Nghiên cứu công nghệ chế biến bã thải photpho của nhà máy DAP Hải Phòng để sản xuất các vật liệu xây dựng

VIỆN HOÁ HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM






BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN BÃ THẢI PHOTPHO
CỦA NHÀ MÁY DAP HẢI PHÒNG ĐỂ SẢN XUẤT
CÁC VẬT LIỆU XÂY DỰNG


CNĐT : NGUYỄN HƯỜNG HẢO












9583

HÀ NỘI – 2012

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DAP: Diamon photphat (NH
4
)
2
HPO
4
GYPS: Bã thải photpho từ nhà máy sản xuất phân bón DAP Hải Phòng
TC: Tấm thạch cao
TC-VTT: Tấm thạch cao-vải thủy tinh
N/TC Lượng nước tiêu chuẩn Nước/Thạch cao
FGD Flue-Gas Desulfurization Gypsum- công nghệ khử lưu huỳnh
PKHQTX Phổ kế huỳnh quang tia X
EDTA Etylen diamino tetra axetic
(HOOC-CH
2
)
2
N-CH
2
-CH
2
-N(CH
2
-COOH)
2
EDS Energy Dispersive X-Ray fluorescence Spectrometer

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
ASTM : American standard t method –Tiêu chuẩn của Mỹ
ISO: International standard organization – Tiêu chuẩn quốc tế

DANH MỤC CÁC BẢNG







Bảng 3.1. Phân tích các thành phần bã thải photpho của nhà máy DAP HP 33
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ Ca(OH)
2
đến tính chất của sản phẩm 35
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình trung hòa

36
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến phản ứng trung hòa 37
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của kích thước lỗ sàng rây đến hàm lượng thạch cao và
hiệu suất thu hồi của thạch cao

41
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến tính chất của sản phẩm thạch cao 42
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của thời gian sấy đến tính chất c
ủa sản phẩm thạch cao chế
biến từ bã thải Gyps

43

Bảng 3.8. Các điều kiện công nghệ lựa chọn, xử lý chế tạo bã thải gyps 44
Bảng 3.9. Tính chất đặc trưng của sản phẩm thạch cao từ bã thải photpho của nhà
máy DAP Hải Phòng và thạch cao bán trên thị trường

45
Bảng 3.10. Thành phần hóa học của thạch cao thu được từ bã thải photpho và
thạch cao nhập khẩ
u của Trung Quốc

47
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của số lớp vải mát thủy tinh đến tính chất cơ lý của tấm
thạch cao

48
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của mật độ lưới vải thủy tinh đến tính chất cơ lý của tấm
TC-VTT

49
Bảng 3.13. Các tính chất đặc trưng của sản phẩm tấm thạch cao, tấm thạch cao –
vải thủy tinh, tấm thạch cao GYPROC

51
Bảng 3.14: Khả năng cách nhiệt của các tấm ngăn thạch cao và tấm thạch cao –
vải thủy tinh

51
Bảng 3.15: Đơn nguyên liệu sử dụng để tái chế bã thải gyps và hiệu suất thu hồi
thạch cao từ bã thải Gyps

53

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Cấu tạo tấm thạch cao ứng dụng làm trần trong xây dựng 16
Hình 1.2: Tấm trần thạch cao tại Trung tâm Hội nghị quốc gia 17
Hình 1.3 : Vách ngăn thạch cao 18
Hình 1.4 : Tường thạch cao Gyproc 18
Hình 1.5: Tấm thạch cao cạnh vuông 19
Hình 1.6: Tấm thạch cao cạnh vát 19
Hình 1.7: Vật liệu xây không nung (gạch bê tông khí chưng áp) 21
Hình 1.8 : Tường xây từ gạch AAC siêu nhẹ, cách âm, cách nhiệt, chống cháy 22
Hình 2.1. Dụng cụ vika xác định th
ời gian đông kết 30
Hình 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất tập hợp VH-2004 đến hàm lượng CaSO
4

và SiO
2
và hiệu suất thu hồi

38
Hình 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất tạo bọt đến hàm lượng CaSO
4
và SiO
2

trong quá trình tuyển trọng lực

39
Hình 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ huyền phù đến hàm lượng CaSO
4

và SiO
2
40
Hình 3.4. Phổ huỳnh quang tia X của sản phẩm thạch cao chế biến từ bã thải
photpho DAP Hải Phòng (bã thải Gyps)

46
Hình 3.5 .Phổ huỳnh quang tia X của thạch cao nhập của Trung Quốc 46
Hình 3.6. Độ hút ẩm của vật liệu tấm thạch cao và tấm thạch cao – vải thủy tinh
theo thời gian

50
Hình 3.7. Sơ đồ quy trình xử lý, tái chế bã thải photpho 52
Hình 3.8. Bãi chứa bã thải GYPS 57
Hình 3.9. Bã thải photpho nhà máy DAP Hải Phòng 57
Hình 3.10. Sản phẩm thạch cao sau khi sấy ở 150
o
C – 170
o
C 57
Hình 3.11. Sản phẩm thạch cao chế biến từ bã thải 57
Hình 3.12. Mẫu sản phẩm tấm thạch cao 58
Hình 3.13. Sản phẩm tấm thạch cao- vải thủy tinh (TC-VTT) 58

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 3
1.1. Tình hình nghiên cứu tái chế và sử dụng bã thải photpho trên thế giới 3
1.2. Tình hình nghiên cứu xử lý, tái chế bã thải photpho (GYPS) ở Việt Nam 4
1.3. Công nghệ sản xuất DAP Hải Phòng và thành phần bã thải photpho 5

1.3.1. Công nghệ sản xuất phân bón diamoni photphat (DAP)
5
1.3.2. Nguyên liệu sản xuất phân bón DAP
7
1.3.3. Các phản ứng tạo amon và diamon phốt phát (DAP)
7
1.3.4. Thành phần và hàm lượng của bã thải photpho(Gyps) 8
1.4. Giới thiệu về thạch cao 8
1.4.1. Nguồn gốc phương pháp sản xuất thạch cao
8
1.4.2. Quá trình rắn chắc
11
1.4.3. Các tính chất cơ bản của thạch cao
11
1.5. Cở sở lý thuyết và các phương pháp xử lý, tái chế bã thải photpho 13
1.6. Các ứng dụng của thạch cao trong đời sống 15
1.6.1. Ứng dụng làm trần thạch cao
15
1.6.2. Ứng dụng làm vách thạch cao, tường thạch cao, tấm thạch cao
17
1.6.3. Ứng dụng thạch cao làm phụ gia trong sản xuất xi măng 19
1.6.4. Ứng dụng thạch cao trong sản xuất vật liệu không nung trong xây dựng
20
1.6.5. Ứng dụng thạch cao trong lĩnh vực khác
22
CHƯƠNG 2.THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23
2.1. Nguyên liệu và hóa chất 23
2.2. Thiết bị sử dụng 23
2.3. Phương pháp x
ử lý, tái chế bã thải photpho để chế tạo thạch cao và tấm ngăn

thạch cao - vải thủy tinh

24
2.4. Phương pháp hóa học xác định thành phần bã thải gyps 25
2.5. Các phương pháp xác định tính chất cơ lý của vật liệu 29
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33
3.1. Xác định thành phần bã thải phốtpho của nhà máy DAP Hải Phòng 33
3.2. Nghiên cứu xử lý bã thải với Ca(OH)
2
34
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ Ca(OH)
2

34
3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian thực hiện phản ứng trung hòa tới thành phần bã thải
35
3.2.3. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến phản ứng trung hòa
36
3.3. Ảnh hưởng các điều kiện tuyển trọng lực tới quá trình xử lý, tái chế thạch cao 37
3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất tập hợp VH-2004 đến quá trình tuyển
37
3.3.2. Ả
nh hưởng của nồng độ chất tạo bọt đến tính chất sản phẩm
39
3.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ huyền phù đến quá trình tuyển trọng lực
40
3.4. Ảnh hưởng kích thước lỗ sàng rây đến tính chất của sản phẩm thạch cao 41
3.5. Ảnh hưởng các điều kiện chuyển hóa sản phẩm Ca
2
SO

4
.2H
2
O sang sản phẩm
thạch cao (Ca
2
SO
4
.1/2H
2
O)

42
3.5.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến tính chất của sản phẩm thạch cao
43
3.5.2. Ảnh hưởng của thời gian sấy đến tính chất của sản phẩm thạch cao
43
3.6. Các điều kiện công nghệ thích hợp để xử lý, chế tạo thạch cao từ bã thải photpho
của nhà máy DAP Hải Phòng

44
3.7. Đặc trưng, tính chất của sả
n phẩm thạch cao chế biến từ bã thải photpho DAP Hải
Phòng

45
3.8. Nghiên cứu chế tạo tấm ngăn thạch cao, tấm ngăn thạch cao- vải thủy tinh 47
3.8.1. Ảnh hưởng của hàm lượng vải thủy tinh đến tính chất cơ lý của tấm ngăn thạch
cao- vải thủy tinh

47
3.8.2. Ảnh hưởng của mật độ lưới vải sợi th
ủy tinh đến tính chất của tấm thạch cao-
vải thủy tinh (TC-VTT)

48
3.9. Đặc trưng tính chất của tấm thạch cao và tấm thạch cao TC-VTT 49
3.9.1. Độ hút ẩm của tấm thạch cao
49
3.9.2. So sánh tính chất đặc trưng của các sản phẩm tấm thạch cao và tấm thạch cao –
vải thủy tinh

50
3.9.3. Khả năng cách nhiệt của các tấm ng
ăn thạch cao và tấm thạch cao –vải thủy
tinh

51
3.10. Sơ đồ quy trình xử lý, chế biến bã thải phốtpho của nhà máy DAP HP 51
3.11. Chế thử sản phẩm, ứng dụng thực tế và đề xuất phương án sản xuất pilot 53
3.12. Dự kiến giá thành sản phẩm 55
KẾT LUẬN 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO 60
1

MỞ ĐẦU

Theo định hướng xử lý chất thải rắn của Việt Nam đến 2015 được dự báo tới
hàng trăm triệu tấn năm, chỉ tính riêng lượng bã thải rắn tại nhà máy sản xuất DAP Hải
Phòng cỡ 86-110 tấn/giờ tương đương 750,000-890,000 tấn/năm [1-2]. Lượng phế thải

này nếu không được xử lý hiệu quả sẽ chiếm một diện tích đất đai rấ
t lớn và gây ô
nhiễm môi trường đất, nước và không khí. Vì thế, việc xử lý chất thải rắn tại các khu
công nghiệp nói chung ở nước ta hiện nay là rất cấp thiết.
Thành phần chính trong bã thải rắn từ việc sản xuất DAP chủ yếu là CaSO
4
chiếm tới hơn 83,3%, còn lại là nước; Al
2
O
3
; SiO
2
và các axit như: H
2
SO
4
; H
3
PO
4
; HF;
… chiếm khoảng 16,7%. Tại các nước công nghiệp phát triển, nguồn bã thải này được
sử dụng để sản xuất thạch cao sạch và đã được ứng dụng trong ngành sản xuất xi măng
và xây dựng [3-11]. Đối với Việt Nam, chúng ta không có mỏ đá thạch cao, hàng năm
vẫn đang phải nhập khẩu hàng triệu tấn thạch cao cho ngành sản xuất xi măng, vật liệu
xây dựng, đặc biệt là thạ
ch cao tấm ngăn để bao che và trang trí trong xây dựng. Vì
vậy, nghiên cứu công nghệ xử lý, tái chế và sử dụng thích hợp nguồn bã thải này thì
đây sẽ là nguồn sản xuất, cung cấp và bổ xung thạch cao ổn định tốt cho thị trường
trong nước.

Xuất phát từ những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu công nghệ chế biến bã thải
phốtpho của nhà máy DAP Hải Phòng để sản xuất các vật liệu xây dựng” được đặ
t
ra và xác định mục tiêu là: Tận dụng nguồn nguyên liệu bã thải phốt pho của nhà máy
DAP Hải Phòng, nghiên cứu qui trình công nghệ chế biến bã thải photpho để sản xuất
thạch cao tấm ngăn, có khả năng cách âm, cách nhiệt và chống cháy tốt, ứng dụng
trong xây dựng và công nghiệp, góp phần giảm chi phí sản xuất và góp phần bảo vệ
môi trường.
Để đạt mục tiêu trên đề ra, đề tài xác định nội dung nghiên cứu chính sau:
- Phân tích xác
định thành phần bã thải phốtpho của nhà máy DAP Hải Phòng
(phân tích thành phần hỗn hợp, CaSO
4
, hàm lượng P
2
O
5
(axit H
3
PO
4
), hàm
lượng SO
3
(H
2
SO
4
), HF…).
- Nghiên cứu lựa chọn quy trình xử lý, chế biến bã thải phốtpho của nhà máy

DAP để chế tạo vật liệu thạch cao tấm ngăn: cách âm, cách nhiệt, chống cháy…
đạt yêu cầu chất lượng ứng dụng trong xây dựng.
2

- Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện công nghệ đến tính chất sản
phẩm thạch cao và thạch cao tấm ngăn cách âm, cách nhiệt, chống cháy.
- Phân tích tính chất sản phẩm (Hàm lượng, các thông số cơ, lý hóa đặc trưng và
khả năng ứng dụng trong xây dựng và đời sống).
- Thử nghiệm chế thử sản phẩm: thạch cao tấm ngăn, cách âm, cách nhiệt, chống
cháy:10 mẫu kích thước 0,2mx1m.
-
Đề xuất phương án sản xuất quy mô pilot.

3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TÁI CHẾ VÀ SỬ DỤNG BÃ THẢI
PHOTPHO (GYPS) TRÊN THẾ GIỚI
Vấn đề xử lý chất thải công nghiệp đặc biệt là công nghiệp hóa chất đang là
nhiệm vụ quan trọng của các cấp quản lý và của nhiều nhà khoa học công nghệ, Giải
pháp tối ưu là tìm cách tái sử dụng các chất thải hoặc chuyển chúng thành nguyên liệu
hay phụ gia có giá trị hơn cho các quá trình công nghệ khác.
Trên thế gi
ới đã có nhiều nhà khoa học tập trung nghiên cứu xử lý, chế biến bã
thải phốtpho như: R.F. Korcak (Mỹ) đã nghiên cứu ảnh hưởng của bã thải công
nghiệp, bã thải phốt pho ứng dụng trong nông nghiệp với mục đích tái sử dụng phốt
pho thạch cao từ nhà máy hóa chất để cải thiện đất mặn, giảm giá trị pH, tăng năng
suất cây trồng [12]. Wilison (Mỹ) đã nghiên cứu quá trình xử
lý bã thải sản xuất phốt
pho bằng phương pháp axit ướt tạo axit photphoric [13] hay nhiều nước trên thế giới
đã nghiên cứu sản xuất xi măng chất lượng cao từ bã thải công nghiệp nhiều thành
phần. Hiện nay, tại các nước như: Mỹ, Canada, Pháp, Úc…việc tận dụng nguồn bã thải
gyps và phế liệu thạch cao để sản xuất các tấm cactong có giá trị sử dụng cao hơn là
khá phổ biến. Tại Nga, ng
ười ta sử dụng thạch cao được sản xuất từ nguồn bã thải

gyps để sản xuất xi măng [3-11], đặc biệt là xi măng giãn nở, hay sử dụng thạch cao
sản xuất từ việc tận dùng nguồn phế liệu này cho mục đích xây dựng nhà và công trình
chịu tác động ăn mòn của môi trường….[14,15]. Cũng có nhiều công trình nghiên cứu
tận dụng nguồn bã thải gyps để chế tạo các tấm vách ngă
n có khả năng cách âm, cách
nhiệt, chống cháy…. Ngoài ra trong đời sống hiện nay, thạch cao còn được sử dụng
khá phổ biến để làm trần hoặc tường, trong trang trí, nội thất xây dựng [16,17].
Tại Canada, hệ thống tái chế thạch cao hiện nay được sử dụng rộng rãi trong
việc xử lý lại các phế thải thạch cao để sản xuất các tấm các tông thạch cao mới có
chứa tới 25% phế thải. Chất lượ
ng của các tấm mới không bị giảm. Công nghệ tái chế
thạch cao đã được nghiên cứu sản xuất thành công ở Vancôvơ 17 năm trước đây. Ngày
nay, công nghệ này đang được chú ý áp dụng từ phía các nhà tổ chức chính phủ,
thương mại và bảo vệ môi trường thiên nhiên của nhiều nước khác nhau. Sự quan tâm
của các nhà máy có các chất thải thạch cao trên công trường còn bởi tiền phạt đối với
việc chuyên chở chấ
t thải đổ ra bãi chứa. Đồng thời cùng với sự giảm giá các tấm
4

cáctông thạch cao, thì tổng giá thành của các chế phẩm này bao gồm cả các chi phí
chôn lấp chất thải an toàn vẫn tiếp tục tăng lên, đặc biệt so với các hệ tường tối ưu. Sự
thiếu chỗ chứa chất thải, mối quan tâm tới sức khoẻ con người có liên quan tới sự tạo
thành các sản phẩm tiết ra kiềm ngày càng tăng thêm mối lo cho xã hội. Đây là những
vấn đề cần phải gi
ải quyết của toàn ngành sản xuất các chế phẩm thạch cao.
Hiện nay ở châu Âu việc tái chế thạch cao hầu như không được thực hiện, hoặc
thực hiện với khối lượng rất ít, trừ những chương trình hạn chế của các hãng sản xuất.
Tuy nhiên, trong năm 2002 Uỷ ban châu Âu đã thay đổi phân loại các bãi chứa phế
thải thạch cao từ bãi loại III trơ đổi thành loại II - bãi không nguy hiểm. Đ
iều này làm

tăng tổng số thu gom và sẽ làm tăng giá vận chuyển chất thải ra bãi từ 10 euro/tấn tới
85-150 euro/tấn sau ngày 17/6/2005 theo quy định của Châu Âu. Sáng kiến kinh tế này
có được là nhờ nỗ lực tái chế thạch cao từ nguồn chất thải, sẽ thúc đẩy sự phát triển
công nghệ tái chế thạch cao nhằm bảo vệ môi trường tự nhiên và nâng cao hiệu quả
kinh tế.
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ, TÁI CHẾ
BÃ THẢI PHOTPHO
(GYPS) Ở VIỆT NAM
Trong những năm gần đây, nước ta cũng đã có một số công trình nghiên cứu và
hội thảo về vấn đề xử lý tái chế và sử dụng bã thải gyps như: Nhóm tác giả:Lê Văn
Quang, Tạ Ngọc Dũng, Trịnh Thị Châm, Trường đại học bách khoa Hà Nội, đã khảo
sát khả năng sử dụng bã thải gyp thay thế thạch cao tự nhiên trong công nghiệp xi
măng [18].

Việt Nam chưa có quy trình xử lý các chất thải sau xây dựng một cách triệt để.
Nhiều nhà máy, khu công nghiệp vẫn xả khí thải trực tiếp ra môi trường mà chưa qua
khâu xử lý và khối lượng chất thải rắn thải ra chiếm dụng rất nhiều đất đai. Điều này
gây ra sự lãng phí lớn về tài nguyên đất và vật liệu. Trước thực trạng đó, Hội thảo
quốc tế "T
ận dụng thạch cao nhân tạo từ khí thải nhà máy nhiệt điện, nhà máy sản xuất
hoá chất để sản xuất vật liệu xây dựng và giảm lượng khí thải" ra đời với mục đích
nâng cao nhận thức, trình độ, kinh nghiệm cho Việt nam về công nghệ khử lưu huỳnh
FGD (Flue-Gas Desulfurization Gypsum) , các ứng dụng của thạch cao vào cuộc sống
cùng nhiều chia sẻ, trao đổi kinh nghiệm cởi mở từ các chuyên gia dày d
ặn kinh
nghiệm trong và ngoài nước trong quá trình tận thu và sử dụng thạch cao nhân tạo. Hội
thảo đã đem lại các kiến thức khoa học mới, nhiều sáng tạo và ứng dụng, có giá trị
5

thương mại, góp phần giải quyết các nguồn thải, tạo ra thạch cao có chất lượng, đáp

ứng nhu cầu ngày một lớn của thị trường Việt Nam - một nhu cầu xanh, với các sản
phẩm sạch và có chất lượng [19].
Tại Việt Nam, có một nhà máy sản xuất tấm thạch cao dùng làm vách ngăn và
tấm trần tại khu công nghiệp Hiệp Phước, Nhà Bè, Tp,HCM. Đây là nhà máy liên
doanh 100% của hai tập đoàn Lafarge của Pháp và Boral của Úc [22].
Hiện tại, cũng có một số công trình nghiên cứu để tận dụng nguồn nguyên liệu
bã phốt pho để sản xuất thạch cao, tuy nhiên kết quả nghiên cứu mới dừng lại ở quy
mô phòng thí nghiệm. Do đó, việc nghiên cứu chế biến bã thải phốtpho của nhà máy
DAP để tạo ra các vật liệu hữu ích, có giá trị cao hơn như: tấm ngăn, vật liệu cách âm,
cách nhiệt, chống cháy… và sản phẩm th
ạch cao sạch, ứng dụng trong xây dựng là
việc làm có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế cũng như vấn đề môi trường.
1.3. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN BÓN DAP HẢI PHÒNG VÀ THÀNH
PHẦN BÃ THẢI PHOTPHO
1.3.1. Công nghệ sản xuất phân bón diamoni photphat (DAP)
Nhà máy hoá chất sản xuất phân bón Diamon phốt phát - (DAP) tại Hải phòng
là nhà máy có quy mô công suất lớn và hiện đại. Nhà máy Sản xuất phân bón Diamon
Photphat (DAP) thuộc Công ty TNHH MTV DAP Vinachem được khởi công năm
2003 với tổng mức đầu t
ư là 172,385 triệu USD tại lô GI-7 khu kinh tế Đình Vũ –
thành phố Hải Phòng trên tổng diện tích 72 ha. Nhà máy đã được đưa vào vận hành và
cho ra sản phẩm đầu tiên vào ngày 12/4/2009.
Đây là Nhà máy sản xuất phân phức hợp chất lượng cao đầu tiên được xây dựng
tại Việt Nam. Dự án xây dựng Nhà máy đã thu hút sự quan tâm đặc biệt của Chính phủ
và các bộ, ngành trung ương với mục tiêu chủ động nguồn cung phân bón DAP cho
sản xuất nông nghiệp, hạ
n chế nhập khẩu, sử dụng có hiệu quả hơn nguồn apatít trong
nước, tạo công ăn việc làm cho hơn 600 công nhân khi Nhà máy đi vào hoạt động.
Nhà máy có 4 dây chuyền sản xuất chính gồm: dây chuyền sản xuất Diamon
Photphat (DAP) công suất 330.000 tấn/năm; dây chuyền sản xuất Axit Sunfuric

(H
2
SO
4
) công suất 414.000 tấn/năm; dây chuyền sản xuất Axit Photphoric (H
3
PO
4
)
công suất 161.700 tấn/năm; nhà máy nhiệt điện với 01 nồi hơi đốt than, công suất 35
tấn hơi/giờ và 01 máy phát điện có công suất 12 MW. Dự kiến, Nhà máy sau khi hoàn
6

thành sẽ đem lại doanh thu 330 triệu USD/năm; nộp ngân sách 6,6 triệu USD/năm; tiết
kiệm 145 triệu USD/năm do giảm lượng nguyên liệu nhập khẩu.
+ Công nghệ sản xuất axit sunfuric
Công ty sử dụng công nghệ sản xuất axit sunfuric dựa trên phương pháp tiếp xúc
kép và hấp thụ kép, nguyên liệu sử dụng là lưu huỳnh nguyên tố. Phương pháp tiếp
xúc được hình thành từ 3 quá trình cơ bản. Quá trình đầu tiên là quá trình đốt lưu
huỳnh bằng oxi
để tạo thành SO
2
:
S + O
2
→ SO
2

Chuyển hóa SO
2

: Do SO
2
liên tục được đưa vào thiết bị chuyển hóa, ở đây SO
2

bị oxi hóa với sự trợ giúp của xúc tác vanadi để trở thành SO
2

xúc tác
2SO
2
+ O
2
→ 2SO
3

Cuối cùng là SO
3
được hấp thụ bằng nước trong dung dịch axit sunfuric để trở
thành H
2
SO
4
.
SO
3
+ H
2
O → H
2

SO
4

+ Công nghệ sản xuất axit photphoric
Nhà máy sử dụng phương pháp ướt để sản xuất axit photphoric. Axit photphoric
được tạo ra từ phản ứng giữa axit sunfuric với quặng photphat. Quặng photphat được
sử dụng ở đây là quặng tuyển apatit và được cấp liên tục vào thiết bị phản ứng để tiếp
xúc với axit sunfuric. Phản ứng xảy ra giữa canxi trong quặng photphat với sunfat để
tạo ra canxi sunfat (CaSO
4
), thường được gọi là GYPS. Phản ứng được thể hiện bằng
phương trình dưới đây:
Ca
3
(PO
4
)
2
.CaF
2
+ 10H
2
SO
4
+ nH
2
O → 6H
3
PO
4

+ 10CaSO
4
.nH
2
O + 2HF
GYPS được tách ra khỏi dung dịch bằng phương pháp lọc và thu được axit
photphoric loãng.
Caxi sunfat tùy thuộc vào lượng nước kết hợp, có 3 dạng: khan nước, ngậm ½
nước và ngậm 2 nước.Dạng CaSO
4
và nồng độ H
3
PO
4
thay đổi theo điều kiện phân
hủy quặng photphat bằng axít H
2
SO
4
. Vì vậy quá trình sản xuất axít H
3
PO
4
chia làm 5
loại:
+ Quá trình khan nước.
- Quá trình ngậm ½ nước (Hemi hydrat).
- Quá trình ngậm 2 nước (Dihydrat).
7

- Quá trình Hemi – Dihydrat.
- Quá trình Di – Hemi hydrat.
+ Công nghệ sản xuất DAP
Phương pháp sản xuất DAP được dựa vào phản ứng chính sau:
H
3
PO
4
+ 2 NH
3
→ (NH
4
)
2
HPO
4

Quá trình sản xuất bao gồm các giai đoạn sau:
- Trung hòa sơ bộ axit photphoric bằng amoniac.
- Tạo hạt sản phẩm.
- Đóng bao.
- Xử lý khí và bụi.
1.3.2. Nguyên liệu sản xuất phân bón DAP
Nhà máy Hoá chất sản xuất phân bón Diamon phốt phát - (DAP) tại Hải phòng là
nhà máy có quy mô công suất lớn và hiện đại. Để chế tạo phân bón DAP nhà máy sử
dụng quặng Aptit Lào Cai, là một loại quặng phosphat có nguồn gốc trầm tích biển,
thành hệ ti
ền Cambri chịu các tác dụng biến chất và phong hoá. Các khoáng vật
phosphat trong đá trầm tích, phần lớn chúng biến đổi giữa floroapatit Ca
5

(PO
4
)
6
F
2
và
cacbonat-floroapatit Ca
5
([PO
4
],[CO
3
])3F. Hầu hết các phosphat trầm tích dưới dạng
cacbonat-floroapatit gọi là francolit. Dưới tác dụng của biến chất các đá phi quặng
biến thành đá phiến, dolomit và quaczit, còn đá chứa phosphat chuyển thành quặng
apatit-dolomit. Quặng apatit với các thành phần cơ bản là :
+ Ca
3
(PO4)
2

+ 3Ca
3
(PO4)
2
. CaF
2

+ 3Ca

3
(PO4)
2
. CaCl
2

+ 3Ca
3
(PO4)
2
. Ca(OH)
2

+ Fe
3
(PO4)
2
. 8H
2
O
+ 3Al
2
O
3
.2P
2
O
5
.12H
2

O
Ngoài các chất trên trong apatit còn chứa các loại như: thạch anh - SiO
2
; MgO;
MnO.
1.3.3. Các phản ứng tạo amon và diamon phốt phát (DAP)
(1) Ca
3
(PO
4
)
2
+ H
2
SO
4
→ CaSO
4
+ H
3
PO
4
.
(2) Ca
3
(PO
4
)
2
+ H

3
PO
4
→ 3Ca (H
2
PO
4
)
2

Supe phốt phát
8

(3) H
3
PO
4
+ NH
3
→ NH
4
H
2
PO
4
.
Amon phốt phát(MAP)
(4) NH
4
H

2
PO
4
+ NH
3
→ (NH
4
)
2
HPO
4

Diamon phốt phát (DAP)
(5) H
2
SO
4
+ 2NH
3
→ (NH
4
)
2
SO
4
.
Chúng ta thấy apatit tác dụng với H
2
SO
4

để tạo ra H
3
PO
4
và thải ra thạch cao dạng
CaSO
4
hay CaSO
4
.2H
2
O ( khi có nước). Tiếp theo H
3
PO
4
hay sản phẩm phản ứng (3) -
NH
4
H
2
PO
4
lại tác dụng với NH
3
tạo ra Amon phốt phát hay Diamon phốt phát
(NH
4
)
2
HPO

4
.
1.3.4. Thành phần bã thải photpho(Gyps).
Do bã thải photpho là sản phẩm từ đá photphat (hay quặng apatit) tác dụng với
axit sunfuric, nên thành phần bã thải photpho cũng rất đa dạng phụ thuộc vào nguồn
quặng photphat và quá trình công nghệ sản xuất axit photphoric[20,23, 28-32]. Thành
phần chính của bã thải phopho là thạch cao CaSO
4
; CaSO
4
.2H
2
O, có kích thước dạng
hạt trong khoảng 0-100µm trong đó khoảng 30% hạt có kích thước < 40 µm, một
lượng nhỏ còn lại H
2
SO
4
; HF; H
3
PO
4
; SiO
2
. Bã thải GYPS chứa khoảng 75 %
CaSO
4
.2H
2
O, còn lại là nước tự do; H

2
SO
4
; P
2
O
5
; F: SiO
2
; Al
2
O
3
và các chất khác
chiếm 25 %. Bã thải phopho Gyps thường có pH = 4,5-5, với lượng lớn chất thải vô cơ
và lượng các chất khác không nhỏ sẽ dẫn đến sự ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm
thạch cao và môi truờng xung quanh là điều không tránh khỏi[11,12,21].
1.4. GIỚI THIỆU VỀ THẠCH CAO
1.4.1. Nguồn gốc phương pháp sản xuất thạch cao
Thạch cao, tiếng anh là gypsum mà trong tự điển Bách Khoa Encarta
Encyclopedia định nghĩa là mộ
t loại chất khoáng rất phổ thông mang tên hóa học là
canxi sulfat, được tìm thấy trong đá vôi (limestone), và hầu như có mặt ở mọi vùng
trên trái đất [24-26].
Trong tự nhiên CaSO
4
tồn tại ở dạng 3 cơ bản: Canxi sunphat khan CaSO
4
,
canxi sunphat hemihyđrat CaSO

4
.0,5H
2
O và canxi sunphat đihyđrat CaSO
4
.2H
2
O
(thạch cao). Riêng canxi sunphat hemihyđrat có hai pha α - canxi sunphat hemihyđrat
(α-CaSO
4
.0,5H
2
O gọi tắt là α hemihyđrat) và β - canxi sunphat hemihyđrat (β-
CaSO
4
.2H
2
O gọi tắt là β hemihyđrat). Trong các pha hệ canxi sunphat tồn tại sự
chuyển hoá qua lại:
9

CaSO
4
.2H
2
O ↔ CaSO
4
.0,5H
2

O ↔ CaSO
4

Tùy trong mỗi điều kiện môi trường như nhiệt độ hay độ ẩm mà canxi sunphat
có thể tồn tại ở các pha khác nhau. Sự tồn tại của các pha hệ canxi sunphat được chỉ ra
trên giản đồ pha CaSO
4
.H
2
O:
Theo giản đồ pha hệ CaSO
4
-H
2
O thấy rằng, trong khoảng 0 đến 40
o
C độ hòa
tan của canxi sunphat hêmihyđrat tăng. Trong khoảng nhiệt độ lớn hơn 40
o
C khi nhiệt
độ tăng độ hòa tan của tất cả các pha canxi sunphat đều giảm.
Canxi sunphat có nhiều ứng dụng quan trọng, từ xa xưa con người đã biết và sử dụng
làm vữa trát hoặc tạo hình trong những công trình kiến trúc cổ ở Ý, Ai Cập… cho đến
nay người ta vẫn sử dụng rất nhiều làm vật liệu xây dựng, vữa trát tường, kỹ thuật nặn
tượng… Những ứng dụng đặc bi
ệt hơn như làm khuôn đúc chịu nhiệt, hay khuôn mẫu
trong nha khoa, làm chất hút ẩm. Trong y tế còn dùng làm khung xương, bó bột. Ngay
phấn sử dụng viết bảng cũng có thành phần chính là canxi sunphat.
Tuy nhiên không nhiều người hiểu cụ thể về cơ chế quá trình chuyển pha trong
hệ, chỉ biết rằng mua bột thạch cao trên thị trường về trộn với nước và nó rất nhanh

đông cứng. Có thể giải thích quá trình cơ bản như sau:
B
ột thạch cao trên thị trường thường là canxi sunphat hemihyđrat hoặc canxi sunphat
khan. Khi hỗn hợp với nước nó sẽ chuyển sang dạng pha canxi sunphat ngậm 2 nước
(CaSO
4
.2H
2
O) và đóng cứng lại theo phương trình:
CaSO
4
.0,5H
2
O + 1,5H
2
O = CaSO
4
.2H
2
O
hoặc CaSO
4
+ 2 H
2
O = CaSO
4
.2H
2
O
Phương trình trên mô tả cơ chế trong các quá trình sử dụng vữa thạch cao. Tuy

nhiên vấn đề là làm thế nào để có CaSO
4
dạng khan hoặc hemihyđrat?
Có rất nhiều quá trình dẫn tới sự hình thành cùa canxi sunphat. Đơn giản như phản
ứng chế tạo H
3
PO
4
trong công nghiệp:
Ca
5
F(PO
4
)
3
+ 5H
2
SO
4
+ 10H
2
O = 5CaSO
4
.2H
2
O + 3H
3
PO
4
+ HF

Hay phản ứng xử lý khí thải chứa khí sunfurơ trong công nghiệp bằng đá vôi:
CaCO
3
+ SO
2
+ 0,5H
2
O = CaSO
4
.2H
2
O + CO
2

Hoặc đơn giản như các phản ứng của các muối canxi với H
2
SO
4
:
CaCO
3
+ H
2
SO
4
+ H
2
O = CaSO
4
.2H

2
O + CO
2

Trong quá trình sản xuất supe lân đi từ quặng apatit và đá vôi, giai đoạn đầu của
phản ứng hình thành canxi sunphat như phản ứng điều chế H
3
PO
4
. Tuy nhiên nó nằm
10

ở dạng hemihydrat, sau đó quá trình ủ trong phòng hoá thành hêmihyđrat sẽ hút ẩm tạo
thành thạch cao.
Canxi sunphat đihyđrat hình thành trong tự nhiên có thể là thạch cao, còn tìm
thấy ở dạng tinh thể dạng phiến phẳng, rắn chắc là statin. Statin óng ánh có cấu trúc
tinh thể theo lớp phẳng dẹt, được khai thác làm đá xẻ. Ngoài ra có thể gặp dạng canxi
sunphát đihyđrát dạng hạt rắn chắc gọi là alabaster. Muốn sử dụng người ta khai thác
về, sau đó nung trong các lò nung ho
ặc rang trên các chảo lớn. Bán thành phẩm được
nghiền mịn, đóng bao cẩn thận rồi bán ra thị trường.
Từ đầu thế kỷ XIX nhiều nhà nghiên cứu đi vào chuyển pha thạch cao thành
hemihyđrat trong môi trường dung dịch chứa các chất điện ly như CaCl
2
, MgCl
2
,
H
2
SO

4
, NaCl… và kết quả rất khả quan khi sản phẩm hình thành dạng α hemihyđrat có
nhiều thuộc tính tốt hơn như kích thước tinh thể lớn, độ hút ẩm nhỏ, thời gian đóng rắn
chậm. Ứng dụng đặc biệt của α hemihyđrat như làm khuôn đúc chịu nhiệt lên tới
1050
o
C với độ thay đổi thể tích nhỏ hơn 0,3%, hoặc làm khuôn mẫu trong nha khoa…
Tuy nhiên để chế tạo được các mẫu α hemihyđrat với tính chất tốt đã và đang
làm tốn rất nhiều thời gian và công sức của nhiều nhà khoa học. Với các xu hướng như
giảm nhiệt độ chuyển pha, thời gian chuyển pha nhanh, kích thước tinh thể lớn hoặc
dung dịch môi trường thực hiện chuyển pha (còn gọi là dung dịch ch
ất xúc tiến).
Riêng canxi sunphat khan hyđrat hoá đóng rắn trở lại có cường độ chịu lực
kém, do đó trong quá trình chuyển pha, chỉ mong muốn dừng ở dạng hemihyđrat vừa
nhanh, đỡ tốn năng lượng và sản phẩm có tính chất quý hơn.
Có thể nói rằng, β hemihyđrat được sử dụng rất rộng rãi, tuy nhiên ứng dụng được các
nhà khoa học quan tâm chế tạo hơn cả lại là dạng α hemihy
đrat. Nhiều nhà khoa học
còn nghiên cứu cụ thể quá trình thu hồi thạch cao từ quá trình sản xuất H
3
PO
4
tránh
gây ô nhiễm môi trường, hay chế tạo α hemihyđrat từ những quá trình công nghiệp.
Đối với thạch cao tự nhiên chủ yếu mang nung rồi sử dụng trong xây dựng hay kỹ
thuật nặn tượng.
Ban đầu con người biết đến và sử dụng thạch cao bằng cách khai thác từ các mỏ
thạch cao, sau đó đưa về rang trên các chảo lớn ở nhiệt độ khoảng hơn 200
o
C, rồi

nghiền mịn để sử dụng. Sau này phát triển hơn, quá trình chuyển pha được thực hiện
trong các lò nung như lò đứng hoặc lò quay. Hiện nay thạch cao sử dụng trong công
nghiệp xây dựng vẫn được chế tạo chính theo phương pháp này. Tuy nhiên sản phẩm
11

thu được thường là hemihyđrat dạng β có cường độ chịu lực không cao, thời gian đóng
rắn nhanh và khi sử dụng cần một lượng nước khá lớn để có vữa thạch cao. Tuy nhiên
nó vẫn đáp ứng được yêu cầu trong kỹ thuật nặn tượng hoặc làm vữa trát tường.
Hiện nay Việt Nam chưa có nhà máy sản xuất thạch cao nào, chỉ có vài cơ sở
thủ công nhỏ lẻ thực hiện quá trình nung th
ạch cao. Một lượng lớn thạch cao của
Trung Quốc thâm nhập thị trường được sử dụng phổ biến làm vữa, tấm trần thạch cao.
Nước ta có mỏ thạch cao trữ lượng khá lớn nằm ở Sơn La, song đến nay sự khai thác
và chế biến quy mô vẫn chưa được áp dụng.
Thạch cao xây dựng là một chất kết dính cứng rắn được trong không khí, chế
tạo bằng cách nung thạch cao hai phân t
ử nước (CaSO
4
.2H
2
O) ở nhiệt độ 140-170
0
C
đến khi biến thành thạch cao nửa phân tử nước (CaSO
4
.0,5 H
2
O) rồi nghiền thành bột
nhỏ. Cũng có thể nghiền thạch cao hai nước trước rồi mới nung thành thạch cao nửa
nước. Trong một số sơ đồ công nghệ việc nghiền và nung được tiến hành cùng trong

một thiết bị: Khi nung thạch cao xảy ra theo phản ứng
CaSO
4
.2H
2
O → CaSO
4
.0.5H
2
O + 1.5 H
2
O
Nếu nhiệt độ nung cao 600 – 700
o
C thì đá thạch cao hai nước biến thành thạch cao
cứng CaSO
4
, loại này có tốc độ cứng rắn chậm hơn so với thạch cao xây dựng.
1.4.2. Quá trình rắn chắc
Khi nhào trộn thạch cao với nước sẽ sinh ra một loại vữa dẻo có tính linh động
tốt rồi dần dần sau một quá trình biến đổi lý, hóa, tính dẻo mất dần, quá trình đó gọi là
quá trình đông kết, sau đó thạch cao trở thành cứng rắn, độ chịu lực tăng dần, đây là
quá trình r
ắn chắc. Cả hai quá trình này được gọi chung là quá trình rắn chắc của thạch
cao.
Thạch cao tác dụng với nước theo phương trình phản ứng sau :
CaSO
4
.0,5H
2

O + 1,5 H
2
O = CaSO
4
.2H
2
O .
Quá trình rắn chắc của thạch cao chia làm 3 thời kỳ : Thời kỳ hòa tan, thời kỳ hóa keo.
thời kỳ kết tinh. Hai thời kỳ đầu gọi là thời kỳ đông kết, thời kỳ thứ 3 gọi là thời kỳ
rắn chắc và thạch cao có khả năng chịu lực. Ba thời kỳ của quá trình rắn chắc không
phân chia tách biệt và xảy ra xen kẽ với nhau.
1.4.3. Các tính chất cơ bản của thạ
ch cao
a) Độ mịn
12

Thạch cao nung xong được nghiền thành bột mịn, thạch cao càng mịn thì quá trình
thủy hóa càng nhanh, cứng rắn càng sớm và cường độ càng cao.
Độ mịn của thạch cao phải đạt chỉ tiêu lượng sót trên sàng 918 lỗ/cm
2
đối với thạch
cao loại I không lớn hơn 25% đối với loại II không lớn hơn 35%
b) Khối lượng riêng và khối lượng thể tích
Khối lượng riêng : ρ = 2600 - 2700 kg/m
3
.
Khối lượng thể tích : ρ
v
= 800 - 1000 kg/m
3

.
c) Lượng nước tiêu chuẩn
Khi nhào trộn thạch cao với nước để tạo ra vữa, nếu trộn ít nước quá thì vữa sẽ khô
khó thi công, nếu lượng nước trộn nhiều quá thì vữa sẽ nhão dễ thi công nhưng nước
thừa nhiều khi bay hơi đi để lại nhiều lỗ rỗng làm cho cường độ chịu lực của vữa giảm.
Vì vậy phải nhào trộn với một l
ượng nước thích hợp nhằm đảm bảo hai yêu cầu vừa dễ
thi công vừa đạt được cường độ chịu lực cao.
Lượng nước đảm bảo cho vữa thạch cao đạt được hai yêu cầu trên gọi là lượng nước
tiêu chuẩn. Lượng nước đó đảm bảo cho hồ thạch cao có độ đặc tiêu chuẩn và được
biểu thị bằng tỷ lệ % nước so với khối lượ
ng của thạch cao.
d) Tính chất cơ, lý nhiệt
Tính chất cơ lý và nhiệt vật lý của thạch cao phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tỷ lệ
nước, hàm lượng thạch cao và các tạp chất,
Điểm mạnh của thạch cao nhẹ cốt sợi là cách nhiệt, chịu kéo uốn, chống va đập
tốt, độ bền dẻo dai cao. Do đó, chúng rất phù hợp với những kết cấu c
ần cách nhiệt,
cách âm, đồng thời chịu kéo uốn hay va đập. Sự có mặt của sợi làm giảm đáng kể hiện
tượng biến đổi thể tích của thạch cao nhẹ trong quá trình rắn chắc hay do quá trình
thay đổi nhiệt độ hay độ ẩm. Điều này làm tăng tuổi thọ của thạch cao cốt sợi.
Cốt sợi sử dụng trong thạch cao siêu nhẹ có nhiều loại. Nhưng phổ biế
n nhất là
bông sợi thủy tinh, sợi amian, sợi tổng hợp…Nhìn chung, các loại sợi có độ bền và
khả năng dính bám cao. Hiện nay, ở nước ta đã chế tạo thành công thạch cao cốt sợi
thủy tinh nói chung và thạch cao nhẹ nói riêng cùng các loại khác được dùng trong xây
dựng và trang trí nội thất chủ yếu ở dạng tấm, vách ngăn. Loại này có khối lượng thể
tích khoảng 1000-1600 kg/m3 , cường độ nén 10-12 Mpa, cường độ kéo 4-6 Mpa. Gần
13

đây, Viện Khoa học công nghệ vật liệu xây dựng đã chế tạo thành công tấm Composit
từ cốt sợi rơm. Tuy nhiên sản phẩm này kém bền trong môi trường ẩm.
Trên đây là một số loại thạch cao nhẹ thông dụng nhất, chúng được sử dụng
rộng rãi trong nghành xây dựng và thiết kế trang trí nội thất, không ngừng phát triển cả
trong nước và trên thế giới với nhiều chủng loại, kích cỡ và tính nă
ng sử dụng. Trong
điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, việc sử dụng thạch cao siêu nhẹ cho công trình
xây dựng sẽ mang lại hiệu quả kỹ thuật to lớn.
1.5. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ, TÁI CHẾ BÃ
THẢI PHOTPHO
Với việc xây dựng nhà máy xử lý lại chất thải GYPS để tạo sản phẩm thạch cao
sạch là việc làm có ý nghĩa rất lớn đến ngu
ồn nguyên liệu thạch cao cho công nghiệp
xây dựng và sản xuất xi măng cũng như môi trường.
GYPS thải được sử dụng để sản xuất thạch cao là loại thải đã để lâu trải qua mùa
mưa. Trường hợp sử dụng thải GYPS ngay từ băng tải của DAP thì chỉ tăng thêm một
lượng sữa vôi và hoá chất khác trong quá trình ngâm rửa.
* Quy trình xử lý chất thải GYPS
Loại bỏ các chất có hạ
i trong thải GYPS
- Xử lý chất đen
Chất đen đuợc tạo thành do các tạp chất hữu cơ bị cháy bởi phản ứng hoá học giữa
Apatit và axit H
2
S0
4
.
Để tạo cho sản phẩm thạch cao có chất lượng cao và có màu trắng, công nghệ sản
xuất cần loại bỏ các tạp chất đen. Do bị cháy nên chúng hầu như có tỷ trọng nhỏ hơn
nước, khi cho vào nước sẽ nổi lên trên mặt nước và được vớt để tách ra.

- Xử lý H
3
PO
4
hay P
2
O
5

Thực tế phốt pho thuờng ở các dạng trắng và màu.
Phốt pho trắng có độ hoà tan cao. Màu đỏ, đen khó hoà tan hơn. H
3
PO
4
là sản
phẩm của phản ứng (1) hoặc hình thành từ P
2
O
5
. Khi dư và ở trong môi trường nước
thì phân ly:
H
3
PO
4
→ H
+
+ H
2
PO

4
-
H
2
PO
4
- → H
+
+ HPO
4
2-
HPO
4
2-
→ H
+
+ PO
4

3-

14

Gốc ion PO
x
này có khả năng tác dụng với các chất bazơ hay muối gốc kim loại tạo
muối kết tủa dạng rắn hay hoà tan trong nước và trôi đi (Do hàm luợng quá ít lên
không gây ảnh huởng tới môi trường và bản thân là chất ít gây độc hại).
H
3

PO
4
+ Ca(OH)
2
→ Ca
3
(PO
4
)
2
+ H
2
O
H
3
PO
4
+ Na(OH→ Na
3
PO
4
+ H
2
O
H
3
PO
4
+ Ca(OH)
2

→ Ca
3
(PO
4
)
2
(thành phần khoáng Apatit - rắn)
H
3
PO
4
→ HO- P(OOH) - O - P(OOH) - O - P(OOH) - OH
Nếu có Na
Na - P(OOH) - O - P(OOH) - O - P(OOHO - Na
Khi tham gia phản ứng với NaOH
NaOH + H
3
PO
4
→ Na
4
P
2
O
7
+ H
2
O
Hàm lượng NaOH phải được tính toán cụ thể vì nó sẽ gây tác dụng xấu tới bê tông
cốt thép.

- Xử lý F hay HF
Trong apatit có CaF
2
thì:
CaF
2
+ H
2
SO
4
→ CaSO
4
+ HF (Phản ứng ở nhiệt độ 200
o
C). Thạch cao được tạo ra.
Còn HF làm chảy thạch anh. Còn SiF
2
; CaF
2
; Si(OH)
4
… rắn ở cùng cát thạch anh và
có thể một phần nhỏ nằm trong bùn thạch cao
SiF
2
+ H
2
O → Si(OH)
4
+ HF

HF + Ca(OH)
2
→ CaF
2
+ H
2
O
HF + NaOH → NaF + H
2
O
Nhưng do hàm luợng có trong thải rất ít 0,02 % (HF còn tham gia với Ca(OH)
2
tạo
CaF
2
ở dạng rắn, hay với NaOH tạo NaF).
Nếu trong Apatit có Mg thì sẽ tạo MgSiF
6

Nếu F ở dạng nguyên tố độc lập thì F thuộc nhóm 7 chu kỳ 2 giống như H; Cl
nó dễ bay hơi.
- Xử lý SiO
2

Thạch anh SiO
2
có trong thải GYPS tới 15 % là một chất vô cơ ít ảnh hưởng tới
chất lượng của xi măng cũng như bê tông.
Để tạo thạch cao CaSO
4

.2H
2
O có hàm lượng cao (90 %) thì chúng ta phải loại bỏ
thạch anh SiO
2
với 15 % chiếm trong thải GYPS. Để loại bỏ các hạt thạch anh trơ trên
thì biện pháp tối ưu nhất là sàng loại bỏ trước khi sấy hoặc sau khi sấy.
15

Nếu sàng trước khi sấy thì phải tạo hỗn hợp thạch cao - SiO
2
dạng bùn lỏng sau đó
bơm qua sàng 0,14 để loại hạt to SiO
2
. Hạt thạch cao mịn hơn sẽ lọt qua sàng.
- Xử lý Al
2
O
3

Al
2
O
3
có trong thải GYPS rất ít 1,0%. Al
2
O
3
không gây ảnh huởng tới môi
trường.

+ Khi H
2
SO
4
dư thì
Al
2
O
3
+ H
2
SO
4
→ Al
2
(SO
4
)
3
+ H
2
O
+ Khi có NaOH (hay các chất khác)
Al
2
O
3
+ NaOH →Na
2
O.Al

2
O
3
.
Kết quả là hàm lượng Al
2
O
3
tự do lại càng ít đi, đồng thời ít tồn tại ở dạng tự do và
không gây ảnh hưởng tới môi trường.
- Xử lý CaO và SO
3

Thường CaO và SO
3
liên kết tạo khoáng thạch cao CaSO
4
:
CaO + SO
3
→ CaSO
4
. (tỷ lệ CaO:SO
3
= 56:80)
CaO + SO
3
+ H
2
O → CaSO

4
.2H
2
O
Để loại bỏ hết SO
3
tồn tại dưới dạng axit H
2
SO
4 ,
thường dùng dung dịch sữa vôi
dư:
H
2
SO
4
+ Ca(OH)
2
→ CaSO
4
+H
2
O
CaSO
4
.2H
2
O. Thạch cao đó là sản phẩm mà chúng ta cần.

1.6. CÁC ỨNG DỤNG CỦA THẠCH CAO TRONG ĐỜI SỐNG XÃ HỘI

Thạch cao, hiện nay là loại vật liệu được sử dụng khá nhiều trong lĩnh vực trang
trí nội thất. Ưu điểm của sản phẩm thạch cao là đa dạng, phong phú đáp ứng những
yêu cầu nghiêm ngặt về mỹ thuật, trang trí linh hoạt và đáp ứng yêu cầu kỹ thuậ
t như:
+ Có khả năng chống cháy, chịu nước, cách âm và tiêu âm.
+ Dễ sử dụng, dễ lắp đặt, nhanh gọn,chi phí đầu tư thấp.
+ Không hại sức khỏe và thân thiện môi trường.
+ Bền và nhẹ.
1.6.1. Ứng dụng làm trần thạch cao [16]
Trần thạch cao hiện là vật liệu được sử dụng khá nhiều trong lĩnh vực trang trí
nội thất. Vì vậy hiểu, phân loại và sử dụng đúng cách cho từ
ng mục đích sẽ mang lại
16

hiệu quả cao cho ngôi nhà cuả bạn.Tấm thạch cao là một trong những vật liệu phổ biến
dùng để làm trần hoặc tường nội thất trong xây dựng gia dụng và thương mại.
Đặc tính
- Bề mặt mịn, phẳng, đẹp mắt, dễ dàng trang trí và có độ cứng tốt.
- Dễ dàng ghép nối các tấm lại với nhau, tường nhà và trần sẽ rất phẳng mịn. Hơn nữa
vì bề mặt c
ủa tấm thạch cao mịn láng hơn tất cả các loại tường bê-tông nên nó tạo
cho ngôi nhà một dáng vẻ vượt trội.
- Sau khi hoàn tất trang trí, có thể sử dụng sơn tay hay sơn xịt hoặc các loại trang trí
khác như giấy dán tường hoặc gạch trang trí.
- Đặc tính hữu cơ của tấm thạch cao là mềm dẻo nên không bị nứt dùđược sử dụng
một thời gian dài, đó là một lợi thế đáng k
ể trong việc sửdụng tấm thạch cao cho các
công trình xây dựng.
- Tấm thạch cao cũng có thể dễ dàng ứng dụng cho các trần nhà và tường có độ cong
vênh.

Khả năng cách nhiệt, cách âm và tiết kiệm năng lượng

Hình 1.1: Cấu tạo tấm thạch cao ứng dụng làm trần trong xây dựng
- Tấm thạch cao có khả năng chống cháy và cách nhiệt rất tốt. Nó không hấp
thu độ nóng và tỉ lệ dẫn nhiệt thấp hơn các loại vật liệu khác như bê-tông, gạch,
kính… Do vậy tấm thạch cao có thể ngăn cản sức nóng và giảm đi năng lượng tiêu thụ
cho hệ thống máy điều hòa.
- Vì có đặc tính cách nhiệt nên t
ấm thạch cao được sử dụng rộng rãi cho trần và
tường nội thất để ngăn ngừa hỏa hoạn. Hơn nữa, nó cũng rất thường được dùng như là
phần bọc ngoài của các cấu trúc cao tầng nhằm ngăn ngừa thiệt hại trong trường hợp
có cháy. Tấm thạch cao có khả năng chịu đựng được lửa trong hơn 3 giờ đồng hồ.
17

- Một chức năng khác nữa là cách âm. Tấm thạch cao có khả năng làm giảm đi
âm thanh từ khoảng giữa 35-60dB. Đây chính là lý do vì sao các rạp hát, nhà máy…
thường chọn tấm thạch cao cho hệ thống cách âm.
- Trần thạch cao có tính bền vững, nếu thi công đúng kỷ thuật, tuổi thọ trung
bình của trần thạch cao trên 10 năm.

Hình 1.2: Tấm trần thạch cao tại Trung tâm Hội nghị quốc gia
1.6.2. Ứng dụng làm vách thạch cao, tường thạch cao, tấm thạch cao
Thạch cao được dùng để ngăn nhanh các phòng ban làm việc với chi phí thấp, thời
gian thi công nhanh. tiện lợi trong việc ngăn và không ngăn. Vách thạch cao, vách
trang trí được chế tạo bằng các chất liệu tấm thạch cao, tấm thạch cao kết hợp với hệ
thống khung xương và phụ kiện sẽ tạo ra các vách ngăn nhẹ dùng trong xây dựng và
trang trí nội thất.
+ Thanh đứng:
là thanh chịu lực để đỡ hệ vách ngăn.
+ Thanh ngang:được liên kết với thanh đứng bằng Ri-vê để giúp định vị các

thanh chính.
+Tấm thạch cao: Được liên kết với thanh đứng và thanh ngang bằng Ri-vê
hoặc vít để tạo thành vách.
Mô hình mặt cắt vách thạch cao và tường thạch cao
Vật liệu sử dụng:Thanhđứng; thanh ngang (giữa trần và sàn) ; GH chịu Lửa và tấm
GH chịu lửa.Mức chịu lửa : 1giờ
18



Hình 1.3 : Vách ngăn thạch cao Hình 1.4 : Tường thạch cao Gyproc
Hệ tường thạch cao Gyproc là hệ tường không mang lực, sử dụng biện pháp thi
công khô; cấu tạo bao gồm hệ khung xương , tấm thạch cao Gyproc gắn 2 bên bằng vít
thạch cao.
Các lợi ích của hệ thống tường thạch cao:
- Trọng lượng nhẹ, nhẹ hơn tường gạch truyền thống từ 8 – 10 lần
- Tốc độ thi công nhanh, nhanh gấp 3-4 lầ
n so với tốc độ xây tường gạch truyền
thống.
- Tính năng hệ thống cao cấp: chống cháy tới 4 giờ; cách âm lên đến 80dB và tiết
kiệm năng lượng.
- Hiệu quả thẩm mỹ cao: bề mặt phẳng mịn, không có vết nứt, dễ dàng hoàn thiện
với sơn hoặc giấy.
- Linh hoạt trong tạo và phân chia không gian sống.
- Giải pháp kỹ thuật đa dạ
ng có thể đáp ứng bất kỳ yêu cầu nào.
- Công nghệ lắp dựng khô, sạch sẽ, không gây bẩn cho môi trường.
Tấm thạch cao
Tấm thạch cao có 2 kiểu cạnh chính, phù hợp với các mục đích sử dụng khác nhau:Thi
công trần nổi (T-Bar), trần chìm và hệ thống tường nội thất.

19



Hình 1.5: Tấm thạch cao cạnh vuông
Thích hợp thi công trần nổi (T-Bar) và hệ
thống tường nội thất –không cần xử lý
mối nối giữa hai tấm thạch cao.

Hình 1.6: Tấm thạch cao cạnh vát
Thích hợp cho thi công các loại trần và
tường nội thất cần bề mặt phẳng - phải xử
lý mối nối giữa hai tấm thạch cao bằng
bột thạch cao xửlý mối nối chuyên dùng.
Phân loại tấm thạch cao theo tính năng:
Tấm thạch được chia thành 5 loại gồm: tấm thạch cao tiêu chuẩn, chống ẩm, chống
cháy, chống nhiệt và tiêu âm.
Lưu ý
:- Tấm thạch cao là loại vật liệu kỵ nước. Do vậy, trước khi thi công cần phải
kiểm tra toàn bộ mái và hệ thống nước trong nhà, tránh sự rò rỉ của nước xuống hệ
thống trần và tường thạch cao.
- Thạch cao vẫn bị co ngót vật liệu, cho nên phải chấp nhận hiện tượng nứt trần ở các
chỗ trét mastic khi thi công trần khung chìm hoặc tường nội thất. Những vết nứ
t này
có khi chỉ giống như một sợi tóc chạy ngang, nhưng sẽ tạo sự khó chịu cho chủ nhân
và lâu ngày vết nứt sẽ lớn dần, mất thẩm mỹ. Do vậy đễ hạn chế hiện tượng này, cần
phải thi côngđúng yêu cầu kỹ thuật, xử lý mối nối giữa hai tấm thạch cao bằng bột
chuyên dùng, trong trường hợp cần thiết, nên tham khảo ý kiến của nhà phân phối.
1.6.3. Ứng dụng thạch cao làm phụ gia trong sản xuất xi măng
Hiện nay ngành xây dựng đang sử dụng một số lượng rất lớn các loại xi măng

đặc biệt như: Xi măng đông cứng siêu nhanh, xi măng chịu nhiệt, xi măng chịu ăn
mòn, xi măng giãn nở và xi măng aluminat để xây dựng nhà và công trình chịu tác
động ăn mòn của môi trường hoặc trong khoan giếng khai thác dầu mỏ, khí đốt kể cả
trong xây dự
ng các công trình tổ hợp sản xuất nhiệt cho nhiều ngành công nghiệp khác