Khảo sát quá trình làm giàu và hoạt hóa Bentonite bình thuận bằng tác nhân axit

Số hóa bởi trung tâm học liệu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM






ĐOÀN MINH ĐỨC


KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH LÀM GIÀU VÀ HOẠT HÓA
BENTONITE BÌNH THUẬN BẰNG TÁC NHÂN AXIT










Chuyên ngành: Hoá vô cơ
Mã số: 60.44.0113

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC











Thái Nguyên, năm 2013
Số hóa bởi trung tâm học liệu

Công trình được hoàn thành tại:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Ngô Sỹ Lương


Phản biện 1: PGS. TS Lưu Minh Đại
Phản biện 2: TS Phan Thị Ngọc Bích

Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn họp tại:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
Ngày 18 tháng 05 năm 2013







Có thể tìm hiểu luận văn tại:
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐHSP THÁI NGUYÊN
TRUNG TÂM HỌC LIỆU ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN




Số hóa bởi trung tâm học liệu
i
LỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Ngô Sỹ Lương người
thầy đã tận tình chu đáo và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận
văn.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng đào tạo trường PT Vùng
Cao Việt Bắc và Ban giám đốc viện công nghệ xạ hiếm đã tạo điều kiện thuận
lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2013
Tác giả



Đoàn Minh Đức













Số hóa bởi trung tâm học liệu
ii
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố
trong bất cứ công trình nào khác.

Xác nhận của giáo viên hướng dẫn


Xác nhận của trưởng khoa chuyên môn
PGS. TS. Ngô Sỹ Lương
TS. Nguyễn Thị Hiền Lan

Tác giả



Đoàn Minh Đức



Số hóa bởi trung tâm học liệu
iii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
LỜI CAM ĐOAN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC HÌNH v
DANH MỤC BẢNG vii
MỞ ĐẦU 1
PHẦN I: TỔNG QUAN 3
1.1.BENTONITE. 3
1.1.1. Thành phần hóa học và cấu trúc của bentonite [1,7,9] 3
1.1.2. Tính chất của bentonite 5
1.1.3. Ứng dụng của bentonite [9,20.29] 6

1.2. TÀI NGHUYÊN BENTONITE VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, KHAI THÁC,
CHẾ BIẾN KHOÁNG BENTONITE Ở VIỆT NAM 10
1.2.1. Tổng quan về tài nguyên bentonite Việt Nam [1] 10
1.2.2. Giới thiệu về bentonite Bình Thuận [1, 6-10] 11
1.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP LÀM GIÀU BENTONITE 14
1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP HOẠT HÓA BENTONITE 18
. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21
2.1. MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN. 21
2.1.1. Mục đích nghiên cứu. 21
2.1.2. Nội dung nghiên cứu. 21
2.2. NGUYÊN LIỆU, HOÁ CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ. 22
2.2.1. Nguyên liệu, hóa chất 22
2.2.2. Dụng cụ 22
2.2.3. Thiết bị 22
2.3. PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM LÀM GIÀU VÀ HOẠT HÓA BENTONITE 23
2.3.1. Phƣơng pháp thủy xiclon. 23
2.3.2. Quá trình thực nghiệm xác định khả năng hoạt hóa bentonite bằng dung dịch axit
H
2
SO
4
26
2.3.3. Các phƣơng pháp đánh giá 28
PHẦN III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30


Số hóa bởi trung tâm học liệu
iv
3.1. THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ THÀNH PHẦN KHOÁNG VẬT CỦA MẪU
BENTONITE TUY PHONG - BÌNH THUẬN 30

3.2. NGHIÊN CỨU LÀM GIÀU BENTONITE TUY PHONG - BÌNH THUẬN BẰNG
PHƢƠNG PHÁP TUYỂN THỦY XICLON. 32
3.2.1. Khảo sát sự phụ thuộc của giải kích thƣớc hạt sản phẩm thu đƣợc từ van tháo phía
trên vào kích thƣớc van tháo 32
3.2.2. Khảo sát sự phụ thuộc của giải kích thƣớc hạt sản phẩm thu đƣợc từ van tháo phía
trên vào nồng độ (tỷ trọng) của dòng liệu đi vào 33
3.2.3. Kết quả nghiên cứu sự phụ thuộc của giải kích thƣớc hạt sản phẩm thu đƣợc từ van
tháo phía trên vào áp lực tác dụng lên dòng liệu đi vào 34
3.2.4. Xác định đƣờng cong công suất của xiclon 1 inch 35
3.2.5. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của kích thƣớc các van tháo liệu phần mịn phía trên
và van tháo liệu phần thô phía dƣới của máy tuyển thuỷ xiclon tới tỉ lệ phân chia thể tích
dung dịch nguyên liệu 36
3.3. NGHIÊN CỨU HOẠT HÓA BENTONITE BẰNG PHƢƠNG PHÁP HOẠT HÓA
AXIT 42
3.3.1. Làm sạch với bentonite tự nhiên chƣa đƣợc làm giàu 40% MMT 43
3.3.2. Làm sạch với bentonite đã đƣợc làm giàu 90% MMT 47
3.4. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG SỬ DỤNG BENTONITE ĐÃ ĐƢỢC LÀM GIÀU VÀ
LÀM SẠCH ĐỂ ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ 51
KẾT LUẬN 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO 56



Số hóa bởi trung tâm học liệu
v
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc mạng lƣới không gian của MMT [9] 3
Hình 1.2. Mô hình cấu trúc mạng lƣới MMT với sự thay thế đồng hình ở cả vị trí tứ
diện và bát diện 4
Hình 1.3. Sơ đồ thực nghiệm thiết bị tuyển thủy xiclon [28] 16

Hình 1.4. cân bằng khí trong tuyển thủy xiclon
17
Hình 2.1. Thiết bị tuyển thuỷ xiclon“Mozley” C155 24
Hình 2.2. Nhiễu xạ kế tia X D8-Avandced Brucker (CHLB Đức) 29
Hình 3.1. Giản đồ XRD của mẫu bentonite Bình Thuận nguyên khai 31
Hình 3.2. Đƣờng cong công suất của xiclone 1 inch 35
Hình 3.3. Đƣờng cong hiệu suất phân chia. 36
Hình 3.4. Giản đồ XRD của mẫu bentonite nguyên khai và mẫu bentonite đã đƣợc làm
giàu 42
Hình 3.5. Đồ thị sự phụ thuộc của dung lƣợng trao đổi cation vào nồng độ dung dịch
axit H
2
SO
4
của khoáng bentonite 40%MMT. 44
Hình 3.6. Đồ thị sự phụ thuộc của dung lƣợng trao đổi cation vào thời gian hoạt hóa
của khoáng bentonite 40%MMT. 45
Hình 3.7. Đồ thị sự phụ thuộc của dung lƣợng trao đổi cation vào tỉ lệ rắn/lỏng của
khoáng bentonite 40%MMT. 46
Hình 3.8. Giản đồ XRD của mẫu bentonite 40% chƣa hoạt hóa 47
Hình 3.9. Giản đồ XRD của mẫu bentonite 40% sau khi hoạt hóa 47
Hình 3.10. Đồ thị sự phụ thuộc của dung lƣợng trao đổi cation vào nồng độ dung dịch
axit H
2
SO
4
của khoáng bentonite 90% MMT 48
Hình 3.11. Đồ thị sự phụ thuộc của dung lƣợng trao đổi cation vào thời gian hoạt hóa
của khoáng bentonite 90% MMT 49
Hình 3.12. Đồ thị sự phụ thuộc của dung lƣợng trao đổi cation vào tỉ lệ rắn/lỏng của

khoáng bentonite 90% MMT 50
Hình 3.13. Giản đồ XRD của bentonite BìnhThuận (BT90) đã tinh chế (đã làm giàu
bằng thủy xiclon và làm sạch bằng phƣơng pháp axit) 51
Hình 3.14. Giản đồ XRD của bentonite thƣơng phẩm của Prolabo (Pháp) 51


Số hóa bởi trung tâm học liệu
vi
3.15. Giản đồ XRD của mẫu sét hữu cơ đƣợc điều chế trong thiết bị 1 lít, với tỷ
lệ muối amoni/bentonite là 110mmol/100g. 52
Hình 3.16. ơ đƣợc điều chế từ bentonite BT90 với CTAB
52
3.17. Giản đồ phân tích nhiệt của mẫu sét hữu cơ đƣợc điều chế với tỷ lệ muối
amoni/bentonite là 110mmol/100gam bentonite 53
3.18. Giản đồ phân tích nhiệt của mẫu sét bentonite BT90 đƣợc điều chế không
có muối amoni hữu cơ. 54


Số hóa bởi trung tâm học liệu
vii
DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần hóa học của sét bentonite Bình Thuận, Varusev và Wyoming
12
Bảng 1.2. Phân loại khoáng vật theo kích thƣớc và các phƣơng pháp làm giàu 15
Bảng 3.1. Thành phần hoá học của bentonite Tuy Phong – Bình Thuận, bentonite
Rajasthan (Ấn Độ), bentonite Wyoming (USA). 30
Bảng 3.2. Thành phần hoá học của mẫu bentonite Bình Thuận nguyên khai 32
Bảng 3.3. Sự phụ thuộc của tỉ lệ giải hạt sản phẩm thu đƣợc từ van tháo phía trên vào
kích thƣớc van tháo phía trên, % 32

Bảng 3.4. Sự phụ thuộc của tỉ lệ giải hạt sản phẩm thu đƣợc từ van tháo phía trên
trong vào nồng độ (tỷ trọng) của dòng liệu đi vào, % 33
Bảng 3.5. Sự phụ thuộc của tỉ lệ giải hạt sản phẩm thu đƣợc từ van tháo phía trên vào
áp lực tác dụng lên dòng liệu đi vào, psi 34
Bảng 3.6. Tỉ lệ phân chia thể tích tại áp lực 50 psi (Phần trăm theo thể tích của lƣợng
nguyên liệu huyền phù đi xuống van tháo phần hạt thô ở đáy xiclon) 37
Bảng 3.7. Kết quả tuyển thuỷ xiclon 38
Bảng 3.8. Kết quả tuyển thuỷ xiclon đối với bentonite Bình Thuận 39
Bảng 3.9. Thành phần hoá học của mẫu bentonite Bình Thuận nguyên khai và 4 mẫu
bentonite đã đƣợc làm giàu. 40
Bảng 3.10. Thành phần khoáng vật của mẫu bentonite Bình Thuận trƣớc, sau khi 40
Bảng 3.11. Thành phần nguyên tố (theo % khối lƣợng) của mẫu bentonite nguyên
khai, các mẫu bentonite đã làm giàu 41
Bảng 3.12. Sự phụ thuộc của dung lƣợng trao đổi cation vào nồng độ dung dịch axit
H
2
SO
4
của khoáng bentonite 40%MMT. 43
Bảng 3.13. Sự phụ thuộc của dung lƣợng trao đổi cation vào thời gian hoạt hóa axit
H
2
SO
4
của khoáng bentonite 40%MMT. 45
Bảng 3.14. Sự phụ thuộc của dung lƣợng trao đổi cation tỉ lệ rắn/lỏng của khoáng
bentonite 40%MMT. 46


Số hóa bởi trung tâm học liệu

viii
Bảng 3.15: Sự phụ thuộc của dung lƣợng trao đổi cation vào nồng độ dung dịch axit
H
2
SO
4
của khoáng bentonite 90% MMT 48
Bảng 3.16: Sự phụ thuộc của dung lƣợng trao đổi cation vào thời gian hoạt hóa của
khoáng bentonite 90% 49
Bảng 3.17: Sự phụ thuộc của dung lƣợng trao đổi cation tỉ lệ rắn/lỏng của khoáng
bentonite 90% MMT 50





Số hóa bởi trung tâm học liệu
1
MỞ ĐẦU

Bentonite là loại khoáng sét có thành phần chính là montmorillonite (MMT) với cấu
trúc lớp, nên có nhiều đặc tính ƣu việt: trƣơng nở, trao đổi ion, hấp phụ, dẻo,… và vì vậy
đã đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau [1, 9]. Trong tự nhiên, bentonite
thƣờng tồn tại ở dạng khoáng hỗn hợp, gồm MMT, quartz, hectorite, saponite, clorite,
mica, calcite, pirrite, manhetite,… các muối kiềm, kiềm thổ và một số hợp chất hữu cơ.
Do vậy các tính chất ƣu việt của bentonite bị giảm mạnh. Để tăng hàm lƣợng MMT và
giảm bớt lƣợng tạp chất trong bentonite, ngƣời ta phải làm giàu, hoạt hóa bentonite
[7,10].
Ngày nay các sản phẩm hoạt hoá của bentonite đƣợc ứng dụng ngày càng rộng rãi
trên nhiều lĩnh vực khác nhau: dùng làm chất hấp phụ và chế tạo xúc tác trong công nghệ

hoá học và xử lý môi trƣờng, chất bảo lƣu trong công nghiệp giấy, chế tạo dung dịch
khoan cho công nghiệp dầu khí và xây dựng, chất làm khuôn đúc trong công nghiệp
luyện kim, chất giữ ẩm và chất mang các yếu tố vi lƣợng cho sản xuất nông nghiệp, phụ
gia sản xuất dƣợc phẩm, mỹ phẩm … Sản lƣợng bentonite hoạt hoá và biến tính mỗi năm
trên thế giới hàng trăm triệu tấn. Các nƣớc sản xuất hàng đầu là Mỹ, các nƣớc thuộc Liên
Xô cũ, Hy Lạp, Trung Quốc… Bentonite hoạt hoá đƣợc bán trên thị trƣờng gồm hàng
chục loại khác nhau với chất lƣợng khác nhau thể hiện ở hàm lƣợng MMT, thành phần
hóa học và kích thƣớc hạt của chúng [1-3].
Để làm giàu bentonite, ngƣời ta có thể sử dụng nhiều phƣơng pháp khác nhau, trong
đó thƣờng sử dụng là 2 phƣơng pháp: lắng gạn nhiều bậc và gần đây là thủy xiclon.
Phƣơng pháp thủy xiclon đƣợc coi là phƣơng pháp đặc dụng nhất để làm giàu bentonite
từ khoáng nghèo.
Để hoạt hóa bentonite, ngƣời ta có thể sử dụng nhiều phƣơng pháp khác nhau: nhiệt
[12], kiềm (khô hoặc ƣớt) [11] và axit, trong đó phƣơng pháp hoạt hóa bằng axit đƣợc sử
dụng phổ biến hơn cả vì hiệu quả cao, dễ thực hiện. Các axit thƣờng đƣợc sử dụng trong
hoạt hóa bentonite là axit sunfuric, clohydric, photphoric, [5,13,16,18].


Số hóa bởi trung tâm học liệu
2
Việt Nam có tài nguyên bentonite đa dạng về chủng loại, với trữ lƣợng hàng trăm
triệu tấn. Tuy nhiên mới đƣợc khai thác ở quy mô nhỏ và dùng chủ yếu ở dạng thô, chƣa
có sản phẩm đạt chất lƣợng cao và ổn định, phạm vi ứng dụng còn rất hạn chế. Hơn nữa
chất lƣợng bentonite của nƣớc ta không cao và không thể sử dụng trong một số ngành
công nghệ cao đòi hỏi vật liệu bentonite có hàm lƣợng lớn [3-6,10]. Hiện nay, nhu cầu
bentonite hoạt hoá và biến tính cho ngành công nghiệp giấy, sơn, vv cho các nghiên
cứu triển khai công nghệ vật liệu cao đƣợc đáp ứng bằng nhập ngoại, với những khó
khăn về giá cả và giao dịch, Nhiều đề tài ứng dụng vật liệu này chỉ đƣợc thực hiện với
lƣợng nhỏ và kết quả không thể triển khai vào thực tế. Những khó khăn này có thể khắc
phục đƣợc bằng cách tự điều chế bentonite từ tài nguyên trong nƣớc [1-3].

Nhà nƣớc ta cũng đó có chủ trƣơng nghiên cứu phát triển và mở rộng các sản phẩm
từ nguồn khoáng bentonite trong nƣớc, để mở rộng một cách hiệu quả việc sử dụng
bentonite hoạt hoá và biến tính và tạo khả năng đáp ứng nhu cầu lớn trong tƣơng lai về
vật liệu này cho các ngành công nghiệp và đời sống.
Xuất phát từ thực tế nguồn quặng bentonite Việt Nam dồi dào, nhu cầu sử dụng
bentonite đã đƣợc làm giàu và hoạt hóa cho các ứng dụng trong nƣớc là lớn, chúng tôi
chọn đề tài cho luận văn là:
“
“
K
K
h
h
ả
ả
o
o


s
s
á
á
t
t


q
q
u

u
á
á


t
t
r
r
ì
ì
n
n
h
h


l
l
à
à
m
m


g
g
i
i
à

à
u
u


v
v
à
à


h
h
o
o
ạ
ạ
t
t


h
h
ó
ó
a
a


b

b
e
e
n
n
t
t
o
o
n
n
i
i
t
t
e
e


B
B
ì
ì
n
n
h
h


T

T
h
h
u
u
ậ
ậ
n
n


b
b
ằ
ằ
n
n
g
g


t
t
á
á
c
c


n

n
h
h
â
â
n
n


a
a
x
x
i
i
t
t.”
Chúng tôi đã lựa chọn khoáng sét bentonite ở Tuy Phong - Bình Thuận làm nguyên
liệu đầu cho việc nghiên cứu vì đây là mỏ bentonite có trữ lƣợng lớn ở Việt Nam, đã và
đang đƣợc khai thác sử dụng cho một số mục đích khác ở nƣớc ta.



.


Số hóa bởi trung tâm học liệu
3
PHẦN I: TỔNG QUAN
1.1.BENTONITE.

1.1.1. Thành phần hóa học và cấu trúc của bentonite [1,7,9]
Dựa vào các kết quả nghiên cứu đã đƣợc công bố trong các tài liệu tham khảo có thể
đƣa ra một số nét chính về thành phần, cấu trúc và tính chất của sét nhƣ sau:
- Thành phần khoáng vật: Bentonite là
là montmorillonite (MMT). Ngoài ra trong bentonite tự nhiên còn chứa một số khoáng
sét khác nhƣ hectorite, saponite, clorite, mica,… và một số khoáng phi sét nhƣ calcite,
pirrite, manhetite,… các muối kiềm và một số hợp chất hữu cơ .
- Thành phần hóa học: Montmorillonite là thành phần chính của khoáng bentonite tự
nhiên,
2
O
3
.4SiO
2
.nH
2
O .
- Cấu trúc: Cấu trúc mạng lƣới không gian của MMT đã đƣợc trình bày ở hình 1.1.
Khi tồn tại trong tự nhiên, các ion trong mạng lƣới có thể bị thay thế và vì vậy thành
phần hóa học của khoáng có thể bị thay đổi nhiều [9].

Hình 1.1. Cấu trúc mạng lưới không gian của MMT [9]
MMT là khoáng có cấu trúc lớp 2:1 dạng diocta. Cấu trúc mạng lƣới tinh thể của nó
gồm hai lá tứ diện liên kết với một lá bát diện ở giữa, các lá này kết hợp với nhau sao
cho các đỉnh của tứ diện tạo thành một lớp chung chứa các nguyên tử oxi của silic cùng


Số hóa bởi trung tâm học liệu
4
với nhóm hydroxyl của bát diện tạo nên một đơn vị tế bào mạng lƣới cơ bản. Trong

trƣờng hợp này mạng aluminosilicate trung hoà điện, công thức lý thuyết là
(OH)
4
Si
8
Al
4
O
20
.nH
2
O và công thức khai triển đƣợc mô tả trên hình 1.1, các lớp đƣợc mở
rộng theo hƣớng a và b, xếp chồng lên nhau theo hƣớng c [27,29].


Trên thực tế quá trình thay thế luôn xảy ra trong cấu trúc của MMT, Al
3+ 3+
có
thể thay cho Si
4+
, Mg
2+
, Fe
2+
, Zn
2+
, Ni
2+
có thể thay cho Al
3+

. Hình 1.2 là mô hình sự thay thế đồng hình ở cả hai vị trí tứ
diện và bát diện trong sét MMT. Do sự thay thế chẳng hạn Al
3+
bằng Mg
2+
1/4÷1/5)
và Si
4+
bằng Al
3+
. Nét đặc trƣng nhất
c

dòng tuần hoàn bên dƣới

Hình 1.2. Mô hình
cấu trúc mạng lưới
MMT với sự thay
thế đồng hình ở cả
vị trí tứ diện và bát
diện. Nói chung,
các cation giữa các
lớp đều được
hydrat hóa.



Số hóa bởi trung tâm học liệu
5
ra khỏi nhau hoàn toàn [7-9].

1.1.2. Tính chất của bentonite
Do bentonite chứa chủ yếu là MMT có cấu trúc gồm các lớp aluminosilicate liên kết
với nhau bằng liên kết hydro, có các ion bù trừ điện tích tồn tại giữa các lớp nên
bentonite có các tính chất đặc trƣng: trƣơng nở, hấp phụ, trao đổi ion, kết dính, nhớt, dẻo
và trơ, trong đó quan trọng nhất là khả năng trƣơng nở, hấp phụ và trao đổi ion.
a. Tính trương nở [19,20]
Cấu trúc lớp hai chiều của các khoáng sét làm cho chúng có có khả năng hấp phụ
lƣợng nƣớc lớn và sau đó bóc tách, làm mất cấu trúc lớp của chúng và vì vậy chúng có
thể tồn tại ở dạng phiến rất mỏng. Khi nƣớc bị hấp phụ vào giữa các lớp sét sẽ làm tăng
khoảng cách giữa các lớp sét (giá trị d
001
) gây ra sự trƣơng nở của sét. Sự trƣơng nở phụ
thuộc vào bản chất khoáng sét, sự thay thế đồng hình trong các lớp bát diện và các ion
(cation trao đổi) trong môi trƣờng phân tán. Lƣợng nƣớc đƣợc hấp phụ vào giữa các lớp
phụ thuộc vào khả năng hydrat hoá của các cation trao đổi.
Ngoài ra, độ trƣơng nở của bentonite còn phụ thuộc vào bản chất của cation trao đổi
trên bề mặt lớp sét. Ví dụ, ion Na
+
với điện tích +1 có thể liên kết với một tâm tích điện
âm trong cấu trúc của MMT. Vì thế khi bị hyđrat hoá, bentonite-Na có khả năng trƣơng
nở từ khoảng cách cơ sở là từ 9,6Å đến ít nhất 17Å. Trong môi trƣờng kiềm bentonite-
Na bị hiđrat hóa mạnh hơn và vì vậy huyền phù bentonite-Na rất bền vững.
b. Tính chất hấp phụ [4,8,20,29,21,22 ]
Tính chất hấp phụ của bentonite đƣợc quyết định bởi đặc tính bề mặt, cấu trúc xốp và
kích thƣớc hạt của chúng . Do bentonite có cấu trúc lớp và độ phân tán cao nên có cấu
trúc xốp phức tạp và bề mặt riêng lớn. Với kích thƣớc hạt nhỏ hơn 2 µm và có cấu trúc


Số hóa bởi trung tâm học liệu
6

mạng tinh thể dạng lớp nên bentonite có bề mặt riêng lớn. Diện tích bề mặt

Khả năng hấp phụ của bentonite còn phụ thuộc vào tính chất, kích thƣớc, hình dạng
của các tác nhân bị hấp phụ. Các chất hữu cơ phân cực có kích thƣớc và khối lƣợng nhỏ
bị hấp phụ bằng cách tạo phức trực tiếp với các cation trao đổi nằm giữa các lớp sét hoặc
liên kết với các cation đó qua liên kết với nƣớc. Nếu các chất hữu cơ phân cực có kích
thƣớc và khối lƣợng phân tử lớn, chúng có thể kết hợp trực tiếp vào vị trí oxi đáy của tứ
diện trong mạng lƣới tinh thể bằng lực van der Walls hoặc liên kết ở vị trí của hiđro. Sự
hấp phụ các chất hữu cơ không phân cực, các polyme và đặc biệt là vi khuẩn chỉ xảy ra
trên bề mặt ngoài của bentonite .
c. Khả năng trao đổi ion của bentonite[8,9,11,36]
Sự thay thế đồng hình của Si
4+
bằng Al
3+
trong mạng tứ diện và Al
3+
bằng Mg
2+
trong
mạng lƣới bát diện làm xuất hiện điện tích âm trong mạng lƣới cấu trúc, các điện tích âm
này sẽ đƣợc bù trừ bằng các cation nhƣ Na
+
, Ca
2+
,v.v , chúng đƣợc gọi là các cation trao
đổi. Khả năng trao đổi mạnh hay yếu phụ thuộc lƣợng điện tích âm bề mặt, số lƣợng ion
trao đổi và pH của môi trƣờng trao đổi. Nếu số lƣợng điện tích âm bề mặt càng lớn, số
lƣợng cation trao đổi càng lớn thì dung lƣợng trao đổi càng lớn.
Ngoài ra khả năng trao đổi ion của lớp aluminosilicate còn phụ thuộc vào hoá trị và

bán kính của các cation trao đổi [8]:
- Cation hoá trị thấp dễ trao đổi hơn cation hoá trị cao: Me
+
> Me
2+
> Me
3+

- Đối với cation có cùng hoá trị thì bán kính càng nhỏ thì khả năng trao đổi càng lớn,
có thể sắp xếp theo trật tự sau: Li
+
> Na
+
> K
+
> Mg
2+
> Ca
2+
> Fe
2+
> Al
3+
1.1.3. Ứng dụng của bentonite [9,20.29]

Vì bentonite có các tính chất nêu trên, nên từ xa xƣa con ngƣời đó biết sử dụng các
loại sét tự nhiên để chế tạo ra các vật dụng: dụng cụ nấu nƣớng, bình đựng, đồ trang sức


Số hóa bởi trung tâm học liệu

7
để phục vụ cho các nhu cầu sinh hoạt. một trong số các loại khoáng sét đƣợc sử dụng
nhiều nhất là bentonite.
Hiện nay bentonite đã thâm nhập rộng rãi vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau:
- Dùng làm vật liệu hấp phụ, vật liệu trao đổi ion trong quá trình xử lý môi trƣờng
nƣớc.
- Sử dụng làm các chất mang, chất xúc tác trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ.
- Chất độn trong ngành sản xuất giấy, cao su, nhựa
- Dùng để pha chế dung dịch khoan.
- Làm khuôn trong ngành đúc, luyện kim.
- Dùng làm vật liệu xây dựng,
- Sử dụng trong công nghiệp thực phẩm: làm sạch dầu thực vật và một số chế phẩm
hữu cơ. Dùng làm chất kết dính, chất độn trong thức ăn gia súc.
- Sử dụng trong công nghiệp mỹ phẩm.
- Dùng để chế các vật dụng trang trí, đồ mỹ nghệ.
- Dùng để chế tạo vật liệu chống sa lắng trong sơn, mực in, dầu, mỡ,
- Gần đây là ứng dụng trong việc chế tạo vật liệu nano-composit với các tính năng ƣu
việt và đƣợc ứng dụng trong các lĩnh vực chống cháy, vật liệu xốp, bền cơ, bền hoá
học,…
Sau đây chúng tôi xin trình bày một số ứng dụng đáng quan trọng của bentonite:
a. Làm chất xúc tác trong các quá trình tổng hợp hữu cơ [12,21,22]
Bentonite có tính chất cơ bản là độ axit cao nên có thể dùng làm xúc tác trong các
phản ứng hữu cơ đó. Bề mặt của bentonite mang điện tích âm do sự thay thế đồng hình
của các ion Si
4+
bằng ion Al
3+
ở tâm tứ diện và ion Mg
2+
thay thế ion Al

3+
ở bát diện. Các
ion thay thế Al
3+
, Mg
2+
có khả năng cho điện tử nếu tại đó điện tích âm của chúng không
đƣợc bù trừ bởi các ion dƣơng. Do vậy tâm axit Lewis đƣợc tạo thành từ ion Al
3+
và ion
Mg
2+
ở các đỉnh, các chỗ gãy nứt và các khuyết tật trên bề mặt bentonite. Nếu lƣợng Al
3+

và Mg
2+
tăng lên ở bề mặt bentonite sẽ làm tăng độ axit Lewis của chúng.
Trên bề mặt bentonite tồn tại các nhóm hidroxyl. Các nhóm hidroxyl có khả năng
nhƣờng proton để hình thành trên bề mặt bentonite những tâm axit Bronsted. Số lƣợng


Số hóa bởi trung tâm học liệu
8
nhóm hidroxyl có khả năng tách proton tăng lên sẽ làm tăng độ axit trên bề mặt của
bentonite.
Sự tƣơng tác giữa cột chống và lớp bentonite dẫn đến hình thành liên kết cộng hóa
trị: cột chống-bentonite, giải phóng nƣớc và proton làm tăng độ axit và bền hoá cấu trúc
của bentonite chống.
Biến tính bentonite bằng phƣơng pháp trao đổi cation kim loại đa hóa trị, các chất

hữu cơ tạo ra vật liệu xúc tác có độ axit và độ xốp cao hơn xúc tác cho một số phản ứng
hữu cơ. Ví dụ: Sử dụng các xúc tác axit rắn trong phản ứng hữu cơ ở pha lỏng thuận lợi
hơn nhiều so với axit lỏng. Sau khi kết thúc phản ứng chỉ cần lọc hỗn hợp phản ứng có
thể tách xúc tác rắn.
Ngoài ra, do bentonite có khả năng hấp phụ cao nên có thể hấp phụ các chất xúc tác
trên bề mặt trong giữa các lớp và đƣợc sử dụng làm chất xúc tác cho nhiều phản ứng.
b. Làm vật liệu hấp phụ [22,30,34,35]
Bentonite đƣợc dùng rộng rãi làm chất hấp phụ trong nhiều ngành công nghiệp.
Trong công nghiệp lọc dầu, lƣợng bentonite đƣợc sử dụng rất lớn, bao gồm bentonite tự
nhiên và bentonite đã hoạt hóa. Việc sử dụng bentonite làm chất hấp phụ có ƣu điểm là:
Lƣợng bentonite mất đi trong quá trình tinh chế chỉ bằng 0,5% lƣợng dầu đƣợc tinh chế,
mức hao phí dầu thấp do tránh đƣợc phản ứng thuỷ phân.
Do khả năng hấp phụ tốt bentonite có thể tạo ra các dung dịch khoan với chất lƣợng
cao và chi phí nguyên liệu thấp. Những chức năng quan trọng của bentonite trong dung
dịch khoan là:
+ Làm tăng sức lôi cuốn của dung dịch khoan thông qua độ nhớt tăng ở nồng độ chất
rắn thấp.
+ Tạo huyền phù với các tác nhân và mùn khoan gây lắng khi ngừng lƣu chuyển
dung dịch khoan vì một lí do nào đó.
+ Ngăn cản sự mất dung dịch vào các tầng có áp suất thấp, thấm nƣớc nhờ việc tạo
nên lớp bánh lọc không thấm nƣớc trên thành lỗ khoan. Lớp bánh lọc này không chỉ
ngăn khỏi bị mất dung dịch mà còn có tác dụng nhƣ một cái màng làm bền thành lỗ
khoan.


Số hóa bởi trung tâm học liệu
9
Nhờ khả năng hấp phụ tốt nên bentonite còn đƣợc sử dụng làm chất hấp phụ các chất
hữu cơ và dầu mỏ trong xử lý môi trƣờng
c. Làm vật liệu điều chế sét hữu cơ, sét chống và composite [1,6-10]

Gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ nano, nhiều ngành công nghiệp đã
sử dụng đến vật liệu bentonite. Công nghệ nano sử dụng sét hữu cơ trộn với các chất
khác. Thí dụ, polyme để làm composite gọi là composite nano bentonite. Polyme có trộn
thêm hạt nano bentonite khi kéo thành màng rất kín so với polyme không trộn vì khi kéo,
cán, các tấm nano bentonite này nằm song song với bề mặt ngăn cản rất tốt nhiều loại
phân tử đi qua. Các hạt nano bentonite này trộn với polime không những kín mà còn bền
hơn nhiều, do đó đáp ứng yêu cầu làm các ống mềm để dẫn thuốc, dẫn máu dễ dàng
trong y tế. Từ những thí dụ trên cho thấy có thể lấy hạt nano bentonite để làm chất độn,
làm nano composite.
d. Dùng làm chất độn màu trong công nghiệp sản xuất vật liệu tổng hợp [1,2,7]
Trong công nghiệp sản xuất xà phòng, sản xuất vải sợi một lƣợng bentonite đã đƣợc
sử dụng. Đặc biệt trong vài thập kỉ gần đây việc sử dụng bentonite vào trong ngành công
nghiệp giấy đã làm thay đổi đáng kể chất lƣợng giấy, trƣớc kia giấy thƣờng xấp xỉ 50%
xenlulo, hàm lƣợng cao lanh (chất độn) nguyên chất có trong giấy không thể vƣợt quá
45%. Nếu trộn thêm 10% bentonite kiềm vào thì hàm lƣợng cao lanh tăng lên 60% , nếu
dùng 100% bentonite thì lƣợng cao lanh lên tới 84%. Giảm lƣợng xenlulo cần có trong
giấy đi 3 lần.
e. Dùng trong công nghiệp bia, rượu [1,4]
Trong công nghiệp chế biến rƣợu vang và các chế phẩm từ rƣợu vang sử dụng
bentonite hoạt hóa làm chất hấp phụ đã làm giảm 30% đến 40% chi phí. Bentonite không
chỉ hấp phụ các chất hữu cơ, các chất béo, các sản phẩm phụ không mong muốn trong
quá trình lên men mà còn hấp phụ cả ion sắt, đồng và các tác nhân gây ra bệnh của rƣợu
lại không làm mất hƣơng vị của rƣợu, bia.
f. Dùng trong công nghiệp tinh chế nước [1, 17]
Sử dụng bentonite làm sạch nguồn nƣớc mặt nhƣ: nƣớc sông ngòi, kênh mƣơng và
các vùng giếng khoan. Do bentonite làm kết tủa các vẩn đục thay cho việc dùng phèn đắt
tiền hơn nhiều. Không những thế mà bentonite còn có khả năng hấp phụ các ion gây độc


Số hóa bởi trung tâm học liệu

10
và một lƣợng lớn vi khuẩn, chất hữu cơ có trong nƣớc, khử tính cứng của nƣớc với giá
thành tƣơng đối rẻ. Khả năng lắng cặn lơ lửng trong nƣớc, trao đổi ion và hấp phụ chất
hữu cơ trong đó có các vi khuẩn gây bệnh tạo ra giá trị đặc biệt của bentonite trong công
nghiệp xử lí nƣớc.
g. Dùng trong một số lĩnh vực khác
Trong các công trình thủy lợi nhƣ: đê điều, mƣơng máng và những công sự phòng
thủ bằng đất sử dụng bentonite nhờ đặc tính trƣơng nở mạnh và đặc tính dẻo.
Đặc biệt bentonite còn đƣợc dùng làm phụ gia trong thuốc tiêu hóa thức ăn và giúp
điều tiết axit.
Hiện nay các nghiên cứu về khả năng ứng dụng bentonite-Na dạng nén làm vật liệu
lấp các kho chứa chất thải phóng xạ nhờ vào độ dẫn thủy lực của sét đã đƣợc nén rất thấp
giữ cho chì từ các chất thải phóng xạ không nhiễm vào nƣớc ngầm và khả năng trao đổi
cation hấp phụ tất cả các nuclite thoát ra từ chất thải phóng xạ [8].
1.2. TÀI NGHUYÊN BENTONITE VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, KHAI
THÁC, CHẾ BIẾN KHOÁNG BENTONITE Ở VIỆT NAM
1.2.1. Tổng quan về tài nguyên bentonite Việt Nam [1]
Theo tài liệu của các nhà địa chất, ở nƣớc ta đã phát hiện đƣợc hơn 20 mỏ và điểm
quặng sét bentonite. Các mỏ và điểm quặng có quy mô lớn đều tập trung ở phần phía
nam (thành phố Hồ Chí Minh, Bình Thuận, Lâm Đồng). Phía bắc sét bentonite với hàm
lƣợng nhóm smectite thấp tập trung chủ yếu ở vùng đồng bằng bắc bộ và Thanh Hoá.
Có thể phân bentonite Việt Nam theo 2 kiểu nguồn gốc:
- Kiểu nguồn gốc trầm tích
- Kiểu nguồn gốc phong hoá
a. Bentonite nguồn gốc trầm tích tuổi Neogen thuộc hệ tầng Di Linh: Loại bentonite
này nằm trong mặt cắt trầm tích hồ, hạt mịn, gồm nhiều lớp xen kẹp nhau của sét
bentonite, sét chứa diatomite, sét caolin, sét than, than nâu cùng với trầm tích vụn thô
cát, cát sét và phun trào bazan.
Các lớp bentonite đƣợc thành tạo từ các lớp sét chứa vật chất núi lửa: tuff, tro bụi, thủ
tinh núi lửa trong môi trƣờng đầm hồ bị biến đổi tạo thành, nhƣ ở mỏ Tam Bố huyện

Di Linh tỉnh Lâm Đồng. Các thân bentonite dạng lớp, dạng thấu kính. Chiều dày các


Số hóa bởi trung tâm học liệu
11
thân thay đổi từ 400-840 m, chiều rộng từ 200-600 m, chiều dày từ 1-7 m. Hàm lƣợng
khoáng montmorillonite từ 50-95%, dung tích trao đổi cation 25,28-48,50 mdlg/100g.
b. Bentonite nguồn gốc trầm tích tuổi Đệ tứ: Trong các trầm tích tuổi Đệ tứ
(Holoxen) ở đồng bằng sông Cửu Long, qua công tác lập bản đồ địa chất tỷ lệ 1:500.000
và 1:200.000 đã phát hiện nhiều điểm bentonite ở thành phố Hồ Chí Minh, An Giang,
diện phân bố rộng hàng trăm km
2
. Ví dụ mỏ Thái Mỹ (huyện Củ Chi, TP Hồ Chí Minh)
thân quặng dạng lớp có chiều dày 1-9 m, nằm lộ thiên hoặc dƣới lớp cát sét từ 2-7 m,
hàm lƣợng montmorillonite 20-60%, dung tích trao đổi cation 11,66-17,96 mdlg/100g.
c. Bentonite kiểu nguồn gốc phong hoá- tích đọng
Các thân bentonite đƣợc tích đọng trong thung lũng giữa núi và trƣớc núi. Ví dụ mỏ
Nha Mé (Vĩnh Hảo, Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận) với diện tích gần 10 km
2
, bao gồm các
lớp bentonite chiều dày tối đa 11 m, trung bình 4 m. Bentonite kiềm tập trung ở đới khô
Thuận Hải (cũ) chiếm diện tích khoảng 4 km
2
, thành phần khoáng vật chính gồm
montmorillonite, thạch anh, felspar, calcite, ilmenite.
Các kết quả nghiên cứu cho thấy bentonite ở nƣớc ta có thành phần đa khoáng:
- Khoáng vật sét nhóm smectite: montmorillonite, beidelite, nontronite, saponite.
- Khoáng vật sét thông thƣờng: caolinite, hydromica.
- Sa khoáng: thạch anh, felspar, ilmenit, hermatit, manhetit, rutin, canxit
Thành phần hoá học của một số khoáng sét bentonite Việt Nam ở các mỏ khác nhau

có giá trị khác nhau khá nhiều, phản ánh đặc điểm cấu tạo và điều kiện địa chất tạo thành
mỏ khác nhau. Các thành phần chính nhƣ SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
, CaO+MgO, Na
2
O+K
2
O
ngay trong một mỏ cũng thay đổi khá nhiều, thể hiện sự bất ổn định của điều kiện trầm
tích.
Trữ lƣợng bentonite Việt Nam theo những tài liệu địa chất đã có là:
- Cấp C
1
: 5.000.000 tấn
- Cấp C
2
: 42.000.000 tấn
- Tài nguyên dự báo: 350.760.000 m
3

1.2.2. Giới thiệu về bentonite Bình Thuận [1, 6-10]
Mỏ bentonite Bình Thuận với diện tích gần 10 km

2
, bao gồm các lớp bentonite chiều
dày tối đa 11m, trung bình 4m, có trữ lƣợng hàng trăm triệu tấn, đƣợc tìm thấy vào năm


Số hóa bởi trung tâm học liệu
12
1987. Bentonite kiềm thổ tập trung ở đới khô Thuận Hải chiếm diện tích khoảng 4km
2
,
thành phần khoáng chính gồm MMT, quartz, feldspar, canxit, cristobalite, vv… Trữ
lƣợng có thể khai thác đƣợc ở Nha Mé khoảng 42 triệu tấn, còn ở thung lũng Vĩnh Hảo
khoảng 33 triệu tấn.
Từ bảng 1.1 cho thấy sự có mặt của hầu hết các nguyên tố căn bản cấu thành
bentonite. Tỷ lệ Al
2
O
3
: SiO
2
của bentonite Bình Thuận khoảng 1: 4,5. Đó là tỷ lệ tƣơng
đối cao so với các loại bentonite khác (có tỷ lệ 1:2-4). Điều này chứng tỏ trong bentonite
Bình Thuận chứa một lƣợng cát khá lớn. Đối chiếu thành phần hoá học của bentonite
kiềm thổ Bình Thuận với mỏ bentonite Wyoming (Mỹ) cho thấy chúng có thành phần
thành phần hoá học tƣơng tự, tuy vậy hàm lƣợng hàm lƣợng oxit nhôm trong bentonite
Bình Thuận và thấp hơn so với bentonite Wyoming, trong khi đó hàm lƣợng oxit silic và
oxit canxi cao hơn đáng kể, còn hàm lƣợng kim loại kiềm đều ở mức cao và không khác
nhau nhiều.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của sét bentonite Bình Thuận, Varusev và Wyoming

Thứ tự
Thành phần
Hàm lƣợng (%)
Bentonite
Bình Thuận
Bentonite
Varusev (Nga)
Bentonite Wyoming
(Mỹ)
1
SiO
2

60,15
63,50
58,20
2
Al
2
O
3

13,34
16,30
16,70
3
Fe
2
O
3

2,85
3,00
3,00
4
FeO
0,67
2,10
Ít
5
MgO
2,13
1,55
1,85
6
CaO
6,32
2,10
1,25
7
K
2
O
0,62
0,20
0,5
8
Na
2
O

2,12
1,40
2,85
9
MKN
9,80
5,57
10,5



Số hóa bởi trung tâm học liệu
13
* Dung lượng trao đổi cation của bentonite Bình Thuận
Các cation trao đổi trong bentonite Bình Thuận chủ yếu là Na
+
, K
+
, Ca
2+
, Mg
2+
nằm ở
khoảng không gian giữa các lớp. Ngoài ra, các nhóm OH
-
của liên kết
Si-OH, Al-OH và Mg-OH tuỳ thuộc vào pH của môi trƣờng sẽ tham gia vào quá trình
trao đổi cation hoặc anion. Từ các kết quả nghiên cứu cho thấy bentonite Nha Mé – Bình
Thuận có dung lƣợng trao đổi cation tƣơng đối cao.
* Độ trương nở, diện tích bề mặt và khối lượng riêng của bentonite Bình Thuận

Khả năng trƣơng nở của bentonite là sự tăng thể tích của chúng trong quá trình đƣợc
làm ẩm ƣớt. Khi bị ẩm ƣớt, trên bề mặt những phần tử bentonite hình thành các liên kết
hờ, lực dính kết giữa chúng bị giảm làm cho những phần tử hạt bentonite càng xa nhau,
từ đó làm tăng thể tích của chúng. Tính trƣơng nở liên quan đến nhiều tính chất khác nhƣ
thành phần cấp hạt, thành phần khoáng vật, thành phần hóa học. Kết quả phân tích độ
trƣơng nở của bentonite Bình Thuận cho thấy thông số này của bentonite Bình Thuận là
6 đến 10 lần.
Khối lƣợng riêng kiến của bentonite Bình Thuận đƣợc xác định là 1,53 g/cm
3
, còn
khối lƣợng riêng của huyền phù 5% trong nƣớc của bentonite Bình Thuận xác định đƣợc
là 1,05g/cm
3
. Theo các tài liệu thì các loại bentonite thƣờng có khối lƣợng riêng thực
d = 2,7-2,72 g/cm
3
và khối lƣợng riêng biểu kiến 1,5-1,9. Nhƣ vậy bentonite Bình Thuận
có khối lƣợng riêng biểu kiến thấp, do đó có độ xốp cao.
Diện tích bề mặt của bentonite Bình Thuận là 102 m
2
/g. Khi ở trạng thái trƣơng nở
diện tích bề mặt của bentonite Bình Thuận lên tới 700-800 m
2
/g. [1,6-10]
* Nghiên cứu sự phân bố khoáng vật trong các giải cấp hạt có kích thước khác nhau
của bentonite Bình Thuận
Hàm lƣợng MMT trong các giải cấp hạt khác nhau là khác nhau, giải cấp hạt càng bé
thì hàm lƣợng MMT càng lớn và ở giải cấp hạt < 5 m, hàm lƣợng MMT chiếm hơn
90%.
Kết luận: Thành phần hoá học, thành phần khoáng vật và các tính chất khác của

bentonite Bình Thuận cho thấy bentonite Bình Thuận là bentonite kiềm thổ. Thành phần


Số hóa bởi trung tâm học liệu
14
cation trao đổi chủ yếu là Ca và Mg. Thành phần vật chất quặng bentonite Bình Thuận
gồm khoáng vật chính là : MMT, các tạp chất là quartz: 30-35%, calcite: 10-15 %,
caolinite: 5-7%, hyđromica: 8-10%, clorite: 5-8%, feldspar:15-19%%. Hàm lƣợng MMT
trong bentonite Bình Thuận nằm trong khoảng 15-20% .
1.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP LÀM GIÀU BENTONITE
Bentonite tự nhiên bao gồm khoáng chính là MMT, ngoài ra còn chứa một số
khoáng khác nhƣ kaolinite, mica, quartz, cristobalite, feldspar, calcite, illite……[1,7,8].
Thành phần hoá học và độ tinh khiết của bentonite ảnh hƣởng nhiều đến tính chất của
nó. Các mỏ bentonite khác nhau thƣờng có hàm lƣợng MMT dao động trong một
khoảng rộng, ví dụ có những mỏ hàm lƣợng MMT chỉ khoảng 25-30%, nhƣng có những
mỏ hàm lƣợng MMT lên tới hơn 80%. Để có thể sử dụng làm nguyên liệu trong lĩnh vực
điều chế sét hữu cơ và nanocomposite, khoáng bentonite phải đƣợc làm giàu và làm
sạch để nâng cao khả năng trao đổi ion, hấp phụ và trƣơng nở của chúng. Đồng thời
trong các thƣơng phẩm bentonite hiện nay trên thị trƣờng thế giới hàm lƣợng MMT tối
thiểu 70%, hàm lƣợng các khoáng vật phi sét nhỏ (thƣờng <10%) [1,5,7,8].
Làm giàu bentonite là quá trình nâng cao hàm lƣợng MMT trong bentonite. Quá
trình xử lý để thu đƣợc bentonite thƣơng phẩm bao gồm các bƣớc: khai thác, sấy, đập
nghiền và tuyển. Sau khi khai thác (bằng phƣơng pháp lộ thiên hoặc hầm lò) bentonite
nguyên khai có độ ẩm 30 - 40% đƣợc đập đến kích thƣớc thích hợp rồi đem sấy trong
các lò quay để giảm độ ẩm tới 5-15% và đƣa vào thiết bị tuyển để tách đất đá và các tạp
chất phi sét. Sản phẩm sau sấy và tách đất đá đƣợc đƣa đến thiết bị nghiền mịn để đạt
cấp hạt 90% lọt sàng 200 mesh, kiểm tra bằng phân cấp khí rồi đem sấy tiếp bằng khí
nóng. Do đặc trƣng về thành phần hóa học và cấu trúc mạng lƣới, khoáng bentonite có
tỷ khối nhỏ hơn (dễ tạo huyền phù trong môi trƣờng nƣớc) và thƣờng mềm hơn (dễ
nghiền) so với các khoáng đi kèm. Vì vậy các phƣơng pháp tuyển làm giàu betonite đều

dựa trên sự khác nhau về tỷ khối và kích thƣớc hạt khoáng. Trên cơ sở đó ngƣời ta đã sử
dụng các phƣơng pháp làm giàu nhƣ: phƣơng pháp ƣớt, phƣơng pháp khô, phƣơng pháp
tuyển khí, tuyển từ, tuyển điện, tuyển nổi và kết hợp giữa các phƣơng pháp đó [9].


Số hóa bởi trung tâm học liệu
15
Đối với bentonite tự nhiên có hàm lƣợng MMT cao nhƣ bentonite kiềm Wyoming
(Mỹ) có thể sử dụng trực tiếp trong một số lĩnh vực nhất định mà không cần qua các giai
đoạn làm giàu. Trƣờng hợp bentonite nguyên khai có hàm lƣợng MMT thấp, ngƣời ta
phải thực hiện quá trình xử lý nêu trên rồi đƣa vào các quá trình tuyển trọng lực để nâng
cao hàm lƣợng MMT theo các phƣơng pháp sau:
- Phƣơng pháp lắng gạn nhiều bậc (có và không có dùng chất trợ lắng) [1,8, 9].
- Phƣơng pháp tuyển thuỷ xiclon [14,15,23,25,26].
- Có thể kết hợp xử lý bằng cách kết hợp một cách thích hợp các giải pháp nêu trên
(kết hợp xử lý cơ học, hoá học, nhiệt khác nhau) [8,11,12].
Việc lựa chọn sơ đồ kỹ thuật làm giàu bentonite đƣợc xác định dựa trên thành phần
khoáng vật, đặc tính cơ học - độ cứng và kích thƣớc hạt xác định, sự phân bố hàm lƣợng
MMT theo các cấp hạt khác nhau sau khi đập nghiền. Trong bảng 1.2 đã đƣa ra sự phân
loại khoáng vật theo kích thƣớc và các phƣơng pháp làm giàu chúng [1,8, 9].
Bảng 1.2. Phân loại khoáng vật theo kích thước và các phương pháp làm giàu

Phần khoáng
Phần hạt chủ
yếu, d
hạt
, mm
Các quá trình kỹ thuật đƣợc ứng dụng để làm giàu
Hạt thô
20-2

Sa lắng, tuyển từ, làm giàu trong môi trƣờng lỏng
nặng
Hạt bé
2-0,2
Làm giàu trên ống, tuyển từ, tuyển điện từ, làm giàu
trong môi trƣờng nặng, sa lắng.
Hạt rất bé
0,2-0,02
Tuyển nổi, làm giàu ở các ống đặc biệt, phân chia
thủy lực.
Hạt cực bé
0,2-0,002
Tuyển nổi, phân chia trọng lực

Thủy xiclon là phƣơng pháp rất hiệu quả để nâng cao hàm lƣợng MMT trong các
khoáng bentonite chất lƣợng thấp. Tuy nhiên tốt hơn cả là sử dụng phƣơng pháp lắng
gạn để làm giàu sơ bộ MMT trong sét sau đó sử dụng phƣơng pháp thủy xiclon sẽ cho