Nghiên cứu phản ứng oxy hóa Paraffin

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 3
PHẦN I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 5
I.1. Đặc điểm của dầu thô Việt Nam 5
I.1.1. Dầu thô Việt Nam thuộc loại dầu nhẹ vừa phải 5
I.1.2. Dầu thô Việt Nam là loại dầu sạch, chứa rất ít các độc tố lưu
huỳnh, nitơ, kim loại nặng 5
I.1.3. Dầu thô Việt Nam chứa nhiều hydrocacbon parafinic, đặc biệt
chứa hydrocacbon n-parafin C
10
÷ C
40
6
I.2. Tổng quan về quá trình oxy hóa n-parafin 6
I.2.1. Lý thuyết quá trình oxy hóa 6
I.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa n-parafin 17
I.2.3. Ứng dụng của phản ứng oxy hóa n-parafin 19
I.3. Những khái niệm về tuyển khoáng 19
I.3.1. Phân loại tuyển khoáng 19
I.3.2. Công nghệ tuyển nổi 20
I.3.3. Công dụng thuốc tuyển nổi 22
I.3.4. Cơ chế tác dụng của thuốc tập hợp 22
I.4. Tổng quan về apatit 23
PHẦN II: THỰC NGHIỆM 25
II.1. Những phương pháp phân tích sử dụng trong nghiên cứu 25
II.1.1. Các phương pháp chủ yếu sử dụng để đánh giá chỉ tiêu kỹ
thuật cơ bản của nguyên liệu 25
Ngô Trung Dũng
1

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
II.1.2. Các phương pháp chủ yếu sử dụng để đánh giá chỉ tiêu kỹ
thuật cơ bản của sản phẩm 25
II.2. Thiết bị và hóa chất sử dụng cho nghiên cứu 27
II.3. Chuẩn bị nguyên liệu cho phản ứng oxy hóa 27
II.3.1. Chế tạo parafin từ phân đoạn nhiệt độ sôi từ 250 ÷ 385
0
C dầu
mở bạch hổ 28
II.3.2. Tách parafin từ dầu diezel (DO) 28
II.3.3. Parafin trên thị trường 29
II.4. Oxy hóa parafin 29
II.4.1. Sơ đồ thiết bị thí nghiệm oxy hóa 29
II.4.2. Thí nghiệm oxy hóa parafin 30
II.4.3. Phân tích sản phẩm 30
PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33
III.1. Kết quả phân tích các tính chất của nguyên liệu dùng cho phản
ứng oxy hóa n-parafin 33
III.2. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến quá trình oxy hóa 35
III.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng 39
III.4. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến hiệu suất phản ứng oxy
hóa
43
III.5. Ảnh hưởng của vận tốc sục khí đến phản ứng oxy hóa 46
Ngô Trung Dũng
2
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
MỞ ĐẦU
Quặng Apatit là nguồn nguyên liệu quí để sản xuất phân bón và các
hoá chất cơ bản. Nước ta có mỏ Apatit Lào cai là một trong những mỏ có

trữ lượng lớn trên thế giới. Từ hàng chục năm nay công ty Apatit Việt nam
đã tổ chức khai thác quặng Apatit để sản xuất phân bón phục vụ cho nông
nghiệp. Quặng khai thác gồm có 3 loại: loại 1 là loại quặng có hàm lượng
P
2
O
5
> 32% được sử dụng thẳng để sản xuất phân bón. Quặng loại 2 có
hàm lượng P
2
O
5
> 20% được sử dụng làm nguyên liệu cho các nhà máy sản
xuất phân lân nung chảy. Quặng loại 3 hàm lượng P
2
O
5
chỉ đạt 14-18% để
sử dụng được cần phải qua quá trình tuyển nổi để nâng hàm lượng P
2
O
5
lên
đạt tiêu chuẩn thương phẩm (> 32%). Trữ lượng quặng loại 3 là lớn nhất.
Sau vài chục năm khai thác quặng loại 1 cạn dần vì vậy để sản xuất có hiệu
quả, tránh lãng phí tài nguyên phải chú trọng việc khai thác và sử dụng có
hiệu quả quặng Apatit loại 3[2,5].
Một trong các yếu tố quan trọng nhất cho nhà máy tuyển nổi hoạt
động được là thuốc tuyển (các hoá chất sử dụng trong quá trình tuyển nổi).
Cho đến nay, nhà máy tuyển quặng Apatit Việt nam đã sử dụng các loại

thuốc tuyển của Liên xô, Phần lan, Thuỵ điển, Anh, Mỹ, Đức
Thành phần chủ yếu của thuốc tập hợp dùng để tuyển nổi quặng
Apatit loại 3 là hỗn hợp các hợp chất hữu cơ chứa oxy [2,37,38]: rượu béo
và axit béo, tuỳ theo loại thuốc mà tỷ lệ axit béo trong thuốc tuyển thay đổi
từ 40 đến hơn 90%. Nhiều loại thuốc tuyển ngoại thương phẩm ở dạng
dung dịch xà phòng tan trong nước, hàm lượng hoạt chất hữu cơ chỉ từ 40-
50%. Khi nhập thuốc tuyển ta đã phải nhập và chuyên chở một lượng lớn
nước vô ích, điều đó là không kinh tế do vậy việc nghiên cứu tạo ra công
nghệ sản xuất thuốc tuyển để thay thế dần thuốc nhập ngoại, tiết kiệm
ngoại tệ và chủ động trong sản xuất là cần thiết và cấp bách.
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều phương pháp chế tạo thuốc tuyển
quặng từ các nguồn nguyên liệu khác nhau: tổng hợp từ nguyên liệu là sản
phẩm dầu mỏ [31,32,33], từ dầu thực vật, mỡ động vật ở Việt nam nguyên
Ngô Trung Dũng
3
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
liệu để sản xuất thuốc tuyển có thể đi từ các nguồn dầu thực vật như dầu
lạc, dầu vừng, dầu hạt cao su, dầu dừa, dầu màng tang Từ mỡ động vật
như mỡ lợn, mỡ cá Tuy nhiên các nguyên liệu trên còn là được dùng
nhiều trong ngành thực phẩm vì vậy hướng nghiên cứu chế tạo thuốc tuyển
từ nguồn nguyên liệu hoá dầu trên cơ sở oxy hoá các phân đoạn parafin
lỏng là có triển vọng hơn cả, vì khi Việt nam có công nghệ lọc hoá dầu
phát triển thì nguồn nguyên liệu parafin lỏng cho sản xuất là rất dồi dào.
Bản đồ án này nghiên cứu công nghệ oxy hoá parafin lỏng, các
thông số ảnh hưởng tới phản ứng oxy hoá parafin lỏng, tìm ra các điều kiện
tối ưu đối với phản ứng oxy hoá parafin lỏng để áp dụng vào sản xuất công
nghiệp .
Ngô Trung Dũng
4
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin

PHẦN I
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
I.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA DẦU MỎ VIỆT NAM
Dầu thô Việt nam thuộc họ dầu parafinic. Trong số các mỏ dầu đang
khai thác ở Việt Nam, quan trọng nhất là mỏ dầu Bạch Hổ và mỏ dầu Đại
Hùng. Dầu thô khai thác từ hai mỏ này chiếm 80 ÷ 90% tổng sản lượng dầu
thô ở Việt Nam. Vì vậy dầu thô Bạch Hổ và Đại Hùng được xem là hai loại
dầu tiêu biểu nhất của Việt Nam, thông qua các nghiên cứu dầu mỏ Bạch
Hổ và Đại Hùng ta có thể rút ra những tính chất đặc trưng quan trọng của
dầu mỏ Việt Nam.
I.1.1. Dầu thô Việt Nam thuộc loại dầu nhẹ vừa phải.
Tỷ trọng của dầu thô Việt Nam nằm trong giới hạn 0,83 ÷ 0,85. Dầu Bạch
Hổ có tỷ trọng 0,8379, dầu Đại Hùng có tỷ trọng 0,8403.
Trong dầu thô Việt Nam, tổng hiệu suất của sản phẩm trắng chiếm từ
50 ÷ 60%. Dầu càng nhẹ tổng hiệu suất sản phẩm trắng càng cao và dầu đó
có giá trị càng cao.
I.1.2. Dầu thô Việt Nam là loại dầu sạch, chứa rất ít các độc tố, lưu huỳnh,
nitơ, kim loại nặng.
Hàm lượng lưu huỳnh trong dầu thô Việt Nam rất ít. Trong dầu thô
Bạch Hổ chỉ chứa 0,03 ÷ 0,05% lưu huỳnh, dầu thô Đại Hùng chứa 0,08%.
Khi dầu thô chứa dưới 0,5% lưu huỳnh sẽ được xếp vào loại dầu thô ít lưu
huỳnh và có giá trị cao trên thế giới . Do chi phí sản xuất các sản phẩm đạt
chất lượng theo qui định về hàm lượng lưu huỳnh đối với dầu ít lưu huỳnh
thấp hơn nhiều so với dầu thô có hàm lượng lưu huỳnh cao.
Các kim loại nặng, các hợp chất chứa nitơ trong dầu Bạch Hổ và Đại
Hùng đều rất ít. Kim loại nặng có hại làm giảm chất lượng và giá trị của
dầu thô, thường đựơc quan tâm nhất là niken và vanađi. Trong dầu thô
Bạch Hổ hàm lượng vanađi chỉ có 0,09ppm và hàm lượng niken là 2,64
ppm. Trong dầu thô Đại Hùng hàm lượng vanađi là 0,15ppm và hàm lượng
Ngô Trung Dũng

5
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
niken là 2,54 ppm. Hàm lượng nitơ trong dầu Bạch Hổ là 0,04% còn trong
dầu thô Đại Hùng là 0,03%.
Dầu thô Bạch Hổ và Đại Hùng đều thuộc họ dầu thô chứa ít chất
nhựa và asphanten. Ở dầu thô Bạch Hổ hàm lượng chất nhựa là 1,97%,
asphanten là 0,77%, chỉ số cốc conradson là 0,86%. Ở dầu thô Đại Hùng
hàm lượng chất nhựa là 7,55% và 2,5% asphanten, chỉ số cốc conradson
2,50%.
I.1.3. Dầu thô Việt Nam chứa nhiều hydrocacbon parafinic, đặc biệt chứa
hydrocacbon n-parafin C
10
÷ C
40
.
Các hydrocacbon n-parafinic C
10
÷ C
40
được gọi chung là parafin có
rất nhiều trong dầu thô Bạch Hổ và Đại Hùng. Trong dầu thô Bạch Hổ hàm
lượng parafin lên đến 29% còn trong dầu mỏ Đại Hùng là 17,8%. Tổng
hàm lượng n- parafin rắn trong dầu mỏ Bạch Hổ là 25,67% còn trong dầu
thô Đại Hùng là 16,63%. Sự phân bố các n- parafin rắn này kéo dài từ C
16
đến C
34
và có sự phân bố không đều tập trung trong khoảng C
18
đến C

27
. Sự
có mặt của parafin với hàm lượng rất cao trong dầu thô Bạch Hổ và Đại
Hùng đã làm cho dầu thô giảm hẳn độ linh dộng ở nhiệt độ thấp, thậm chí
ngay cả ở nhiệt độ thường.
Điểm đông đặc của dầu thô Bạch Hổ là 33
0
C, của dầu thô Đại Hùng
là 27
0
C. Tuy nhiên parafin không phải là hợp chất hại. Parafin dạng lỏng là
nguyên liệu rất tốt để sản xuất nhiều hợp chất trung gian quan trọng như
các rượu béo, axit béo, chất hoá dẻo đặc biệt trong sản xuất các chất hoạt
động bề mặt và tẩy rửa, không ảnh hưởng đến môi trường do có thể bị phân
huỷ sinh học khi nằm trong nước thải. Các parafin rắn dùng trong mĩ phẩm,
chất cách điện, làm giấy sáp bao gói.
I.2. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH OXY HÓA PARAFIN.
I.2.1. Lý thuyết quá trình oxy hoá.
Quá trình oxy hoá có ý nghĩa rất lớn trong công nghiệp tổng hợp hữu
cơ. Có rất nhiều sản phẩm trung gian, dung môi, monome, chất dẻo, các
hoá chất cơ bản được điều chế theo phương pháp oxy hoá. Do được sử
dụng nguồn nguyên liệu là oxy của không khí, giá thành sản phẩm điều chế
Ngô Trung Dũng
6
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
theo phương pháp oxy hoá rẻ hơn so với một số phương pháp khác. Vì vậy
quá trình oxy hoá là một trong những quá trình quan trọng nhất trong công
nghiệp hữu cơ và có nhiều triển vọng phát triển.
Có thể chia phản ứng oxi hoá thành 3 loại:
- Oxi hoá không làm đứt mạch C, có thể oxi hoá ở nguyên tử C bão

hoà trong parafin, naften, mạch nhánh của alkyl thơm, oxy hoá rượu và
andehyt :

CH
3
CH
2
CH
3
+ O
2
→ (CH
3
)
2
C = O + H
2
O
CH
2
= CH - CH
3
+ O
2
→ CH
2
= CH – CHO + H
2
O
- Oxi hoá khử cấu trúc, làm đứt liên kết C – C

CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
+ 5/2 O
2
→ 2 CH
3
COOH + H
2
O
RCH=CHR’ + 2O
2
→ RCOOH + R’COOH
- Oxi hoá kèm theo quá trình ngưng tụ:
2RHS + 1/2O
2
→ RSSR + H
2
O
2RH + 3/2O
2
→ ROOR + H
2
O
Có thể tiến hành oxy hoá đồng thể hay oxy hoá dị thể trong pha lỏng

hay pha khí.
Quá trình oxi hoá đồng thể tiến hành trong pha lỏng không có xúc
tác rắn. Các xúc tác sử dụng trong quá trình oxy hoá đồng thể trong pha
lỏng thông thường là muối của kim loại chuyển tiếp. Xúc tác có tác dụng
rút ngắn thời gian của quá trình và hướng quá trình oxy hoá đi theo hướng
cần thiết.
Quá trình oxy hoá dị thể là quá trình oxy hoá khi có mặt xúc tác rắn,
thường dùng để oxy hoá olefin và các hợp chất thơm (tổng hợp etylen oxít,
acrolein, anhydrit phtaleic ). Phần lớn xúc tác dị thể dùng cho quá trình
oxy hoá được chuẩn bị bằng cách kết tủa trên các chất mang khác nhau ( đá
Ngô Trung Dũng
7
CH
3
CH
2
CH
3
+ 1/2O
2 →
CH
3
CHCH
3
OH
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
bọt, oxit nhôm, silicagen ). Đôi khi người ta sử dụng xúc tác ở dạng lưới,
phoi bào (đồng), hoặc nghiền nhỏ đến kích thước cần thiết (V
2
O

5
).
I.2.1.1. Quá trình oxi hoá có xúc tác trong pha lỏng đồng thể
Quá trình này cho phép phát hiện và xác định các sản phẩm trung
gian một cách dễ dàng hơn do các điều kiện phản ứng không khắc nghiệt
hơn so với sự oxy hoá trong pha lỏng dị thể, điều này cho phép có một
công nghệ đơn giản hơn.
Các xúc tác thường dùng ở dạng phức phối trí kim loại hoặc dạng
ion kim loại.
Các chất xúc tác ở dạng phối trí kim loại thường là các muối vô cơ
hoặc các hợp chất cơ kim của các kim loại chuyển tiếp nhóm VIII, đặc biệt
là các kim loại Fe, Co, Ni, Pd, Pt. Tính chất đặc trưng của các kim loại này
là nó có thể có nhiều trạng thái hoá trị. Các trạng thái oxi hoá khác nhau
xuất hiện với các mức năng lượng khác nhau rất ít. Các kim loại chuyển
tiếp này có khả năng đặc biệt trong sự hình thành và phá vỡ các liên lết
phối trí, điều này tạo cho chúng trở nên hữu ích trong các phản ứng oxy
hoá trong pha lỏng đồng thể.
Các phức phối trí được sử dụng là các hợp chất của Co như
[Co(NH
3
)
6
]Cl
3
và các muối của paladi
Các xúc tác dạng ion kim loại gồm: oxit kim loại, các muối axit hữu
cơ của các kim loại và các muối vô cơ chứa các ion kim loại ở trạng thái
hoá trị cao như: pemanganat, cromat. Xúc tác trong pha lỏng đồng thể là
các muối axit hữu cơ kim loại. Các muối kim loại được sử dụng rộng rãi
nhất là axetat, propionat của Co, Ni, Cr và Mn. Các muối axit hữu cơ mạch

dài cũng như các muối axit thơm như stearat, naphtenat cũng có các hoạt
tính oxi hoá tương tự nhưng khó điều chế và giá thành đắt hơn.
Các muối kim loại này tuy có bản chất khác nhau nhưng chúng điều
chế phản ứng oxy hoá theo cơ chế gốc đồng thể. Cơ chế này gồm 3 giai
đoạn: tạo gốc tự do, phát triển mạch và cắt mạch.
Ngô Trung Dũng
8
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
Vai trò của xúc tác dạng ion kim loại được thể hiện trong phản ứng
oxy hoá parafin theo cơ chế sau:
Vai trò của peroxyt và hydroperoxyt trong các xúc tác ion kim loại
của các phản ứng oxy hoá đã được thấy ở cơ chế trên.
Cả peroxyt và hydroperoxyt đều được tìm thấy trong tất cả các phản
ứng oxy hoá và cả trong phản ứng tự oxy hoá của hydrocacbon. Trong các
ankan các nguyên tử cacbon bậc 3 bị tấn công rất nhanh, tiếp đến là nhóm
CH
2
rồi nhóm CH
3
ở cuối phân tử. Trong anken hydroperoxyt tấn công vào
nhóm CH
2
hoặc nhóm CH
3
liên kết trực tiếp với cacbon có nối đôi, ở hợp
chất thơm hydroperoxyt tấn công vào mạch nhánh ở vị trí CH hoặc CH
2
liên kết trực tiếp với nhân thơm. Các nhà khoa học đã chứng minh rằng các
hiđropeoxit được tạo ra đầu tiên trong quá trình cháy bình thường của các
hiđrocacbon. Ở nhiệt độ cao sự phân huỷ các peroxyt và hydroperoxyt xảy

ra rất nhanh.
Sự phân huỷ nhiệt của hiđropeoxit có thể theo 3 bước sau:
- Phân huỷ đồng thể:
R - O - O - H → RO
•
+
•
OH
Ngô Trung Dũng
9
RH
R
•
+ H
+
+ Co
2+
+O
2
ROO
•
+RH
ROOH + R
•
Co
3+
+Co
3+
+Co
2+

ROO
•
+ H
+
+ Co
2+
RO
•
+ OH
-
+ Co
3+
+RH
ROH + R
•
Hình thành gốc peoxit

Hình thành hiđropeoxit

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
- Phân huỷ dị thể:
- Phân huỷ có sự chuyển điện tử:
Đầu tiên là tạo các gốc tự do:
Tiếp theo các gốc này tiếp tục tham gia vào các phản ứng oxi hoá
khử tạo các sản phẩm là ancol, xeton, axit cacboxylic
I.2.1.2. Xúc tác dị thể
- Quá trình xúc tác dị thể là quá trình tiến hành trên bề mặt phân chia
giữa hai pha khác nhau. Quá trình này được chia ra làm các giai đoạn sau:
- Giai đoạn 1: Khuếch tán các chất lên bề mặt chất xúc tác. Giai
đoạn này có thể chia làm 2 quá trình nhỏ:

+ Khuếch tán các chất lên bề mặt xúc tác nhưng với khoảng cách
chưa chịu lực trường hoá học. Bản chất là sự hấp phụ vật lí do lực
Vanđecvan. Quá trình này xảy ra nhanh, không đòi hỏi năng lượng hoạt
hoá.
+ Hấp phụ các chất phản ứng lên bề mặt trong và ngoài xúc tác: xảy
ra nhờ lực liên kết hoá trị. Khi hấp phụ tạo ra hợp chất hoá học trên bề mặt
rắn, hiệu ứng nhiệt của quá trình là 10 ÷ 100 kcal/mol.
- Giai đoạn 2: Tương tác hoá học giữa các chất phản ứng đã hấp phụ
trên bề mặt xúc tác (hay tương tác giữa các chất đã phản ứng trên bề mặt
xúc tác) với chất phản ứng còn lại ở trong môi trường phản ứng tạo ra sản
phẩm phản ứng.
- Giai đoạn 3: Giai đoạn giải hấp từ bề mặt xúc tác và khuếch tán
chất phản ứng và sản phẩm vào môi trường phản ứng.
Ngô Trung Dũng
10
CH-O-O-H → R
1
CHO + R
2
OH
R
1
R
2
CH-O-O-H →
R
1
R
2
R

1
R
2
O
•
OH
R
1
R
2
O
•
H
C
+
C
2
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
Các xúc tác rắn dùng cho quá trình oxy hoá dị thể là các kim loại
chuyển tiếp, các oxit kim loại và hỗn hợp các oxit của chúng thường được
dùng trong trong quá trình oxy hoá dị thể các hợp chất thơm, các ankyl
benzen và các olefin (tổng hợp etilen oxit, acrolein, anhiđrit phtalic ).
Các xúc tác thường dùng là các kim loại quí (Pd, Pt, Ag), xúc tác
Cu-Fe, xúc tác dựa trên V
2
O
5
và MoO
3
.

Các xúc tác này được sử dụng trên các chất mang khác nhau hoặc
nghiền nhỏ.
I.2.1.3. Cơ chế phản ứng oxy hoá
Phản ứng oxi hoá có cấu trúc chuỗi tiến hành qua giai đoạn trung
gian tạo thành gốc R
•

có hoá trị tự do trong nguyên tử C và gốc peroxyt
ROO
•

có hoá trị tự do trong nguyên tử oxy. Điều đó được xác nhận khi
chiếu sáng hay cơ chế kích thích làm phân huỷ gốc tự do vận tốc phản ứng
tăng:
R
•
+ O
2
→ ROO
•
ROO
•
+ RH → ROOH + R
•
Khi phân huỷ peroxyt (không bền) và tác dụng chúng với các gốc tự
do đưa đến tạo thành các sản phẩm oxi hoá. Chẳng hạn, khi phân huỷ
peroxyt theo liên kết oxy tạo thành gốc RO
•
, sau đó biến đổi tiếp tục thành
rượu:

ROOH → RO
•
+
•
OH
RO
•
+ RH → ROH + R
•
Phần lớn rượu được tạo thành do kết quả của phản ứng chuỗi:
ROOH + R
•
→ ROH + RO
•

RO
•
+ RH → ROH + R
•
Peoxyt bậc 1 và bậc 2 khi tác dụng với các gốc tự do khác nhau tạo
thành gốc hyđropeoxyt khi phân huỷ tạo thành andehit và xeton với cùng
số nguyên tử C:
Ngô Trung Dũng
11
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
R
3
COOH + R
•
→ R

3
CO
•
+
•
OH
R
3
CO
•
→ R
2
CO + R
•
R
3
CO
•
+ R
3
CH → R
3
COH + R
3
C
•
Quá trình oxy hoá bao gồm 4 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Khơi mào
khi không có xúc tác hay chất kích thích ) tiến hành do tác dụng của
oxy với các chất hữu cơ ban đầu:

Giai đoạn này tiến hành với tốc độ nhỏ nhất ở nhiệt độ thấp nhất là
khi oxy hoá trong pha lỏng. Để tăng vận tốc có thể cho thêm vào các chất
kích thích:
Peoxyt (C
6
H
5
COO)
2
→ 2 C
6
H
5
•
+ 2CO
2
C
6
H
5
•

+ RH → C
6
H
6
+ R
•
Xúc tác ( muối của kim loại chuyển tiếp )
Me

(n+1)+
+ RH → Me
n+
+ R
•
+ H
+
RH + Co
3+
→ R
•
+ Co
2+
+ H
+
RCHO + Co
3+
→ RCO
•
+ Co
2+
+ H
+

Giai đoạn 2: Phát triển chuỗi
Phản ứng phát triển chuỗi là phản ứng nối tiếp:
Ngô Trung Dũng
12
RH + O
2

→ R
•
+ HOO
•
k
o
RCH
2
COOH +
•
OH → RCHOOH + H
2
O
.
RCHOOH → RCHO +
•
OH
.
RCHOOH → RCHO +
•
OH
.
R
2
CHOOH +
•
OH → R
2
COOH + H
2

O
.
R
2
COOH → R
2
C=O +
•
OH
.
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
k
1
, k
2
là hằng số phát triển chuỗi.
Giai đoạn 3.Tạo nhánh của chuỗi
Là đặc trưng của quá trình oxy hoá so với mọi quá trình gốc chuỗi
khác. Trong pha khí ở nhiệt độ cao, tạo nhánh thường xảy ra với andehit:
RCHO + O
2
→ RCO
•
+ HOO
•
Trong pha lỏng, sự tạo nhánh xảy ra ở peoxyt có thể phân huỷ theo
phản ứng bậc 1:
ROOH → RO
•
+ HO

•
Hoặc theo phản ứng bậc 2 qua 2 giai đoạn tạo thành dime phân huỷ
vối tốc độ lớn hơn so với monome hyđroperoxit:
2RCOOH → ROOH HOOR → RO
•
+ H
2
O + ROO
•
Vì vậy các chất có khả năng tạo liên kết hidro (rượu, axit) rút ngắn
quá trình tạo nhánh, trong quá trình oxy hoá có rất nhiều gốc tự do dẫn đến
có rất nhiều sản phẩm.
Giai đoạn 4 : Đứt chuỗi
Quá trình đứt chuỗi xảy ra do các gốc tự do kết hợp với nhau:
RO
•
+ R
•
→ ROR
RO
•
+ H
•
→ ROH
RO
•
+ HO
•

→ ROOH

ROO
•

+ R
•
→ ROOR
I.2.1.4. Động học phản ứng oxy hoá
Oxy hoá là phản ứng gốc chuỗi phân nhánh, có tốc độ phản ứng
chậm, có giai đoạn cảm ứng rõ rệt và giai đoạn tích tụ các gốc tự do trong
Ngô Trung Dũng
13
R
•
+ O
2
→ ROO
•
k
1
ROO
•
+ RH → ROOH + R
•
k
2
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
khối phản ứng. Quá trình này còn gọi là quá trình tự xúc tác. Vận tốc tạo
thành gốc tự do chủ yếu phụ thuộc vào giai đoạn phát triển chuỗi. Khi vận
tốc giai đoạn tạo nhánh chuỗi và đứt chuỗi bằng nhau, phản ứng đạt tới
trạng thái ổn định:

v
t
= k
t
[ROOH]
2
; v
d
= k
d

[ROO
•
]
2
V = k
2
[ROO
•
][RH] = k
2
d
t
k
k

[RH] [ROOH]
Trong đó: V là tốc độ giai đoạn phát triển chuỗi.
v
t

, v
d
là tốc độ phản ứng tạo nhánh chuỗi và đứt chuỗi.
k
t
, k
d
là hằng số tốc độ giai đoạn tạo nhánh chuỗi và đứt chuỗi.
k
2
là hằng số tốc độ giai đoạn phát triển chuỗi.
Khi oxy hoá có chất kích thích vận tốc ổn định của quá trình oxy hoá
cũng như trên vì chất kích thích chỉ làm ảnh hưởng đến giai đoạn cảm ứng.
Nhưng khi dùng HBr làm chất kích thích, HBr tham gia vào giai đoạn tạo
nhánh nên trong phương trình động học phải kể đến nồng độ HBr.
ROO
•

+ HBr → ROOH + Br
•
Br
•
+ RH →R
•
+ HBr
R
•
+ O
2
→ ROO

•

Vận tốc oxy hoá phụ thuộc vào nồng độ peoxyt, không phụ thuộc
vào nồng độ oxy. Điều đó được những công trình thực nghiệm xác minh
khi nghiên cứu các phản ứng oxy hoá với áp suất riêng phần của oxy tương
đối lớn (>100mmHg).
Khi áp suất riêng phần của oxy nhỏ vận tốc tạo thành peoxyt giảm và
nồng độ R
•

tăng làm tăng khả năng đứt mạch:
R
•

+ O
2
→ ROO
•
v
t
= k
t
[ROOH]
2
, v
d
= k
d
[R
•

]
2
thay vào phương trình vận tốc phát triển chuỗi ta có:
Ngô Trung Dũng
14
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
V = k
1
[R
•
][O
2
] = k
1
d
t
k
k

[O
2
][ROOH]
Trong thực tế có nhiều phương pháp đứt chuỗi, vì vậy khi áp suất
riêng phần của oxy nhỏ, vận tốc phản ứng oxy hoá phụ thuộc vào áp suất
riêng phần của oxy đến một phần giới hạn khi sự đứt chuỗi chỉ xảy ra ở gốc
peoxyt.
I.2.1.5 Cơ chế của quá trình oxy hoá n - parafin để tạo ra axit béo và một số hợp chất
chứa oxi khác [10, 11, 12, 13, 14].
Theo các tài liệu phản ứng oxy hoá parafin bằng oxy không khí chỉ
xảy ra theo cơ chế gốc peoxyt dây chuyền:

- Giai đoạn 1:
Khi có mặt xúc tác:
Me
(n+1)+
+ RH → Me
n+
+ R
•
+ H
+
- Giai đoạn 2:
Ngô Trung Dũng
15
t
o
R
1
- CH
2
– R
2
→ R
1
- CH – R
2
+ H
+
•
R
1

-
•
CH – R
2
+ O
2
→ R
1
- CH - R
2
O - O
•
R
1
- CH – R
2
+ R
3
– CH
2
– R
4
→ R
1
- CH - R
2
+ R
3
-
•

CH – R
4
O - O
•
O - OH
R
1
- CH – R
2
→ R
1
- CH – R
2
+
•
OH
O - OH
O
•
R
1
- CH – R
2
+ R
3
– CH
2
– R
4
→ R

1
- CH - R
2
+ R
3
-
•
CH – R
4
O
•
OH
R
1
- CH – R
2
→ R
1
- C - R
2
+ H
2
O
O - OH
O
•
OH + R
3
- CH
2

- R
4
→ R
3
-
•
CH – R
4
+ H
2
O
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
Trong các giai đoạn này, phụ thuộc vào điều kiện phản ứng mà hình
thành các sản phẩm trung gian: xêtôn, ancol bậc 2 theo các tỉ lệ khác nhau.
- Giai đoạn 3: Nhiều tác giả cho rằng, các xêtôn được tạo ra peroxyt
bị oxy hoá trực tiếp thành α - hyđroxyperoxyt:
Các ancol bậc 2 cũng bị oxy hoá tiếp tục thành xeton rồi chuyển
sang axit béo, như vậy số nguyên tử cacbon trong phân tử axit béo tạo
thành luôn luôn ít hơn số nguyên tử C trong parafin tham gia phản ứng.
* Những chất phụ khác:
Các axit béo có số nguyên tử C lớn (>20) dễ bị oxy hoá trực tiếp
thành các hợp chất tạp chức:
Có thể tạo thành este:
Ngô Trung Dũng
16
R
1
- C - R
2
→ R

1
- C – CH - R
2
’
O
O O - OH
R
1
- C – CH - R
2
’ → R
1
- C + R
2
’ - C
O
O - OH
O
H
O
OH
R
2
’ - C - H + O
2
→ R
2
’ - C - O - OH
O
O

R
2
’- C - O - OH + R
2
’- C → 2R
2
’ - C
O
O
H
O
OH
R − CH
2
− CH
2
− COOH + O
2
→ R − CH − CH
2
− COOH
OH
R − CH
2
− CH
2
− COOH + O
2
→ R – C − CH
2

− COOH
O
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
Hoặc tạo ra este nội phân tử:
Sự tạo thành este nội phân tử xảy ra nhiều khi phản ứng oxy hoá
thực hiện ở nhiệt độ cao và thời gian oxy hoá bị kéo dài. Các lacton sau khi
kiềm hoá lại bị phá huỷ thành các hiđroaxit. Các iso- hyđrocacbon dễ tạo
thành các hợp chất đa chức .
Tóm lại phản ứng oxy hoá parafin là quá trình rất phức tạp đòi hỏi
nghiên cứu kỹ lưỡng về điều kiện phản ứng (nhiệt độ, thời gian, tỉ lệ xúc
tác, thành phần hyđrocacbon, ) thì mới đạt được sản phẩm mong muốn.
I.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng oxy hoá xúc tác parafin.
Các yếu tố ảnh hưởng bao gồm: nhiệt độ, thời gian tiếp xúc với xúc tác,
hàm lượng hợp chất thơm trong parafin và cấu tạo mạch hydrocacbon của
parafin .
I.2.2.1. Nhiệt độ.
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến động hoá học, thường khi nhiệt
độ tăng 10
o
C thì tốc độ phản ứng tăng 2÷3 lần. Ngoài việc ảnh hưởng đến
tốc độ và hướng quá trình, đối với phản ứng xúc tác nhiệt độ còn ảnh
hưởng đến hoạt tính và thời gian làm việc của xúc tác. Mỗi một xúc tác đều
có một nhiệt độ làm việc tối ưu, phản ứng khi tiến hành ở nhiệt độ đó thì
xúc tác mới phát huy hết tính ưu việt của nó.
I.2.2.2.Thời gian tiếp xúc.
Ngô Trung Dũng
17
R
1−
C −H + HO − CH → R

2
’ − C − O − CH + H
2
O
O
R
3
R
3
R
4
R
4
O
R - CH - CH
2
- COOH + O
2
→ R - CH - CH
2
- CH
2
- C = O
OH
-H
2
O
O
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
Thời gian tiếp xúc là thời gian các chất tham gia phản ứng tiếp xúc

với xúc tác, được tính theo công thức:
Trong đó:
τ: thời gian tiếp xúc
L: thể tích dung dịch chứa xúc tác
V: tốc độ sục khí cho vào
Trong phản ứng oxy hoá parafin, khi tăng thời gian tiếp xúc thì độ
chuyển hoá tăng. Thời gian tiếp xúc phụ thuộc vào: Tốc độ dòng khí, thời
gian tiến hành phản ứng, lượng xúc tác
I.2.2.3. Ảnh hưởng của hợp chất thơm.
Các hợp chất thơm trong parafin có 1÷3 vòng thơm, thường là có 2
vòng thơm có mạch nhánh ankyl dài 6÷9 nguyên tử cacbon.Trong thành
phần của các hợp chất thơm này còn có cả lưu huỳnh. Sự có mặt của các
hợp chất thơm này trong parafin ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng oxy hoá
parafin (gây ức chế phản ứng). Các nghiên cứu về ảnh hưởng của các hợp
chất thơm đến tốc độ phản ứng oxy hoá parafin cho thấy khi hàm lượng
chất thơm trong parafin tăng thì thời gian phản ứng tăng: Khi oxy hoá phân
đoạn parafin lỏng có nhiệt độ sôi từ 275 ÷ 360 ở nhiệt độ sôi 150
0
C tốc độ
sục không khí 100 l/giờ để thu được sản phẩm oxi hoá có chỉ số axit là
30mg KOH/g thì sự phụ thuộc của thời gian phản ứng vào hàm lượng chất
thơm có trong nguyên liệu như sau:
Do vậy nguyên liệu parafin dùng để oxy hoá chưa hợp chất thơm
không nên nhiều hơn 1% và càng ít hợp chất thơm càng tốt.
Ngô Trung Dũng
18
Hàm lượng chất thơm (%kl)
0,01
0,05
0,1

0,5
1
Thời gian phản ứng (giờ)
3
4
6
9
15
τ =
L
V
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
I.2.2.4. Ảnh hưởng của cấu tạo mạch hiđrocacbon của parafin.
Mạch hiđrocacbon càng dài thì khả năng oxy hoá càng cao. Khi oxy
hoá xác suất cắt mạch giữa hai nguyên tử cacbon bậc 2 là nhiều hơn. Người
ta thấy rằng hiệu suất axit béo có mạch cacbon > C
10
tăng khi tăng mạch
hyđrocacbon của parafin oxy hoá.
Các isoparafin khi oxy hoá chủ yếu chuyển thành hợp chất oxyaxit
tan trong nước, isoparafin bị oxy hoá với tốc độ cao hơn parafin mạch
thẳng.
I.2.3. Ứng dụng của phản ứng oxy hóa n- parafin:
Phản ứng oxy hóa không hoàn toàn n-parafin cho sản phẩm là các
axit hữu cơ, rượu bậc 1, bậc 2, xeton, có thể ứng dụng trực tiếp làm dung
môi, hoặc như là nguồn nguyên liệu đầu cho các quá trình tổng hợp các
hợp chất khác trong các quá trình chế biến về sau.
I.3.NHỮNG KHÁI NIỆM VỀ TUYỂN KHOÁNG
Tuyển khoáng là quá trình làm giàu khoáng sản có ích trong quặng khai
thác.

Trong tự nhiên các khoáng sản có ích thường đi cùng với đất đá, tạp chất
không có giá trị, các thành phần vô ích này cần được loại bỏ càng nhiều
càng tốt trong các quá trình tuyển khoáng.
Hơn nữa, nguyên liệu khoáng sản là loại vật liệu ban đầu có thành phần đa
dạng không phù hợp với việc sử dụng trực tiếp cũng như cung cấp cho các
giai đoạn công nghệ tiếp theo, bởi vậy các loại nguyên liệu này phải được
gia công và làm giàu hàm lượng chất có ích. Một phương pháp tuyển
khoáng bất kỳ nào cũng đều lợi dụng đến mức tối đa sự khác nhau về một
tính chất nào đó giữa các loại khoáng vật để phân chia chúng ra khỏi nhau.
Ngô Trung Dũng
19
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
I.3.1. Phân loại tuyển khoáng
Trong công nghiệp tuyển khoáng áp dụng các phưong pháp tuyển sau
đây:
I.3.1.1. Tuyển trọng lực : là quá trình công nghệ tuyển dựa trên sự khác
nhau về khối lượng riêng (tỷ trọng) của các khoáng vật để tách chúng
ra khỏi nhau. Phương pháp này chủ yếu được dùng để tuyển than và
quặng xâm nhiễm thô, trung bình và mịn.
I.3.1.2. Tuyển từ : là quá trình công nghệ tuyển dựa trên sự khác nhau về
từ tính của các khoáng vật để phân chia hỗn hợp nguyên liệu khoáng
sản thành các sản phẩm có từ tính và không có từ tính hoặc có từ tính
mạnh và từ tính yếu. Nó được dùng để tuyển quặng sắt, niken,
vonfram, titan, mangan
I.3.1.3. Tuyển điện : là quá trình công nghệ tuyển dựa trên sự khác nhau
về tính dẫn điện của các khoáng vật để tách chúng ra khỏi nhau.
Phương pháp này dùng để tuyển các loại khoáng vật có ích chứa trong
quặng sa khoáng biển như rutin, ziêcôn, mônaxit , tuyển quặng
photphỏit, vonfram, titan
I.3.1.4. Tuyển nổi : là quá trình công nghệ tuyển dựa trên sự khác nhau

về năng lượng bề mặt riêng (tính dính ướt bề mặt), khả năng bám dính
lên bề mặt phân chia các pha như nước-không khí hoặc nước-dầu của
các loại hạt khoáng vật để phân chia chúng thành các sản phẩm nổi và
không nổi. Đây là phương pháp vạn năng, được dùng để tuyển tất cả
các loại khoáng sản có ích có độ xâm nhiễm mịn và rất mịn, cũng như
dùng để tận thu khoáng vật có ích chứa trong bùn thải của các xưởng
tuyển trọng lực và tuyển tử, xử lí nước thải công nghiệp và dân dụng
để tận thu chất có ích và chống ô nhiễm môi trường.
I.3.2. Công nghệ tuyển nổi
Có ba dạng tuyển nổi là tuyển nổi bọt, tuyển nổi màng và tuyển nổi
dầu. Phổ biến nhất là tuyển nổi bọt.
• Giới thiệu về tuyển nổi bọt:
Ngô Trung Dũng
20
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
Khi dùng phương pháp này bùn quặng được bão hòa bóng khí. Những
hạt khoáng vật nổi được sẽ bám vào bóng khí và nổi lên bề mặt bùn
hình thành lớp bọt mang quặng (khoáng hóa), còn các hạt không nổi
được sẽ nằm lại trong bùn. Tuyển nổi bọt có giá trị công nghiệp lớn.
Tùy theo cách làm bão hòa bóng khí trong bùn quặng mà có những
dạng tuyển nổi bọt khác nhau: tuyển nổi bọt thông thường, tuyển nổi
bọt có phản ứng hóa học, tuyển nổi trong chân không, tuyển nổi dùng
hơi do đun sôi, tuyển nổi chất kết tủa (tuyển nổi ion).
Trong tuyển nổi bọt thông thường bùn quặng được bão hòa bóng
không khí do máy tuyển tự hút vào hoặc do khí nén được đưa vào
máy.
Cơ sở của phương pháp tuyển nổi bọt là lợi dụng sự khác nhau về tính
chất hóa lý của các hạt khoáng vật khác nhau, đó là khả năng dính ướt
bởi nước hoặc khả năng bám dính vào bóng khí. Có thể dùng các hợp
chất hóa học khác nhau gọi chung là thuốc tuyển nổi để làm thay đổi

khả năng dính ướt của bề mặt các loại khoáng vật theo hướng có lợi
cho quá trình phân chia chúng bằng thuốc tuyển nổi bọt.
Ngô Trung Dũng
21
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
Quá trình tuyển nổi được thực hiện trong dịch huyền phù khoáng vật
(gọi là bùn quặng) đã được bão hòa bóng khí theo một trong những
cách đã nói ở trên. Những hạt khoáng vật nào không dính nước hoặc ít
dính nước (hạt kị nước) trong quá trình tiếp xúc với các bóng không
khí sẽ bám vào đó và cùng nổi lên mặt bùn và tạo thành sản phẩm bọt
và được liên tục gạt ra ngoài máy tuyển. Còn những hạt khoáng vật dễ
dính nước (hạt ưa nước) sẽ không bám dính vào bóng khí và nằm lại
trong khối bùn. Những hạt ưa nước này sẽ được tháo ra ngoài thành
sản phẩm thứ hai và gọi là sản phẩm ngăn máy hoặc quặng đuôi.
Thông thường khoáng vật có ích được chuyển vào sản phẩm bọt thành
quặng tinh, còn khoáng vật đất đá tạp nằm lại trong sản phẩm ngăn
máy và quá trình tuyển này được gọi là tuyển nổi thuận hay tuyển nổi
trực tiếp. Trong một số trường hợp việc chuyển khoáng đất đá vào sản
phẩm bọt sẽ có lợi hơn và các khoáng vật có ích để lại trong sản phẩm
ngăn máy thì quá trình tuyển được gọi là tuyển nổi nghịch hay tuyển
nổi gián tiếp, khi đó quặng tinh là sản phẩm ngăn máy. Ví dụ khi tuyển
nổi quặng sắt thì khoáng vật có ích là manhetít – Fe
3
O
4
, khoáng vật đất
đá là thạch anh – SiO
2
. Trong tuyển nổi thuận manhetít được làm nổi
lên thành sản phẩm bọt, thạch anh nằm lại trong sản phẩm ngăn máy.

Còn trong tuyển nổi nghịch thì thạch anh lại được làm nổi lên thành
sản phẩm bọt, còn manhêtít nằm lại trong sản phẩm ngăn máy thành
tinh quặng sắt.
I.3.3. Công dụng của thuốc tuyển nổi.
Thuốc tuyển nổi là phương tiện có hiệu lực và mềm dẻo đảm bảo tính
chọn lựa, tính ổn định và hiệu quả cao của quá trình tuyển nổi, đồng
thời nó còn tạo ra khả năng lớn nhất để hoàn thiện và làm tăng hiệu
quả của phương pháp tuyển nổi. Có thể khẳng định rằng, không dùng
thuốc tuyển nổi thì sẽ không có phương pháp tuyển nổi.
Khi nghiên cứu phương pháp tuyển nổi khoáng sản có ích thì phần lớn
thời gian, phương tiện và sự suy nghĩ đều tập trung vào sự nghiên cứu
chế độ thuốc tuyển. Tại các xưởng tuyển nổi, chế độ thuốc tuyển là
đòn bẩy chính để điều khiển quá trình công nghệ.
Ngô Trung Dũng
22
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
Tác dụng của thuốc tuyển nổi rất đa dạng cho phép ta thay đổi tính cất
bề mặt các khoáng vật trong phạm vi rộng và do đó đã làm cho
phương pháp tuyển nổi trở thành một phương pháp vạn năng nhất để
làm giàu các loại khoáng sản có ích.
Thuốc tuyển nổi có thành phần rất đa dạng, trong đó có thể bao gồm
những hợp chất vô cơ và hữu cơ, có thể là các axit và các kiềm, các
loại muối, những chất có thể tan được hoặc không tan được trong
nước.
I.3.4 Cơ chế tác dụng của thuốc tuyển [3,21].
Để giải thích sự bám dính của thuốc tập hợp lên bề mặt hạt khoáng, người
ta đưa ra nhiều giả thuyết giải thích bằng hoá học lượng tử giữa mức năng
lượng của các orbital đầy điện tử của tác nhân thuốc tập hợp và orbital
phân tử. Ngày nay người ta phân biệt 3 loại cơ chế cơ bản về sự bám dính
của các tác nhân thuốc tập hợp lên bề mặt hạt khoáng:

- sự hấp phụ do lực tĩnh điện
- sự hấp phụ hoá học
- sự hấp phụ vật lý
Trong đó sự hấp phụ hoá học là quan trọng nhất vì quyết định tính
chọn riêng và tính tập hợp của thuốc đối với một khoáng chất nhất định.
Thường thì những tính chất này được quyết định bởi độ dài, câu trúc của
hydrocacbon, cấu tạo của nhóm chức cà thành phần tỷ lệ của các cấu tử có
mặt trong hệ thuốc tập hợp.
Sự hấp phụ hoá học được xảy ra do sự hình thành các liên kết phối
trí giữa thuốc tập hợp và hạt khoáng. Mối liên kết phối trí này được tạo nên
trong phần lớn các trường hợp có sự tác dụng của tác nhân thuốc tập hợp
(trong thành phần có chứa những nguyên tử có đôi điện tử tự do như N, S,
O, P…hoặc là các liên kết đôi v.v…) với hạt khoáng, mà nó chứa các hạt
cation có số lượng nguyên tử chính n>1 (phần lớn các khoáng vật có chứa
những cation kim loại đen, màu và các kim loại quý hiếm).
I.4 TỔNG QUAN VỀ APATIT.
Ngô Trung Dũng
23
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
Apatit là quặng chứa hợp chất của photpho, có công thức hóa học
tổng quát là Ca
5
(PO
4
)
3
F hoặc Ca
5
(PO
4

)
3
Cl. Nó là nguyên liệu chính để sản
xuất photpho và các hợp chất của nó. Photpho và các hợp chất photpho
được ứng dụng rông rãi trong nền kinh tế quốc dân, ngành công nghiệp
phân bón sử dụng khoảng 90% nhu cầu về photpho, ở đây photpho được sử
dụng dưới dạng các loại phân bón chứa photphat (phân lân) như supe
photphat đơn và kép, amoniphos, nitrophos, phosphat kết tủa, các loại phân
lân nung chảy. Các ngành công nghiệp khác sử dụng 10% nhu cầu còn lại.
Photpho đỏ được sử dụng rộng rãi trong luyện kim và công nghiệp sản xuất
diêm, photphat natri trong công nghiệp sản xuất bột giặt và chất tẩy rửa,
photphat canxi trong công nghiệp sản xuất giấy, ferophotpho trong công
nghiệp luyện kim, các este của axit photphoric trong công nghiệp chất dẻo,
thuốc trừ sâu và hóa dược, các hợp chất sunfua và clorua chứa photpho là
những hóa chất quan trọng trong tổng hợp hữu cơ.
Theo thành phần hóa học, khoáng vật, thạch học quặng apatit được
phân chia thành ba dạng cơ bản:
Quặng loại 1 là loại apatit đơn khoáng giàu P
2
O
5
(hàm lượng từ 37%
trở lên).
Quặng loại 2 là loại apatit dolomit (hàm lượng P
2
O
5
23-26%).
Quặng loại 3 là loại apatit thạch anh (hàm lượng P
2

O
5
từ 14-19%).
Hàm lượng P
2
O
5
trong quặng apatit loại 3 thấp nên cần phải qua quá trình
tuyển nổi để nâng hàm lượng P
2
O
5
lên đạt tiêu chuẩn thương phẩm (> 32%).
• Quặng apatit thạch anh (loại 3):
Các quặng apatit thạch anh hầu như 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 thước 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 thường bị lẫn những
bao thể dạng polit của thạch anh. Đôi khi có hình lăng trụ không hoàn chỉnh
chứa 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.
Ngô Trung Dũng
24
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu phản ứng oxy hóa paraffin
Trong các quăng apatit thạch anh, ngoài apatit, thạch anh còn có các hạt
felspat, xcacpolit, hidroxit sắt và cả các phiến lá muskovit. Thành phần hóa
học của quặng apatit thạch anh cũng như quăng đơn khoáng có đặc điểm là
hoàn toàn không có dolomit, mà chỉ có một lượng rất nhỏ canxit, hầu như
không có những hợp chất của sunfua. Tổn thất khi nung khá lớn, chứng tỏ

hàm lượng các chất hữu cơ cao.
Khác với quặng giàu, ưu thế của Al
2
O
3
so với Fe
2
O
3
được đặc trưng cho quặng
apatit thạch anh. Hơn nữa hàm lượng 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
photpho chủ yếu, còn có một lượng alumophotphat nào đó. Trong các quặng
apatit dolomit không có hiện tượng này. Quặng apatit thạch anh có hàm lượng
dao động từ 14-23%, còn trung bình cho toàn bộ khoáng sàng là 16,31%. Do
hàm lượng photphat trong quặng này tương đối thấp nên để sử dụng được cần
thiết phải qua công đoạn làm giàu (tuyển quặng) để nâng hàm lượng P
2
O
5
trong quặng lên trên 32%.

Ngô Trung Dũng
25