Nghiên cứu chế tạo nhôm hoạt tính từ xỉ nhôm thải của làng nghề tái chế nhôm bình yên nam định

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO NHÔM HOẠT TÍNH TỪ XỈ NHÔM THẢI CỦA LÀNG NGHỀ TÁI CHẾ NHÔM BÌNH YÊN - NAM ĐỊNH NGUYỄN XUÂN ĐƯƠNG duongnx0807@gmail.c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO NHÔM HOẠT TÍNH TỪ XỈ NHÔM THẢI CỦA

LÀNG NGHỀ TÁI CHẾ NHÔM BÌNH YÊN - NAM ĐỊNH

NGUYỄN XUÂN ĐƯƠNG

duongnx0807@gmail.com

Ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường

Giảng viên hướng dẫn: TS Vũ Kiêm Thủy

Viện: Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường

HÀ NỘI, 05/2021

Chữ ký của GVHD

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn: Nguyễn Xuân Đương

Đề tài luận văn: Nghiên cứu chế tạo nhôm hoạt tính từ xỉ nhôm thải của

làng nghề tái chế nhôm Bình Yên – Nam Định

Chuyên ngành: Quản lý Tài Nguyên và Môi trường

Mã số HV: CB190267

Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 28/04/2021 với các nội dung sau:

1 Chỉnh sửa chương 1 tập trung vào đối tượng nghiên cứu là nhôm hoạt tính

2 Bổ sung thông tin liên quan đến độ tinh khiết của hóa chất, các thông

số của thiết bị sử dụng

3 Bổ sung nội dung đánh giá hiệu quả kinh tế xã hội của quá trình chế tạo nhôm hoạt tính

4 Chỉnh sửa các lỗi kỹ thuật trong toàn bộ luận văn

5 Viết lại kết luận

Ngày 28 tháng 05 năm 2021

Giáo viên hướng dẫn

TS.VŨ KIÊM THỦY

Tác giả luận văn

NGUYỄN XUÂN ĐƯƠNG

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

LỜI CẢM ƠN

Luận văn chuyên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường với Đề tài

“Nghiên cứu chế tạo nhôm hoạt tính từ xỉ nhôm thải của làng nghề tái chế nhôm Bình Yên – Nam Định” là kết quả của quá trình cố gắng không ngừng nghỉ

của bản thân và được sự giúp đỡ tận tình, động viên khích lệ của thầy cô, bạn bè

và người thân Qua đây, Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những người đã giúp đỡ em trong thời gian học tập - nghiên cứu vừa qua

Xin trân trọng gửi lời cám ơn đến TS Vũ Kiêm Thủy, giảng viên bộ môn

Công nghệ môi trường –người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất

Xin cảm ơn toàn thể các thầy cô giáo Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt công việc nghiên cứu thực hiện luận văn của mình

Xin cảm ơn Trung tâm Quan trắc Môi trường và KSÔN Công nghiệp đã tạo điều kiện làm việc để em hoàn thành luận văn

Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã luôn bên cạnh, ủng

hộ, động viên

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 28 tháng 05 năm 2021

Học viên

Nguyễn Xuân Đương

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này do tôi thực hiện trong chương trình đào tạo của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu và kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung Luận văn

Tác giả

NGUYỄN XUÂN ĐƯƠNG

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Đề tài: Nghiên cứu chế tạo nhôm hoạt tính từ xỉ nhôm thải của làng nghề tái chế nhôm Bình Yên – Nam Định

Tác giả luận văn: Nguyễn Xuân Đương Khóa: 2019B

Người hướng dẫn: TS.Vũ Kiêm Thủy

Từ khóa (Keyword): Xỉ thải nhôm từ làng nghề Yên Bình

Nội dung tóm tắt:

a) Lý do chọn đề tài

Ở Việt Nam, hoạt động tái chế nhôm diễn ra mạnh mẽ tại các làng nghề, đem lại lợi ích kinh tế lớn cho người dân Quá trình tái chế nhôm phát sinh lượng lớn nước thải chứa hóa chất độc hại, các loại khí CO2, SO2, từ quá trình đốt nhiên liệu và một lượng lớn chất thải rắn Một số làng nghề đã và đang giàu lên nhờ tham gia vào tái chế phế liệu, nhưng mặt trái là họ đang bị bủa vây bởi ô nhiễm môi trường khi các loại chất thải chưa được xử lí và quản lí đúng cách Đặc biệt đối với làng nghề Bình Yên - Nam Định, hàng năm tái chế khoảng 15.000 tấn nhôm phế liệu và phát thải ra khoảng 200 tấn xỉ thải Xỉ thải nhôm là một trong những loại chất thải rắn đã được liệt kê vào danh mục chất thải nguy hại theo danh mục chất thải nguy hại tại Việt Nam và Châu Âu Hiện nay, xỉ thải tại các làng nghề đang được đổ không đúng quy định gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khỏe của người dân Chất thải tại làng nghề Bình Yên - Nam Định hiện đang được tập kết và thu gom tại bãi tập kết của hợp tác xã và đem đi chôn lấp là chính.Việc nghiên cứu thu hồi nhôm từ xỉ là cần thiết đem lại hiệu quả kinh tế tránh lãng phí tài nguyên thiên nhiên và giảm lượng chất thải rắn phát sinh Việc thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo nhôm hoạt tính từ xỉ nhôm thải của làng nghề tái chế nhôm Bình Yên – Nam Định” là cần thiết để thu hồi nhôm giảm chất thải rắn phát sinh đem lại hiệu quả kinh tế, giảm thiểu năng lượng, giảm thiểu khai thác quặng để sản xuất nhôm Sản phẩm nhôm hoạt tính tạo thành thân thiện với môi trường và có nhiều ứng dụng trong thực tiễn Tuy nhiên để đưa mô hình và sản xuất công nghiệp còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố về kinh tế Luân văn đưa ra được sản phẩm có độ tinh khiết 72,7% nhôm oxit ở dạng nhôm hoạt tính

b) Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu thu hồi nhôm từ xỉ thải nhôm

- Nghiên cứu chế tạo nhôm hoạt tính từ xỉ thải nhôm

c) Đối tượng nghiên cứu

- Nghiên cứu này lựa chọn đối tượng nghiên cứu là chất thải rắn từ làng nghề tái chế nhôm tại thôn Bình Yên, xã Nam Thanh, huyện Nam Trực, tỉnh Nam Định

d) Tóm tắt cô đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả Tái chế kim loại đem lại nhiều lợi ích về kinh tế cũng như tuần hoàn tài nguyên Nhưng bên cạnh đó vấn đề môi trường cũng được đặt ra,trong đó có tái chế nhôm Tại Việt Nam tái chế nhôm tại các làng nghề Văn Môn, Bắc Ninh và Bình Yên, Nam Định tạo ra lượng xỉ thái lớn Luận văn “Nghiên cứu chế tạo nhôm hoạt tính từ xỉ nhôm thải của làng nghề tái chế nhôm Bình Yên – Nam Định” Nhằm thu hồi nhôm từ quá trình tái chế để tạo thành nhôm hoạt tính Nội dụng của luận văn nghiên cứu bao gồm:

- Ảnh hưởng của phương pháp hòa tách đến chất lượng sản phẩm (phương pháp hòa tan xỉ bằng HCl và NaOH)

- Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình tạo nhôm hoạt tính

- Ảnh hưởng của quá trình tái kết tủa Al(OH)3 đến chất lượng sản phẩm Sản phẩm nhôm hoạt tính tạo thành được đưa đi đo SEM, EDS, XRD

3 Quá trình tái kết tủa bằng các nồng độ axit HCl 0,5M; 0,1M và 0,05M Kết quả thu được tại điều kiện HCl 0,05M cho sản phẩm gamma nhôm oxit tốt nhất với độ tinh khiết 72,7%.Diện tích bề mặt trong sản phẩm thu được có thể lên tới 245,421 m2/g đối với phương pháp hòa tách bằng axit Tuy nhiên phương pháp hòa tách yêu cầu nhiều công đoạn hơn trong tinh chế sản phẩm Tỷ lệ nhôm hoạt tính thu được vẫn chưa đạt được so với sản phẩm thương mại do kiểm soát quá trình chưa được tối ưu

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

Danh mục các ký hiệu và từ viết tắt iv

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu 1

4 Những đóng góp mới của luận văn 2

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

6 Bố cục luận văn 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan xỉ nhôm 3

1.1.1 Quá trình hình thành xỉ 3

1.1.2 Thần phần của xỉ nhôm 4

1.1.3 Tính chất của xỉ nhôm 5

1.2 Tình hình nghiên cứu thu hồi nhôm từ xỉ thải cô nhôm 6

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 6

1.2.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam 8

1.3 Làng nghề Bình Yên - Nam Định 9

1.4 Tổng quan về nhôm oxit 10

1.4.1 Phân loại nhôm oxit 10

1.4.2 Cấu trúc của nhôm oxit 11

1.4.3 Tính chất của nhôm oxit 13

1.4.4 Một số ứng dụng của nhôm oxit 14

1.4.5 Quá trình tổng hợp nhôm oxit 16

1.5 Cơ sở lý thuyết quá trình hòa tách nhôm từ xỉ cô nhôm để tạo sản phẩm nhôm hoạt tính 17

1.5.1 Quy trình hòa tách nhôm và tạo dung dịch aluminat bằng axit 17

1.5.2 Quy trình hòa tách nhôm và tạo dung dịch aluminat bằng kiềm 18

1.5.3 Quy trình tạo kết tủa nhôm hydroxit và tạo nhôm hoạt tính 19

1.5.4 Ảnh hưởng của phương pháp hòa tách 19

1.5.5 Ảnh hưởng của quá trình nung và pH tới quá trình tạo Al2O3 20

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 Vật liệu và hóa chất nghiên cứu 22

2.1.1 Vật liệu nghiên cứu 22

2.1.2 Hóa chất và thiết bị 22

2.2 Quy trình thực hiện nghiên cứu 24

2.2.1 Ảnh hưởng của quá trình hòa tách 25

2.2.2 Ảnh hưởng của quá trình hòa tách tới chất lượng sản phẩm 26

2.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung tới quá trình tạo nhôm hoạt tính 26

2.2.4 Ảnh hưởng của quy trình tái kết tủa Al(OH)3 tới chất lượng sản phẩm 26 2.3 Phương pháp phân tích và đánh giá kết quả nghiên cứu 27

2.3.1 Phương pháp đo phổ tán xạ năng lượng tia X (EDS) 27

2.3.2 Phương pháp đo diện tích bề mặt và phân bố mao quản (BET) 27

2.3.3 Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) 29

2.3.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 30

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32

3.1 Đặc điểm và tính chất xỉ nhôm làng nghề Bình Yên 32

3.2 Ảnh hưởng phương pháp hòa tách xỉ bằng axit HCl và NaOH đến sản phẩm Al2O3 34

3.2.1 Kết quả của quy trình hòa tách đến độ tinh khiết của sản phẩm 34

3.2.2 Kết quả của phương pháp hòa tách đến diện tích bề mặt riêng và độ xốp sản phẩm 35

3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình tạo nhôm hoạt tính 38

3.4 Ảnh hưởng quá trình tái kết tủa Al(OH)3 đến chất lượng sản phẩm 41

3.4.1 Ảnh hưởng của quá trình tái kết tủa đến độ tinh khiết sản phẩm 41

3.4.2 Ảnh hưởng của quá trình tái kết tủa đến sản phẩm γ-Al2O3 43

3.5 Đánh giá hiệu quả kinh tế xã hội của quá trình chế tạo nhôm hoạt tính 50 3.5.1 Kinh tế 50

3.5.2 Môi trường 51

3.5.3 Phạm vi ứng dụng của nhôm hoạt tính 51

KẾT LUẬN 52

PHỤ LỤC ẢNH 56

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

BET - Brunauer – Emmett – Teller

EDS Phổ tán xạ năng lượng tia X Energy Dispersive X-ray

Spectroscopy

SEM Hiển vi điện tử quét Scanning Electron Microspoe

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần của xỉ từ tái chế nhôm [2] 4

Bảng 1.2 Danh mục chất thải nguy hại 5

Bảng 2.1.Thiết bị được sử dụng trong quá trình nghiên cứu 22

Bảng 2.2 Dụng cụ được sử dụng trong quá trình nghiên cứu 23

Bảng 2.3 Hóa chất được sử dụng trong quá trình nghiên cứu 23

Bảng 2.4.Điều kiện tối ưu đối với quá trình hòa tách bằng HCl 25

Bảng 2.5.Điều kiện tối ưu đối với quá trình hòa tách bằng NaOH 26

Bảng 3.1 Phân bố kích thước hạt trong mẫu tro xỉ tái chế nhôm 32

Bảng 3.2 Thành phần các chất trong xỉ làng nghê Bình Yên theo khối lượng 33

Bảng 3.3 Kết quả phân tích BET mẫu quy trình hòa tách bằng HCl và NaOH 35

Bảng 3.4 XRD sản phẩm nhôm hoạt tính γ-Al2O3 39

Bảng 3.5 Kết quả XRD khi nung ở các nhiệt độ khác nhau 40

Bảng 3.6 Kết quả XRD với các nồng độ axit khác nhau 45

Bảng 3.7 Kết quả phân tích BET của sản phẩm tái kết tủa bằng HCl 0,05M 47

Bảng 3.8 Kết quả phân tích BET của các sản phẩm 47

Bảng 3.9 Bảng so sánh yếu tố kinh tế và môi trường của hai quy trình 50

Bảng 3.10 Chi phí hóa chất để sản xuất ra 1kg nhôm hoạt tính từ xỉ nhôm 50

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hệ thống thu xỉ [2] 3

Hình 1.2 Sơ đồ hình thành xỉ cô nhôm 3

Hình 1.3 Xỉ sơ cấp (a) và xỉ thứ cấp (b) 4

Hình 1.4 Cấu trúc khối của nhôm oxit 12

Hình 1.5 Vị trí của ion Al3+ trong cấu trúc bó chặt anion 12

Hình 1.6 Quy trình hoa tách nhôm và tạo dung dịch natrialuminat bằng HCl 18

Hình 1.7 Quy trình hòa tách nhôm và tạo dung dịch natrialuminat bằng NaOH 18

Hình 1.8 Quy trình tạo nhôm hoạt tích từ dung dịch natrialuminat 19

Hình 1.9 XRD của Al(OH)3 hình thành ở pH=5 và được nung ở các nhiệt độ khác nhau [29] 20

Hình 1.10 XRD của Al(OH)3 hình thành ở pH=7 và được nung ở các nhiệt độ khác nhau [29] 21

Hình 1.11 XRD của bayerite khi nung ở các nhiệt độ khác nhau [30] 21

Hình 2.1 Quy trình tái chế nhôm tại làng nghề Bình Yên, Nam Định [31] 22

Hình 2.2 Quá trình tạo aluminat từ xỉ 24

Hình 2.3 Quá trình tạo nhôm hydroxit 25

Hình 2.4 Quá trình tạo nhôm oxit 25

Hình 2.5 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của P/[V(Po-P)] theo P/Po 29

Hình 2.6 Nguyên lý của nhiễu xạ tia X 30

Hình 2.7 Nguyên lý phương pháp nhiễu xạ bột 31

Hình 3.1 Kết quả phân tích thành phần nguyên tố trong mẫu xỉ tổ hợp 33

Hình 3.2 Hàm lượng nguyên tố trong sản phẩm của quá trình hòa tách bằng HCl 34

Hình 3.3 Hàm lượng nguyên tố trong sản phẩm của quá trình hòa tách bằng NaOH 35

Hình 3.4 Phân bố mao quản mẫu quy trình hòa tách bằng HCl 36

Hình 3.5 Phân bố mao quản mẫu quy trình hòa tách bằng NaOH 36

Hình 3.6 Bề mặt chụp SEM của sản phẩm quy trình hòa tách bằng HCl 37

Hình 3.7 Bề mặt chụp SEM của sản phẩm quy trình hòa tách bằng NaOH 37

Hình 3.8 XRD của nhôm oxit khi nung ở các nhiệt độ 600,700 và 800oC 39

Hình 3.9 Độ tinh khiết của nhôm hoạt tính được khi tái kết tủa bằng HCl với nồng độ khác nhau 42

Hình 3.10 XRD của quá trình tái kết tủa bằng HCl 0,5M;0,1M và 0,05M 44Hình 3.11 Phân bố mao quản mẫu sản phẩm từ quy trình tái kết tủa bằng axit HCl 0,05M 46Hình 3.12 Bề mặt chụp SEM của sản phẩm quy trình tái kết tủa bằng HCl 0,05M 46Hình 3.13 Quy trình chế tạo nhôm hoạt tính từ xỉ thải nhôm 49

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ở Việt Nam, hoạt động tái chế nhôm diễn ra mạnh mẽ tại các làng nghề, đem lại lợi ích kinh tế lớn cho người dân Quá trình tái chế nhôm phát sinh lượng lớn nước thải chứa hóa chất độc hại, các loại khí CO2, SO2, từ quá trình đốt nhiên liệu và một lượng lớn chất thải rắn Một số làng nghề đã và đang giàu lên nhờ tham gia vào tái chế phế liệu, nhưng mặt trái là họ đang bị bủa vây bởi ô nhiễm môi trường khi các loại chất thải chưa được xử lí và quản lí đúng cách Đặc biệt đối với làng nghề Bình Yên - Nam Định, hàng năm tái chế khoảng 15.000 tấn nhôm phế liệu và phát thải ra khoảng 200 tấn xỉ thải Xỉ thải nhôm là một trong những loại chất thải rắn đã được liệt kê vào danh mục chất thải nguy hại theo danh mục chất thải nguy hại tại Việt Nam và Châu Âu Hiện nay, xỉ thải tại các làng nghề đang được đổ không đúng quy định gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khỏe của người dân Chất thải tại làng nghề Bình Yên - Nam Định hiện đang được tập kết và thu gom tại bãi tập kết của hợp tác xã và đem đi chôn lấp là chính.Việc nghiên cứu thu hồi nhôm từ xỉ là cần thiết đem lại hiệu quả kinh tế tránh lãng phí tài nguyên thiên nhiên và giảm lượng chất thải rắn phát sinh Việc thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo nhôm hoạt tính từ xỉ nhôm thải của làng nghề tái chế nhôm Bình Yên – Nam Định” là cần thiết để thu hồi nhôm giảm chất thải rắn phát sinh đem lại hiệu quả kinh tế, giảm thiểu năng lượng, giảm thiểu khai thác quặng để sản xuất nhôm Sản phẩm nhôm hoạt tính tạo thành thân thiện với môi trường và có nhiều ứng dụng trong thực tiễn Tuy nhiên để đưa mô hình và sản xuất công nghiệp còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố về kinh tế Luận văn đưa ra được sản phẩm có độ tinh khiết 72,7% nhôm oxit ở dạng nhôm hoạt tính

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của nghiên cứu:

(1) Nghiên cứu thu hồi nhôm từ xỉ thải nhôm

(2) Nghiên cứu chế tạo nhôm hoạt tính từ xỉ thải nhôm

3 Đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

- Nghiên cứu này lựa chọn đối tượng nghiên cứu là xỉ từ quá trình thiêu kết

để tái chế nhôm thủ công được lấy tại làng nghề tái chế nhôm tại thôn Bình Yên, xã Nam Thanh, huyện Nam Trực, tỉnh Nam Định

Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứ được sử dụng trong báo cáo này:

- Phương pháp kế thừa: Kế thừa từ tổng hợp các nghiên cứu trước đây qua các bài báo, tài liệu

- Phương thức thực nghiệm: tiền hành trong phòng thí nghiệm

Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong phòng thí nghiệm theo

mẻ với vật liệu xỉ cô từ làng nghề Bình Yên và các hóa chất phân tích Phân tích cho nghiên cứu thực hiện tại Phòng thí nghiệm nghiên cứu và triển khai công nghệ môi trường – INEST/HUST và Phòng thí nghiệm Hiển vi điện tử và Vi phân tích (BKEMMA), Viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ (AIST), Đại học Bách khoa

Hà Nội (HUST) cho các phép đo trên hệ SEM

4 Những đóng góp mới của luận văn

Đưa ra phương án tiếp cận thân thiện với môi trường theo hướng giảm thiểu lượng chất thải rắn nguy hại phát sinh đối với làng nghề tái chế nhôm và tận dụng tài nguyên để tạo sản phẩm có giá trị hơn

Với những đóng góp của nghiên cứu này, hi vọng trong tương lai không xa

có thể sản xuất nhôm oxit ứng dụng vào trong thực tế, chất lượng tốt từ xỉ nhôm thải và quay ngược ứng dụng nó vào xử lý môi trường tại làng nghề và các lĩnh vực khác

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Việc thu hồi được nhôm từ xỉ thải của quá trình tái chế nhôm vừa giải quyết được lượng xỉ thải sinh ra tại các làng nghề tái chế nhôm và còn chế tạo được sản phẩm có nhiều ứng dụng mới Đây sẽ là tiền đề để phát triển các công nghệ để bảo

vệ môi trường tại các làng nghề ở Việt Nam và tạo ra nguồn cung cấp vật liệu hấp phụ, xúc tác mới

6 Bố cục luận văn

- Mở đầu

- Chương 1: Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu

- Chương 2: Phương pháp nghiên cứu và quy trình thực nghiệm

- Chương 3: Kết quả và thảo luận

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

- Phụ lục

kg nhôm thành phẩm [1]

Hình 1.1 Hệ thống thu xỉ [2]

Hình 1.2 Sơ đồ hình thành xỉ cô nhôm

Xỉ nhôm được chia làm 2 loại: xỉ nhôm sơ cấp (PAD) và xỉ nhôm thứ cấp (SAD) Theo quy trình Hình 1.2 thì xỉ nhôm sơ cấp được hình thành từ quá trình tái chế nhôm lần đầu các bọt nhôm và cặn nhôm được gạt ra, xỉ này có chứa nhiều thành phần nhôm thường có hình dáng vón cục, nhỏ gọn (chứa khối lượng nhôm

nhiều hơn 50% khối lượng xỉ nên nó còn được gọi là xỉ trắng, xỉ ướt, xỉ giàu) Xỉ thứ cấp được hình thành từ quá trình nấu tận thu nhôm từ xỉ sơ cấp cùng với các chất phụ gia Xỉ thứ cấp có chứa ít thành phần nhôm (khối lượng nhôm từ 5 – 20% khối lượng của xỉ, xỉ màu đen và khô), và thường có hình dạng hạt [2](Hình 1.3)

Hình 1.3 Xỉ sơ cấp (a) và xỉ thứ cấp (b)

1.1.2 Thần phần của xỉ nhôm

Thành phần chủ yếu của xỉ bao gồm Al2O3, SiO2, Na2O, FeO, kim loại nhôm, spinel MgAl2O4), diaoyudaoite (NaAl11O17), oxit nhôm nitrit (Al5O6N), hibonite (CaAl12O19) và các hợp chất khác Bảng 1.1 Các thành phần khác cũng đã được tìm thấy trong các lớp xỉ nhôm bao gồm AlN, NaCl và một số dấu vết của KCl, Si, cryolite, nhôm cacbua (Al4C3), và MgF2, NaAlCl4, KalCl4, MgO, KMgF3

và K2NaAlF6 Một số thành phần như Na3AlF6, KCl và NaCl đã được xác định bằng phân tích XRD và tồn tại ở dạng pha tinh thể nhỏ Các muối NaCl, KCl và CaF2 có nguồn gốc từ phụ gia muối nóng chảy [2]

Bảng 1.1 Thành phần của xỉ từ tái chế nhôm [2]

Hợp chất/nguyên tố % khối lượng

AlN + 3H2O → Al(OH)3 + NH3 ↑ (1) 2Al5O6N + 3H2O → 5Al2O3 + 2NH3 ↑ (2) AlP + 3H2O → Al(OH)3 + PH3↑ (3)

Al2S3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2S↑ (4)

Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4 ↑ (5) Theo Quyết định 23/2006/QĐ-BTNMT “ Về việc ban hành danh mục chất thải nguy hại” ngày 26/12/2006 (Bảng 1.2), xỉ thứ cấp nằm trong danh mục chất thải nguy hại do xỉ sinh ra khí ammoniac, metan, phosphine và hydro disulfide ở dạng khí trong môi trường khí xung quanh và có khả năng tích tụ ô nhiềm trong môi trường

Bảng 1.2 Danh mục chất thải nguy hại

Mã

05 02 Chất thải từ quá trình nhiệt luyện nhôm 10 03

05 02 01 Xỉ từ quá trình sản xuất sơ cấp 10 03 04

05 02 01 Xỉ muối từ quá trình sản xuất thứ cấp 10 03 08

05 02 01 Xỉ đen từ quá trình sản xuất thứ cấp 10 03 09

Việc xử lý xỉ nhôm vẫn đang là một thách thức đối với ngành sản xuất nhôm

ở Việt Nam hiện nay cũng như trên thế giới Nếu không được xử lý thích hợp, khi

ở ngoài môi trường các chất độc có trong xỉ khi trời mưa có thể bị rửa trôi đi vào nước mặt, ngấm vào đất và đi vào nước ngầm từ đó có thể ảnh hưởng đến con người gây ra các bệnh về da Khi phơi nhiễm ngoài không khí có thể phát tán các hạt bụi xỉ, khí ô nhiễm có thể gây ra các vấn đề về sức khỏe như viêm phế quả và bệnh bụi phổi silic [1]

1.2 Tình hình nghiên cứu thu hồi nhôm từ xỉ thải cô nhôm

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Hiện nay trên thế giới có nhiều công nghệ xử lý đối với xỉ nhôm, có thể kể đến một số công nghệ đã được nghiên cứu, áp dụng:

- Sử dụng công nghệ plasma bởi Lavoie and Dube [3] để loại bỏ bớt muối tự

do trong xỉ, phương pháp này có hiệu quả giảm thiểu đáng kể các vấn đề môi trường, nhưng khó triển khai thực tế Quá trình này, sử dụng một ngọn đuốc plasma để cung cấp nhiệt làm nóng chảy điện tích trong lò quay, nâng nhiệt độ của vật tích điện lên khoảng 700–800°C Kiểm soát không khí của

lò luôn duy trì để giảm thiểu quá trình oxy hóa của kim loại Điện áp cao đặt trên các điện cực gây ra sự hình thành hồ quang điện Phạm vi nhiệt độ của hồ quang trong quá trình này dễ dàng đạt 4.000-6.000°C Lò quay tạo

ra sự khuấy cơ học làm vỡ màng oxit, dẫn đến việc chiết xuất nhôm tốt hơn

để lại sản phẩm phi kim loại dưới dạng cặn Hiệu suất trung bình của quá trình thu hồi vật liệu có thể là cao tới 85% và giảm chất thải vào môi trường Tuy nhiên phương pháp này tiêu tốn nhiều năng lượng: chi phí lắp đặt, vận hành và bảo trì khá cao

- Phương pháp vật lý - hóa học kết hợp để xử lý xỉ thải bằng cách thay đổi lượng muối, kích thước hạt, thành phần kim loại [4] [5] Quy trình thu hồi kim loại nhôm được thực hiện bằng cách nạp xỉ nhôm và muối (lượng muối bằng 50% khối lượng xỉ) vào lò đốt dầu hoặc khí Khi giai đoạn nóng chảy xuất hiện, kim loại và vật liệu thô hoặc hỗn hợp kim loại và phi kim loại được hình thành Cặn có xu hướng tích tụ cao và nổi trên bề mặt gồm các chất khí hòa tan, các chất muối có tỷ trọng thấp, kim loại nhẹ và các oxít xốp không kết tinh Nó chảy xuống đáy lò hoặc tích tụ gần thành lò và tạo thành một lớp cặn khô Pha muối bên trên được lọc rồi kết tinh tạo thành xỉ muối Cặn khô và xỉ muối rất độc vì chứa một lượng khá cao clorua và florua nên cần có phương pháp xử lý tách biệt Lò quay muối có một số nhược điểm như rủi ro về chi phí, an toàn về môi trường

- Dùng lò nung hồ quang điện một chiều: Sử dụng dòng điện một chiều duy trì giữa hai điện cực graphit để đốt nóng điện tích trên nhiệt độ nóng chảy của nhôm Trong quá trình gia nhiệt thì cơ chế truyền năng lượng chủ yếu

là bức xạ từ hồ quang giữa vật liệu chịu nhiệt được nung nóng và điện tích Nhiệt độ thường được duy trì trong khoảng 700–800°C Khí argon được sử dụng ngăn chặn sự hình thành của nhôm nitrua làm cho quá trình oxi hóa kim loại nóng chảy tiếp tục giảm Sau khi hoàn thành quá trình gia nhiệt, quá trình tách nhôm kim loại được thực hiện để lại cặn và được lấy ra khỏi

lò Hiệu suất thu hồi nhôm đạt trong khoảng 70-80% Tuy nhiên, phương pháp này tiêu tốn năng lượng, nguy cơ rò rỉ nhôm nóng chảy đã bị khử do không có bộ phận làm mát bằng nước

- Làm gạch bằng cách thay đổi trộn tro xỉ với kaoline với các tỉ lệ khác nhau bởi [6] Kiểm tra đánh giá các đặc tính nung, khối lượng riêng, sốc nhiệt,

độ thấm

- Phương pháp thu hồi nhôm từ xỉ hay Phương pháp Tsakiridis Gồm 4 bước: (1) nghiền mịn xỉ nhôm xuống dưới 1mm và thu hồi nhôm kim loại thông qua sàng lọc; (2) nghiền bi đến kích thước <100 μm và thu hồi qua sàng tuyển; (3) thu muối tan ở áp suất khí quyển qua việc rửa nước ở 90oC; (4) thu hồi nhôm bằng quá trình xi măng hóa ở áp suất cao và nhiệt độ khoảng

240oC sử dụng soda tạo thành aluminat tan

- Chế tạo bột nano nhôm hoạt tính với độ tinh khiết cao từ xỉ thứ cấp [7] Xỉ được hòa tách bằng HCl sau đó được đưa đi tiền kết tủa với NH3 Tiếp theo được lọc tách kết tủa rồi đưa đi hòa tách bằng NaOH Cuối cùng tái kết tủa bằng HCl và đưa đi nung để tạo ra sản phẩm nhôm hoạt tính có độ tinh khiết 97,6%

- Phương pháp tận dụng xỉ nhôm gồm:

o Sử dụng bột xỉ nghiền mịn như chất phụ gia trong xi măng/bê tông Reddy & Neeraja; Elinawa & Mbadike cho thấy có thể thay thế 10-15% trong bê tông mà không thay đổi cơ tính Tsakiridis cũng cho thấy có thể sản xuất bê tông sinh thái với 5% xỉ nhôm và 20% xỉ sắt cạnh tranh với bê tông thông thường

o Sử dụng xỉ nhôm làm phụ gia xi măng thay thế một phần cho sa thạch tại các nhà máy xi măng

o Sử dụng làm vật liệu chịu lửa, xi măng aluminat canxi Xỉ nhôm chứa thành phần canxi aluminat và spinel Khi tiến hành nung xỉ nhôm khô trong lò quay ở nhiệt độ trên 982oC tạo ra một sản phẩm chịu

lửa bao gồm chủ yếu corundum (-Al2O3) và spinel (MgAl2O4) Yoshimura đã thành công trong phương pháp này

o Agunsoye sử dụng xỉ nhôm để chế tạo nhựa epoxy nhôm composit Các hạt nhôm làm giảm đáng kể khả năng chịu nhiệt và mòn của vật liệu tổng hợp

o Xỉ nhôm sau khi rửa sạch các muối tan có thể dược sủ dụng làm nguyên liệu sản xuất thủy tinh silicat

o Sử dụng xỉ nhôm đế sản xuất các hydrotalcites (hydroxit kép của nhôm và Maggie) để sản xuất vật liệu trao đổi ion LDH

o Sử dụng để sản xuất H2 thông qua phản ứng:

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2↑

để loại bỏ lớp oxit bề mặt cần dùng dạng dung dịch kiềm làm chất xúc tác

1.2.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

Tại Việt Nam đã có một số nghiên cứu để xử lý xỉ nhôm như sau:

a) Xử lý xỉ thu hồi phèn nhôm tại làng nghề Bình Yên, Nam Định [8]

Quy trình xử lý được tiến hành theo mẻ với khối lượng 1 mẻ xử lý là 10 kg Cân 10 kg xỉ cho vào máy nghiền búa nhằm nghiền nhỏ các hạt xỉ vón cục để đạt trước kích thước theo yêu cầu trước khi đưa vào công đoạn xử lý tiếp theo Xỉ sau khi nghiền được đưa vào thiết bị phản ứng số 1, tại đây bổ sung dung dịch NaOH 5% để hòa tách xỉ nhôm thu muối NaAlO2 Bùn thải được thu gom chuyển đến bãi chứa chất thải thông thường Dung dịch muối nhôm NaAlO2 thu được sẽ được dẫn qua thiết bị lọc nhằm lọc bỏ các cặn bẩn trước khi dẫn qua thiết bị phản ứng số 2 Tại thiết bị phản ứng 2 bổ sung dung dịch H2SO4 nhằm phản ứng với dung dịch NaAlO2 thu phèn Al2(SO4)3.18H2O Sản phẩm phèn nhôm thu được chất lượng thấp và ý nghĩa ứng dụng trong bảo vệ môi trường cũng thấp Mô hình trình diễn tại làng Bình Yên không đạt được hiệu quả Có nhiều lý do giải thích cho điều này, như kinh phí vận hành các hệ thống thí điểm quá cao so với mức chấp nhận của chủ sản xuất, các hệ thống xử lý môi trường vận hành bởi lao động địa phương thiếu kinh nghiệm và kỹ năng, dẫn đến mau chóng hỏng hóc và vận hành kém hiệu quả, dẫn đến đa phần đều ngưng hoạt động sau thời gian thí điểm

b) Xử lý xỉ thu hồi phèn nhôm tại làng nghề Văn Môn, Bắc Ninh [9]

Xỉ nhôm được hòa tách bằng dung dịch NaOH, sau đó thủy phân, axit hóa bằng dung dịch H2SO4 để thu Al2(SO4)3 sau đó trộn thêm K2SO4 theo tỉ lệ hợp thức và sản xuất ở quy mô 500g bã thải/mẻ theo các điều kiện đã nghiên cứu để sản xuất

phèn đơn và phèn kép Kết quả thu được phèn đơn chứa 99,03% Al2(SO4)3.18H2O (thị trường 98%), phèn kép chứa 99,02% AlK(SO4)2.12H2O (thị trường ≥ 99%)

1.3 Làng nghề Bình Yên - Nam Định

Làng nghề Bình Yên có 465 hộ với hơn 1.800 nhân khẩu, trong đó có 127 hộ tham gia sản xuất nhôm và 140 hộ cán kéo tạo hình Trung bình một ngày, làng nghề Bình Yên xuất bán gần 100 tấn sản phẩm đồ nhôm gia dụng Tổng giá trị của làng nghề mỗi năm đạt 70 tỷ đồng Làng nghề phát triển đã tạo việc làm, thu nhập cho 1.000 lao động của địa phương và khoảng 500 lao động ở các xã lân cận [8] Mỗi năm làng nghề Bình Yên tái chế khoảng 15.000 tấn nhôm phế liệu Bên cạnh các lợi thế kinh tế của việc tái chế và có lợi ích môi trường mong muốn, công nghệ tái chế nhôm thể hiện những mối nguy tiềm ẩn của chính nó đối với môi trường và

cả con người nói chung

a Thu thập và phân loại phế liệu

Phế liệu nhôm có thể khó để xử lý một cách an toàn và đưa ra một số mối nguy hiểm như: hóa chất độc hại, an toàn lao động, vật liệu gây nổ, chất phóng xạ,… [10]

b Các vấn đề xử lý nhiệt

Khi các cơ sở tái chế nhận phế liệu đã qua xử lý sơ bộ từ các nguồn, một số mối nguy hiểm có thể tồn tại như:

1 Nước: Nếu nước được nạp vào lò nung chảy cùng với phế liệu có thể gây nổ

2 Rỉ sét: Khả năng phản ứng của rỉ sét với nhôm nóng chảy:

Fe2O3 + 2Al (l) → 2Fe (l) + Fe2O Phản ứng nhiệt này rất tỏa nhiệt, đến mức có thể bị nổ

3 Độc tố ở nhiệt độ cao: Những hóa chất không gây nguy hiểm trong ở nhiệt

độ thường nhưng thải ra khí độc khi đun nóng ở nhiệt độ cao

4 Chất nổ nhiệt độ cao: Phản ứng của hóa chất nitrat với nhôm nóng chảy là một vấn đề an toàn quan trọng trong các hoạt động tẩy rửa

5 Chất phụ gia: Chất phụ gia muối được sử dụng trong lò quay và một số lò phản xạ bốc hơi ở một mức độ nhỏ trong quá trình nấu chảy, tạo ra khói clorua Bụi phát ra từ xỉ muối cũng gây nguy hiểm tại nơi làm việc [11]

c Nước thải

Nước thải từ các quy trình tái chế quy mô nhỏ chứa hàm lượng lớn hỗn hợp các chất axit và hàm lượng rất lớn kim loại được thải trực tiếp ra các con sông Tại làng nghề Bình Yên quá trình tẩy rửa các sản phẩm nhôm đã thải trực tiếp ra môi trường nước thải có chứa các dung dịch độc hại như a-xít, hơi kim loại, xút trung bình từ 7 - 10m3/hộ/ngày

d Khí thải

Ô nhiễm không khí từ nhôm tái chế không chỉ đến từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch Ô nhiễm không khí phát sinh khi nhôm bị nóng chảy Quá trình nóng chảy giải phóng furan, dioxit, hydro clorua và các hạt vật chất

e Chất thải rắn

Chất thải rắn sinh ra trong quá trình tái chế nhôm bao gồm xỉ than, xỉ nhôm Lượng chất thải rắn thải ra tại làng nghề Bình Yên, Nam Định lên đến hơn 40 tấn/tháng [12]

1.4 Tổng quan về nhôm oxit

Nhôm oxit là hợp chất của nhôm với oxy với công thức hóa học là Al2O3 Còn được gọi là alumina Nhôm oxit là chất rắn màu trắng, không tan trong nước, có nhiệt độ nóng chảy cao trên 2.000oC

1.4.1 Phân loại nhôm oxit

a Phân loại dựa vào nhiệt độ chuyển hóa từ nhôm hydroxit

Nhôm oxit được phân loại dựa vào nhiệt độ chuyển hoá từ nhôm hydroxit và được chia thành [13, 14]:

- Nhôm oxit tạo thành ở nhiệt độ thấp (Al2O3 nH2O) 0 < n < 0,6; chúng được tạo thành ở nhiệt độ không vượt quá 600oC và được gọi là nhóm gamma nhôm oxít, gồm có: χ, η và γ-Al2O3

- Nhôm oxít tạo thành ở nhiệt độ cao từ 900 đến 1000oC được gọi là nhóm delta nhôm oxit (δ-Al2O3), gồm κ, θ và δ-Al2O3

Trong khuôn khổ đề tài này, nghiên cứu tập trung vào việc tạo thành nhôm oxit

ở nhiệt độ thấp ở các dạng χ, η và γ- Al2O3

η-Al 2O3:

Khối lượng riêng của η- Al2O3: 2,50 ÷ 3,60 g/cm3

η- Al2O3 được tạo thành khi nung Bayerit ở nhiệt độ lớn hơn 230oC, cấu trúc của η- Al2O3 gần giống như cấu trúc của γ- Al2O3 và được ổn định bằng một số ít nước tinh thể Tuy nhiên lượng nước dư trong η-Al2O3 nhỏ hơn trong γ- Al2O3 Khi nung lượng nước dư trong η- Al2O3 tồn tại đến 900oC [13] [14]

η- Al2O3 và γ- Al2O3 khác nhau về kích thước lỗ xốp, bề mặt riêng, tính axit Mặc dù chúng có số tâm axit như nhau, nhưng lực axit ở η- Al2O3 lớn hơn

η- Al2O3 kết tinh trong khối lập phương, mạng tinh thể thuộc dạng spinel Trong cấu trúc tinh thể của η- Al2O3, ion nhôm Al3+ phân bố chủ yếu trong khối tứ diện, đối với γ- Al2O3 phần lớn Al3+ ở khối bát diện η- Al2O3 khác với γ- Al2O3 ở mức

độ cấu trúc trật tự hơn và cấu trúc oxy bó chặt hơn Trong khoảng nhiệt độ 800-

850oC, η- Al2O3 chuyển hoá thành θ- Al2O3 [13] [14]

χ- Al2 O 3

Khối lượng riêng của χ-Al2O3: 3,00 g/cm3

χ- Al2O3 tạo thành trong quá trình nung Gibbsit trong không khí hoặc nitơ ở nhiệt độ 230 - 300oC Có ý kiến cho rằng χ- Al2O3 là trạng thái trung gian của quá trình kết tinh γ- Al2O3 χ- Al2O3 kết tinh trong hệ lục diện, kết cấu ô mạng cơ sở

nguyên tử oxy Khi nung tới nhiệt độ 800 - 1000oC, χ- Al2O3 biến đổi thành

κ-Al2O3 [13][14]

γ- Al2 O 3

Khối lượng riêng của γ- Al2O3: 3,20 ÷ 3,77 g/cm3

Khối lượng riêng của γ- Al2O3 bằng 72% của α- Al2O3

Dạng γ- Al2O3 không tìm thấy trong tự nhiên mà nó được tạo thành khi nung Gibbsit, Bayerit, Nordstrandit và Boehmite ở nhiệt độ khoảng 400 ÷ 600oC hay trong quá trình phân huỷ muối nhôm từ 900 ÷ 950oC [13] [14]

b Phân loại theo cấu trúc

Người ta cũng có thể phân loại nhôm oxit tùy theo cấu trúc của chúng:

- Nhóm α: Có cấu trúc mạng lưới bát diện bó chặt, nhóm này duy nhất chỉ có α- Al2O3

- Nhóm β: Có cấu trúc mạng lưới bó chặt luân phiên, nhóm này có β- Al2O3, trong đó gồm oxít kim loại kiềm, kiềm thổ và sản phẩm phân huỷ Gibbsit có cùng

1.4.2 Cấu trúc của nhôm oxit

Cấu trúc của nhôm oxit được xây dựng từ các đơn lớp của các quả cầu bị bó chặt [15] Lớp này có dạng tâm đối mà ở đó mọi ion O2- được định vị ở vị trí 1 như Hình 1.4 Lớp tiếp theo được phân bố trên lớp thứ nhất, ở đó tất cả những quả cầu thứ hai nằm ở vị trí lõm sâu của lớp thứ nhất (vị trí 2) Đối với lớp thứ 3 có thể xảy

ra 2 khả năng sau:

+ Khả năng 1: Độ bó chặt khối lục giác

Lớp thứ 3 được phân bố ở vị trí như lớp thứ nhất, và tiếp tục như vậy ta sẽ được thứ tự phân bố của các lớp như sau:

1,2; 1,2; 1,2; 1,2;

Cấu trúc này đặc trưng cho α- Al2O3

+ Khả năng 2: Độ bó chặt khối lập phương

Lớp thứ 3 được phân bố trên những hố sâu khác của lớp thứ nhất (vị trí 3), còn lớp thứ 4 phân bố tại vị trí 1 Như vậy, ta sẽ có sự phân bố của các lớp như sau: 1,2,3;1,2,3;1,2,3;

Độ bó chặt khối lập phương đặc trưng cho η và γ-Al2O3

Hình 1.4 Cấu trúc khối của nhôm oxit

Vị trí của các ion Al 3+

Các cation trong đó Al3+ nhất thiết được phân bố trong không gian giữa các lớp

bó chặt anion Lỗ hổng duy nhất mà ion Al3+ có thể phân bố là ở giữa 2 lớp Một khả năng, các ion Al3+ nằm ở vị trí trên lỗ hổng tam giác; lớp oxy thứ hai thuộc vị trí 2 được phân bố trên ion Al3+ Ion Al3+ trong trường hợp này nằm ở vị trí tâm bát diện

Lớp oxy thứ hai của oxit trong vị trí 2 phân bố trên Al3+ Nếu tiếp tục sắp xếp bằng phương pháp này: O2- , Al3+ , O2- và Al3+ trong sự bó chặt lục giác như trường hợp thì thấy rằng có bao nhiêu vị trí dành cho cation thì có bấy nhiêu vị trí dành cho O2- ở lớp anion Sự bố trí này không thoả mãn tính trung hoà điện tích Để thoả mãn độ trung hoà điện tích thì cần thiết trống 1 trong 3 vị trí của cation Sự thiếu trống này đưa đến khả năng khác nhau trong sự đối xứng ion Al3+ Vị trí cation trong α- Al2O3 cũng giống như trong Al(OH)3 (Hình 1.5)

Hình 1.5 Vị trí của ion Al 3+ trong cấu trúc bó chặt anion

Trong nhôm ôxit, oxy được bao gói theo kiểu khối lập phương bó chặt, còn đối với cation thì một trong hai cation nằm ở khối tứ diện, cation kia nằm trong khối bát diện (cấu trúc spinel), ở trường hợp này khi có mặt hydro (H) trong η và γ-

Al2O3 công thức của chúng có thể viết tương ứng: (H1/2Al1/2)Al2O4 hay Al(H1/2Al3/4)O4, trong đó các ion nhôm nằm trong khối tứ diện Proton không nằm trong lỗ trống tứ diện mà nằm trên bề mặt dưới dạng nhóm OH- Suy diễn ra rằng

một trong 8 ion O2- nằm trên bề mặt trong dạng OH- Điều đó có nghĩa tinh thể bé

và phần lớn các nhóm OH- nằm rên bề mặt Giả thiết này phù hợp với kết quả thực nghiệm thu được η và γ-Al2O3 có diện tích bề mặt lớn và trên bề mặt chứa nhiều OH- liên kết Các nhôm oxit khác nhau về tỷ lệ ion nhôm trong khối bát diện

và tứ diện, cũng như mức độ bao bọc đối xứng ion Al3+ trong lỗ trống tứ và bát diện η- Al2O3 chứa ion Al3+ trong tứ diện lớn hơn trong γ- Al2O3

Đặc điểm cấu trúc bề mặt của nhôm oxit có vai trò quan trọng trong xúc tác

Do nhôm oxit có cấu trúc lớp nên có thể trên mỗi bề mặt chỉ có một dạng xác định

bề mặt tinh thể η- Al2O3 có độ axit lớn hơn do mật độ Al3+ lớn hơn trong vị trí

lỗ trống anion Nhiều tính chất của chúng khác hẳn với nhôm oxit khác

1.4.3 Tính chất của nhôm oxit

a Tính axit của xỉ nhôm

Trên bề mặt nhôm oxit hydrat hoá toàn phần, tồn tại một số tâm axit Bronsted

do có nhóm OH- [15, 16] Bề mặt của δ- Al2O3 và θ- Al2O3 có tâm axit Lewis, không có tâm Bronsted, η- Al2O3 và γ-Al2O3, phụ thuộc vào mức độ dehydrat hoá

có cả hai loại tâm axit Nói chung nhôm oxit và nhôm hydroxit hoá không biểu hiện tính axit mạnh Chính vì vậy nhôm oxit rất thích hợp làm chất mang cho một

số phản ứng không đòi hỏi xúc tác axit, ví dụ phản ứng khử lưu huỳnh của nhiên liệu bởi vì chất mang có tính axit cao sẽ thúc đẩy các phản ứng cracking tạo cốc, cặn cacbon làm giảm hoạt tính và thời gian sống của xúc tác

b Bề mặt riêng của nhôm oxit

Thông thường diện tích bề mặt riêng của nhôm oxit khoảng từ 100-300 m2/g Diện tích bề mặt riêng của γ-Al2O3 khoảng từ 150-280 m2/g còn diện tích bề mặt riêng của α- Al2O3 rất bé chỉ khoảng vài m2/g

Theo tác giả Lippen, Bayerit và Gibbsit ban đầu có diện tích bề mặt riêng thấp khoảng 3-5 m2/g, trái lại dạng gel Boehmite có thể có diện tích bề mặt riêng lớn γ-Al2O3 đi từ gel Boehmite có diện tích bề mặt riêng khoảng 280-325 m2/g, dạng δ- Al2O3 và θ- Al2O3 cũng được tạo thành từ dạng gel Boehmite và có diện tích bề mặt riêng trong khoảng 100-150 m2/g Dạng γ-Al2O3 có diện tích bề mặt lớn có thể đi từ Gibbsit và phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian nung, diện tích bề mặt có thể đạt tới 300 m2/g α- Al2O3 có diện tích bề mặt lớn có thể được điều chế bằng phương pháp nung gel Boehmite ở 1000oC trong một khoảng thời gian nhất định

c Cấu trúc xốp của nhôm oxit

Dạng γ-Al2O3 được tạo thành khi nung Gibbsit, Bayerit, Nordtrandit và Boehmite ở nhiệt độ 450 – 600oC [15] Tuy nhiên, γ- Al2O3 thu được từ quá trình nhiệt phân Boehmite, dạng thù hình của mono nhôm hydroxit là tốt nhất, chứa nhiều lỗ xốp có đường kính vào khoảng 30 – 120 Å , thể tích lỗ xốp 0,5 – 1 cm3/g Diện tích bề mặt phụ thuộc vào cả nhiệt độ nung, thời gian nung và môi trường khí khi nung

γ-Al2O3 thường được sử dụng làm chất mang cho xúc tác lưỡng chức hoặc chất mang tương tác [17, 18] Với vai trò làm chất mang tương tác, nhôm oxit hoạt tính tác dụng với các pha hoạt tính làm cho chúng phân tán tốt hơn đồng thời làm tăng

độ bền cho xúc tác Thực tế sự tương tác này tạo ra một bề mặt xúc tác tối đa so với chất mang, nghĩa là tương tác giữa xúc tác và chất mang có vai trò ngăn chặn

sự chuyển động của các tinh thể chất xúc tác trên bề mặt chất mang để tạo ra các kết tụ

1.4.4 Một số ứng dụng của nhôm oxit

γ-Al2O3 được sử dụng rộng rãi nhất trong nhiều lĩnh vực như lọc hoá dầu, xúc tác cho các phản ứng hoá học, trong vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường, [19, 20, 21] do đặc tính có bề mặt riêng lớn, hoạt tính cao, bền cơ, bền nhiệt

a Ứng dụng của γ- Al 2 O 3 trong công nghệ lọc hoá dầu

Mục đích của nhôm oxit trong các nhà máy lọc dầu là tách những cấu tử không mong muốn, bảo vệ thiết bị lọc dầu, tăng chất lượng sản phẩm Xúc tác này cũng được dùng để tăng hiệu suất sản phẩm, trong đó nhôm oxit dạng gama là được dùng phổ biến hơn cả

+ Xúc tác cho quá trình Clause: Trong quá trình này nhôm oxit được sử dụng

như một chất xúc tác nhằm chuyển hoá H2S thành muối sunfua γ-Al2O3 được sử dụng với một số lượng lớn vào ứng dụng này

+ Xúc tác trong quá trình xử lý bằng hydro [17, 18] : γ-Al2O3 được sử dụng làm chất mang xúc tác cho các quá trình tách những hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh (quá trình HDS), nitơ trong quá trình lọc dầu Ngoài ra, chúng còn dùng để tách những tạp chất kim loại có trong nhiên liệu

+ Xúc tác trong quá trình Reforming [17, 18] : trong quá trình này, γ-Al2O3

đóng vai trò vừa là chất mang vừa là xúc tác Chất mang γ-Al2O3 kết hợp với các cấu tử kim loại quý, tạo ra xúc tác lưỡng chức năng Mục đích của quá trình là nâng cao trị số octan của gasoline

+ Xúc tác cho quá trình hydrocracking [17] : Trong quá trình này, γ-Al2O3

được dùng làm chất mang cho các xúc tác Pt/γ- Al2O3, Pd/ γ-Al2O3

+ Xúc tác cho quá trình isome hoá [17, 18]: nhờ có tính axit phù hợp mà

γ-Al2O3 được sử dụng làm chất mang xúc tác thế hệ mới Pt/ γ-Al2O3 cho phản ứng này

b Ứng dụng trong vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường

Một lượng lớn nhôm oxit được ứng dụng trong quá trình xử lý khí thải với vai trò chất mang, thường là θ hoặc là hỗn hợp của θ với α, hoặc δ với θ

Al2O3 còn được dùng trong công nghiệp dược phẩm, đặc biệt dùng để xử lý nước chứa flo Hàm lượng Flo trong nước ngầm tối ưu cho mục đích sinh hoạt của con người là từ 0,7- 1,2 mg/l Nếu hàm lượng Flo thấp hơn 0,7 mg/l có thể dễ mắc các căn bệnh giòn và mục răng Ngược lại, khi hàm lượng Fluor cao trên 1,5 mg/l

có thể gây ăn mòn men răng, ảnh hưởng đến thận và tuyến giáp

Ngoài vai trò được sử dụng làm chất xúc tác, chất mang γ­Al2O3 còn được sử dụng làm chất hấp phụ để tách loại một số cấu tử khỏi các cấu tử khác hay làm chất hút ẩm Ví dụ như dùng để làm chất hấp phụ trong quá trình sấy khí, hoặc làm khô chất lỏng hữu cơ, hay để tách SOx có trong khí

c Ứng dụng làm chất hấp thụ

Ngoài vai trò được sử dụng làm chất xúc tác, chất mang, γ-A Al2O3 còn được

sử dụng làm chất hấp phụ để tách loại một số cấu tử khỏi các cấu tử khác hay làm chất hút ẩm [19, 20, 21] Ví dụ, dùng làm chất hấp phụ trong quá trình sấy khí, làm khô chất lỏng hữu cơ, tách SOx có trong khí, làm lớp chất hấp phụ bảo vệ chất xúc tác trong thiết bị phản ứng khỏi các chất gây ngộ độc xúc tác

Việc chọn nhôm oxit cho ứng dụng xúc tác phải đảm bảo một số chỉ tiêu như: tính sẵn có, dễ sản xuất, giá thành hợp lý Ngoài việc đáp ứng được các tiêu chuẩn này thì nhôm oxit được chọn cũng cần phải có những đặc tính như: tính axit, diện tích bề mặt riêng, cấu trúc lỗ xốp, độ tinh khiết và độ bền vật lý Tuỳ thuộc vào mỗi loại ứng dụng mà nhôm oxit có thể được sử dụng như một chất mang, chất xúc tác, chất kết dính, hay chất hấp phụ và mức độ quan trọng của những chỉ tiêu trên có thể thay đổi theo từng ứng dụng Bên cạnh đó độ tinh khiết của nhôm oxit cũng rất quan trọng Độ tinh khiết cao sẽ tạo xúc tác có hoạt tính cao và tránh được ngộ độc trong quá trình phản ứng So với các nhôm oxit khác thì nhôm oxit đi từ gel Boehmite hoặc giả Boehmite có độ tinh khiết cao nhất nên chúng thường được quan tâm đến nhiều hơn[15, 16] [22, 23, 24, 25, 26, 27] Từ gel Boehmite có thể điều chế ra nhiều loại nhôm oxit có thể đáp ứng được đầy đủ những chỉ tiêu trên

Do vậy, gel Boehmite (hoặc giả Boehmite) thường được chọn là tiền chất nhôm oxit cho nhiều loại xúc tác

1.4.5 Quá trình tổng hợp nhôm oxit

Có nhiều phương pháp tổng hợp nhôm oxit hoạt tính Các phương pháp tổng hợp khác nhau tạo ra các nhôm oxit có cấu trúc xốp khác nhau Chẳng hạn, với phương pháp kết tủa, nhôm oxit hoạt tính thu được bằng cách nung Boehmite tinh thể có diện tích bề mặt riêng khoảng 150 - 250 m2/g[15, 16] Nhôm oxit hoạt tính tổng hợp theo phương pháp sol-gel có bề mặt riêng lớn hơn, có thể tới 300 – 400

m2/g [22, 23, 26]

a Tổng hợp nhôm oxit bằng phương pháp kết tủa

Phần lớn các công trình nghiên cứu về γ- Al2O3 dùng làm chất mang xúc tác hoặc chất xúc tác, hấp phụ đều theo phương pháp tổng hợp chung là kết tủa nhôm hydroxit từ dung dịch muối nhôm nhưng chủ yếu là phân giải natri aluminat bằng axit hoặc muối nhôm như: HCl, H2SO4, HNO3, Al(OH)Cl2 [15, 16] Thành phần của dung dịch ban đầu, điều kiện kết tủa hydroxit, già hoá và rửa kết tủa có ảnh hưởng rất lớn không những đến thành phần pha của nhôm hydroxit (Boehmite, giả Boehmite, Bayerit hoặc pha vô định hình) mà cả về hình dạng và kích thước tinh thể, đặc tính cấu trúc không gian… Tiến hành khử nước của nhôm hydroxit

sẽ thu được nhôm oxit và sản phẩm này thường thừa kế cấu trúc của nhôm hydroxit ban đầu do hiệu ứng giả hình, nhất là với dạng giả Boehmite và Boehmite[15, 16] Chính vì vậy, người ta cho rằng những đặc trưng cấu trúc cơ học cơ bản của nhôm oxit (diện tớch bề mặt riêng, thể tích và bán kính trung bình của lỗ xốp, sự phân

bố lỗ xốp theo kích thước, độ bền cơ học) được khởi thảo ngay ở giai đoạn điều chế nhôm hydroxit Phần lớn khung của nhôm hydroxit được hình thành ở giai đoạn kết tủa và già hoá, nói chung chúng chỉ bị biến dạng qua các quá trình tiếp theo Trong thực tế, sau khi kết tủa, già hoá và rửa còn một số công đoạn xử lý thêm để nhôm hydroxit có tính chất cần thiết cho tạo hình Các phương pháp xử lý

bổ sung có thể là hoá học (dùng axit hoặc kiềm), nhiệt (sấy và làm đậm đặc), cơ học (đảo trộn trong máy trộn)

b Tổng hợp nhôm oxit bằng phương pháp sol-gel

Phương pháp sol-gel được biết đến từ cuối thế kỷ 20 Phương pháp này có thể tổng hợp nhôm oxit hoạt tính có bề mặt riêng lớn, độ xốp cao Có nhiều tác giả trên thế giới nghiên cứu về phương pháp sol-gel điều chế nhôm oxit hoạt tính

- G Buelna, Y S Lin và các cộng sự [22] đó tổng hợp thành công nhôm oxit hoạt tính từ nguyên liệu là alumino isopropoxit theo phương pháp sol-gel, trong

đó mẫu có diện tích bề mặt riêng lớn nhất (SBET) là 313 m2/g

- Zhong - Min Wang và các cộng sự [23] đã tổng hợp thành công nhôm oxit hoạt tính dạng hạt theo phương pháp sol-gel, trong đó mẫu có diện tích bề mặt riêng lớn nhất (SBET) là 331,6 m2/g

- R.Linacero và các cộng sự [26] đã tổng hợp thành công nhôm oxit hoạt tính theo phương pháp sol-gel, trong đó mẫu có diện tích bề mặt riêng lớn nhất (SBET)

là 361 m2/g

Mặc dù có nhiều ưu điểm như vậy nhưng phương pháp này chỉ thích hợp với những nước có nguồn nguyên liệu alkoxyd nhôm, được sản xuất với tư cách là đồng sản phẩm của quá trình công nghiệp khác Với những nước không có nguồn nguyên liệu này, chi phí sản xuất nhôm oxit theo phương pháp này là rất cao và khó ứng dụng thực tiễn một cách có hiệu quả Nước ta không sản xuất được alkoxyd nhôm nên trong đề tài này, chúng tôi không chọn phương pháp sol-gel để nghiên cứu triển khai sản xuất Vì thế, chúng tôi cũng không tổng quan sâu về phương pháp này

1.5 Cơ sở lý thuyết quá trình hòa tách nhôm từ xỉ cô nhôm để tạo sản phẩm nhôm hoạt tính

Do xỉ cô nhôm có chứa thành phần các oxit kim loại và phi kim cho nên để hòa tách được riêng nhôm và tạo sản phẩm nhôm hoạt tính cần phải qua rất nhiều công đoạn Số lượng công đoạn sẽ phụ thuộc vào phương pháp hòa tách lấy nhôm ra khỏi xỉ Do tính chất lưỡng tính của nhôm nên nhôm có thể được hòa tách bởi hai phương pháp: (1) Hòa tách bằng axit và (2) hòa tách bằng kiềm [11]

1.5.1 Quy trình hòa tách nhôm và tạo dung dịch aluminat bằng axit

Xỉ sau khi được xử lý sơ bộ được hòa tách bằng axit HCl để hòa tách các kim loại và oxit kim loại Sau đó lọc thu dung dịch muối clorua kim loại vào tạo kết tủa hydroxit kim loại bằng dung dịch NH3 Để thu hồi nhôm và loại bỏ các kim loại khác kết tủa hydroxit kim loại tiếp tục được hòa tách bằng NaOH để hòa tan nhôm hydroxit khi đó thu được dung dịch NaAlO2 theo Hình 1.6 [7]

Hình 1.6 Quy trình hoa tách nhôm và tạo dung dịch natrialuminat bằng HCl

1.5.2 Quy trình hòa tách nhôm và tạo dung dịch aluminat bằng kiềm

Xỉ sau khi tiền xử lý được hòa tách bằng NaOH do nhôm và oxit nhôm có tính chất lưỡng tính để thu được dung dịch NaAlO2 theo Hình 1.7 [28]

Hình 1.7 Quy trình hòa tách nhôm và tạo dung dịch natrialuminat bằng NaOH

1.5.3 Quy trình tạo kết tủa nhôm hydroxit và tạo nhôm hoạt tính

Dung dịch NaAlO2 được lọc và tạo kết tủa với HCl để thu kết tủa nhôm hydroxit Sau đó kết tủa được lọc rửa với nước cất, ethanol và đem đi sấy ở 105oC Cuối cùng sản phẩm được đem đi nung để thu được nhôm oxit như Hình 1.8 [7]

Hình 1.8 Quy trình tạo nhôm hoạt tích từ dung dịch natrialuminat

1.5.4 Ảnh hưởng của phương pháp hòa tách

Phương pháp hòa tách ảnh hưởng lên thành phần tạo sản phẩm thu được Do thành phần xỉ chứa nhiều thành phần khác nhau thành phần kim loại và oxit kim loại khoảng 94 % thành phầ phi kim chiếm khoảng 5% và thành phần kim loại lưỡng tính khoảng 1%

- Khi hòa tách bằng axit các kim loại bị hòa tan theo phản ứng:

MxOy + 2y HCl → xMCl2y/x +yH2O (M= Metal cation) (7) Khi đó trong dung dịch thu được sẽ có nhiều thành phần kim loại bị hòa tách tạo thành muối kim loại clorua Quá trình tạo kết tủa nhôm hydroxit sẽ có mặt của các kim loại khác đi cùng theo phản ứng:

AlCl3 + 3NH4OH → Al(OH)3 + 3NH4Cl (8) MCly + yNH4OH → M(OH)y↓ + yNH4Cl (M= Metal cation) (9)

Do đó sẽ có nhiều thành phần có mặt trong sản phẩm Điều này ảnh hưởng đến độ tinh khiết của sản phẩm tạo thành

- Khi hòa tách bằng kiềm: các thành phần ảnh hưởng hòa tách sẽ bị hòa tách Nổi bật trong đấy là Al, Si, Zn…theo phản ứng:

Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (10) 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑ (11) SiO2 + 2NaOH → H2O + Na2SiO3 (12) ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4] (13)

1.5.5 Ảnh hưởng của quá trình nung và pH tới quá trình tạo Al 2 O 3

Xuelian Du, Yanqin Wang, Xinghua Su, Jiangon Li [29] đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nung và pH đến quá trình tạo nhôm oxit với đối tượng nghiên cứu polyethylene glycol octylpheny ete Kết quả của nghiên cứu [29] đưa ra nội dung như sau:

- Khi pH=5 Al(OH)3 được tạo thành ở dạng vô định hình và tách nước tạo ra

Al2O3 dạng vô định hình ở nhiệt độ từ 300-700oC Khi nhiệt độ từ

700-900oC bắt đầu hình thành 1 phần γ-Al2O3 nhưng không nhiều mà chủ yếu vẫn ở dạng vô định hình Khi nhiệt độ ≥ 950oC chuyển hóa hoàn toàn sang α-Al2O3

Hình 1.9 XRD của Al(OH) 3 hình thành ở pH=5 và được nung ở các nhiệt độ

khác nhau [29]

- Khi pH=7 Al(OH)3 được hình thành dưới dạng γ-Al(OH)3 Hình 1.11 cho thấy γ-Al2O3 bắt đầu hình thành khi nhiệt độ từ 300-900oC và các đỉnh cực đại ở nhiệt độ 700oC Khi nhiệt độ ≥950oC thì chuyển sang

Hình 1.10 XRD của Al(OH) 3 hình thành ở pH=7 và được nung ở các nhiệt độ

khác nhau [29]

- Khi pH=9 Al(OH)3 được hình thành dưới dạng α-Al(OH)3 (bayerite) khi nung ở nhiệt đô 200oC bayerite chuyển sang boehmite γ-Al(OH)3 nhưng khi nhiệt độ từ 300oC-900oC chuyển sang 2 dạng chính là γ-Al2O3 và α-

Al2O3 chuyển hoàn toàn sang dạng α-Al2O3 khi nung trên 1.000oC

Hình 1.11 XRD của bayerite khi nung ở các nhiệt độ khác nhau [30]

Theo kết quả nghiên cứu Xuelian Du, Yanqin Wang, Xinghua Su, Jiangon

Li [29] cho thấy nhiệt độ nung không ảnh hưởng tới quá trình tạo ra γ-Al2O3 Quá trình quyết định tạo ra γ-Al2O3 phụ thuộc vào tạo ra kết tủa γ-Al(OH)3 Dạng thù hình Al(OH)3 sẽ quết định dạnh thù hình của Al2O3 Dạng thù hình γ-Al(OH)3

nhiều nhất khi pH =7 và nung ở nhiệt độ 700oC trong 2h tạo ra γ-Al2O3 nhiều nhất

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu và hóa chất nghiên cứu

2.1.1 Vật liệu nghiên cứu

Xỉ nhôm của làng nghề tái chế nhôm Bình Yên, huyện Trực Ninh, tỉnh Nam Định

Quá trình hình thành xỉ nhôm ở làng nghề Bình Yên (Hình 2.1)

Hình 2.1 Quy trình tái chế nhôm tại làng nghề Bình Yên, Nam Định [31]

Xỉ tại làng nghề Bình Yên là xỉ thứ cấp có dạng hạt màu đen và thô

Mẫu xỉ thải từ làng nghề Bình Yên (Nam Định) được lấy và bảo quản theo TCVN 12058:2017 – Chất thải rắn – Phương pháp thực hành lấy mẫu chất rắn không cố kết trong thùng hình trụ hoặc các thùng chứa tương tự

Hiện tại, xỉ tại làng nghề được hợp tác xã thu gom và thuê đơn vị ngoài xỉ

lý 7 mẫu xỉ được lấy tại các điểm xung quanh bãi được đem đi phân tích kích thước hạt, sau đó lấy 1 mẫu tổ hợp của 7 mẫu trên đem đi nghiền sàng đến kích thước ≤1,6mm Mẫu xỉ được đem đi phân tích thành phần bằng phương pháp EDS

để xác định thành phần các chất có trong xỉ theo phần trăm khối lượng

2.1.2 Hóa chất và thiết bị

Quá trình thực nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm 401 – C10B thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Thiết bị và dụng cụ sử dụng trong quá trình được thể hiện trong Bảng 2.1 và Bảng 2.2

Bảng 2.1.Thiết bị được sử dụng trong quá trình nghiên cứu

3 Tủ sấy Giải nhiệt độ: nhiệt

5 Đũa khuấy thủy tinh Trung Quốc 30cm

6 Phễu lọc thủy tinh Trung Quốc Ø90mm

7 Giấy lọc Whatman số 4 Trung Quốc Ø125mm, kích thước lỗ

lọc 20 – 25µm, 100 lỗ

8 Chén nung chịu nhiệt Trung Quốc Chất liệu sứ

Hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu thuộc vào loại hóa chất tinh khiết phân tích Nước được sử dụng trong toàn bộ quá trình nghiên cứu là nước cất 2 lần Danh mục hóa chất sử dụng được trình bày trong Bảng 2.3

Bảng 2.3 Hóa chất được sử dụng trong quá trình nghiên cứu

STT Tên hóa chất Công thức hóa học Nồng độ Xuất xứ

2.2 Quy trình thực hiện nghiên cứu

Quy trình tạo mẫu nhôm hoạt tính từ mẫu xỉ cô nhôm được thực hiện theo quy trình như sau (Hình 2.2):

Hình 2.2 Quá trình tạo aluminat từ xỉ

Bước 1: Tạo dung dịch aluminat:

Mẫu xỉ tổ hợp (kích thước <1,6mm) được đem đi hòa tách bằng 2 phương pháp khác nhau là axit HCl và NaOH nhằm thu hồi tối đa được lượng nhôm trong xỉ

- Hòa tách bằng aixt HCl: Xỉ sau khi được xử lý sơ bộ được hòa tách bằng axit HCl để hòa tách các kim loại và oxit kim loại Sau đó lọc thu dung dịch muối clorua kim loại vào tạo kết tủa hydroxit kim loại bằng dung dịch NH3 Để thu hồi nhôm và loại bỏ các kim loại khác kết tủa hydroxit kim loại tiếp tục được hòa tách bằng NaOH để hòa tan nhôm hydroxit khi đó thu được dung dịch NaAlO2

- Hòa tách bằng NaOH: Xỉ sau khi tiền xử lý được hòa tách bằng NaOH

do nhôm và oxit nhôm có tính chất lưỡng tính để thu được dung dịch