Tiểu luận: Tính chất nhôm Bauxite

MỤC LỤC

1


DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG

2


MỞ ĐẦU
Chúng ta đang sống trong thời đại của nhôm. Nhôm có vai trò vô cùng quan  
trọng trong cuộc sống con người và được  ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như: 
Hàng không, thực phẩm, sinh hoạt, dược phẩm, ô tô, xây dựng, máy móc, vũ trụ…
Chính vì vậy,  sản xuất nhôm là ngành sản xuất mà bất kì quốc gia nào cũng muốn 
phát triển. 
Nhôm là kim loại có mặt nhiều trong vỏ trái đất (chiếm 8% khối lớp rắn của 
chất rắn). Trong đó quặng Bauxite chính là quặng chứa nhiều kim loại nhôm nhất.  
Bauxite là tài nguyên khoáng sản dồi dào trên trái đất. Việt Nam là một trong những 
quốc gia có trữ lượng Bauxite lớn trên thế giới.
Từ Bauxite có thể thu hồi Al2O3 rồi tiếp tục điện phân sẽ thu được nhôm kim 
loại. Trong bài này chúng ta sẽ tìm hiểu các phương pháp sản xuất Al2O3 từ bauxite 
và đặc biệt là phương pháp đện phân nóng chảy Al2O3 để sản xuất nhôm kim loại.

3


1. TỔNG QUAN VỀ NHÔM
1.1 Giới thiệu chung về nhôm

Nhôm chiếm khoảng 8% khối lớp rắn của Trái Đất. Kim loại nhôm hiếm  
phản  ứng hóa học mạnh với các mẫu quặng và có mặt hạn chế  trong các môi 
trường khử cực mạnh. Tuy vậy, nó vẫn được tìm thấy ở dạng hợp chất trong hơn  
270 loại khoáng vật khác nhau bao gồm  Corundum (Al2O3), diaspore  và boehmite 
(Al2O3.H2O),   gibbsite  (Al2O3.3H2O),   caolinite  (Al2O3.2SiO2.2H2O)…Quặng   chính 
chứa nhôm là bauxite .
Nhôm là nguyên tố  phổ  biến thứ  3 (sau  oxy và silic), và là kim loại phổ 
biến nhất trong vỏ  Trái Đất.  Nhôm có ký hiệu nguyên tử  là Al, tên gọi quốc tế: 
Aluminium. Trong bảng tuần hoàn, nhôm ở ô13, nhóm 3, chu kì 3. Nhôm là một kim 
loại mềm, nhẹ với màu xám bạc ánh kim mờ, vì có một lớp mỏng ôxi hóa tạo thành 
rất nhanh khi nó để trần ngoài không khí.
 

 

 

 

 

Hình 1.1.1 Nhôm  
Bảng 1.1.1 Các tính chất chung và tính chất vật lý của kim loại nhôm

Tính chất chung

Tính chất vật lý

Khối lượng nguyên tử: 26,981538 đvC

Trạng thái vật chất: rắn

Bán kính nguyên tử (calc.): 125  pm

Khối lượng riêng : 2,700 kg/m3

Bán kính cộng hoá trị: 118 pm

Độ cứng: 2,75

4


Cấu hình electron: [Ne]3s23p1

Điểm nóng chảy: 933,47 K (1.220,6oF)

Tính Chất chung

Tính chất vật lý

Trạng thái ôxi hóa: 3 

Điểm sôi: 2.792 K (4.566 °F)

Độ âm điện:  1,61 (thang Pauling)

Thể tích phân tử: 10 ×10­6 m³/mol

Trạng thái trật tự từ: Thuận từ

Nhiệt bay hơi:  293,4 kJ/mol

Độ dẫn điện: 3,774x107 /Ω•m

Nhiệt nóng chảy:  10,79 kJ/mol

Độ dẫn nhiệt: 237 W/(m•K)

Áp suất hơi: 100.000 Pa tại 2.792 K

Nhiệt dung riêng : 897 J/(kg•K)

Vận tốc âm thanh: 5.100 m/s tại 933K

Cấu trúc tinh thể  : hình lập phương tâm 
mặt
Năng lượng ion hóa:  1.  577,5 kJ/mol
                        2.  1.816,7 kJ/mol
                        3.  2.744,8 kJ/mol

Khối lượng  riêng của nhôm chỉ  khoảng một phần ba sắt hay đồng; nó rất 
mềm (chỉ sau vàng), dễ  uốn (đứng thứ  sáu) và dễ  dàng gia công trên máy móc hay  
đúc; nó có khả năng chống ăn mòn và bền vững do lớp  oxit bảo vệ. Nó cũng không 
nhiễm từ và không cháy khi để ở ngoài không khí ở điều kiện thông thường.
Sức bền của nhôm tinh khiết là 7–11 MPa, trong khi hợp kim nhôm có độ 
bền từ 200 MPa đến 600 MPa. Các nguyên tử nhôm sắp xếp thành một cấu trúc lập 
phương tâm mặt (fcc). Nhôm có năng lượng xếp lỗi vào khoảng 200 mJ/m2.
Tính theo cả số lượng lẫn giá trị, việc sử  dụng nhôm vượt tất cả  các kim 
loại khác, trừ  sắt, và nó đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế thế giới. Nhôm 

nguyên chất có sức chịu kéo thấp, nhưng tạo ra các hợp kim với nhiều nguyên tố 
như  đồng, kẽm, magiê, mangan và silic. Khi được gia công cơ­nhiệt, các hợp kim 
nhôm này có các thuộc tính cơ học tăng lên đáng kể.
Các ứng dụng của Nhôm:

- Các hợp kim nhôm tạo thành một thành phần quan trọng trong các máy bay 
và tên lửa do tỷ lệ sức bền cao trên cùng khối lượng.

- Khi nhôm được bay hơi trong chân không, nó tạo ra lớp bao phủ phản xạ cả 
ánh sáng và bức xạ nhiệt. Các lớp bao phủ này tạo thành một lớp mỏng của  
ôxít nhôm bảo vệ, nó không bị hư hỏng như các lớp bạc bao phủ vẫn hay bị. 
Trên thực tế, gần như  toàn bộ  các loại gương hiện đại được sản xuất sử 
5


dụng lớp phản xạ  bằng nhôm trên mặt sau của thủy tinh. Các gương của  
kính thiên văn cũng được phủ một lớp mỏng nhôm, nhưng là ở mặt trước để 
tránh các phản xạ bên trong mặc dù điều này làm cho bề mặt nhạy cảm hơn  
với các tổn thương.

- Các loại vỏ phủ nhôm đôi khi được dùng thay vỏ  phủ  vàng để phủ  vệ  tinh  
nhân tạo hay khí cầu để tăng nhiệt độ  cho chúng, nhờ  vào đặc tính hấp thụ 
bức xạ điện từ của Mặt Trời tốt, mà bức xạ hồng ngoại vào ban đêm thấp.

- Hợp kim nhôm, nhẹ và bền, được dùng để chế tạo các chi tiết của phương  
tiện vận tải (ô tô, máy bay, xe tải, toa xe tàu hỏa, tàu biển, v.v…)

- Đóng gói (can, giấy gói, v.v…)
- Xử lý nước.
- Xây dựng (cửa sổ, cửa, ván, v.v…; tuy nhiên nó đã đánh mất vai trò chính 

dùng làm dây dẫn phần cuối cùng của các mạng điện, trực tiếp đến người 
sử dụng.)

- Các hàng tiêu dùng có độ bền cao (trang thiết bị, đồ nấu bếp, v.v…)
- Các đường dây tải điện (mặc dù độ dẫn điện của nó chỉ bằng 60% của 
đồng, nó nhẹ hơn nếu tính theo khối lượng và rẻ tiền hơn.

- Chế tạo máy móc.
- Mặc dù tự  bản thân nó là không nhiễm từ, nhôm được sử  dụng trong thép 
MKM và các nam châm Alnico.

- Nhôm siêu tinh khiết (SPA) chứa 99,980 % ­ 99,999 % nhôm được sử dụng 
trong công nghiệp điện tử và sản xuất đĩa CD.

- Nhôm dạng bột thông thường được sử dụng để tạo màu bạc trong sơn. Các  
bông nhôm có thể cho thêm vào trong sơn lót, chủ yếu là trong xử lý gỗ ­ khi 
khô đi, các bông nhôm sẽ tạo ra một lớp kháng nước rất tốt.

- Nhôm dương cực hóa là ổn định hơn đối với sự ôxi hóa, và nó được sử dụng  
trong các lĩnh vực khác nhau của xây dựng.

- Phần lớn các bộ  tản nhiệt cho CPU của các máy tính hiện đại được sản 
xuất từ nhôm vì nó dễ dàng trong sản xuất và độ dẫn nhiệt cao.

6


- Oxit  nhôm,  alumina,   được   tìm  thấy trong  tự  nhiên  dưới  dạng corunđum,  
emery, ruby và saphia và được sử  dụng trong sản xuất thủy tinh. Ruby và  
saphia tổng hợp được sử dụng trong các ống tia laser để  sản xuất ánh sáng 

có khả năng giao thoa.

- Sự  oxi hóa nhôm tỏa ra nhiều nhiệt, nó sử dụng để làm nguyên liệu rắn cho  
tên lửa, nhiệt nhôm và các thành phần của pháo hoa.

- Phản ứng nhiệt nhôm dùng để điều chế các kim loại có nhiệt độ nóng chảy  
cao (như crôm ­ Cr, Vonfarm ­ W...)
Chính vì vậy,  nhôm là một trong số  bốn kim loại màu cơ  bản mà bất kỳ 
quốc gia nào muốn phát triển công nghiệp đều cần đến. 

 

 

7


 

 
Hình 1.1.2 Các ứng dụng của kim loại nhôm

1.2 Sản xuất nhôm trên thế giới.
1.2.1 Lịch sử sản xuất nhôm
 Mặc dù nhôm là nguyên tố phổ biến trong vỏ trái đất (8,1%), nó lại hiếm ở 
dạng tự  do và đã từng được cho là kim loại quí có giá trị  hơn vàng.Vì thế nhôm là 
kim loại tương đối mới trong công nghiệp và được sản xuất với số  lượng công  
nghiệp chỉ khoảng trên 100 năm.
Vào cuối thế kỷ thứ XIX, tổng lượng nhôm sản xuất  ở Mỹ vào năm 1884 
chỉ   có   125   pound   (01   pound   tương   đương   450   gram).  Đầu   năm   1886,  Charless 

Martin  đã ngiên cứu ra phương pháp điện phân oxit nhôm để  thu được kim loại  
nhôm tinh khiết.  Nhà bác học Pháp là Paul Louis Toussaint Heroult một cách độc 
lập cũng đã hoàn thiện phương pháp điện phân để sản xuất kim loại này từ đó  quy 
trình điện phân nhôm Hall­Heroult ra đời .

8


1.2.2 Tình hình sản xuất  nhôm trên thế giới.
Nhôm được sản xuất với sản lượng thương mại từ  năm 1886. Tổng sản  
lượng nhôm còn thấp so với thép nhưng đứng đầu trong sổ các kim loại màu được  
sản xuất. Lượng tiêu thụ nhôm thường bằng khoảng (3 – 5) % lượng tiêu thụ  thép  
(tuỳ thuộc mức độ phát triển công nghiệp của từng nước) và tỷ lệ ấy có xu hướng 
ngày càng tăng.
Theo dữ liệu nghiên cứu của Cơ quan Thống kê Kim loại Thế giới (WBMS)  
thì sản xuất  nhôm của thế  giới năm 2007 đạt 38,02 triệu tấn, năm 2008 đạt 41,9  
triệu tấn và đến năm  2020 có thể  đạt 78,5 triệu tấn. Từ  năm 2008 đến 2011 thị 
trường nhôm sẽ  xảy ra dư  thừa từ  0,1 ­ 1,8 triệu tấn/năm, nhưng đến giai đoạn từ 
2012 đến 2020, nhôm sẽ rơi vào tình trạng thiếu hụt khoảng từ 0,3 triệu tấn đến 2,6 
triệu tấn/năm.
 Tiêu thụ nhôm tăng kéo theo nhu cầu alumin a cho điện phân nhôm cũng tăng: 
Năm 2010 là 80,6 triệu tấn, năm 2012: 90,9 triệu tấn, năm 2013 khoảng 96,8 triệu  
tấn, dự báo 2015 là 110,1 triệu tấn (trong 5 năm cũng tăng 1,37 lần).  Đặc biệt là từ 
nhu cầu của Trung Quốc và các quốc gia thuộc Mỹ La tinh. Khu vực Châu Á  cũng 
đang thiếu hụt alumina, phải nhập khẩu từ Úc hoặc Nam Mỹ, với khoảng cách rất 
xa, làm tăng chi phí. Phần lớn alumina được giao dịch trên thị trường Thế giới thông 
qua những hợp đồng dài hạn, chỉ  có một phần nhỏ, khoảng 10% tham gia vào thị 
trường trôi nổi. Giá alumina trên thị trường dao động bằng khoảng từ 11­15% so với  
giá nhôm. 
Nhóm Broc Hunt nghiên cứu thị  trường alumina Thế  giới và cho ra một dự 

báo dài hạn về thị trường alumina đến năm 2020 theo bảng dưới đây:
Bảng 1.2.1  Dự báo về thị trường alumina đến năm 2020

Đơn vị: Triệu tấn
Năm
Sản lượng
Nhu cầu

9

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2020

83,7

90,0

97,7

100,5

104,0

107,0

113,4

118,3

126,8

129,3

148,7

82,4

88,4

95,7

99,4 101,8

107,5

113,1

118,8

127,1

130,3

148,3


Thừa/Thiế
u

1,3

1,6

2,0

1,1

2,1

­0,5

0,3

­0,5

­0,3

­1,0

0,4

Nguồn “Broc Hunt”
Trong khi đó theo thống kê chính xác của “World Aluminium”  thị  trường  
alumina và thị  trường nhôm trên thế  giới trong những năm gần đây có những diễn 
biến như sau: 
Bảng 1.2.2  Sản lượng alumina và nhôm trong những năm gần đây

Đơn vị: Triệu tấn
Năm

Sản 
lượng 
alumina
Sản 
lượng
nhôm

2008

2009

84,240 78,415

2010

88,314

39,917 37,706 42,353

2011

2012

2013

2014

2015

97,508 100,505 105,869 107,882 94,285

45,817

48,774

51,195

53,127

48,217

Nguồn “Word Aluminium”

10


Hình 1.2.1   Sản lượng nhôm của các khu vực trên thế giới năm 2015, đơn vị (triệu 
tấn)

11


1.2.3 Tình hình giá cả nhôm
Trong những năm qua giá thị trường nhôm có nhiều biến động.Theo cơ quan 
tình báo kinh tế EIU thì tình hình giá cả nhôm như sau:

Nguồn “EIU Economic and Commodity Forecast, Octorber 2014”
Hình 1.2.2  Dự báo giá nhôm đến năm 2018  của cơ quan tình báo kinh tế EIU, đơn vị 
tính USD/tấn.

Trong năm 2015, theo đánh giá của Giám đốc chiến lược và phát triển của  
Công ty Alumina Ltd., ông Andrew Wood, Trung Quốc có thể phải đối mặt với tình  
trạng thiếu hụt từ 10 đến 15 triệu tấn bauxite trong năm 2015 do lượng bauxite dự 
trữ  của nước này cạn kiệt. Lượng dự  trữ  bauxite từ  Indonesia được Trung Quốc 
tích trữ  trước khi Indonesia thực hiện lệnh cấm đang giảm xuống với mức giảm 1 
triệu tấn/tháng và có thể giảm xuống chỉ còn 20 triệu tấn trong năm 2014 và 8 triệu 
tấn vào cuối năm 2015.
 

12

2. TỔNG QUAN VỀ BAUXITE 
2.1 Tài nguyên Bauxite và tình hình khai thác trên thế gới
Bauxite là một trong những tài nguyên khoáng sản khá dồi dào trên thế  giới. 
Với sản lượng khai thác và mức tăng trưởng bình quân hàng năm như  hiện nay, trữ 
lượng bauxite có thể đảm bảo cho nhân loại sử dụng trong 100 ­ 125 năm tới, nếu 
tính cả tài nguyên thì thời gian có thể tăng lên gấp đôi.
Từ  bauxite có thể thu hồi alumina (Al2O3), rồi tiếp tục điện phân sẽ  thu hồi 
kim   loại   nhôm.  Những   khoáng   vật   chủ   yếu   của  Bauxite  là:   gibbsite,   diaspore, 
boehmite là một  biến dạng đa hình của diaspore. Khoảng 96% bauxit e  khai thác 
được sử  dụng trong ngành luyện kim, 4% còn lại được sử  dụng trong các ngành 
công nghiệp khác như: Sản xuất vật liệu chịu lửa, gốm sứ, vật liệu mài­đánh bóng, 
đá trang sức nhân tạo...
Hơn 90% sản lượng alumina (được gọi là alumin luyện kim) được sử  dụng 
làm nguyên liệu cho quá trình điện phân để  sản xuất nhôm kim loại, 10% còn lại 
được sử dụng trong công nghiệp hoá chất và các ngành công nghiệp khác.
Nguồn quặng bauxite  toàn thế  giới  ước tính khoảng 55­75 tỷ  tấn, trong đó  
châu Phi chiếm 33%; châu Đại Dương 24%; Nam Mỹ và vùng Carib e 22%; châu Á 
15%; các nơi khác là 6%.

13


Hình 2.1.1 Biểu đồ phân bố trữ lượng bauxite theo từng khu vực

Hình 2.1.2 Bản đồ phân bố bauxite, các hoạt động sản xuất nhôm trên thế giới

Bauxite có thành phần hóa học và khoáng vật cơ bản như sau:
Bảng 2.1.1 Thành phần hóa học và khoáng vật cơ bản của Bauxite 

Thành phần hóa học

Thành phần khoáng vật

Diaspore  –  Al2O3.H2O
Al2O3: 40­65%
Boehmite –  Al2O3.H2O

Gibbsite  –  Al2O3.3H2O

Kaolinite  – Al2O3.2SiO2.2H2O
SiO2: 0,5­10%
Thạch anh – SiO2

14


Hematite – Fe2O3
Fe2O3: 3 ­30%
Aluminian Goethite – Al2O3. Fe2O3.H2O

TiO2: 0,5 ­8%

Anatase –TiO2, rutile – TiO2

H2O: 10 ­34%

Trong diaspore, boehmite, gibbsite, kaolimite, goethite

Các nguyên tố đi kèm

Mn, P, V, Cr, Ni, Ga, Ca, Mg, C...và các tạp chất

Để  đánh giá chất lượng quặng bauxite, người ta đánh gia thông qua chỉ  tiêu 
gọi là mođun silic MSiO2 = tỷ số lượng Al2O3/SiO2 tỷ số này càng cao quặng càng tốt.
Theo nguồn gốc tạo thành địa chất, bauxite được chia làm hai loại: bauxite 
lateritic và bauxite karstic. Bauxite lateritic được tạo thành từ quá trình phong hóa đa 
bazan, chiếm khoảng 90 % trữ  lượng bauxite của thế  giới, thành phần chủ  yếu là  
gibbsite. Bauxite karstic được tạo thành trên   nền đá vôi chiếm khoảng 10% trữ 
lượng.
Đối với mục đích công nghệ xử lý, người ta chia bauxite thành các loại sau:

- Bauxite  gibbsite  (hàm lượng boehmite  < 5%), tập trung  ở  các nước: Brasil, 
Sierra , Lebanon, Suriname, Indônesia, Guinea, Jamaica, Australia, Venezuela,
Guyana, Việt Nam, Ấn Độ.

- Bauxite  hỗn hợp gibbsite  ­ boehmite  (hàm lượng boehmite  5 ­ 20%), tập 
trung ở các nước: Australia, Ghana, Guinea, Jamaica, Ấn Độ.

- Bauxite boehmite (hàm lượng boehmite > 20%), tập trung  ở  các nước: Nam 
Tư, Pháp, Hungary.

- Bauxite diaspore (hàm lượng diaspore > 5%), tập trung  ở các nước: HyLạp, 
Iran, Trung Quốc (TQ), Nam Tư, Việt Nam, Rumani.
Phần lớn các mỏ bauxite đều là sản phẩm của quá trình phong hóa laterit ic đã 
chứa thành phần oxit nhôm (Al2O3) cao. Vì vậy, các mỏ bauxite trên thế giới thường 
15


tập trung  ở  các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới.  Trong đó, 10 nước có tổng tài 

nguyên, trữ lượng hàng đầu thế giới là: Guinea, Australia, Venezuela, Brasil, Ấn Độ, 
Jamaica,   Indonesia,   Việt   Nam,   Cameroon  và   Guyana   với   tổng   tài   nguyên   và   trữ 
lượng là 39,723 tỷ tấn, chiếm 80,37% toàn thế giới.
Các mỏ bauxite được phân thành các loại hình như sau:

- Dạng lớp chùm phủ
- Dạng túi
- Dạng lớp xen kẹp
- Dạng mảnh vụn
Các mỏ  dạng lốp chùm phủ  rất đặc trưng cho loại bauxite  có nguồn gốc 
phong hóa lateritic, là loại hình phổ  biến trên thế  giới và trữ  lượng chiếm  ưu thế. 
Các mỏ này có nhiều ở Tây Phi, Australia và Ấn Độ. Do quá trình phong hóa diễn ra 
rất triệt để  trong điều kiện thuận lợi và thời gian dài nên dẫn đến việc thành tạo 
quặng bauxite chất lượng rất tốt, hàm lượng Al2O3 bằng 50­70%. Các mỏ bauxite ở 
Miền Nam nước ta cũng thuộc loại hình này.
Các mỏ  dạng túi thường gặp  ở  Jamaica và miền Nam âu, thân quặng có 
chiều dày biến đổi lớn, từ 1m đến 30m, thành phần khoáng vật quặng thường gồm 
gibbsite,  diaspore  và boehmite, hàm lượng Al2O3  > 45%, hàm lượng SiO2  rất thấp 
(khoảng 1,5%). Các  mỏ  dạng lớp xen kẹp thường phát triển  ở  Liên Xô, Trung 
Quốc, Mỹ, Brasil, Hungary v.v..., thành phần khoáng vật chủ  yếu gồm diaspore và 
boehmite. Các mỏ dạng mảnh vụn được thành tạo do quá trình tái trầm tích các vật  
liệu và quặng bauxite bị phá hủy, xói mòn và vận chuyển từ mỏ  khác tới. Các mỏ 
loại này ít phổ biến. Mỏ Arkansas của Mỹ thuộc loại hình mỏ này. Ở nước ta, các  
mỏ bauxite Miền Bắc thuộc cả 3 loại hình kể trên.
Bảng 2.1.1 Tình hình khai thác  bauxite  trên thế giới năm 2012 

(× 1000 tấn , ước tính cho năm 2013 )
STT
1
2

3
16

Hoa Kỳ
Australia
Brasil

Quốc gia

Khối lượng 
khai thác
2012
NA
76,300
34,000

Trữ lượng
2013
NA
77,000
34,200

20,000
6000,000
2,600,000


4
5
6

7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

Trung Quốc
Greece
Guinea
Guyana
Ấn Độ
Indonesia
Jamaica
Kazakhstan
Nga
Venezuela
Suriname
Việt Nam
Other countries
World total (rounded)

47,000
2,100
17,800
2,210

19,000
29,000
9,340
5,170
5,720
3,400
2,000
100
5,020
258,000

47,000
2,000
17,000
2,250
19,000
30,000
9,500
5,100
5,200
3,400
2,500
100
5,000
259,000

830,000
600,000
7,400,000
850,000

540,000
1,000,000
2,000,000
160,000
200,000
580,000
320,000
2,100,000
2,400,000
28,000,0000

Nguồn: U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, năm 2012
2.2 Tài nguyên bauxite của Việt Nam và tình hình khai thác
Việt Nam có trữ  lượng bauxite lớn, tuy nhiên mức độ thăm dò còn hạn chế, 
phần lớn mới chỉ được thăm dò sơ bộ, ở cấp C 2 và dự báo. Tổng trữ lượng bauxit e 
của Việt Nam khoảng  2,4  tỷ  tấn quặng tinh (tương  ứng với khoảng  5,6  tỷ  tấn 
quặng nguyên khai), trong đó trữ lượng ở cấp thăm dò, khảo sát (B + C 1 + C2) là 2,0 
tỷ tấn, trữ lượng ở cấp dự báo (P1) là 0,4 tỷ tấn.
Các mỏ bauxite  ở phía Bắc nước ta có trữ  lượng nhỏ, phân bố  rải rác ở  các 
tỉnh Hà Giang, Cao Bằng, Lạng Sơn, Hải Dương. Tổng trữ  lượng  ước tính   91,0 
triệu tấn. Phần lớn quặng có nguồn gốc trầm tích, khoáng vật chứa ôxit nhôm chủ 
yếu là diaspore (Al2O3.H2O), hàm lượng Al2O3 trong quặng nguyên khai khá cao: Từ 
40 – 55%, nhưng hàm lượng SiO2  rất lớn: từ  5 – 20%, M  silic: 5­8 nên thuộc loại 
quặng chất lượng thấp. 
Phần lớn trữ lượng bauxite nước ta tập trung ở Tây Nguyên (91,4% trữ lượng  
cả  nước: Vùng Đăk Nông: 1,44 tỷ  tấn; vùng Bảo Lộc ­ Di Linh (tỉnh Lâm Đồng):  
463 triệu tấn; vùng Konplong – Kănak (tỉnh Gia Lai và Kon Tum): 284,8 triệu tấn.  
Các mỏ trong từng vùng đều có trữ lượng trung bình và lớn, khoảng cách gần nhau 
và liên kết với nhau thành từng nhóm mỏ, thuận lợi để xây dựng khu liên hợp khai  
thác sản xuất alumina với quy mô lớn. Lớp đất phủ trên các thân quặng mỏng (0,5­

17


1,0 m), địa hình cao nguyên khá bằng phẳng thuân lợi cho việc khai thác. Khoáng  
vật chứa oxit nhôm trong quặng bauxite là Gibbsite ( Al2O3.3H2O) mềm bở, hàm 
lượng oxit nhôm trong quặng tinh (44,4­53,2)%, oxit silic chỉ  (1,6­5,1)%, phù hợp 
với công nghệ  sản xuất alumina bừng phương pháp Bayer  ở  nhiệt độ  thấp, đơn 
giản về kỹ thuật và công nghệ tiêu tốn ít năng lượng, giá thành sản phẩm thấp. 
Bảng 2.2.2: Chất lượng quặng tinh các mỏ Bauxite Đăk Nông

TT

1
2
3
4
5
6
7

Tên mỏ

“ 1 tháng 5”
Quảng Sơn
Nhân Cơ
Gia Nghĩa
Bắc Gia Nghĩa
Đắc Song
Tuy Đức

Chiều dày 
trung bình 
thân 
quặng, m
5,2
5,0
4,6
4,3
5,2
4,5
5,0

Hàm 
lượng 
%Al2O3

Hàm 
lượng % 
SiO2

Môđun 
silic Msilic

Tỷ lệ thu 
hồi, %

49,36
50,00
48,30
47,99

46,10
48,74
48,74

2,14
2,52
3,45
2,58
2,23
2,20
2,20

23,1
19,8
14,0
18,6
20,8
22,2
22,2

50,0
45,4
46,0
49,9
47,1
50,6
45,2

Hàm lượng bauxite của mỏ Tân Rai­ Lâm Đồng như sau:
Thành phần

Hàm 
lượng
Al2O3:
44,69 %
SiO2:
2,61 %
Fe2O3:
23,35 %
TiO2:                      3,52 %
Mất khi nung: 
24,3 %
Rải rác ở các tỉnh Bình Dương, Phú Yên, Quảng Ngãi cũng có quặng bauxite  
nhưng trữ  lượng không nhiều, chỉ  khoảng 115,5 triệu tấn, khoáng vật chứa nhôm  
cũng là Gibbsite.

18


Hinh 2.2.1 Bản dồ phân bố Bauxtie của nước ta

Hình 2.2.2 Biểu đồ phân bố trữ lượng bauxite của nước ta

Nhìn chung, bauxite  Việt Nam  ở  hầu hết các vùng đều có thể  khai thác lộ 
thiên. Tuy nhiên, trừ những khu mỏ lớn ở Lâm Đồng, trữ lượng quặng còn lại được 
phân bố dàn trải, vỉa quặng không dày và hầu hết đều nằm trong các vùng canh tác 
nông, lâm nghiệp, nên sẽ có những khó khăn nhất định trong quá trình khai thác để 
19

sản xuất nhôm quy mô lớn, do đụng chạm trực tiếp đến việc sử dụng đất canh tác, 
vấn đề  cân bằng nước mặt, vấn đề  quặng thải, vấn đề  nước thải và nói chung là 
vấn đề sinh thái.
Mặc dù nhôm kim loại là sản phẩm quan trọng cho ngành kinh tế  quốc dân  
và nước ta có sẵn nguồn nguyên liệu cũng như  các điều kiện khác để  sản xuất  
nhôm kim loại (thuỷ điện, nhân lực...) nhưng hiện nay chúng ta vẫn chưa sản xuất  
được nhôm kim loại. Vì vậy, một trong mục tiêu mà chính phủ đã đề ra là xây dựng 
mới ngành công nghiệp nhôm Việt Nam, đáp  ứng nhu cầu nhôm trong nước, tranh  
thủ  xuất khẩu một phần sản phẩm sang các nước xung quanh, tạo cơ  sở vật chất  
kỹ thuật ban đầu và đội ngũ quản lý, kỹ thuật, đồng thời tích luỹ vốn để phát triển  
công nghiệp nhôm lâu dài với quy mô lớn, nhằm khai thác nguồn bauxite sẵn có để 
xuất khẩu các sản phẩm alumina và nhôm.
 Nước ta đã có nhà máy Hoá chất Tân Bình thuộc Tổng công ty Hóa chất Việt 
Nam có dây chuyền sản xuất hydroxit nhôm – Al(OH) 3 từ quặng bauxite Lâm Đồng, 
dung sản xuất phèn lọc nước – Al2(SO4)3, mỗi năm tiêu thụ  khoảng 35 ngàn tấn 
bauxite. Theo dự kiến, nhà máy sẽ được chuyển lên huyện Bảo Lộc tỉnh Lâm Đồng 
để  tránh gây ô nhiễm môi trường cho thành phố  Hồ  Chí Minh, đồng thời đầu tư 
công suất lên 100.000 tấn hydroxit nhôm/năm. 
  Những định hướng  của ngành công nghiệp chế  biến nhôm từ  Bauxite  của 
nước ta được dự kiến như sau:
Giai đoạn 2008 ­ 2010: dự kiến triển khai 3 dự án alumin, gồm Tân Rai (Lâm  
Đồng), Nhân Cơ  (Đăk Nông 1) và Kon Hà Nừng (Gia Lai); 1 dự án hydroxit  
nhôm tại Bảo Lộc (Lâm Đồng). Các dự án này đều do Việt Nam tự đầu tư.
Giai đoạn 2011­2015: Quy hoạch dự  kiến triển khai đầu tư  tiếp 3 dự  án là 
Đăk Nông 2, Đăk Nông 3 và Đăk Nông 4. Cả  3 dự án này đều đã có đối tác 
nước ngoài mong muốn hợp tác đầu tư, bao gồm Chalco (Trung Quốc), Alcoa  
(Mỹ)   và   BHPM   (Anh)   với   tổng   công   suất   dự   kiến   4,5­6   triệu   tấn  
alumina/năm.
Giai đoạn 2016­2025: dự kiến duy trì và mở rộng 6 dự án alumina của giai 
đoạn 2008­2015; tùy theo khả năng thị trường, dự kiến mở rộng nâng công 

suất các dự án này lên gấp đôi. Đầu tư thêm một dự án alumina Bình Phước 
với công suất 1­1,5 triệu tấn/năm. Dự kiến tổng công suất của giai đoạn này 
đạt khoảng 13­18 triệu tấn alumina/năm.
20


Ngày 26/11/2012 Nhà máy sản xuất  Alumina Tân Rai với công xuất 600 000 
tấn/ năm thuộc tổ hợp Bauxite Nhôm Lâm Đồng bắt đầu chạy thử có tải toàn bộ và 
tròn 1 năm sau nhà máy cho ra sản phẩm alumina đầu tiên. Hiện nay, nhà máy Tân 
Rai đã đi vào hoạt động ổn định, đang dần làm chủ được công nghệ và đang nỗ lực  
để  đạt được 100% hiệu suất.  Nhà máy alumin Nhân Cơ, tỉnh Đắc Nông dự  kiến 
hoạt động cuối năm nay  với  công suất  300 000 tấn.

Hình 2.2.3 Nhà máy sản xuất Alumina Tân Rai – Lâm Đồng.

Như  vậy, quặng bauxite  là nguồn tài nguyên lớn của nước ta, là cơ  sở  để 
hình thành ngành công nghiệp luyện nhôm, là nguồn lực quan trọng trong quá trình 
công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.

21


3.  QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHÔM
Hiên nay trên thê gi
̣
́ ơi quy trinh san xuât nhôm đ
́
̀
̉
́

ược thực hiên theo 3 giai đoan
̣
̣  
chinh đo la: Khai thac bauxite, chê biên alumina va luyên nhôm.
́
́ ̀
́
́ ́
̀
̣
3.1 Quy trình khai tác bauxite 
Hầu hết các mỏ  bauxite đang được khai thác trên thế  giới là mỏ  lộ  thiên, 
công nghệ khai thác tương tự như công nghệ khai thác các mỏ than lộ thiên. Quặng 
bauxite khai thác lên được đưa vào nhà máy tuyển để tuyển thành quặng tinh, công 
nghệ tuyển dụng chủ yếu là tuyển rửa (đơn giản hơn so với tuyển than), các thiết 
bị tuyển bao gồm: Thiết bị đánh tơi bằng nước áp lực, sang quay đánh tơi, máy đập 
hàm, máy phân cấp xoắn, sàng rung. 
Các bước tuyển rửa: 1) nghền quặng quá cỡ; 2) đưa qua sàng rửa để  lấy 
quặng hạt lớn, quặng hạt nhỏ  lọt qua lưới sàng và chất cặn được đưa đến máy  
lắng ly tâm để thu hồi các hạt bauxite cỡ lớn hơn 1mm; 3) bùn đỏ  (sét và các chất 
hòa tan khác) được dẫn đến hồ lắng để xử lý. Quặng sau khi sơ chế được đưa đến  
các nhà máy tinh chế quặng. Têu hao nước để tuyển 1 tấn quặng tinh khoảng 6­8m3 
(đã sử dụng nước tuần hoàn). Quặng tinh thường có cỡ hạt từ 1­40mm, bùn thải có 
cỡ hạt ­1mm. Suất đầu tư để khai thác, sàng tuyển 1 tấn quặng tinh bauxite khoảng  
25­30 USD.
3.2 Quy trình sản xuất alumina từ bauxite  
Quá trình sản xuất alumina thực chất là quá trình làm giàu Al2O3, nhằm tách 
lượng Al2O3  trong bauxite  ra khỏi các tạp chất khác. Các phương pháp sản xuất 
alumina bao gồm phương pháp kiềm (hòa tách Al2O3  trong quặng bauxite ra bằng 
kiềm NaOH); phương pháp axit (hòa tách Al2O3 bằng các axit H2SO4; HCl; HNO3…); 

phương pháp đện (nấu quặng bauxite trong lò điện với than hoàn nguyên). Phương 
pháp kiềm được dùng nhiêu hơn cả vì nó đơn giản, cho alumina chất lượng cao, giá 
thành hạ. Trong phương pháp kiềm chia thành 2 phương pháp: là phương pháp 
Bayer và phương pháp hỏa luyện (thiêu kết).

22


3.2.1 Phương pháp Bayer
Hiện nay và dự  báo trong tương lai, khoảng 90% alumina trên thế  giới vẫn 
được sản xuất bằng công nghệ  Bayer do nhà hóa học người Áo Karl Josef Bayer 
phát minh ra năm 1888 và 1894.
Công nghệ Bayer dựa trên cơ sở của phản ứng thuận nghịch sau:
Al2O3.xH2O  +   2NaOH   ⇆   2NaAlO2  +   (x+1) H2O
Công nghệ Bayer chủ yếu gồm các công đoạn sau:
­ Bauxite được hoà tách với dung dịch kiềm NaOH (trong nồi áp suất). Lượng Al2O3 
được tách ra trong dạng NaAlO2 tan và được tách ra khỏi cặn không tan gọi là bùn 
đỏ mà chủ yếu là sắt oxit, titan oxit, silic oxit  . Ngoài ra bùn đỏ còn chứa một lượng  
sút dư và một số nguyên tố phóng xạ, là chất thải nguy hiểm đến con người và có 
khả năng gây ô nhiễm môi trường.
­ Dung dịch aluminnat NaAlO2 được làm lạnh đến nhiệt độ  cần thiết và cho mầm  
Al(OH)3 để kết tủa.
­ Sản phẩm Al(OH)3  cuối cùng được lọc, rửa và nung để  tạo thành Al 2O3  thành 
phẩm ở 1050oC.
­ Kết quả thu được sản phẩm alumin siêu mịn có kích thước hạt ≤ 5 µm.
Bùn đỏ  là tên gọi loại quặng đuôi được sinh ra đồng thời với alumina trong 
tiến trình Bayer và quá trình sơ chế quặng là một chi phí ngoại sinh đối với những 
nhà kinh doanh mỏ. Đây là một dạng chất thải có khả năng gây ô nhiễm môi trường  
và khó xử lý. Thành phần bùn đỏ bao gồm: silic oxit, sắt oxit , titan oxit , nhôm oxit , 
kiềm, các nguyên tố khác trong thành phần bauxite. Các phương pháp xử  lý bùn đỏ 

hiện nay đang được áp dụng như sau:

- Xử  lý phần chất lỏng đi kèm bùn đỏ  hoặc phát sinh trong hồ  bùn đỏ  bằng  
cách   tái   sử   dụng   dây   chuyền   sản   xuất   hoặc   trung   hòa   bằng   nước   biển 
(trường hợp nhà máy đặt cạnh biển) hoặc trung hòa bằng CO2.

- Chon lấp bùn đỏ đã thải, tiến hành hoàn thổ, phục hồi môi trường.
- Xử  lý bùn đỏ  từ  bãi thải, dùng cho các  ứng dụng như  vật liệu xây dựng  
(gạch,   ngói,   bê   tông…),   làm   đường   chế   biến   sơn,   chế   tạo   các   vật   liệu  
khác…
23


Hình 3.2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất alumina từ bauxite bằng phương pháp Bayer

24


Hình 3.2.2 hình ảnh minh họa cho quy trình Bayer

Hình 3.2.3 Alumina siêu mịn (độ phân giải 10.000)

Trong quá trình sản xuất alumina  bằng phương pháp Bayer, tùy theo thành 
phần khoáng vật của bauxite mà công nghệ Bayer được chia thành 2 giải pháp khác 
nhau:
25