Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ sáu, 29/03/2024 | 20:52

Thứ sáu, 29/03/2024 | 20:52

Kết quả nhiệm vụ KHCN

Cập nhật lúc 13:19 ngày 25/05/2023

Chế biến sâu cao lanh Lâm Đồng làm nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất gốm sứ và sơn

Cao lanh là một khoáng sản quan trọng, được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như gốm sứ, giấy, cao su, chất dẻo, vật liệu xây dựng, hóa chất, sơn và các sản phẩm khác. Việt Nam là một trong các quốc gia có trữ lượng cao lanh đáng kể với đặc trưng phân bố thành các mỏ nhỏ khắp các địa phương từ Bắc vào Nam. Tuy nhiên, chất lượng cao lanh của Việt Nam không cao do chứa nhiều tạp chất gây màu (oxit sắt và oxit titan).
Oxit sắt và oxit titan tồn tại trong cao lanh làm giảm độ trắng, từ đó hạn chế khả năng ứng dụng của cao lanh trong sản xuất công nghiệp, đặc biệt là các ngành sản xuất sứ dân dụng cao cấp, hay sản xuất sơn. Vì vậy, để nâng cao chất lượng, khả năng sử dụng và gia tăng giá trị cao lanh cần phải có công nghệ chế biến tổng thể để giảm tối đa hàm lượng oxit sắt, oxit titan có trong cao lanh đồng thời tối ưu hóa việc thu hồi cao lanh và các sản phẩm phụ.
Việt Nam là một trong các quốc gia có trữ lượng cao lanh lớn.
Tuy nhiên, hiện nay ở Việt Nam chưa có công nghệ chế biến sâu cao lanh nói chung và công nghệ chế biến sâu cao lanh làm nguyên liệu cho sản xuất gốm sứ cao cấp và sơn nói riêng. Công nghệ chế biến cao lanh ở các doanh nghiệp khai thác và chế biến cao lanh hiện còn lạc hậu, chỉ dừng ở chế biến sơ bộ: Cao lanh nguyên khai được khai thác từ các mỏ, được đánh tơi, phân cấp cỡ hạt bằng hệ thống các sang hoặc cyclon, lắng, lọc tách nước để thu các sản phẩm cao lanh thô bán ra thị trường, gây lãng phí lớn về tài nguyên.
Với mục tiêu nâng cao chất lượng và giá trị sản phẩm, khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên, đáp ứng yêu cầu của sản xuất công nghiệp và thị trường, Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp phối hợp với Công ty Cổ phần Trung Thành thực hiện Dự án: “Hoàn thiện công nghệ, thiết bị chế biến sâu cao lanh vùng Lâm Đồng làm nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất gốm sứ và sơn” (Dự án) để hoàn thiện và tối ưu hóa dây chuyền chế biến cao lanh. Dự án này nằm trong Chương trình Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp quốc gia phục vụ đổi mới, hiện đại hóa công nghệ khai thác và chế biến khoáng sản đến năm 2025 - thực hiện Đề án “Đổi mới và hiện đại hoá công nghệ trong ngành công nghiệp khai khoáng đến năm 2025”.
Nhà máy chế biến cao lanh tại Công ty Cổ Phần Trung Thành.
Theo TS. Chu Văn Giáp – Viện trưởng Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp, Chủ nhiệm dự án, dự án này ứng dụng các phương pháp tiên tiến có hiệu suất cao, thân thiện với môi trường nhằm tách bỏ các tạp chất gây màu có chứa sắt bằng việc kết hợp sử dụng kết hợp các phương pháp cơ lý với các phương pháp hóa học để có được sản phẩm tốt nhất.
TS. Chu Văn Giáp cho biết, tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng của các ngành, sản xuất sứ vệ sinh, sản xuất gạch ốp lát, sản xuất sứ dân dụng cao cấp, sản xuất sơn, cao lanh sẽ được phân loại cụ thể theo yêu cầu của từng ngành nhằm tăng hiệu suất thu hồi và giá trị sử dụng các sản phẩm cao lanh. Cụ thể: Cao lanh làm nguyên liệu cho sản xuất sứ vệ sinh phù hợp tiêu chuẩn TCVN 6301:1997; Cao lanh làm nguyên liệu cho sản xuất gạch ốp và lát phù hợp tiêu chuẩn TCVN 6301:1997; Cao lanh đáp ứng yêu cầu chất lượng làm nguyên liệu cho sản xuất sứ dân dụng cao cấp: độ sáng (brightness) 1280oC ≥ 86%, độ mịn D95 = 35 µm, thành phần: Al2O3≥ 35%, SiO2: 49-52%, Fe2O3<0,5%; Cao lanh đáp ứng yêu cầu chất lượng làm nguyên liệu cho sản xuất sơn: độ sáng (brightness) 1280oC ≥ 90%, độ mịn D90 = 20 µm, thành phần: Al2O3≥ 36%, SiO2: 49-52%; Fe2O3< 0,35%.
Công nghệ chế biến cao lanh vùng Lâm Đồng được nhóm thực hiện dự án nghiên cứu kết hợp cả hai nhóm công nghệ là: cơ lý và hóa học. Việc kết hợp hai nhóm công nghệ này để nâng cao chất lượng cao lanh đáp ứng cho sản xuất gốm sứ và sơn.
Dây chuyền pilot năng suất 50 kg cao lanh khô/giờ tại Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp.
Theo đó các nội dung thực hiện gồm: Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ tuyển tách bao gồm các công nghệ: khấy đánh tơi hồ nguyên liệu, tuyển tách sơ bộ, tách phân cấp cỡ hạt, công nghệ lắng, công nghệ tuyển từ; Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ xử lý bằng thiouredioxide (TD) thân thiện với môi trường nhằm nâng cao độ trắng của cao lanh; Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ chế tạo meta cao lanh dùng để sản xuất sơn: Công nghệ tạo viên tạo hạt, công nghệ nung tạo meta cao lanh, công nghệ nghiền meta cao lanh; Xây dựng được dây chuyền chế biến sâu cao lanh vùng Lâm Đồng với quy mô 150.000 tấn sản phẩm/ năm làm nguyên liệu sản xuất gốm sứ và sơn; Sản xuất thử nghiệm 3.500 tấn sản phẩm cao lanh đáp ứng yêu cầu chất lượng làm nguyên liệu để sản xuất gốm sứ và sơn và 1.000 m3 sản phẩm phụ trên dây chuyền chế biến quy mô 150.000 tấn sản phẩm/năm (trong đó: 300 tấn cao lanh đáp ứng yêu cầu chất lượng làm nguyên liệu để sản xuất sơn, 700 tấn cao lanh đáp ứng yêu cầu chất lượng làm nguyên liệu để sản xuất sứ dân dụng cao cấp; 1.500 tấn cao lanh nguyên liệu sản xuất sứ vệ sinh phù hợp tiêu chuẩn TCVN 6301:1997, 1000 tấn cao lanh nguyên liệu để sản xuất gạch ốp và lát phù hợp tiêu chuẩn TCVN 6301:1997).
Sau ba năm thực hiện, Dự án đã hoàn thiện công nghệ chế biến sâu cao lanh gồm: công nghệ tuyển lọc, công nghệ xử lý hóa và công nghệ tạo meta cao lanh. Cụ thể, dự án đã nghiên cứu thành công quy trình công nghệ chế biến sâu cao lanh Lâm Đồng để thu được các loại sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn làm nguyên liệu sản xuất sơn, sứ dân dụng, sứ vệ sinh, gạch ốp lát.
Đồng thời, xây dựng được dây chuyền pilot chế biến cao lanh quy mô 50 kg/giờ gồm có hiệu suất thu hồi cao lanh lớn hơn 90% (đặt tại Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp) và hoàn thiện dây chuyền chế biến cao lanh quy mô 150.000 tấn sản phẩm/năm hiệu suất thu hồi cao lanh lớn hơn 90% (đặt tại Công ty cổ phần Trung Thành - Bảo Lộc, Lâm Đồng).
Một số hình ảnh dây duyền chế biến cao lanh năng suất 150.000 tấn/năm tại Công ty cổ phần Trung Thành.
Sau khi hoàn thiện công nghệ, nhóm nghiên cứu tiến hành sản suất thử nghiệm tại mỏ của Công ty cổ phần Trung Thành tại xã Lộc Tân, huyện Bảo Lâm và xã Lộc Châu, thành phố Bảo Lộc, tỉnh Lâm Đồng. Kết quả, cao lanh để sản xuất sơn: Độ sáng sau nung 1280oC: 94,2%; độ mịn D90: 9,37(μm); Hàm lượng Al2O3: 37,81%; SiO2: 45,95%; Fe2O3: 0,35%. Cao lanh để sản xuất sứ dân dụng cao cấp: Độ sáng sau nung 1280oC: 94,8%; độ mịn D90: 15,69 (μm); Hàm lượng Al2O3: 36,01%; SiO2: 47,92%; Fe2O3: 0,45%. Cao lanh để sản xuất sứ vệ sinh: phù hợp tiêu chuẩn TCVN 6301:1997. Cao lanh để sản xuất gạch ốp và lát: phù hợp tiêu chuẩn TCVN 6301:1997. Sản phẩm phụ: Cát nguyên liệu loại III – C; loại IV: phù hợp tiêu chuẩn TCVN 9036 - 2011.
Cao lanh trước và sau khi được xử lý.
Chia sẻ về giá trị kinh tế, TS. Chu Văn Giáp cho biết: "Hiện nay, tất cả các mỏ khai thác cao lanh ở Việt Nam nói chung và ở Lâm Đồng nói riêng, cao lanh được tách lọc tạo thành sản phẩm thô được bán với giá khoảng 600-800 nghìn đồng/tấn. Trong khi đó, Việt Nam hàng năm phải nhập khẩu các sản phẩm cao lanh chất lượng tốt với giá cao từ 3-15 triệu đồng/tấn tùy theo chất lượng cao lanh. Việc hoàn thiện công nghệ và chế biến sâu cao lanh giúp tăng tối đa hiệu suất thu hồi (≥90%); đồng thời phân tách, sử dụng hợp lý các sản phẩm cao lanh khai thác được; từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế và giá trị sử dụng tài nguyên."
Từ các kết quả thu được, dự án “Hoàn thiện công nghệ, thiết bị chế biến sâu cao lanh vùng Lâm Đồng làm nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất gốm sứ và sơn” đã được nghiệm thu và bước đầu đi vào sản xuất.
Anh Thư
lên đầu trang