Nghiên cứu quá trình chế biến cao lanh Phú Thọ để sản xuất các hợp chất của nhôm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VŨ MINH KHÔI

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN CAO LANH
PHÚ THỌ ĐỂ SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NHÔM
Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
Mã số: 62520301

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Hà Nội - 2016


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................................ ii
MỤC LỤC..............................................................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................vii
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................................................viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ....................................................................................... x
MỞ ĐẦU ................................................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................................................... 4
1.1. Cao lanh và sự hình thành của cao lanh trong tự nhiên..................................................... 4
1.1.1. Khái niệm về cao lanh ............................................................................................................ 4
1.1.2.Tiềm năng quặng cao lanh ở Việt Nam................................................................................. 6
1.1.3. Thành phần chính và cấu trúc mạng tinh thể của cao lanh................................................. 8
1.1.4. Tính chất hóa lý của cao lanh. ............................................................................................... 9
1.1.5. Những biến đổi trong cấu trúc của cao lanh khi nung. ....................................................... 9
1.1.6. Ứng dụng của cao lanh......................................................................................................... 12

1.2. Phèn nhôm sunfat và công nghệ sản xuất phèn nhôm sunfat ......................................... 14
1.2.1. Phèn nhôm sunfat.................................................................................................................. 14
1.2.2. Ứng dụng của phèn nhômsunfat.......................................................................................... 15
1.2.3. Các phương pháp chế tạo phèn nhôm sunfat ..................................................................... 15
1.3. Phèn nhôm clorua và các phƣơng pháp chế tạo................................................................ 19
1.3.1. Phèn nhôm clorua................................................................................................................. 19
1.3.2. Ứng dụng phèn nhôm clorua .............................................................................................. 19
1.3.3. Các phương pháp chế tạo phèn nhôm clorua .................................................................... 20
1.4. Sản phẩm phụ SiO2................................................................................................................. 20
CHƢƠNG 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM...................... 24
2.1. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm .......................................................................................... 24
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................................................... 25
2.3.Các phƣơng pháp nghiên cứu đặc trƣng của vật liệu và phân tích xác định nồng độ
nhôm trong dung dịch ........................................................................................................................ 25
2.3.1. Phương pháp phân tích nhiệt ............................................................................................. 25
2.3.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X ( XRD) ................................................................................ 26
2.3.3 Phương pháp phổ tia X phân tán năng lượng (EDX)....................................................... 27
2.3.4. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)......................................................................... 28
2.3.5. Phân tích xác định nồng độ nhôm trong dung dịch sau tách nhôm oxit trong cao lanh29
2.4. Nghiên cứu hòa tách nhôm oxit trong cao lanh bằng dung dịch axit HCl .................. 30
2.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung cao lanh đến hiệu suất tách Al2O3.................. 30

iii


2.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ HCl tới khả năng hòa tách Al2O3 ............................ 31
2.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới khả năng hòa tách Al2O3 .................. 31
2.5. Nghiên cứu hòa tách Al2O3 trong cao lanh bằng dung dịch axit H2SO4...................... 31
2.5.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung cao lanh đến hiệu suất tách Al2O3 .................. 31
2.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 tới khả năng hòa tách Al2O3 ........................ 31

2.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới khả năng hòa tách Al2O3 .................. 31
2.6. Nghiên cứu hòa tách nhôm oxit trong cao lanh bằng hỗn hợp dung dịch HCl và
H2SO4 ..................................................................................................................................................... 32
2.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ hỗn hợp axit HCl và H2SO4 tới khả năng hòa tách
nhôm oxit ....................................................................................................................................... 32
2.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới khả năng hòa tách nhôm oxit ........... 32
2.6.3. Nghiên cứu chế tạo PAC từ cao lanh và hỗn hợp dung dịch axit HCl + H2SO4 ......... 32
2.7. Nghiên cứu nung phân giải nhôm oxit trong cao lanh bằng NaHSO4......................... 32
2.7.1. Khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt đến khả năng nung phân giải nhôm oxit... 32
2.7.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến khả năng nung phân giải nhôm oxit33
2.7.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 đến khả năng nung phân giải nhôm
oxit.................................................................................................................................................. 33
2.7.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến khả năng nung phân giải nhôm oxit33
2.7.5. Khảo sát ảnh hưởng của lượng nước bổ sung vào hỗn hợp ban đầu khi nung phân giải
nhôm oxit trong cao lanh bằng NaHSO4.................................................................................... 33
2.7.6. Khảo sát ảnh hưởng của qui trình thí nghiệm đến khả năng nung phân giải nhôm
bằng NaHSO4................................................................................................................................ 33
2.7.7. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung lần 1 đến khả năng nung phân giải nhôm oxit
trong cao lanh bằng NaHSO4 ...................................................................................................... 34
2.7.8. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung lần 2 đến khả năng nung phân giải nhôm oxit
bằng NaHSO4................................................................................................................................ 34
2.8. Nghiên cứu nung phân giải nhôm oxit trong cao lanh bằng KHSO4 ........................... 34
2.8.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến khả năng nung phân giải nhôm oxit34
2.8.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến khả năng nung phân giải nhôm oxit34
2.8.3. Khảo sát ảnh hưởng của qui trình thí nghiệm đến khả năng nung phân giải nhôm oxit34
2.9. Thu hồi nhôm hydroxit trong dung dịch sau nung phân giải nhôm oxit trong cao
lanh bằng NaHSO4, KHSO4............................................................................................................... 35
2.9.1. Thu hồi nhôm hydroxit bằng NaHCO3 trong dung dịch sau khi nung phân giải nhôm
oxit ................................................................................................................................................ 35
2.9.2. Thu hồi nhôm hydroxit bằng NH3 trong dung dịch sau khi nung phân giải

nhôm oxit .................................................................................................................................... 35
2.9.3. Thu hồi nhôm hydroxit bằng Na2CO3 trong dung dịch sau nung phân giải
nhôm oxit .................................................................................................................................... 35

iv


2.10. Chế tạo phèn kali - nhôm sunfat từ dung dịch sau khi nung phân giải nhôm oxit
bằng KHSO4.................................................................................................................................... 35
2.11. Chế tạo PAC lỏng từ dung dịch sau khi hòa tách nhôm oxit bằng hỗn hợp axit HCl
và H2SO4.......................................................................................................................................... 36
2.12. Thu hồi SiO2 và ứng dụng làm phụ gia sơn chịu nhiệt ................................................. 36
2.13. Đề xuất qui trình công nghệ nung phân giải nhôm oxit bằng NaHSO4 và KHSO4 36
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................................. 38
3.1. Thành phần hóa học, giản đồ phân tích nhiệt và thành phần pha của cao lanh
Phú Thọ ................................................................................................................................................ 38
3.2. Nghiên cứu hòa tách nhôm oxit trong cao lanh bằng axit HCl ..................................... 44
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung cao lanh đến hiệu suất hòa tách nhôm oxit bằng
HCl ................................................................................................................................................ 44
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ HCl tới khả năng hòa tách Al2O3 trong cao lanh46
3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới khả năng hòa tách Al2O3 bằng HCl .............. 48
3.3. Nghiên cứu hòa tách nhôm oxit trong cao lanh bằng axit H2SO4................................. 49
3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung cao lanh đến khả năng hòa tách nhôm oxit49
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 tới khả năng hòa tách Al2O3 ................... 51
3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới khả năng hòa tách Al2O3 .................. 53
3.4. Khảo sát hòa tách nhôm trong cao lanh bằng hỗn hợp axit H2SO4 và HCl ............... 55
3.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ hỗn hợp axit H2SO4 và HCl đến hiệu suất hòa tách
nhôm oxit trong cao lanh ............................................................................................................ 55
3.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng khi dùng hỗn hợp axit H2SO4 và HCl
đến khả năng hòa tách nhôm ôxit .............................................................................................. 56

3.4.3. Chế tạo PAC từ cao lanh và hỗn hợp axit HCl và H2SO4 ............................................ 57
3.5. Nghiên cứu nung phân giải nhôm oxit trong cao lanh bằng NaHSO4......................... 58
3.5.1. Khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt đến khả năng nung phân giải nhôm oxit
trong cao lanh............................................................................................................................... 62
3.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến khả năng nung phân giải
nhôm oxit .................................................................................................................................... 64
3.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 đến khả năng nung phân giải nhôm
oxit trong cao lanh ....................................................................................................................... 65
3.5.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến khả năng nung phân giải nhôm oxit
trong cao lanh............................................................................................................................... 66
3.5.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng nước bổ sung vào hỗn hợp ban đầu đến hiệu suất
nung phân giải nhôm oxit ........................................................................................................... 68
3.5.6. Khảo sát ảnh hưởng thay đổi qui trình làm thí nghiệm đến khả năng nung phân giải
nhôm oxit...................................................................................................................................... 69
3.5.7. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung lần 1 đến khả năng nung phân giải nhôm oxit73
3.5.8. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung lần 2 đến khả năng nung phân giải nhôm oxit80

v


3.6. Nghiên cứu nung phân giải nhôm oxit trong cao lanh bằng KHSO4........................... 83
3.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến khả năng nung phân giải nhôm trong
cao lanh bằng KHSO4 ................................................................................................................. 83
3.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến khả năng nung phân giải nhôm oxit
bằng KHSO4 ................................................................................................................................ 86
3.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của qui trình thí nghiệm đến khả năng nung phân giải nhôm oxit
trong cao lanh bằng KHSO4 ....................................................................................................... 89
3.7. Hiệu quả của các quá trình hòa tách và nung phân giải nhôm oxit bằng các tác
nhân khác nhau.................................................................................................................................... 91
3.8. Kết tủa nhôm hydroxyt trong dung dịch sau nung phân giải nhôm oxit trong cao

lanh bằng phản ứng pha rắn ............................................................................................................. 93
3.8.1. Kết tủa nhôm hydroxit bằng dung dịch NaHCO3 ......................................................... 94
3.8.2 Kết tủa nhôm hydroxyt bằng dung dịch NH3 ................................................................. 95
3.8.3 Kết tủa nhôm hydroxit bằng dung dịch Na2CO3 ............................................................ 96
3.9. Qui trình chế tạo phèn kali - nhôm sunfat từ dung dịch sau tách nhôm oxit trong
cao lanh .................................................................................................................................................. 97
3.10. Qui trình chế tạo PAC từ dung dịch sau hòa tách nhôm oxit trong cao lanh ......... 99
3.11. Thu hồi SiO2 và sử dụng làm chất phụ gia cho sơn vô cơ chịu nhiệt .......................102
3.12. Đề xuất công nghệ sản xuất khi nung phân giải nhôm oxit trong cao lanh bằng
NaHSO4, KHSO4 ...............................................................................................................................105
KẾT LUẬN.........................................................................................................................................108
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ..................................109
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................................110
PHỤ LỤC

vi


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

AEC

Dung lượng trao đổi anition

Anion Exchange Capacity

CEC

Dung lượng trao đổi cation

Cation Exchange Capacity

PAC

Chất keo tụ

Poly Aluminium Chloride

SEM

Hiển vi điện tử quét

Scanning Electron Microscopy

TEM

Hiển vi điện tử truyền qua

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

Vietnam Standards

DTA

Phân tích nhiệt vi sai

Differential Thermal Analysis

TGA

Phân tích nhiệt trọng lượng

Thermal Gravimetric Analysis

UV-Vis

Phổ ánh sáng tử ngoại – khả kiến

Ultraviolet – Visible Spectrum

XRF

Phổ huỳnh quang tia X

X-Ray Fluorescence

XRD

Nhiễu xạ tia X

X-Ray Diffraction

vii

Transmission Electron
Microscopy

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cao lanh Hữu Khánh .......................................................................... 6
Bảng 1.2. Thành phần hóa học cao lanh Trại Mật ............................................................................... 7
Bảng 1.3. Thành phần hóa học cao lanh Tấn Mài................................................................................ 7
Bảng 1.4. Thành phần hóa học mẫu cao lanh Phú Thọ ....................................................................... 7
Bảng 1.5. Độ tan của phèn nhôm sunfat phụ thuộc vào nhiệt độ ..................................................... 14
Bảng 3.1. Thành phần hóa học mẫu cao lanh Thanh Sơn Phú Thọ ................................................. 38
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung cao lanh đến hiệu suất tách Al2O3 .................................. 44
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ axit HCl tới khả năng tách Al2O3 trong cao lanh.................... 47
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới khả năng hòa tách Al2O3 trong cao lanh ......... 48
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung cao lanh tới khả năng hòa tách Al2O3 bằng H2SO4 ...... 50
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 tới khả năng hòa tách Al2O3 trong cao lanh ............... 51
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất tách Al2O3 trong cao lanh bằng
H2SO4 ................................................................................................................................. 53
Bảng 3.8. Ảnh hưởng nồng độ hỗn hợp axit H2SO4 và HCl đến hiệu suất hòa tách nhôm oxit.... 55
Bảng 3.9. Ảnh hưởng thời gian phản ứng khi dùng hỗn hợp axit H2SO4 và HCl đến khả năng hòa
tách nhôm oxit trong cao lanh.......................................................................................... 57
Bảng 3.10. Kết quả tách nhôm oxit bằng dung dịch 2 mol H2SO4+2 mol HCl với tỉ lệ lỏng/rắn là 4/1 . 58
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của kích thước hạt tới khả năng nung phân giải Al2O3 trong cao lanh .... 62
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng tới khả năng nung phân giải Al2O3 ....................... 64
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 đến hiệu suất tách Al2O3 trong cao lanh.... 65
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất nung phân giải nhôm oxit bằng
NaHSO4.............................................................................................................................. 67
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của lượng nước bổ sung và hiệu suất nung phân giải nhôm oxit với tỉ lệ
mol NaHSO4/Al2O3 là 7/1 ................................................................................................ 68
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 đến hiệu suất tách Al2O3 khi thay đổi
qui trình ............................................................................................................................. 72
Bảng 3.17. Ảnh hưởng của thời gian nung lần 1 ở 200oC đến hiệu suất nung phân giải nhôm oxit
với tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 là 6/1 .................................................................................. 74
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của thời gian nung lần 1 ở 200oC đến hiệu suất nung phân giải nhôm oxit

với tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 là 7/1 .................................................................................. 75
Bảng 3.19. Quan hệ giữa hiệu suất tách nhôm oxit và thời gian nung lần 1 với tỉ lệ mol
NaHSO4/Al2O3 là 6/1, nhiệt độ nung 250oC................................................................... 76
Bảng 3.20. Quan hệ giữa hiệu suất tách nhôm oxit và thời gian nung lần 1 với tỉ lệ mol
NaHSO4/Al2O3 là 7/1, nhiệt độ nung 250oC................................................................... 77
Bảng 3.21. Quan hệ giữa hiệu suất nung phân giải nhôm oxit và thời gian nung lần 1 với tỉ lệ mol
NaHSO4/Al2O3 là 6/1, nhiệt độ nung 300oC................................................................... 78

viii


Bảng 3.22. Quan hệ giữa hiệu suất nung phân giải nhôm oxit và thời gian phản ứng lần 1
với tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 là 7:1, nhiệt độ nung 300oC ................................. 79
Bảng 3.23. Ảnh hưởng của thời gian nung lần 2 ở 350 oC đến hiệu suất nung phân giải nhôm oxit
với tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 là 6/1 .................................................................................. 80
Bảng 3.24. Ảnh hưởng của thời gian nung lần 2 ở 350 oC đến hiệu suất tách nhôm oxit với tỉ lệ
mol NaHSO4/Al2O3 là 7/1 ................................................................................................ 81
Bảng 3.25. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng và hiệu suất tách nhôm oxit với tỉ lệ ..................... 84
Bảng 3.26. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tách nhôm oxit ................................. 84
Bảng 3.27. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tách nhôm oxit với tỉ lệ mol KHSO4
/Al2O3 là 6/1....................................................................................................................... 84
Bảng 3.28. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tách nhôm oxit với tỉ lệ mol KHSO4
/Al2O3 là 7/1....................................................................................................................... 85
Bảng 3.29. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng và hiệu suất nung phân giải nhôm oxit với tỉ lệ
mol KHSO4 /Al2O3 là 3/1 ................................................................................................. 86
Bảng 3.30. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng và hiệu suất nung phân giải nhôm oxit với tỉ lệ
mol KHSO4 /Al2O3 là 4/1 ................................................................................................. 87
Bảng 3.31. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng và hiệu suất nung phân giải nhôm oxit với tỉ lệ
mol KHSO4 /Al2O3 là 5/1 ................................................................................................. 87
Bảng 3.32. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng và hiệu suất nung phân giải nhôm oxit với tỉ lệ

mol KHSO4 /Al2O3 là 6/1 ................................................................................................. 87
Bảng 3.33. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng và hiệu suất nung phân giải nhôm oxit với tỉ lệ
mol KHSO4 /Al2O3 là 7/1 ................................................................................................. 87
Bảng 3.34. Ảnh hưởng của qui trình thí nghiệm và hiệu suất tách nhôm oxit bằng KHSO4 ........ 89
Bảng 3.35. Ảnh hưởng sự thay đổi qui trình đến hiệu suất nung phân giải nhôm oxit bằng
KHSO4................................................................................................................................ 90
Bảng 3.36. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol NaHCO3/ Al3+ đến hiệu suất kết tủa nhôm hydroxit............ 94
Bảng 3.37. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol NH3/ Al3+đến hiệu suất kết tủa nhôm hydroxit .................... 95
Bảng 3.38. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol NaCO3/ Al3+đến hiệu suất kết tủa nhôm hydroxyt .............. 96
Bảng 3.39. Kết quả chế tạo phèn kali – nhôm sunfat......................................................................... 98
Bảng 3.40. Yêu cầu về chất lượng của phèn kép kali -nhôm............................................................ 98
Bảng 3.41. Kết quả chế tạo PAC đi từ cao lanh ...............................................................................100
Bảng 3.42. Yêu cầu về chất lượng của PAC lỏng ............................................................................100
Bảng 3.43. Kết quả khảo sát khả năng keo tụ của PAC chế tạo và PAC Việt Trì .......................102
Bảng 3.44. Thành phần hóa học của chất rắn sau khi tách nhôm oxit ...........................................103

ix


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Mỏ cao lanh trong tự nhiên ................................................................................... 6
Hình 1.2. Mẫu cao lanh ......................................................................................................... 6
Hình 1.3. Mạng lưới caolinit ................................................................................................. 8
Hình 1.4. Giản đồ phân tích nhiệt của cao lanh và các khoáng sét khác ............................ 11
Hình 2.1 Nguyên lý của phép phân tích EDX ..................................................................... 27
Hình 3.1. Ảnh SEM cao lanh qua sàng kích thước 0,041mm ............................................ 38
Hình 3.2. Ảnh SEM cao lanh qua sàng kích thước 0,041 – 0,2mm .................................... 38
Hình 3.3. Giản đồ phân tích nhiệt mẫu cao lanh ................................................................. 39
Hình 3.4. Giản đồ XRD mẫu caolanh trước khi nung ......................................................... 40
Hình 3.5: Giản đồ XRD mẫu cao lanh nung ở 400oC ......................................................... 40

Hình 3.6: Giản đồ XRD mẫu cao lanh nung ở 600oC ......................................................... 41
Hình 3.7: Giản đồ XRD mẫu cao lanh nung ở 800oC ......................................................... 41
Hình 3.8. Sự chồng giản đồ XRD của các mẫu trên ............................................................ 42
Hình 3.9. Cấu trúc của caolinit ............................................................................................ 42
Hình 3.10. Cấu trúc của montmorillonit .............................................................................. 43
Hình 3.11. Quan hệ giữa nhiệt độ nung cao lanh và hiệu suất tách Al2O3 .......................... 45
Hình 3.12. Giản đồ XRD chất rắn không tan sau phản ứng của cao lanh với axit HCl ...... 46
Hình 3.13. Quan hệ giữa nồng độ dung dịch HCl và hiệu suất tách Al2O3 ......................... 47
Hình 3.14. Ảnh hưởng thời gian phản ứng và hiệu suất tách Al2O3 ................................... 49
Hình 3.15. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung và hiệu suất tách Al2O3 ..................................... 50
Hình 3.16. Ảnh hưởng của nồng độ axit H2SO4 và hiệu suất tách Al2O3 ........................... 52
Hình 3.17. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng và hiệu suất tách Al2O3 ............................. 53
Hình 3.18. Giản đồ phân tích nhiệt của cao lanh và NaHSO4 ............................................. 59
Hình 3.19. Giản đồ XRD của cao lanh và NaHSO4 nung ở 75oC ....................................... 59
Hình 3.20. Giản đồ XRD của cao lanh và NaHSO4 nung ở 250oC ..................................... 60
Hình 3.21. Giản đồ XRD của cao lanh và NaHSO4 nung ở 500oC ..................................... 60
Hình 3.22. Giản đồ XRD của cao lanh và NaHSO4 nung ở 750oC ..................................... 61
Hình 3.23. Sự chồng giản đồ XRD của cao lanh và NaHSO4 ............................................. 61
Hình 3.24. Ảnh hưởng của kích thước hạt và hiệu suất tách Al2O3 .................................... 63
Hình 3.25. Quan hệ ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tách Al2O3 ............... 64
Hình 3.26. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 đến hiệu suất tách Al2O3 .................. 66
Hình 3.27. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng và hiệu suất tách Al2O3 ............................. 67
Hình 3.28. Quan hệ giữa hiệu suất tách Al2O3 với tỷ lệ nước bổ sung ............................... 69
Hình 3.29. Ảnh SEM cao lanh trước phản ứng .................................................................. 70

x


Hình 3.30. Ảnh SEM hạt cao lanh phóng to trước phản ứng .............................................. 70
Hình 3.31. Ảnh SEM hỗn hợp sau phản ứng độ phóng đại 10000 lần ................................ 71

Hình 3.32. Ảnh SEM hỗn hợp sau phản ứng độ phóng đại 150000 lần .............................. 71
Hình 3.33. Ảnh SEM hỗn hợp sau phản ứng đã rửa độ phóng đại 20000 lần ..................... 71
Hình 3.34. Ảnh SEM hỗn hợp sau phản ứng đã rửa độ phóng đại 150000 lần ................... 71
Hình 3.35. Quan hệ ảnh hưởng của tỉ lệ mol NaHSO4/Al2O3 đến hiệu suất tách Al2O3 khi
thay đổi qui trình thí nghiệm ............................................................................ 72
Hình 3.36. Ảnh hưởng của thời gian nung lần 1 và hiệu suất tách Al2O3 ........................... 74
Hình 3.37. Quan hệ ảnh hưởng của thời gian phản ứng lần 1 và hiệu suất tách Al2O3 ....... 75
Hình 3.38. Ảnh hưởng của thời gian nung lần 1 đến hiệu suất tách Al2O3 ở 250 oC........... 77
Hình 3.39. Ảnh hưởng thời gian nung lần 1 đến hiệu suất tách Al2O3 ở 300 oC ................. 79
Hình 3.40. Quan hệ ảnh hưởng của thời gian phản ứng lần 2 và hiệu suất tách Al2O3 theo tỉ
lệ mol NaHSO4/Al2O3 là 6/1 ............................................................................. 80
Hình 3.41. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng lần 2 đến hiệu suất tách Al2O3 .................. 82
Hình 3.42. Giản đồ TGA, DTA mẫu cao lanh và KHSO4................................................... 83
Hình 3.43. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tách Al2O3 với tỉ lệ mol
KHSO4/Al2O3 là 4/1(a); 5/1(b); 6/1(c); 7/1(d) .................................................. 85
Hình 3.44. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng và hiệu suất tách Al2O3 ứng với tỉ lệ mol
KHSO4/Al2O3 là 3/1(a); 4/1(b); 5/1(c); 6/1(d); 7/1(e) ...................................... 88
Hình 3.45. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol KHSO4/Al2O3 và hiệu suất tách Al2O3 khi thay đổi qui
trình thí nghiệm................................................................................................. 89
Hình 3.46. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol NaHCO3/ Al3+ đến hiệu suất kết tủa Al(OH)3 ........... 94
Hình 3.47. Quan hệ ảnh hưởng của tỉ lệ mol NH3/Al3+và hiệu suất kết tủa Al(OH)3 ......... 95
Hình 3.48. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol Na2CO3/ Al3+ đến hiệu suất kết tủa Al(OH)3............. 96
Hình 3.49. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol NaHCO3/ Al3+(a); NH3/ Al3+(b);Na2CO3/ Al3+(c) đến
hiệu suất kết tủa Al(OH)3 ................................................................................. 97
Hình 3.50. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ đục và lượng PAC ............................... 102
Hình 3.51. Giản đồ TG, DTA mẫu sơn có bổ sung 5% SiO2 ........................................... 104
Sơ đồ 1. Biến đổi của cao lanh khi nung ............................................................................. 12
Sơ đồ 2: Quy trình sản xuất phèn kép từ cao lanh ............................................................... 99
Sơ đồ 3: Quy trình chế tạo PAC từ cao lanh ..................................................................... 101
Sơ đồ 4: Quy trình thu hồi SiO2 từ cao lanh Phú Thọ ....................................................... 105

Sơ đồ 5: Quy trình tách nhôm oxit từ cao lanh bằng NaHSO4, KHSO4............................ 106

xi


MỞ ĐẦU

Phát triển bền vững là nhu cầu cấp bách và xu thế tất yếu trong tiến trình phát triển của
xã hội loài người, vì vậy khái niệm này đã được các quốc gia trên thế giới xây dựng thành
chương trình nghị sự cho từng thời kỳ phát triển của lịch sử. Tại Hội nghị Thượng đỉnh
Trái đất về Môi trường và phát triển được tổ chức năm 1992 ở Rio de Janeiro (Braxin), 179
nước tham gia Hội nghị đã thông qua Tuyên bố Rio de Janeiro về môi trường và các giải
pháp phát triển bền vững chung cho toàn thế giới trong thế kỷ 21. Hội nghị đã xác
định "phát triển bền vững" là quá trình phát triển có sự kết hợp chặt chẽ, hợp lý và hài hoà
giữa 3 mặt của sự phát triển, gồm: phát triển kinh tế ( nhất là tăng trưởng kinh tế), phát
triển xã hội (nhất là thực hiện tiến bộ, công bằng xã hội; xoá đói giảm nghèo và giải quyết
việc làm) và bảo vệ môi trường(nhất là xử lý, khắc phục ô nhiễm, phục hồi và cải thiện
chất lượng môi trường; phòng chống cháy và chặt phá rừng; khai thác hợp lý và sử dụng
tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên). Tiêu chí để đánh giá sự phát triển bền vững là sự tăng
trưởng kinh tế ổn định; thực hiện tốt tiến bộ và công bằng xã hội; khai thác hợp lý, sử dụng
tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ và nâng cao chất lượng môi trường sống [23]. Như
vậy, khai thác và sử dụng khoáng sản là một phần trong nhiệm vụ bảo vệ môi trường nên
đã được nhiều quốc gia đặc biệt quan tâm, đầu tư nghiên cứu.
Đối với nước ta, nguồn tài nguyên khoáng sản có vai trò quan trọng trong phát triển
công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Việc khai thác, sử dụng khoáng sản hiện là vấn đề thu hút
sự quan tâm của Chính phủ cũng như các nhà nghiên cứu. Cho đến nay trên địa bàn cả
nước đã phát hiện và đánh giá hàng nghìn mỏ khoáng sản và biểu hiện khoáng sản với
nhiều loại khoáng sản rắn, lỏng, khoáng sản nhiên liệu…Trong đó khoáng sản chứa nhôm
bao gồm boxit và nhóm không boxit (cao lanh, đất sét, alunit) được đánh giá có trữ lượng
lớn, giá trị kinh tế cao và quá trình chế biến không quá phức tạp có thể tạo ra nhôm và

nhiều hợp chất của nhôm.
Nhôm và hợp chất của nhôm được dùng phổ biến trong công nghiệp và trong đời sống.
Các hợp chất của nhôm dùng trong công nghiệp hóa chất, công nghiệp giấy, nhuộm, thuộc
da, làm chất keo tụ để xử lí nước thải và làm trong nước... Những công dụng này có được
là do muối nhôm thuỷ phân khá mạnh ở trong nước tạo thành nhôm hydroxit. Khi nhuộm
vải, hyđroxit nhôm được sợi vải hấp phụ và giữ chặt trên sợi sẽ kết hợp với phẩm nhuộm
tạo thành màu bền nên có tác dụng làm chất giữ màu… Trong công nghiệp giấy nhôm
sunfat được cho vào bột giấy cùng với muối ăn, nhôm clorua được tạo nên do phản ứng
trao đổi, sau đó bị thuỷ phân mạnh tạo nên hydroxit. Hydroxit này sẽ kết dính những sợi

1


xenlulo với nhau làm cho giấy không bị nhoè mực khi viết. Muối nhôm làm chất keo tụ
dùng để xử lí nước là do hyđroxit nhôm với bề mặt rất phát triển, hấp phụ các chất lơ lửng
trong nước kéo chúng cùng lắng xuống dưới [6]
Để sản xuất nhôm và các hợp chất của nhôm, người ta có thể dùng các nguyên liệu có
chứa nhôm như cao lanh, đất sét, alunit, boxit, nhôm vụn phế thải…Trong đó, hiện nay
phần lớn nhôm và các muối của nhôm được sản xuất từ boxit. Tuy nhiên, đến nay boxit
mới chỉ được phát hiện trữ lượng lớn tại một số tỉnh phía Nam. Với mục tiêu thực hiện
phát triển bền vững, tại Việt Nam cũng như các quốc gia khác việc tìm ra phương án sử
dụng và nâng cao hiệu quả khai thác một loại quặng tại địa phương nhận được sự quan tâm
rất lớn từ chính phủ cũng như cộng đồng.
Hiện nay, ở nước ta chưa có công trình nào nghiên cứu một cách hệ thống và bài bản
để sản xuất phèn nhôm và PAC (Poly Aluminium Chloride) từ cao lanh, do vậy nghiên cứu
chế tạo các muối nhôm đi từ nguồn nguyên liệu là cao lanh có sẵn tại địa phương có ý
nghĩa lớn trong thực tế.
Để góp phần trong việc khai thác và sử dụng tài nguyên hợp lý, tiết kiệm tài nguyên
thiên nhiên chúng tôi lựa chọn đề tài luận án là: ―Nghiên cứu quá trình chế biến cao lanh
Phú Thọ để sản xuất các hợp chất của nhôm”

Mục tiêu của luận án:
- Điều chế các hợp chất của nhôm từ cao lanh Phú Thọ
- Sản xuất phèn kép kali - nhôm sunfat, chất keo tụ PAC từ các hợp chất của nhôm đã
được điều chế.
- Thu hồi sản phẩm phụ SiO2 và ứng dụng SiO2 làm phụ gia cho công nghiệp sơn.
Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu là cao lanh Phú Thọ – một trong những nguồn cao lanh có trữ
lượng lớn và có thành phần vật chất đại diện cho cao lanh nói chung.
- Phương pháp nghiên cứu của luận án là nghiên cứu lí thuyết kết hợp với thực nghiệm
và các phương pháp phân tích hóa lí hiện đại để chỉ rõ bản chất của quá trình tách nhôm
oxit trong cao lanh Phú Thọ.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Luận án là công trình nghiên cứu cơ bản có định hướng ứng dụng. Các kết quả của
luận án đóng góp:
- Làm sáng tỏ quá trình hòa tách nhôm oxit trong cao lanh Phú Thọ bằng axit HCl,
H2SO4 và hỗn hợp axit HCl, H2SO4

2


- Làm sáng tỏ quá trình phản ứng pha rắn nung phân giải nhôm oxit trong cao lanh
Phú Thọ bằng NaHSO4 và KHSO4.
- Chế biến khoáng sản cao lanh thành các sản phẩm có ích của nhôm và silic.
Nội dung:
- Khảo sát và đánh giá nguồn cao lanh Thanh Sơn của tỉnh Phú Thọ
- Lựa chọn tác nhân phản ứng để tách nhôm
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách nhôm như nhiệt độ nung cao
lanh, nồng độ các chất tham gia phản ứng, thời gian phản ứng, nhiệt độ phản
ứng…
- Nghiên cứu sản xuất các hợp chất của nhôm từ muối nhôm thu được

- Đề xuất sơ đồ công nghệ và qui trình tách nhôm oxit trong cao lanh
- Nghiên cứu ứng dụng của các sản phẩm sau tách nhôm oxit trong cao lanh
Bố cục của luận án:
Ngoài phần mở đầu và phần kết luận chung, nội dung của luận án được trình bày trong
3 chương và kết luận.
Chương 1. Tổng quan
Chương 2. Các phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm
Chương 3. Kết quả và thảo luận
Kết luận

3


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Cao lanh và sự hình thành của cao lanh trong tự nhiên
1.1.1. Khái niệm về cao lanh
Cao lanh là loại đá sét màu trắng, dẻo, mềm được cấu thành bởi khoáng vật caolinit và
một số ít khoáng vật illit, montmorillonit, thạch anh... sắp xếp thành tập hợp lỏng lẻo, trong
đó caolinit quyết định kiểu cấu tạo và cấu trúc của cao lanh.
Cao lanh hình thành do quá trình phân huỷ khoáng vật felspat và các khoáng vật
alumosilicat giàu nhôm, có trong thành phần của nhiều loại đá sét có nguồn gốc khác nhau.
Cao lanh có màu trắng, dạng đặc sít hoặc là những khối dạng đất sáng màu, tập vảy nhỏ.
Trong tự nhiên, cao lanh thường bị nhuộm bẩn bởi oxit sắt, titan, hỗn hợp kiềm, đất
hiếm, và các khoáng vật sét khác như halloysit, hydromica, illit, montmorillonit. Oxit sắt là
tạp chất gây màu, hàm lượng sắt trong cao lanh sẽ quyết định việc phân loại và sử dụng
cao lanh trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau [2].
Theo Phạm Xuân Yên, Nguyễn Văn Dũng [19,17] và các cộng sự, cao lanh là quặng
phong hóa tàn dư của các loại đá gốc chứa trường thạch như pecmatit, granit, gabrô, bazan
và rhyolit hoặc các cuội sỏi ở thềm biển thời kỳ đệ tứ trong lịch sử hình thành trái đất hoặc
do đá phun trào axit như keratophia, phenzit.

Phong hóa tàn dư và biến đổi chất trao đổi nhiệt dịch tạo nên các mỏ cao lanh tại mỏ đá
gốc (gọi là mỏ cao lanh nguyên sinh).
Nếu tiếp tục bị phong hóa như: do nước băng hà, gió bão cuốn đi rồi được lắng đọng
lại tại chỗ trũng, lâu ngày tạo nên các mỏ cao lanh thứ sinh (trầm tích). Phần lớn những mỏ
này là mỏ đất sét chịu lửa.
Sự hình thành các mỏ cao lanh và đất sét còn phụ thuộc vào yếu tố địa mạo (diện mạo
của địa hình), yếu tố môi trường: như độ ẩm, nhiệt độ, khí cacbonic, các axit hữu cơ...
Sự phong hóa đá gốc để tạo thành các mỏ cao lanh, đất sét bao gồm nhiều quá trình xảy
ra đồng thời hoặc nối tiếp nhau liên tục trong một thời gian kéo dài hàng triệu năm.
Các quá trình phong hóa được chia làm ba loại: phong hóa vật lý, phong hóa hóa học,
phong hóa sinh học.
Quá trình phong hóa vật lý:
Phong hóa vật lý là hình thức phân hủy đất đá bằng những tác động vật lý như tác động
cơ học, nhiệt học mà không làm thay đổi tính chất, thành phần hóa học của đất đá: như tác
động của gió bão, mưa lụt gây sạt lở, bào mòn, trôi dạt và lắng đọng. Khí hậu nóng lạnh

4


đột ngột gây co giãn, tạo sự nứt nẻ, vỡ vụn, cứ như vậy trải qua thời gian dài, liên tục tạo ra
các mỏ nguyên sinh hoặc thứ sinh.
Quá trình phong hóa hóa học
Phong hóa hóa học là hình thức phân hủy đất đá về cấu trúc, thành phần hóa học do
những quá trình hóa học xảy ra: như quá trình hòa tan, quá trình thủy phân và quá trình
oxy hóa.
Trong khí quyển trái đất có nhiều chất như CO2, SO2, O2, N2, NO, N2O3, H2S, O3, hơi
nước…các chất này thường xuyên tác động và chuyển hóa lẫn nhau, tác động vào đất đá
làm cho đất đá thay đổi thành phần và tính chất.
Ở pH = 3÷4 đá trường thạch bị thủy phân và biến đổi như sau:
2KAlSi3O8 +8H2O → 2KOH + 2Al(OH)3 + 2H4Si3O8 → Al2(OH)4Si2O5 + K2O

+4SiO2 + 6H2O
Ở điều kiện pH = 8÷9 thì khoáng chính không phải là cao lanh (Al2(OH)4Si2O5) mà là
montmorillonit có thành phần như sau:
Al1,67Mg0,33[(OH)2.Si4O10]0,33.Na0,33(OH)4
Nước, axit H2CO3 và các axit hữu cơ khác đóng vai trò rất quan trọng trong việc hình
thành các mỏ cao lanh, đất sét từ đá gốc.
Cao lanh còn được tạo thành do phân hủy (thủy phân) felspat:
K2Al2Si6O16 + 2H2O → H2Al2Si6O16 + 2KOH
(Felspat)
H2Al2Si6O16 + 5H2O → Al2O3.2SiO2.2H2O + 4H2SiO3
(cao lanh)
Khí CO2 và nước cũng có thể phân hủy felspat thành cao lanh, cát và muối kali cacbonat
theo phản ứng:
K2Al2Si6O16 + CO2 + 2H2O →Al2O3.2SiO2.2H2O + 4SiO2 + K2CO3
Sau những quá trình đó, chúng lại được gió bão, mưa chuyển về đầm, hồ và biển.
Những chất không bị hòa tan trong nước tạo ra những mỏ sét ngay tại nơi phong hóa hoặc
chuyển đến chỗ trũng hơn tạo ra những lớp sét khá dày [12, 17, 19].
Phong hóa sinh học
Là quá trình phân hủy đá gốc và những dẫn xuất của nó do có sự tham gia của những
vi khuẩn silicat. Ví dụ có loại tảo rút SiO2 từ felspat để hình thành bộ xương của nó. Rễ
cây của nhiều loại cây tiết ra một số axit làm phân hủy mặt ngoài của đá.

5


Ba quá trình phong hóa nói trên xảy ra đồng thời, xen kẽ nhau và nối tiếp nhau
thường xuyên tác động vào đá gốc. Quá trình đó diễn ra trong nhiều năm đã tạo nên các mỏ
cao lanh và đất sét.

Hình 1.1. Mỏ cao lanh trong tự nhiên

Hình 1.2. Mẫu cao lanh

1.1.2.Tiềm năng quặng cao lanh ở Việt Nam
Quặng cao lanh ở nước ta được phân bố ở nhiều nơi như: Lào Cai, Yên Bái, Phú
Thọ, Thái Nguyên, Tuyên Quang, Hải Dương,Quảng Ninh, Huế, Quảng Nam, Đà Lạt,
Đồng Nai, Bình Dương, Sông Bé... Tổng tài nguyên và trữ lượng cao lanh ở 67 tụ khoáng,
mỏ và điểm quặng đã được tìm kiếm thăm dò là 267.919.000 tấn trong đó:
- Tổng tài nguyên và trữ lượng cao lanh ở các mỏ nguồn gốc trầm tích và phong hoá là
196.251.000 tấn.
- Tổng tài nguyên và trữ lượng cao lanh trong các mỏ nguồn gốc nhiệt dịch - biến chất
trao đổi là 71.668.000 tấn.
Với số lượng tài nguyên và trữ lượng cao lanh đã tìm kiếm thăm dò nêu trên, thấy rằng
Việt Nam là nước có tiềm năng lớn về nguyên liệu cao lanh [2].
Hiện nay có một số mỏ quặng cao lanh đã được thăm dò, khai thác như:
Mỏ Thạch Khoán – Phú Thọ, gồm 4 vùng với tổng trữ lượng đã xác định khoảng 3,2
triệu tấn. Trong số đó, vùng mỏ cao lanh Hữu Khánh là vùng mỏ có giá trị công nghiệp với
hàm lượng quặng như sau:
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cao lanh Hữu Khánh[22]
Thành Phần

Al2O3

SiO2

Fe2O3

Mất khi nung

Hàm lượng %

18 - 49

47,5 – 76,1

0,11 – 2,9

9,81

6


- Mỏ Trại Mật – Lâm Đồng, với tổng trữ lượng đã thăm dò là khoảng 11 triệu tấn,
mỏ có 4 thân quặng, dày trung bình 20m. Trong tổng trữ lượng đã thăm dò tại mỏ Trại
Mật, có khoảng 3 triệu tấn là có khả năng khai thác tốt. Hàm lượng trung bình như sau:
Bảng 1.2. Thành phần hóa học cao lanh Trại Mật
Thành Phần

Al2O3

SiO2

Fe2O3

Mất khi nung

Hàm lượng %

18 - 49

22 – 65

0,5 – 7,9

0,16 – 22,5

- Các mỏ cao lanh Tấn Mài (Quảng Ninh), Trúc Thôn (Hải Dương), Tuyên Quang đã
được khai thác dùng làm gạch chịu lửa cho Công ty gang thép Thái Nguyên. Cao lanh Tấn
Mài có thành phần hóa học như sau:
Bảng 1.3. Thành phần hóa học cao lanh Tấn Mài
Thành Phần

Al2O3

SiO2

Fe2O3

TiO2

Na2O

K2O

MgO+CaO

Hàm lượng %

37,43

43,88

0,18

0,33

0,03

0,05

0,38

Ngoài ra, một số mỏ quy mô nhỏ ở các địa phương như Yên Bái, Phú Thọ, Hải
Dương, Đồng Nai, Sông Bé đã được sử dụng để khai thác cao lanh làm nguyên liệu sản
xuất gốm sứ dân dụng, gốm sứ kỹ thuật, phèn nhôm... [22].
Trên địa bàn tỉnh Phú Thọ, cao lanh được phân bố rộng rãi hầu hết ở các huyện như
: Thanh Sơn, Tam Nông, Thanh Thủy, Hạ Hòa…với tổng trữ lượng cao lanh được khảo
sát khoảng 30 triệu tấn. Trong đó cao lanh ở vùng Thanh Sơn (Hữu Khánh, mỏ Ngọt…)
có trữ lượng lớn và thành phần hóa học đặc trưng, hàm lượng khoáng caolinit trong cao
lanh cao. Vùng Thanh Sơn là nơi có địa hình tự nhiên phong hóa trầm tích do đó cao lanh
ở đây có chất lượng tương đối tốt, ít sắt và các tạp chất vì vậy cao lanh này được dùng để
nghiên cứu trong luận án để sản xuất các hợp chất của nhôm và thu hồi SiO2. Cao lanh
huyện Thanh Sơn tỉnh Phú Thọ (Cao lanh Phú Thọ) dùng để nghiên cứu có thành phần
hóa học sau:
Bảng 1.4. Thành phần hóa học mẫu cao lanh Phú Thọ
Thành Phần

Al2O3

SiO2

Fe2O3

% khối lượng

37,84

45,57

0,46

CaO +
MgO
4,05

Na2O

K2O

0,05

0,92

Mất khi nung
ở 850oC
11,11

Từ thành phần trên thấy rằng cao lanh dùng để nghiên cứu có chất lượng tốt, ít tạp
chất, hàm lượng nhôm lớn thuận lợi cho quá trình tách nhôm và sản xuất muối nhôm.

7


1.1.3. Thành phần chính và cấu trúc mạng tinh thể của cao lanh.
Thành phần chính trong cao lanh là SiO2, Al2O3, H2O, có công thức hoá học là
Al2O3.2SiO2.2H2O. Thành phần hóa không có tạp chất của khoáng caolinit này là SiO2:
46,54%; Al2O3 : 39,5%; H2O: 13,96% [7, 17, 19, 57, 58]. Trong thực tế thành phần lí
tưởng như trên rất hiếm, vì ngoài ra còn có các thành phần Fe2O3, TiO2, MgO, CaO, K2O,
Na2O và các khoáng khác như hidromica, haloysit, montmorilonit, felspat, limonit, αquartz, rutil, pyrit... có hàm lượng không lớn [25].
Cấu trúc mạng tinh thể của cao lanh.
Như đã nói ở trên do khoáng caolinit chiếm chủ yếu trong cao lanh nên nó quyết định
cấu trúc của cao lanh. Caolinit là khoáng có cấu trúc gồm hai lớp, dạng diocta tạo nên từ
các lớp tứ diện [SiO4]4- (gồm các ion Si4+, O2-chứa cation Si4+ ở tâm) và lớp bát diện
[AlO6]9- (gồm các ion Al3+, O2-, OH- chứa cation Al3+ ở tâm). Hai lớp này tạo thành gói
hở có chiều dày 7,21 – 7,25 A0 trong đó các nhóm OH- phân bố về một phía. Tinh thể
caolinit có dạng miếng hay dạng vảy 6 cạnh, góc giữa các cạnh là 106 ÷ 1400, đường
kính hạt caolinit từ 0,1 – 0,3µm. Mỗi lớp cấu trúc được phát triển liên tục trong không
gian theo hướng trục a và b. Các lớp cấu trúc được chồng xếp song song với nhau và tự
ngắt quãng theo hướng trục c. Các tứ diện quay đỉnh chung về phía mạng bát diện. Ở vị
trí đỉnh chung của tứ diện và bát diện là ion OH-. Giữa hai mặt đó xuất hiện một lực liên
kết hydro giữ chặt các lớp lại làm cho mạng tinh thể caolinit ít di động, hấp thụ nước và
không trương nở.
Vì bán kính O2− và OH− đều lớn hơn rất nhiều bán kính Si4+, Al3+, nên mạng tinh thể
caolinit gồm các anion O2- và OH- gói ghém chắc đặc, còn các cation Si4+ và Al3+ được sắp
xếp vào các hốc trống của phân mạng anion đó.
Trong cấu trúc của caolinit cứ 3 vị trí tâm bát diện thì có hai vị trí bị chiếm giữ bởi ion
3+

Al còn một vị trí bỏ trống [17, 19, 21, 25].
Theo [26] ô mạng cơ sở của caolinit là a ≈5,15 A0; b ≈8,95 A0; c ≈7,4Å

Hình 1.3. Mạng lưới caolinit

8


Như vậy muốn tách nhôm ra khỏi cao lanh cần phải phá vỡ cấu trúc của nó đặc biệt là
loại bỏ nhóm OH- thì các tác nhân tách sẽ tiến gần nhôm trong mạng lưới tinh thể hơn.
1.1.4. Tính chất hóa lý của cao lanh.
Khoáng caolinit hầu như không trương nở trong nước, độ dẻo kém, khả năng hấp phụ
trao đổi ion yếu (thường từ 5 ÷10 mili đương lượng gam đối với 100g cao lanh khô), khối
lượng riêng của khoáng caolinit khoảng 2,41 ÷ 2,60 g/cm3 [17, 19].
Độ cứng của cao lanh từ 1 đến 2,5 theo thang Mosh. Khi ngấm nước, nó có tính dẻo,
nhưng không có hiện tượng co giãn. Nhiệt độ nóng chảy từ 1750 – 1787oC.
Cao lanh có tính chất trao đổi anion và cation. Sự trao đổi cation thường được nghiên
cứu nhiều hơn và khả năng ứng dụng rộng hơn so với anion. Các cation trao đổi thường là
Ca2+, Mg2+, NH4+, Na+, K+, H+. Các anion trao đổi thường là SO42-, Cl-, PO43-, NO3-. Đại
lượng đặc trưng cho dung lượng trao đổi được tính bằng mili đương lượng trao đổi trên
100g mẫu. Dung lượng trao đổi cation (CEC) và anion (AEC) của cao lanh rất nhỏ, thông
thường CEC chỉ khoảng 3÷15 meq/100gvà AEC khoảng 20,3 meq/100g.
Bề mặt của cao lanh được chia thành bề mặt trong và bề mặt ngoài. CEC ở bề mặt
ngoài phụ thuộc nhiều vào sự gãy liên kết và sự tăng khuếch tán bề mặt hay sự giảm kích
thước hạt. CEC ở bề mặt trong phản ánh toàn bộ điện tích âm chưa cân bằng trong mạng
lưới cấu trúc. Dung lượng trao đổi ion nói chung và CEC nói riêng là tín hiệu cho biết số
ion hoặc cation hấp phụ giữa các lớp trong cấu trúc và số ion hoặc cation hấp phụ lên bề
mặt ngoài của cao lanh.
Cao lanh có khả năng hấp phụ kém. Độ hấp phụ của cao lanh khoảng từ 1 ÷ 3% và chủ
yếu là hấp phụ bề mặt. Do vậy cao lanh ít có giá trị sử sụng làm chất hấp phụ [25].
1.1.5. Những biến đổi trong cấu trúc của cao lanh khi nung.
Nghiên cứu những biến đổi cấu trúc cao lanh khi nung chính là cơ sở cho những ứng

dụng của cao lanh trong nhiều ngành công nghiệp vật liệu và hoá chất.
Theo [2, 9] khi nung nóng, cao lanh có hiệu ứng thu nhiệt, pic ở 510-600oC liên quan
đến sự mất nước kết tinh và hình thành pha vô định hình của khoáng vật. Hai pic toả nhiệt
từ 960oC đến 1000oC và 1200oC liên quan đến quá trình mulit hoá của các sản phẩm cao
lanh không định hình, với pic 1200oC là quá trình kết tinh của oxyt silic vô định hình để
tạo thành cristobalit
Ở nhiệt độ thường cao lanh hay nhiều loại khoáng sét khác đều chứa một lượng nước
nhất định. Nhìn chung, nước trong cấu trúc khoáng sét được chia làm 3 loại: loại 1 nước
hấp phụ trong lỗ xốp, trên bề mặt và xung quanh các hạt phân tử khoáng rời rạc; loại 2
nước ở dạng hydrat, nước ở dạng xen kẽ giữa các lớp khoáng; loại 3 nước nằm trong các

9


khe, hốc giữa các đơn vị cấu trúc dài (các nhóm OH- cấu trúc). Nếu khoáng chứa loại 1 sẽ
tốn ít năng lượng nhất khi tiến hành loại bỏ nước [25].
Các phân tử nước trong cao lanh thuộc loại 1, chỉ là nước hấp phụ bề mặt và một số
nằm trong lỗ xốp, do đó sẽ dễ dàng mất đi khi cao lanh bị nung nóng từ 100 – 1500C. Khi
cao lanh bị nung đến khoảng nhiệt độ 550 – 7000C, nước trong cấu trúc (nhóm OH- trong
mạng lưới) sẽ dần mất hết và kèm theo sự phá vỡ cấu trúc cao lanh. Khi nhiệt độ tăng đến
9000C thì cấu trúc tinh thể cao lanh bị sập hoàn toàn [57].
Quá trình xử lý nhiệt cao lanh còn dẫn tới các pha khuyết tật, tuy nhiên các pha khuyết
tật này lại hoạt tính hơn. Dưới đây diễn tả quá trình xử lý cao lanh bởi các nhiệt độ khác
nhau. Các loại sét kiểu cao lanh trải qua một chuỗi các biến đổi pha dưới tác động của
nhiệt trong không khí ở điều kiện áp suất thông thường.
-

Sự khử hydroxyl (hay nói cách khác là khử nước của cao lanh) bắt đầu ở 550-

600°C để sinh ra metacaolanh (Al2Si2O7) không có trật tự theo phương trình sau:

2Al2Si2O5(OH)4 —> 2Al2Si2O7 + 4H2O

(1)

Sự mất hydroxyl (-OH) tiếp diễn được quan sát tới 900°C và góp phần vào sự ôxi hóa dần
dần của metacaolanh [37].
- Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng metacaolanh không phải chỉ là hỗn hợp đơn giản
của silica (SiO2) vô định hình và alumina (Al2O3), mà là một cấu trúc vô định hình phức
tạp trong đó duy trì một số trật tự phạm vi dài hơn do sự chồng đống của các lớp lục giác
của nó [37].
- Khi nung nóng tiếp tới 925-950°C sẽ chuyển hóa metacaolanh thành một
dạng spinen nhôm - silic (Si3Al4O12) theo phản ứng:
2Al2Si2O7 —> Si3Al4O12 + SiO2

(2)

- Khi nung nóng tới khoảng 1050°C, pha spinen (Si3Al4O12) kết nhân và chuyển đổi
thành mulit (3Al2O3.2SiO2) cùng cristobalit (SiO2) có độ kết tinh cao:
3Si3Al4O12 —> 2Si2Al6O13 + 5SiO2

(3)

Theo [106] bằng phương pháp nghiên cứu tổng hợp, hoá lý, rơnghen, quang phổ
hồng ngoại có thể biểu diễn quá trình nhiệt hoá theo sơ đồ sau:
0

 550 C
     Al2O3 . 2SiO2 + 2H2O
Al2Si2O5(OH)4  450

(4)

- 850 C
      .Al2O3 + 2SiO2
Al2O3 . 2SiO2  830

(5)

C
   Al2O3 . 2SiO2
3( Al2O3) + 2 SiO2  900

(6)

0

0

10


Năng lượng phá huỷ mạng tinh thể của cao lanh theo phản ứng (4) là 280kJ/mol.
Theo [17, 19] cao lanh khi nung nóng xảy ra các hiện tượng chính sau đây:
+ Biến đổi thể tích kèm theo mất nước lý học.
+ Biến đổi thành phần khoáng bao gồm mất nước hoá học, biến đổi cấu trúc tinh thể.
Các cấu tử phản ứng với nhau để tạo ra pha mới. Khi nhiệt độ cao sẽ xảy ra hiện tượng
kết khối vật liệu. Khi phân tích nhiệt cao lanh có những biến đổi sau:

Hình 1.4. Giản đồ phân tích nhiệt của cao lanh và các khoáng sét khác [17]
- Hiệu ứng thu nhiệt ở 5850C ứng với quá trình mất nước hóa học hình thành

metacaolanh;
- Hiệu ứng tỏa nhiệt thứ nhất nằm trong khoảng 900 - 10000C ứng với quá trình hình
thành spinen;
- Hiệu ứng tỏa nhiệt thứ hai khoảng trên 10000C ứng với sự hình thành và tăng cường
khoáng mulit. Nếu nung đến nhiệt độ cao hơn thì mulit đầu (dạng vảy nhỏ, nằm xen kẽ
nhau giống nỉ, dạ) sẽ tái kết tinh thành mulit thứ cấp có dạnh hình kim.
Theo Phan Văn Tường [20] thì cho rằng từ 5000C trở lên toàn bộ khung oxit của mạng
lưới caolinit vẫn giữ nguyên chỉ có sự chuyển dịch của các cation H+, Al3+, Si4+. Các ion
H+, chuyển dịch vào vùng ―cho‖ và xảy ra phản ứng:
H+ + OH- = H2O
2OH- = H2O + O2Các cation Al3+, Si4+ chuyển vào vùng ―nhận‖ tạo thành khu vực giàu nhôm và khu
vực giàu silic. Điều này cho thấy khi nung cao lanh từ 5000C trở lên sẽ tách nhôm và silic
dễ dàng hơn. Khi tăng nhiệt độ ở các khu vực giàu nhôm xuất hiện tinh thể γ Al2O3 trong

11


đó chứa một lượng Si4+ tạo nên khoáng spinen Al-Si, tiếp tục tăng nhiệt độ lên sẽ xuất hiện
khoáng mulit từ spinen.
Theo các nghiên cứu [39, 41, 52, 53, 68, 100, 102] cao lanh chuyển về dạng
metacaolanh bắt đầu từ 4200C và cấu trúc có thể vô định hình, khi dùng nhiễu xạ tia X
không phát hiện ra cấu trúc pha của metacaolanh, cho đến nay vẫn chưa có công trình
nghiên cứu nào chỉ ra chính xác cấu trúc của metacao lanh. Theo Sperinck và các cộng sự
[100] khi nung cao lanh ở 6000C có thể tách khoảng 80% nhóm OH- trong cao lanh do vậy
metacaolanh giàu nhôm và dễ tách bằng các tác nhân.
Nhìn chung các công trình nghiên cứu có độ sai khác về nhiệt độ chuyển hóa cao lanh
thành metacaolanh và từ metacaolanh thành mulit, tuy nhiên sự sai khác về nhiệt độ cũng
không lớn. Sự chênh lệch nhiệt độ ở đây có thể do nguồn cao lanh khác nhau dẫn đến
thành phần khoáng và tạp chất khác nhau.
Ta có thể tóm tắt sơ đồ các phản ứng hóa học xảy ra khi nung cao lanh:

Al2O3.2SiO2.2H2O ( caolinit)
t=500-600oC
Al2O3.2SiO2 (metacaolinit) + H2O
t=900 – 1000ºC
Al2O3.2SiO2 (spinen) + SiO2
t> 1000ºC
3Al2O3.2SiO2 (mulit) + SiO2( cristobalit)
Sơ đồ 1. Biến đổi của cao lanh khi nung
1.1.6. Ứng dụng của cao lanh.
Cao lanh được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như: công nghiệp
gốm sứ, giấy, sơn, cao su, sợi thuỷ tinh, chất dẻo, vật liệu xây dựng, gạch chịu lửa, làm xúc
tác cho công nghệ lọc dầu… Nhờ có khả năng hấp thụ đặc biệt không chỉ các chất béo,
chất đạm mà còn có khả năng hấp thụ cả các loại vi-rút và vi khuẩn, vì vậy mà cao lanh
được ứng dụng cả trong các lĩnh vực y tế, dược phẩm, mỹ phẩm...
Công nghiệp sản xuất giấy: trong công nghiệp giấy, cao lanh được sử dụng làm chất
độn tạo cho giấy có mặt nhẵn hơn, tăng độ kín, giảm độ thấu quang và làm tăng độ ngấm

12


mực in tới mức tốt nhất. Loại giấy thông thường chứa 20 % cao lanh, có loại chứa tới
40 %, một tấn giấy đòi hỏi 250 - 300 kg cao lanh. Chất lượng cao lanh dùng làm giấy được
xác định bởi độ trắng, độ phân tán và mức độ đồng đều của các nhóm hạt [2, 9].
Công nghiệp sản xuất đồ gốm: công nghiệp sản xuất sứ, gốm sứ dân dụng, sứ mỹ
nghệ, dụng cụ thí nghiệm, sứ cách điện, sứ vệ sinh… đều sử dụng chất liệu chính là cao
lanh; chất liệu kết dính là sét chịu lửa dẻo, có màu trắng. Chất lượng cao lanh đòi hỏi rất
cao và phải khống chế các oxit tạo màu (Fe2O3 và TiO2). Hàm lượng Fe2O3 không được
quá 0,4 - 1,5 %; TiO2 không quá 0,4 - 1,4 %; CaO không quá 0,8 % và SO3 không quá
0,4 % [2, 9].
Sản xuất vật liệu chịu lửa: trong sản xuất vật liệu chịu lửa, người ta dùng cao lanh để

sản xuất gạch chịu lửa, gạch chịu axit và các đồ chịu lửa khác. Trong ngành luyện kim đen,
gạch chịu lửa làm bằng cao lanh chủ yếu được dùng để lót lò cao, lò luyện gang, lò gió
nóng. Các ngành công nghiệp khác cần gạch chịu lửa với khối lượng ít hơn, chủ yếu để lót
lò đốt, nồi hơi trong luyện kim màu và công nghiệp hóa học, ở nhà máy lọc dầu, trong
công nghiệp thủy tinh và sứ, ở các công ty xi măng và lò nung vôi.
Sản xuất gạch samốt: Các chỉ tiêu cơ bản đòi hỏi đối với caolanh sản xuất gạch samốt
là Al2O3 = 36-39 %; hàm lượng Fe2O3 < 1,5-2 %, độ chịu lửa 1730-1780oC.
Sản xuất gạch chịu axit: Đòi hỏi chất lượng caolanh với hàm lượng SiO2 ≤ 70%;
Al2O3 + TiO2 ≥ 22 %; Fe2O3 ≤ 1,5-2,0 %; nhiệt độ chịu lửa 1670-1730oC [2, 9].
Những năm gần đây trên thế giới và ở Việt Nam cao lanh được nghiên cứu sử dụng
nhiều trong tổng hợp zeolit [4, 14, 24]: cao lanh là nguyên liệu chính để tổng hợp
zeolit, loại chất được ứng dụng nhiều trong công nghiệp như làm chất hấp phụ, làm
chất xúc tác…
Chế tạo sợi thuỷ tinh: một lĩnh vực cũng sử dụng cao lanh tăng nhanh hàng năm đó là
dùng làm nguyên liệu đầu vào của sản xuất sợi thuỷ tinh. Trong cao lanh có chứa cả silica
và alumina, là chất có trong thành phần của sợi thuỷ tinh. Nguyên nhân nhu cầu sử dụng
cao lanh tăng mạnh trong lĩnh vực này bởi vì sự hạn chế sử dụng amiăng, loại chất gây hại
cho sức khoẻ.
Lĩnh vực chất độn: cao lanh được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực làm chất độn giấy,
nhựa, cao su… cao lanh có tác dụng làm tăng độ rắn, tính đàn hồi, cách điện, độ bền của
cao su (yêu cầu về cao lanh làm chất độn cao su phải có hàm lượng: Fe2O3< 0,75%, SO42-<
0,4%; độ hạt < 1670 lỗ /cm2; độ ẩm < 1%); tăng độ cứng và giảm giá thành sản phẩm của
các chất dẻo như PE, PP, PVC...

13


- Trong sản xuất da nhân tạo (giả da), cao lanh có tác dụng làm tăng độ bền, độ đàn
hồi. Để làm chất độn da nhân tạo, cao lanh qua rây No15 phải có độ trắng > 85%, hàm
lượng Fe2O3< 0,75%, SO42-< 0,4%; độ ẩm < 5%.

- Trong sản xuất xà phòng: cao lanh có tác dụng đóng rắn, hấp thụ dầu mỡ. Lĩnh vực
sản xuất xà phòng yêu cầu cao lanh có độ hạt dưới rây 0,053 mm lớn hơn 90%; không lẫn
cát, không lắng cặn trước 8 giờ, hàm lượng Fe2O3 ≤ 2 - 3%, TiO2 ≤ 1%; chất bazơ trao đổi
≤ 0,8 - 2% và cacbonat ≤ 15 - 20 %.
- Trong sản xuất thuốc trừ sâu: sử dụng cao lanh có độ khuếch tán lớn, sức bám tốt, trơ
hóa học, hợp chất sắt thấp, độ hạt 22 m từ 40 đến 75% để phân tán đều thuốc khi phun.
- Trong sản xuất xi măng cao lanh được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất xi măng
trắng, các chất tráng trong xây dựng.
- Làm nguyên liệu trong sản xuất nhôm, phèn nhôm, PAC (để sản xuất phèn nhôm,
yêu cầu cao lanh chưa qua nung phải chứa Al2O3 tối thiểu 36%).
- Để sản xuất nhôm kim loại bằng phương pháp nhiệt điện, có thể sử dụng cao lanh
với thành phần Al2O3 không dưới 30%, SiO2 không quá 47%, Fe2O3 không quá 0,5%,TiO2
không quá 0,3%, CaO+MgO không quá 0,6%, K2O+Na2O không quá 0,5%.
- Trong sản xuất sơn, cao lanh làm tăng độ sệt và gây mờ lớp sơn. Yêu cầu về tỉ
trọng: 2,6 g/cm3; cỡ hạt: 2,4-5 m < 58%; độ dung dầu: 46,5-59 cm3/100g; không lẫn chất
kiềm và axit ở trạng thái tự do.
-Trong sản xuất đĩa mài, người ta nén hỗn hợp hạt mài (bột corinđon, bột kim
cương) với hỗn hợp cao lanh, thạch anh, feldspat nungtại 1350oC. Yêu cầu cao lanh phải
đạt Al2O3 + TiO2> 38%; Fe2O3< 1,8%; độ chịu lửa > 1730oC.
Như vậy có thể thấy cao lanh có ứng dụng khá rộng rãi trong công nghiệp và đời
sống. Trong luận án sẽ tập trung nghiên cứu quá trình tách nhôm oxit ra khỏi cao lanh để
sản xuất các hợp chất của nhôm như phèn kali - nhôm, PAC…
1.2. Phèn nhôm sunfat và công nghệ sản xuất phèn nhôm sunfat
1.2.1. Phèn nhôm sunfat
Phèn nhôm có hai loại là phèn đơn và phèn kép.
Phèn đơn - Al2(SO4)3.18H2O là những tinh thể hình kim, màu trắng, dễ tan trong nước,
độ hòa tan tăng khi tăng nhiệt độ:
Bảng 1.5. Độ tan của phèn nhôm sunfat phụ thuộc vào nhiệt độ (g/100g H2O)
toC

0

10

40

60

80

100

Độ tan

31,2

33,5

45,7

59,2

73,1

89,0

14


Al2(SO4)3 có khả năng kết hợp với muối sunfat kiềm để tạo ra muối kép gọi là

phèn kép. Phèn kép là loại muối kép có công thức chung là M2I SO4, M2III(SO4)3.24H2O
trong đó: M1 là các kim loại Na, K, Rb, Cs, Tl, NH4 + . MIII là các kim loại Ti, V; Cr, Mn,
Fe, Co; Al, Ga, In ; Ra, Ir. Trừ liti không có khả năng tạo phèn vì ion Li+ có thể tích quá bé
nên không bảo đảm tính bền của mạng tinh thể. Tinh thể các loại phèn như trên có dạng
hình tám mặt, không màu hoặc có màu, cấu tạo từ các ion [M(H2O)6]+, [M(H2O)6]3+ và hai
ion SO42-. Tinh thể các loại phèn khác nhau đều đồng hình với nhau. Phèn ít tan hơn so với
mỗi sunfat riêng, nhưng khi tăng nhiệt độ đa số trường hợp có độ hòa tan tăng [6, 13].
Trong thực tế có các loại phèn phổ biến sau đây:
Phèn kali- nhôm có công thức: KAl(SO4)2.12H2O hoặc (K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O)
Phèn natri - nhôm:

NaAl(SO4)2.12H2O

Phèn amoni-nhôm:

NH4Al(SO4)2.12H2O

Trong các loại trên:
Phèn kali – nhôm là phèn quan trọng có nhiều ứng dụng trong thực tế. Phèn nhôm kali là những tinh thể hình tám mặt, trong suốt không màu có vị chát [6, 13].
1.2.2. Ứng dụng của phèn nhômsunfat
Phèn nhôm có công dụng chủ yếu trong công nghiệp giấy, nhuộm, thuộc da và làm
chất keo tụ để làm trong nước. Những công dụng này đều xuất phát từ chỗ muối nhôm
thuỷ phân khá mạnh ở trong nước tạo thành nhôm hydroxit.
- Trong nhuộm vải: Khi nhuộm, hyđroxit được sợi vải hấp phụ và giữ chặt trên sợi
sẽ kết hợp với phẩm nhuộm tạo thành màu bền, cho nên có tác dụng là chất gắn màu.
- Trong xử lý nước: Có tác dụng keo tụ làm trong nước là do hyđroxit nhôm, với bề
mặt rất phát triển, hấp phụ các chất lơ lửng ở trong nước kéo chúng cùng lắng xuống dưới.
- Trong công nghiệp giấy: Nhôm sunfat được cho vào bột giấy cùng với muối ăn.
Nhôm clorua được tạo nên do phản ứng trao đổi, bị thuỷ phân mạnh hơn tạo nên hyđroxit.
Hydroxit này sẽ kết dính những sợi xenlulo với nhau làm cho giấy không bị nhoè mực khi

viết [6, 13].
1.2.3. Các phƣơng pháp chế tạo phèn nhôm sunfat
Phèn nhôm được sản xuất chủ yếu từ hydroxit nhôm – sản phẩm trung gian của quá
trình sản xuất alumin từ Boxit bằng kiềm (thông thường theo phương pháp Bayer – ở Việt
Nam đang sản xuất). Nhiều nghiên cứu [36, 38, 45, 60, 61, 76] đã thực hiện bổ sung
phương pháp khác để sử dụng các nguồn nguyên liệu thay thế loại này. Để hòa tách nhôm
oxit và sản xuất phèn nhôm có thể dùng các loại như: axit sunfuric, axit clohydric, axit

15