NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA ĐẤT SÉT KHÔNG QUA KẾT KHỐI

Đất sét không qua kết khối được ứng dụng tuy với khối lượng không nhiều nhưng lại đóng vai trò quan trọng trọng nhiều ngành công nghiệp hiện đại. Lĩnh vực áp dụng khá rộng và phong phú. Không những ngành công nghiệp chế biến dầu khí có nhu cầu lớn đối với đất sét không qua kết khối mà còn mở rộng ra lĩnh lực xây dựng, khoang cọc nhồi bê tông, các ngành công nghiệp sơn, mỹ phẩm, sản xuất và nuôi trồng thủy sản... Điều đó cho thấy việc tìm hiểu về đất sét không qua kết khối và những ứng dụng của nó là quan trọng và cần thiết.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC & MÔI TRƯỜNG



-BÁO CÁO CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU SILICAT

ĐỀ TÀI:

NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA ĐẤT SÉT

KHÔNG QUA KẾT KHỐI

SVTH: NGUYỄN THỊ CHÍ LINH GVHD: Th.S ĐỖ ĐẶNG THUẬN

ĐỒNG NAI, THÁNG 5 NĂM 2018

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

Đất sét không qua kết khối được ứng dụng tuy với khối lượng không nhiều nhưng lại đóng vai trò quan trọng trọng nhiều ngành công nghiệp hiện đại Lĩnh vực áp dụng khá rộng và phong phú Không những ngành công nghiệp chế biến dầu khí có nhu cầu lớn đối với đất sét không qua kết khối mà còn mở rộng ra lĩnh lực xây dựng, khoang cọc nhồi bê tông, các ngành công nghiệp sơn, mỹ phẩm, sản xuất và nuôi trồng thủy sản Điều đó cho thấy việc tìm hiểu về đất sét không qua kết khối và những ứng dụng của nó là quan trọng

và cần thiết Sau đây, dưới sự hướng dẫn của thầy ThS Đỗ Đặng Thuận, thông qua môn học về “ Công nghệ vật liệu Silicat” em xin được trình bày một số hiểu biết của mình về những ứng dụng của đất sét không qua kết khối

2

TT Thành phần Chức năng chính Chắc năng phụ Hàm lượng

(Kg/m3)

1 Nước kỹ thuật Môi trường phân

tán

2 Sét Betonit Tạo nhớt, tạo cấu

trúc

Giảm độ thiếu nước

40-60

3 Sét tươi Tạo nhớt, tạo cấu

trúc

Tăng trọng đến

y = 1,25g/cm3

Theo yêu cầu

4 Na2CO3 Khử Ca Điều chỉnh pH 1-2

6 CMC- 600 Giảm độ thải nước Ổn định cấu

7

Kiềm than nâu

bột Giảm độ thải nước Giảm độ nhớt 5-10

Than bùn Giảm độ thải nước Giảm độ nhớt 5-10

8 Ockzin Giảm độ nhớt Giảm độ thải

9 Sodium

dichromat

Ổn định nhiệt đến 200℃

Giảm độ nhớt

và ứng suất trượt tĩnh

0,01-0,02

10 CaCO3

Tăng trọng đến y=

1,4 g/cm3

Giảm độ nhớt

và ứng suất trượt

11 Barite Tăng trọng đến y=

2,2 g/cm3

Bảng 1 Đơn pha chế của dung dich khoan sét gốc nước

c) Trong quá trình chế biến dầu mỏ

Dầu vừa khai thác từ mỏ dầu gọi là dầu thô, có thành phần phức tạp, chủ yếu là các loại hydrocacbon chứa hàng trăm nguyên tử cacbon trong một phân

tử Công việc đầu tiên là phải tiến hành tinh chế dầu thô, loại bỏ các tạp chất có hại, gây mùi khó chịu và gây các màu sắc khác nhau Đất sét với khả năng hấp phụ cao được ứng dụng để hấp phụ hết các mùi khó chịu và các tạp chất gây màu sắc một cách hiệu quả Sau khi chưng cất, tinh chế, để nâng hàm lượng xăng trong dầu và tăng chỉ số octan người ta phải dùng biện pháp cracking xúc tác (Fluid Catalytic Cracking - FCC) FCC là quá trình chuyển hóa các phân đoạn hydrocarbon có nhiệt độ sôi cao, phân tử lượng lớn thành các sản phẩm nhẹ hơn có giá trị kinh tế cao như xăng, diesel, các sản phẩm khí…Xúc tác được dùng thường là xúc tác rắn, xốp, có nguồn gốc thiên nhiên hay tổng hợp, với diện tích bề mặt bên riêng lớn Xúc tác cracking đầu tiên được dùng là đất sét thiên nhiên có tính axit Trong số các xúc tác sử dụng cho lĩnh vực lọc dầu, xúc tác cho quá trình cracking (xúc tác FCC) là loại xúc tác được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới, chiếm 82% thị phần các loại xúc tác năm 2012 Nguyên liệu cho quá trình sản xuất xúc tác FCC như: bauxite (8 tỷ tấn, nguyên liệu để sản xuất Al2O3 , Al(OH)3 , Al), cao lanh (268 triệu tấn), đất sét bentonite (200 triệu tấn), cát thủy tinh (sản xuất thủy tinh lỏng) và đất hiếm (17 triệu tấn)

Xúc tác FCC gồm 2 thành phần là zeolite và matrix Matrix gồm đất sét, chất kết dính, có thể có thêm các bẫy kim loại, thành phần nhôm hoạt tính hoặc phụ gia khác Nguyên liệu tiếp xúc với matrix trước tiên và được bẻ gãy mạch một phần trước khi bị cracking trên zeolite Quá trình sản xuất xúc tác FCC tạo

ra một hỗn hợp zeolite và matrix phối hợp “nhịp nhàng” để cracking nguyên liệu và tạo ra sản phẩm theo yêu cầu của nhà máy lọc dầu

4

Hình 3 Quá trình sản xuất FCC Lượng chất xúc tác cho quá trình cracking là rất lớn: sản xuất 1m3 dầu hỏa cần 8 tấn xúc tác Thực tế cho thấy sét cao lanh và nhất là monmorilonit (thành phần chính trong betonit) có thể được dùng rất hiệu quả trong sản xuất chất xúc tác cho công nghệ cracking dầu mỏ

2 Khả năng hấp phụ của đất sét

Như đã nói ở trên, đất sét là một loại vật liệu có khả năng hấp phụ tốt nhưng

để hấp phụ được đất sét cần phải được hoạt hóa

Dùng axit HCl 10% để hoạt hóa đất sét với tỉ lệ axit: sét là 3:1, thời gian hoạt hóa là 3 giờ ở nhiệt độ phòng Quá trình hoạt hóa được tiến hành trong bình tam giác, khuấy liên tục bằng máy khuấy từ Kết thúc quá trình hoạt hóa, hỗn hợp được thêm vào một lượng lớn nước cất để làm loang ngay lượng axit còn dư để quá trình hoạt hóa Đất sét sau khi hoạt hóa được rửa bằng nước cất,

sử dụng máy ly tâm tốc độ 6000 vòng/ phút cho đến khi hết ion Cl- (định tính bằng dung dịch AgNO3 0,1M) Việc rửa sét ngoài để loại ion Cl- thì còn để rửa

các ion kim loại bị tách ra trong quá trình hoạt hóa như Mg2+ , Ca2+, Na+, còn bám trên bề mặt sét

Đất sét sau đó được nghiền mịn và sấy khô trong trong 2 giờ ở 80℃

Hình 4 Bột Betonit

3 Các ứng dụng khác của đất sét

a) Trong các chất tẩy rửa: Đất sét tham gia với vai trò chất độn để giảm giá thành ngoài ra còn có công dụng hút các cation trong “nước cứng”, làm mềm nước giúp quá trình gặt trở nên bình thường

b) Trong các ngành mỹ phẩm, dược phẩm, đồ uống: Kaolin chứa nhiều khoáng chất có lợi cho da Trong đó, điển hình là kẽm với tác dụng kháng viêm, thúc đẩy quá trình phát triển tế bào, cân bằng sự điều tiết bã nhờn, hỗ trợ cải thiện tình trạng mụn Ngoài ra, nó còn chứa silic nhôm hiệu quả để làm liền sẹo và sát khuẩn, silica giúp kiềm dầu, còn canxi là thành phần chính tạo nên lớp biểu

bì Sử dụng kaolin sẽ mang lại tác dụng hút độc tố, cặn bã và cuốn đi lớp tế

bào chết để các lỗ chân lông thoáng sạch, góp phần mang lại làn da tươi sáng

hơn

6

Trong phấn trang điểm, kaolin có tác dụng hút dầu thừa, tạo vẻ mịn màng, tươi sáng cho lớp nền Thành phần này còn được sử dụng để tạo độ lì và tăng khả năng bám màu cho các sản phẩm son

Hình 5 Mặt nạ đất sét Khoáng sét dưới dang bột tinh chế được sử dụng trong kem đánh răng, kem xoa, phấn trang điểm, làm tá dược cho các loại thuốc mỡ

Betonit trộn với glycerin có tính ổn định nhất đối với kem xoa, kem đánh răng có mặt 8% gel betonit thì độ dẻo sánh và tính bền sẽ tăng so với các loại kem khác Khả năng tạo gel và độ bền của huyền phù đã quyết định nên khả năng ứng dụng rộng rãi của nó trong các ngành sản xuất dược phẩm Một số loại thuốc còn dùng khoáng sét làm chất hấp phụ mạnh để hút độc tố, nọc rắn,

vi khuẩn để giải độc Trong sản xuất đồ uống người ta cũng sử dụng đất sét để tẩy màu, mùi, vẩn đục

c) Khử chất thải phóng xạ của các nhà máy điện nguyên tử: Cho dung dịch chứa các chất phóng xạ vào lớp đất sét dày rồi nung các khối đất này thành gốm rồi đem chôn sâu dưới đất Khi đó chất phóng xạ chuyển thành dạng không tan dính chặt vào khối đất, không di chuyển được

d) Trong thuốc trừ sâu rầy dạng bột thấm nước: đất sét với vai trò chất mang,

có tác dụng phân tán đều hoạt chất

e) Trong luyện kim

 Đất sét được dùng làm khuôn đúc: dễ tạo hình, dễ đập vỡ sau khi đúc, tạo được nhiệt độ cao

 Chất kết dính để đưa quặng sắt dạng bột vào lò cao

f) Trong công nghiệp giấy: đất sét đóng vai trò là chất độn, phần lớn là đất sét trắng Ở Anh 70% cao lanh khai thác ra là để dùng cho công nghiệp giấy g) Trong sản xuất sơn: Ngoài vai trò là chất độn để giảm giá thành nó còn làm cho sơn có tính chất quý Những hạt sét có kích thước mong muốn, là để đảm bảo phân tán bột màu được tốt làm sơn có hàm lượng chất rắn lớn và độ phủ cao

Trong sản xuất sơn người ta còn dùng các loại bột màu được sản xuất từ đất sét Đó là các loại bột đất màu từ khoáng sét goethite màu vàng Những chất màu ultramarin được điều chế từ đất sét

h) Trong công nghệ cao su: cao lanh được dùng làm phụ gia để truyền cho cao

su độ bền mài mòn và độ bền axit Cao lanh phải có độ mịn cao và không

có tạp chất silic, đồng, sắt, mangan,

4 Kết luận

Chúng ta đã thấy rõ là đất sét là một loại nguyên liệu có sẵn trong tự nhiên với trữ lương dồi dào, giá thành rẻ tiền nhưng có những ứng dụng vô cùng to lớn và đa dạng trong các ngành công nghiệp quan trọng và đời sống Trong giới hạn cho phép

em chưa kể rõ hết những ứng dụng của nó, mong sẽ có dịp bổ sung

8

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt

[1] GS Nguyễn Đức Thạch (2010, Giáo trình Công nghệ vật liệu Silicat, Đại

Học Lạc Hồng

[2] Cao Hồng Lan, Võ Văn Bé, Bùi Ngọc Thọ, Khảo sát sơ bộ cấu trúc và hoạt

tính xúc tác của đất sét Bình Thuận chống bởi polication Al và Ti, Đại Học

Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh

[3] ThS Trần Nam Thanh, ThS Nguyễn Thị Hoài Ân TS Lê Phúc Nguyên, TS

Nguyễn Hoài Thu CN Nguyễn Anh Tuấn, KS Trương Minh Huệ, Nghiên

cứu khả năng đầu tư xây dựng nhà máy xúc tác FCC tại Việt Nam, Viện Dầu

khí Việt Nam