùng làm chất đè chìm trong tuyển quặng loại 2 và sử dụng trong
nhiều ngành công nghiệp khác.


V.2. Nội dung của đề tài:
- Nghiên cứu, thí nghiệm tuyển nổi sơ bộ quặng apatit loại 2 với một số
chất đè chìm là các sản phẩm biến tính tinh bột khác nhau để lựa chọn sản phẩm
thích hợp.
- Nghiên cứu các điều kiện công nghệ chế tạo chất đè chìm đã lựa chọn.
- Tổng hợp đợc một lợng tinh bột biến tính trong phòng thí nghiệm đủ để
thử tuyển đánh giá tính chất của mẫu.

18

VI. Thực nghiệm
VI.1. thí nghiệm tuyển sơ bộ để lựa chọn chất đè chìm .
Mục đích của các thí nghiệm này là để so sánh lựa chọn mẫu tinh bột
biến tính có tác dụng đè chìm tốt nhất, trong các mẫu tinh bột biến tính
nhập ngoại (đợc sử dụng trong các lĩnh vực khác), để làm đối tợng
nghiên cứu.
VI.1.1. Mẫu quặng, thuốc tuyển dùng nghiên cứu.
- Mẫu quặng: Mẫu quặng loại 2 dùng để làm các thí nghiệm tuyển sơ bộ
do phòng kỹ thuật của công ty Apatit Lào cai cung cấp, lấy tại khai trờng 13.
Bảng 1.1. Thành phần hoá học mẫu nghiên cứu:

P
2
O
5
(%) Al
2
O
3
(%) Fe
2
O
3
(%) CaO (%) MgO (%) SiO
2
(%)
18,23 1,26 2,13 32,81 6,25 19,96

Quặng đầu vào đợc nghiền sơ bộ trong máy đập hàm sau đó đợc nghiền mịn
trong máy nghiền thanh (tại Trung tâm nghiên cứu tuyển khoáng, thuộc Công ty
thiết kế mỏ Incodemic) đến 90% cấp 0,074 mm.

- Hoá chất, thuốc tuyển dùng nghiên cứu:
Thuốc đè chìm:
+ Các mẫu tinh bột biến tính gồm : Tinh bột anion, tinh bột cation, tinh bột
sắn oxyhoá ( ký hiệu KT37), CMS 1 và CMS 2 (đi từ tinh bột sắn và tinh bột
dong). Các mẫu tinh bột cation và tinh bột anion là sản phẩm của Trung quốc.
Tất cả các mẫu tinh bột biến tính pha thành dung dịch 1%, đầu tiên pha
bằng nớc lạnh, khuấy trong thời gian 1giờ. Các mẫu CMS 1 và CMS 2 dễ tan, các
mẫu KT37 , tinh bột anion và tinh bột cation gần nh không tan. Các mẫu này sau
đó phải khuấy và gia nhiệt đến 80
0
C để hồ hoá.
+ Thuỷ tinh lỏng: Dùng thuỷ tinh lỏng Việt Trì
Có hàm lợng SiO
2
= 33,18%; Na
2
O = 12,78%;

19
Tỷ trọng d = 1,5 g/cm
3

Dung dịch thuỷ tinh lỏng pha ở nồng độ 1%.

Thuốc điều chỉnh môi trờng:
Dùng sođa Trung quốc, hàm lợng Na

2
CO
3
> 93%.
Pha thành dung dịch 1%.

Thuốc tập hợp:
Dùng 3 loại thuốc là VH
2000
, PO
L
(Axit béo từ dầu thực vật) và Flotol 7,9 cả
3 mẫu thuốc tuyển đều do Viện hoá chế tạo.
Cả ba loại thuốc tập hợp trên pha ở nồng độ 0,5%.

- Nớc dùng để thí nghiệm :
Dùng nớc máy tại Hà nội.


VI.1.2. Nghiên cứu tuyển.
Các thí nghiệm tuyển sơ bộ để so sánh các chất đè chìm là thí nghiệm tuyển
chỉ có một lần tuyển, quặng sau khi nghiền mịn đợc đa vào ngăn máy tuyển
dới dạng dung dịch huyền phù 25% (gọi là bùn quặng), bật máy khuấy sau đó
lần lợt cho thuốc đè chìm, thuốc điều chỉnh môi trờng, thuốc tập hợp vào bùn
quặng, tiếp theo mở ống dẫn khí đồng thời với bật cánh gạt để máy hút không khí
vào trong khối bùn quặng, các hạt quặng sau khi tiếp xúc với thuốc tập hợp nổi
lên lớp bọt đợc cánh gạt đẩy ra cốc chứa quặng tinh, phần không nổi đợc, nằm
lại trong ngăn máy là quặng thải.
Thời gian khuấy : - thuốc đè chìm
Thuỷ tinh lỏng 3 phút

Tinh bột biến tính 3 phút
- thuốc điều chỉnh môi trờng 2 phút
- thuốc tập hợp 3 phút
Thời gian gạt bọt : 3 phút

20
Bảng 1.2. Kết quả tuyển sơ bộ so sánh các loại tinh bột biến tinh.
Các thí nghiệm làm cùng ở điều kiện chi phí :
Na
2
SiO
3
: 300 g/t ; Na
2
CO
3
: 200 g/t ;
VH
2000
: 200 g/t ; Tb biến tính : 300 g/t .
( Tất cả dung dịch các mẫu tinh bột đợc pha bằng nớc lạnh )

Số TN Tb biến tính Sản phẩm Q (g)
(%) (% P
2
O
5
)
1 CMS 1 Quặng tinh
Quặng thải

Cộng
82,5
117,5
200,0
41,25
58,75
100
24,76
13,79
18,31
2 CMS 2 Quặng tinh
Quặng thải
Cộng
77,0
121,0
198,0
38,89
61,11
100
24,39
14,39
18,72
3 Tinh bột
anion
Quặng tinh
Quặng thải
Cộng
78,0
121,0
199,0

39,19
60,81
100
23,23
14,99
18,22
4 KT37 Quặng tinh
Quặng thải
Cộng
74,0
124,0
198,0
37,37
62,63
100
23,88
14,63
18,08
5 Không Quặng tinh
Quặng thải
Cộng
67,0
132,0
199,0
33,67
66,33
100
22.39
16,07
18,20

Nhận xét : ở điều kiện thí nghiệm các mẫu tinh bột biến tính đợc pha bằng nớc
lạnh, chí phí 300 gam tinh bột / tấn quặng đầu vào, các mẫu CMS 1 và CMS 2 có
tác dụng đè chìm chọn lọc tốt nhất. Khi không có chất đè chìm là tinh bột biến
tính, quặng tinh nổi không chọn lọc, làm cho hàm lợng P
2
O
5
trong quặng tinh
giảm, trong quặng thải cao.









21
Bảng 1.3. Kết quả tuyển sơ bộ so sánh các loại tinh bột biến tinh.
Các thí nghiệm làm cùng ở điều kiện chi phí :
Na
2
SiO
3
: 200 g/t ; Na
2
CO

3
: 200 g/t ;
VH
2000
: 200 g/t ; Tb biến tính : 400 g/t .
( ở các TN 3,4 và 5 các mẫu tinh bột đợc hồ hoá ở 80
0
C ).

Số TN Tb biến tính Sản phẩm Q (g)
(%) (% P
2
O
5
)
1 CMS 1 Quặng tinh
Quặng thải
Cộng
70,0
126,5
196,5
35.62
64,38
100
25,87
14,07
18,29
2 CMS 2 Quặng tinh
Quặng thải
Cộng

56,5
138,5
195
28.97
71,03
100
25,55
15,41
18.34
3 Tinh bột
anion
Quặng tinh
Quặng thải
Cộng
81,5
114,5
196
41,58
58,42
100
25,04
13,00
18,00
4 Tinh bột
cation
Quặng tinh
Quặng thải
Cộng
81,5
115,5

197
41,37
58,63
100
23,84
14,30
18,24
5 KT37 Quặng tinh
Quặng thải
Cộng
78,0
116,5
194,5
40,10
59,90
100
25,18
13,49
18,18


Nhận xét : ở loại thí nghiệm này, khi ta tăng lợng chất đè chìm là tinh bột biến
tính lên mức chí phí 400 gam tinh bột / tấn quặng đầu vào, giảm lợng thuỷ tinh
lỏng xuống mức chi phí 200 gam / tấn quặng đầu vào, tác dụng đè chìm của tất cả
các mẫu cùng tăng lên, độ chọn lọc cũng tăng, mẫu tinh bột anion cho kết quả tốt
nhất, sau đó đến mẫu KT37 và CMS 1, tuy nhiên ta vẫn lựa chọn mẫu CMS 1 vì
mẫu này tan tốt trong nớc lạnh, không cần phải hồ hoá khi pha dung dịch.

22
Bảng 1.4. Kết quả tuyển sơ bộ so sánh các loại tinh bột biến tinh.
Các thí nghiệm làm cùng ở điều kiện chi phí :
Na
2
SiO
3
: 200 g/t ; Na
2
CO
3
: 200 g/t ;
PO
L
: 200 g/t ; Tb biến tính : 500 g/t .
( ở các TN 3và 5 các mẫu tinh bột đợc hồ hoá ở 80
0
C ).

Số TN Tb biến tính Sản phẩm Q (g)
(%) (% P
2
O
5
)
1 CMS 1 Quặng tinh

Quặng thải
Cộng
58,0
137,0
195,0
29,74
70,26
100
25,63
15,38
18,43
2 CMS 2 Quặng tinh
Quặng thải
Cộng
57,0
138,0
195,0
29,23
70,77
100
26,19
15,38
18,54
3 Tinh bột
anion
Quặng tinh
Quặng thải
Cộng
63,5
133,0

196,5
32,32
67,68
100
26,74
14,36
18,36
4 Tinh bột
dextrin
Quặng tinh
Quặng thải
Cộng
59,5
136,5
196,0
30,36
69,64
100
24,61
15,81
18,58
5 KT37 Quặng tinh
Quặng thải
Cộng
61,0
135,5
196,5
31,04
68,96
100

26,61
14,69
18,39


Nhận xét : ở loạt thí nghiệm này, khi ta tăng mức chi phí chất đè chìm là tinh bột
biến tính lên 500 gam / tấn, đồng thời sử dụng thuốc tập hợp là PO
L
độ chọn lọc
quặng tinh tăng lên đợc một chút, tuy nhiên thu hoạch quặng tinh lại bị giảm nên
hàm lợng P
2
O
5
trong quặng thải cao.


Qua các thí nghiệm nghiên cứu sơ bộ ở trên chúng tôi quyết định lựa chọn nghiên
cứu chế tạo CMS 1 là một loại tinh bột sắn biến tính để làm chất đè chìm trong
tuyển quặng loại 2



23
VI.2. nghiên cứu công nghệ tổng hợp tinh bột biến tính cms.

VI.2.1. Phản ứng cacboxymetyl hoá tinh bột.
Phản ứng cacboxymetyl hoá tinh bột xảy ra theo hai bớc :
Bớc 1: NaOH phản ứng với nhóm OH của tinh bột (ROH) cho nhóm
ankoxit:

n
NaOH
n
H
2
O
OH
OH
O
OH
O Na
OH
O
OH
1
2
3
4
5
6
n
n
(1)

Bớc 2: Nhóm cacboxymetyl đợc tạo thành bằng phản ứng S
N
2 giữa tinh
bột ankoxit và natri monocloaxetat (SMCA):

SMCA và NaOH có thể phản ứng tạo thành sản phẩm phụ natri glycolat theo phản

ứng sau:
NaOH + ClCH
2
COONa

HOCH
2
COONa + NaCl (3)
SMCA cũng có thể phản ứng với nớc, nhng phản ứng này chậm hơn nhiều
so với phản ứng giữa SMCA với NaOH.
Cl
C
H
COO
H
n
C
H
COO
Cl
H


n


H
COO
H
C

Cl
n
OH
O
OH
O
OH
O
OH
O
OH
O
OH
O
2


24
Natri glycolat có thể phản ứng tiếp với chính nó hoặc với SMCA tạo thành
natri điglycolat:
2HOCH
2
COONa

(NaOOCCH
2
)
2
O + H
2

O (4)
Cl-CH
2
COONa + HOCH
2
COONa

(NaOOCCH
2
)
2
O +HCl (5)
Hai phản ứng sau trở nên đáng chú ý khi có lợng lớn natri glycolat.



VI.2.2. Quy trình thí nghiệm cacboximetyl hoá tinh bột.










Hình 1. Sơ đồ quy trình công nghệ cacboximetyl hoá tinh bột

Lấy 50g tinh bột khô (đã sấy ở 50
o
C) cho vào bình cầu 2 cổ nhám có lắp
khuấy từ, nhiệt kế. Thêm etanol, khuấy 15 phút. Thêm từ từ dung dịch NaOH vào
hỗn hợp tinh bột và etanol, khuấy khoảng 30 phút. Thêm SMCA vào hỗn hợp,
tăng nhiệt độ hỗn hợp đến nhiệt độ phản ứng, giữ nhiệt độ này trong một khoảng
thời gian nhất định. Trung hoà hỗn hợp phản ứng. Lọc và rửa sản phẩm bằng
etanol 85% cho tới khi dịch rửa sạch ion Cl
-
(thử bằng dung dịch AgNO
3
), sấy khô
sản phẩm trong tủ sấy ở 50
o
C. Sau đó, sản phẩm đợc nghiền mịn và sàng để đảm
bảo cỡ hạt đồng đều.

Tinh b
ộ
t
SMCA
NaOH

Thiết bị
phản ứng
TB L
ọ
c
Etanol
TB Sấ

y
Chng cất
Dung môi
TB
p
hân cấ
p
h
ạ
t
CMS
Muối
,
nớc

25
VI.2.3. ảnh hởng của các điều kiện phản ứng đến DS của sản phẩm và RE
của phản ứng.
Sau khi làm các thí nghiệm thăm dò theo các tài liệu tham khảo, chúng tôi
tiến hành khảo sát sự ảnh hởng của các điều kiện phản ứng đến độ thế và hiệu
suất của sản phẩm, bằng cách thay đổi thông số khảo sát trong khi cố định các
thông số khác.

VI.2.3.1. Khảo sát sự ảnh hởng của nhiệt độ
Thời gian phản ứng: 90 phút
Tỉ lệ n
NaOH
/n
AGU
: 0,6

Tỉ lệ n
SMCA
/n
AGU
: 0,5
Tỉ lệ V
etanol
/V
H2O
:100/20
Thể tích dung môi/ khối lợng tinh bột : 3 (ml/g)

Bảng 2.1: ảnh hởng của nhiệt độ phản ứng đến độ thế DS
Số thí
nghiệm
Nhiệt độ p/ (
0
C) DS RE(%)
1 35 0,18 36
2 40 0,23 46
3 50 0,29 58
4 60 0,33 66
5 65 0,32 64
6 70 0,31 62
Độ thế cao nhất đạt đợc khi nhiệt độ phản ứng là 60
o
C. ở nhiệt độ trên
70
0
C, mẫu bị hồ hóa ngay từ đầu, khối phản ứng bị keo lại, không khuấy đợc. Có

thể đây là nguyên nhân làm giảm hiệu suất phản ứng. Cấu trúc hạt của tinh bột bị
phá vỡ. Nhiệt độ phản ứng tối u đợc lựa chọn dạ trên tốc độ phản ứng lớn nhất
mà không bị hồ hoá mẫu.