Luận Văn Thạc Sĩ: Hoàn Thiện Công Nghệ Sản Xuất Chất Trợ Lọc Bia Từ Diatomite Lâm Đồng

Luận văn thạc sĩ công nghệ hóa học nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất chất trợ lọc bia từ khoáng diatomite Lâm Đồng, ứng dụng hiệu quả trong ngành công nghiệp.

• Tác giả: Trần Duy Hải
• Người hướng dẫn: TS. Mai Thanh Phong
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Quá trình Thiết bị Công nghệ Hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ sản xuất chất trợ lọc bia từ khoáng diatomite Lâm Đồng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 1.1. Diatomite
• 1.2. Chất trợ lọc
• 1.2.1. Chất trợ lọc hữu cơ
• 1.2.2. Chất trợ lọc vô cơ
• 1.2.2.1. Diatomite
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Dụng cụ - hóa chất - địa điểm thí nghiệm
• 2.2. Thực nghiệm
• 2.2.1. Quy trình thực nghiệm
• 2.2.2. Khảo sát cách thức tiền xử lý diatomite bằng H2SO4
• 2.2.3. Thiêu kết trực tiếp
• 2.2.4. Thiêu kết với chất trợ dung
• 2.3. Các phương pháp phân tích
• 2.3.1. Phân tích thành phần hóa (XRF)
• 2.3.2. Phân tích cấu trúc bề mặt (SEM)
• 2.3.3. Phân tích thành phần kim loại nặng trong mẫu lỏng (ICP)
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Các kết quả dựa trên nguồn nguyên liệu lấy từ Lâm Đồng
• 3.1.1. Ảnh hưởng cách thức tiền xử lý diatomite bằng axit H2SO4 6M
• 3.1.2. Ảnh hưởng của chất trợ dung lên diatomite
• 3.1.3. Kiểm tra chất lượng chất trợ lọc bằng quá trình lọc bia
• 3.1.4. Quá trình lọc địa
• 3.1.5. Sự ảnh hưởng của lớp phủ và lượng độn
• 3.2. Các kết quả dựa trên nguồn nguyên liệu lấy từ Phú Yên
• 3.2.1. Xử lý tạp chất trong diatomite Phú Yên thô bằng H2SO4
• 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 lên tính chất diatomite Phú Yên
• 3.2.3. Ảnh hưởng của chất trợ dung NaCl lên chất trợ lọc
• 3.2.4. Ảnh hưởng của lượng độn lên quá trình lọc bia
• 3.2.5. Ảnh hưởng của lớp phủ lên quá trình lọc bia
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Công nghệ sản xuất bia

Công nghệ sản xuất bia là một quy trình phức tạp, đòi hỏi sự chính xác cao trong từng giai đoạn. Chất trợ lọc bia đóng vai trò quan trọng trong quá trình lọc, giúp loại bỏ các tạp chất và cải thiện chất lượng bia. Diatomite Lâm Đồng được nghiên cứu như một nguyên liệu tiềm năng để sản xuất chất trợ lọc, nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất bia. Nghiên cứu này tập trung vào việc hoàn thiện công nghệ sản xuất chất trợ lọc từ diatomite, đảm bảo chất lượng bia đầu ra.

1.1. Quy trình sản xuất bia

Quy trình sản xuất bia bao gồm nhiều bước, từ lựa chọn nguyên liệu đến quá trình lên men và lọc. Nguyên liệu sản xuất bia chính bao gồm malt, hoa bia, nước và men. Quá trình lọc là giai đoạn quan trọng, nơi chất trợ lọc bia được sử dụng để loại bỏ các hạt rắn và tạp chất. Công nghệ lọc bia sử dụng diatomite giúp tăng hiệu quả lọc và cải thiện chất lượng bia.

1.2. Ứng dụng diatomite trong sản xuất

Ứng dụng diatomite trong sản xuất bia đã được chứng minh qua nhiều nghiên cứu. Diatomite Lâm Đồng có cấu trúc xốp và khả năng hấp phụ cao, phù hợp làm chất trợ lọc. Quá trình xử lý diatomite bằng axit sulfuric giúp loại bỏ tạp chất và tăng hàm lượng SiO2, cải thiện chất lượng chất trợ lọc. Công nghệ chế biến diatomite được tối ưu hóa để đáp ứng yêu cầu sản xuất bia.

II. Chất trợ lọc bia từ diatomite Lâm Đồng

Chất trợ lọc bia từ diatomite Lâm Đồng là trọng tâm của nghiên cứu này. Diatomite được xử lý bằng axit sulfuric để loại bỏ tạp chất và tăng hàm lượng SiO2. Quá trình thiêu kết ở nhiệt độ cao giúp tạo ra chất trợ lọc có cấu trúc xốp và độ bền cao. Tối ưu hóa quy trình sản xuất đảm bảo chất lượng chất trợ lọc, từ đó cải thiện hiệu quả lọc bia.

2.1. Quy trình chế biến diatomite

Quy trình chế biến diatomite bao gồm các bước tiền xử lý, thiêu kết và sử dụng chất trợ dung. Tiền xử lý bằng axit sulfuric giúp loại bỏ tạp chất và tăng hàm lượng SiO2. Thiêu kết ở nhiệt độ 900°C tạo ra chất trợ lọc có cấu trúc xốp và độ bền cao. Công nghệ chế biến diatomite được tối ưu hóa để đáp ứng yêu cầu sản xuất chất trợ lọc bia.

2.2. Đánh giá chất lượng chất trợ lọc

Chất lượng chất trợ lọc được đánh giá qua các thông số như độ xốp, độ bền và khả năng lọc. Diatomite Lâm Đồng sau khi xử lý và thiêu kết đạt được các tiêu chuẩn chất lượng cao. Quá trình lọc bia sử dụng chất trợ lọc từ diatomite cho kết quả tốt, cải thiện chất lượng bia đầu ra. Chất lượng bia được đánh giá qua độ trong, màu sắc và hương vị.

III. Tối ưu hóa quy trình sản xuất

Tối ưu hóa quy trình sản xuất là mục tiêu chính của nghiên cứu này. Quá trình tiền xử lý diatomite bằng axit sulfuric và thiêu kết ở nhiệt độ cao được tối ưu hóa để tạo ra chất trợ lọc chất lượng cao. Công nghệ sản xuất bia được cải thiện nhờ sử dụng chất trợ lọc từ diatomite, giúp tăng hiệu quả lọc và chất lượng bia.

3.1. Ảnh hưởng của chất trợ dung

Chất trợ dung như Na2CO3, K2CO3 và NaCl được sử dụng trong quá trình thiêu kết để cải thiện màu sắc và tốc độ lọc của chất trợ lọc. Tối ưu hóa quy trình sản xuất bao gồm việc lựa chọn chất trợ dung phù hợp và điều chỉnh nhiệt độ thiêu kết. Kết quả cho thấy chất trợ lọc từ diatomite có chất lượng cao, phù hợp cho quá trình lọc bia.

3.2. Ứng dụng thực tế

Ứng dụng thực tế của chất trợ lọc từ diatomite được đánh giá qua quá trình lọc bia. Chất lượng bia được cải thiện đáng kể nhờ sử dụng chất trợ lọc từ diatomite. Công nghệ lọc bia sử dụng diatomite giúp tăng hiệu quả lọc và giảm chi phí sản xuất. Nghiên cứu này mở ra tiềm năng lớn cho việc sản xuất chất trợ lọc từ diatomite tại Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Diatomite là một khoáng sản trầm tích có cấu trúc tổ ong đặc biệt, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là làm chất trợ lọc trong công nghệ lọc bia. Theo ước tính năm 2010, sản lượng diatomite khai thác toàn cầu đạt khoảng 1,8 triệu tấn, trong đó 52% được sử dụng làm chất trợ lọc. Việt Nam có trữ lượng diatomite khoảng 165 triệu tấn, với mỏ lớn nhất tại Phú Yên, tuy nhiên phần lớn diatomite trong nước chỉ được khai thác và sử dụng dưới dạng thô, chưa được chế biến thành chất trợ lọc, dẫn đến giá trị sử dụng thấp và phải nhập khẩu sản phẩm từ nước ngoài. Nhu cầu sử dụng chất trợ lọc diatomite trong ngành sản xuất bia tại Việt Nam năm 2010 ước tính khoảng 8 nghìn tấn, trong khi trên thế giới là 557 nghìn tấn.

Luận văn tập trung nghiên cứu hoàn thiện công nghệ sản xuất chất trợ lọc bia từ khoáng diatomite Lâm Đồng, đồng thời khảo sát so sánh với diatomite Phú Yên. Mục tiêu chính là khảo sát quá trình tiền xử lý diatomite bằng dung dịch H₂SO₄ 6M nhằm tăng hàm lượng SiO₂ và loại bỏ tạp chất, cũng như nghiên cứu quá trình thiêu kết diatomite với và không có chất trợ dung để cải thiện tính chất sản phẩm. Phạm vi nghiên cứu thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 7/2011 đến 7/2012 tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao giá trị sử dụng khoáng sản diatomite Việt Nam, giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu chất trợ lọc, đồng thời góp phần phát triển ngành công nghiệp sản xuất bia trong nước với các chỉ số lọc bia được cải thiện rõ rệt về tốc độ và chất lượng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

• Lý thuyết về diatomite và chất trợ lọc: Diatomite là khoáng trầm tích của tảo đất với thành phần chính là SiO₂ vô định hình, có cấu trúc tổ ong xốp, khối lượng riêng thấp và tính trơ hóa học. Chất trợ lọc là vật liệu trơ, xốp, có kích thước hạt nhỏ, giúp tăng tốc độ lọc và bảo vệ màng lọc khỏi tắc nghẽn. Diatomite được ưu tiên sử dụng làm chất trợ lọc do khả năng chịu nén cao hơn perlite và cellulose.

• Lý thuyết xử lý và thiêu kết diatomite: Quá trình tiền xử lý bằng axit H₂SO₄ nhằm tăng hàm lượng SiO₂ và loại bỏ tạp chất như Fe₂O₃, CaO. Thiêu kết ở nhiệt độ khoảng 900°C giúp ổn định cấu trúc và tạo thành chất trợ lọc có độ trắng cao. Việc sử dụng chất trợ dung như Na₂CO₃, K₂CO₃, NaCl trong quá trình thiêu kết giúp cải thiện màu sắc và tốc độ lọc.

• Lý thuyết quá trình lọc bia: Quá trình lọc bia sử dụng chất trợ lọc nhằm loại bỏ các hạt huyền phù như nấm men, protein, polyphenol để bia đạt độ trong, màu sắc và hương vị tiêu chuẩn. Lọc sâu và lọc với áp suất không đổi là các phương pháp phổ biến, trong đó chất trợ lọc tạo lớp phủ bảo vệ và lượng độn giúp phân tán các hạt gây đục.

Các khái niệm chính bao gồm: diatomite, chất trợ lọc, thiêu kết, chất trợ dung, quá trình lọc bia, lọc sâu, SiO₂, tạp chất khoáng.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu diatomite lấy từ hai mỏ Lâm Đồng và Phú Yên. Các mẫu diatomite thô được phân tích thành phần hóa học bằng XRF, cấu trúc bề mặt bằng SEM, và thành phần kim loại nặng trong dung dịch bằng ICP.

• Phương pháp xử lý: Tiền xử lý diatomite bằng dung dịch H₂SO₄ 6M với các lần xử lý từ 3 đến 6 lần, thời gian xử lý từ 18 đến 36 giờ để tăng hàm lượng SiO₂ và loại bỏ tạp chất. Sau đó, diatomite được thiêu kết ở nhiệt độ 900°C với và không có chất trợ dung (Na₂CO₃, K₂CO₃, NaCl) để khảo sát ảnh hưởng đến màu sắc và tốc độ lọc.

• Phương pháp phân tích: Đánh giá chất lượng chất trợ lọc qua các chỉ số thành phần hóa học, cấu trúc bề mặt, độ trắng (chỉ số độ trắng WI), và thử nghiệm lọc bia thực tế đo tốc độ lọc và thể tích bia lọc được sau 15 phút.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện trong vòng 12 tháng, từ tháng 7/2011 đến tháng 7/2012, bao gồm các giai đoạn thu thập mẫu, xử lý tiền xử lý, thiêu kết, phân tích và thử nghiệm lọc bia.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mẫu diatomite được lấy đại diện từ các mỏ lớn, đảm bảo tính đồng nhất và đại diện cho nguồn nguyên liệu. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có kiểm soát nhằm đảm bảo tính khách quan.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của tiền xử lý bằng H₂SO₄ 6M: Sau 6 lần xử lý trong 36 giờ, hàm lượng SiO₂ trong diatomite Lâm Đồng tăng từ 52,9% lên khoảng 86,7%, trong khi Fe₂O₃ giảm đáng kể từ 5,3% xuống dưới 1,5%. Tương tự, diatomite Phú Yên cũng cho kết quả cải thiện tương tự về thành phần hóa học.

2. Ảnh hưởng của thiêu kết và chất trợ dung: Thiêu kết diatomite sau tiền xử lý ở 900°C tạo ra chất trợ lọc có độ trắng chỉ số WI đạt trên 80, cao hơn so với thiêu kết trực tiếp không có chất trợ dung. Việc sử dụng NaCl làm chất trợ dung với tỷ lệ 7-9% giúp cải thiện màu sắc sản phẩm và tăng tốc độ lọc bia lên khoảng 15-20% so với mẫu không có chất trợ dung.

3. Kết quả lọc bia: Sử dụng chất trợ lọc từ diatomite Lâm Đồng và Phú Yên sau xử lý và thiêu kết, tốc độ lọc bia đạt trung bình 4,5-5,4 hL/m²/h, đạt mức lọc tốt theo tiêu chuẩn ngành. Thể tích bia lọc được sau 15 phút tăng từ khoảng 300 ml lên đến 500 ml khi sử dụng chất trợ lọc có chất trợ dung và lớp phủ thích hợp.

4. So sánh diatomite Lâm Đồng và Phú Yên: Diatomite Phú Yên có thành phần SiO₂ cao hơn ban đầu nhưng sau xử lý và thiêu kết, chất lượng chất trợ lọc hai nguồn nguyên liệu tương đương nhau về độ trắng và tốc độ lọc, tuy nhiên diatomite Lâm Đồng có ưu thế về khả năng loại bỏ tạp chất kim loại nặng.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy quá trình tiền xử lý bằng axit H₂SO₄ 6M là bước quan trọng để nâng cao hàm lượng SiO₂ và loại bỏ tạp chất, đặc biệt là Fe₂O₃ và CaO, giúp diatomite đạt tiêu chuẩn làm chất trợ lọc. Việc thiêu kết ở 900°C ổn định cấu trúc vật liệu, đồng thời sử dụng chất trợ dung như NaCl làm giảm màu đỏ gạch do sắt oxit tự do, tạo màu trắng sáng hơn, phù hợp với yêu cầu lọc bia.

So với các nghiên cứu trước đây, kết quả này khẳng định hiệu quả của phương pháp xử lý axit và thiêu kết có chất trợ dung trong việc nâng cao chất lượng diatomite Việt Nam, đồng thời cải thiện tốc độ lọc bia, giảm thời gian lọc và tăng năng suất sản xuất. Các biểu đồ thể hiện sự tăng hàm lượng SiO₂ theo số lần xử lý axit, cũng như đồ thị tốc độ lọc bia theo tỷ lệ chất trợ dung và lớp phủ, minh họa rõ ràng hiệu quả của từng bước công nghệ.

Việc so sánh hai nguồn nguyên liệu cho thấy tiềm năng khai thác và chế biến diatomite Lâm Đồng không thua kém Phú Yên, mở ra cơ hội phát triển công nghiệp chất trợ lọc trong nước, giảm nhập khẩu và tận dụng nguồn tài nguyên bản địa.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai công nghệ tiền xử lý axit H₂SO₄ 6M quy mô công nghiệp: Áp dụng quy trình xử lý 6 lần trong 36 giờ để nâng cao hàm lượng SiO₂ và loại bỏ tạp chất, đảm bảo chất lượng nguyên liệu đầu vào. Thời gian thực hiện dự kiến 6-12 tháng cho giai đoạn đầu, do các đơn vị khai thác và chế biến thực hiện.

2. Ứng dụng thiêu kết với chất trợ dung NaCl: Sử dụng tỷ lệ NaCl từ 7-9% trong quá trình thiêu kết ở 900°C để cải thiện màu sắc và tăng tốc độ lọc bia. Khuyến nghị các nhà máy sản xuất chất trợ lọc áp dụng để nâng cao chất lượng sản phẩm.

3. Phát triển dây chuyền sản xuất chất trợ lọc từ diatomite Lâm Đồng và Phú Yên: Đầu tư xây dựng nhà máy chế biến tại các khu vực khai thác, tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, giảm chi phí vận chuyển và nhập khẩu. Thời gian đầu tư và vận hành dự kiến 1-2 năm.

4. Nâng cao kiểm soát chất lượng và thử nghiệm thực tế: Thiết lập hệ thống kiểm tra thành phần hóa học, cấu trúc bề mặt và thử nghiệm lọc bia định kỳ để đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định, đáp ứng tiêu chuẩn ngành bia Việt Nam.

5. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật cho cán bộ vận hành và kỹ sư công nghệ nhằm nâng cao năng lực sản xuất và quản lý chất lượng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà sản xuất chất trợ lọc và vật liệu lọc: Luận văn cung cấp quy trình công nghệ chi tiết và các thông số kỹ thuật quan trọng để sản xuất chất trợ lọc từ diatomite nội địa, giúp giảm chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm.

2. Doanh nghiệp sản xuất bia: Tham khảo để hiểu rõ về vai trò và hiệu quả của chất trợ lọc diatomite trong quá trình lọc bia, từ đó lựa chọn nguyên liệu và công nghệ phù hợp nhằm cải thiện chất lượng và năng suất sản xuất.

3. Các cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Cung cấp dữ liệu về tiềm năng khoáng sản diatomite Việt Nam và công nghệ chế biến, hỗ trợ xây dựng chính sách phát triển ngành khai thác và chế biến khoáng sản bền vững.

4. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật hóa học, công nghệ vật liệu: Tài liệu tham khảo quý giá về lý thuyết, phương pháp xử lý và ứng dụng diatomite trong công nghiệp, đồng thời là cơ sở để phát triển các nghiên cứu tiếp theo.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần tiền xử lý diatomite bằng axit H₂SO₄?
   Tiền xử lý bằng axit H₂SO₄ giúp tăng hàm lượng SiO₂ và loại bỏ các tạp chất như Fe₂O₃, CaO, làm sạch bề mặt diatomite, từ đó nâng cao chất lượng và hiệu quả của chất trợ lọc trong quá trình lọc bia.

2. Chất trợ dung có vai trò gì trong quá trình thiêu kết?
   Chất trợ dung như NaCl giúp hạ nhiệt độ thiêu kết, cải thiện màu sắc sản phẩm, giảm màu đỏ do sắt oxit tự do và tăng tốc độ lọc bia, đồng thời làm tăng độ trắng và độ xốp của chất trợ lọc.

3. Làm thế nào để đánh giá chất lượng chất trợ lọc?
   Chất lượng được đánh giá qua thành phần hóa học (hàm lượng SiO₂, Fe₂O₃), cấu trúc bề mặt bằng SEM, chỉ số độ trắng (WI), và thử nghiệm thực tế tốc độ lọc bia, thể tích bia lọc được trong thời gian nhất định.

4. Tại sao diatomite Việt Nam chưa được sử dụng rộng rãi làm chất trợ lọc?
   Phần lớn diatomite Việt Nam được khai thác và sử dụng dưới dạng thô, chưa qua xử lý và chế biến, do đó chưa đạt tiêu chuẩn chất lượng cần thiết cho công nghệ lọc bia, dẫn đến phải nhập khẩu chất trợ lọc từ nước ngoài.

5. Quy trình sản xuất chất trợ lọc có thể áp dụng cho các loại diatomite khác không?
   Quy trình tiền xử lý và thiêu kết có thể điều chỉnh phù hợp với đặc tính từng loại diatomite, tuy nhiên cần khảo sát thành phần hóa học và tính chất vật lý cụ thể để tối ưu hóa công nghệ cho từng nguồn nguyên liệu.

Kết luận

• Quá trình tiền xử lý diatomite bằng dung dịch H₂SO₄ 6M hiệu quả trong việc tăng hàm lượng SiO₂ từ khoảng 53% lên trên 86% và loại bỏ tạp chất Fe₂O₃, CaO đáng kể.
• Thiêu kết diatomite ở 900°C với chất trợ dung NaCl cải thiện màu sắc, độ trắng và tăng tốc độ lọc bia lên 15-20%.
• Chất trợ lọc sản xuất từ diatomite Lâm Đồng và Phú Yên đạt tiêu chuẩn lọc bia với tốc độ lọc trung bình 4,5-5,4 hL/m²/h và thể tích bia lọc được tăng đáng kể.
• Nghiên cứu mở ra cơ hội phát triển công nghiệp sản xuất chất trợ lọc trong nước, giảm nhập khẩu và tận dụng nguồn tài nguyên khoáng sản bản địa.
• Đề xuất triển khai quy trình công nghệ tiền xử lý và thiêu kết quy mô công nghiệp, đồng thời đào tạo nhân lực và kiểm soát chất lượng để nâng cao hiệu quả sản xuất.

Các doanh nghiệp và cơ quan quản lý nên phối hợp đầu tư xây dựng nhà máy chế biến diatomite, áp dụng quy trình nghiên cứu để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của ngành sản xuất bia trong nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Cơ sở lý thuyết Khoáng diatomite có trữ lượng khác nhau tuỳ thuộc vào mỏ. Theo khảo sát địa chất cho thay ở California, lớp diatomite dày tới 300m và được cho là lớp diatomite dày nhất thé giới [2]. Diatomite phân bố ở khắp nơi.

Các mỏ diatomite lớn thường tập trung ở những vùng lãnh thổ gần biển và vùng lãnh thổ hình thành từ biển do sự nâng lên của vỏ Trái Dat. Nhìn chung, những mỏ diatomite này có chat lượng tot hơn so với các mỏ ở vi trí khác. Sản lượng diatomite đã khai thác của các nước trên thế giới vào năm 2010 được trung tâm phân tích khoáng sản, địa chất của Mĩ (United States Geological Survey (USGS) Minerals Resources Program) thong kê va được trình bay trong bang 1. Tổng sản lượng diatomite đã khai thác là 1,8 triệu tan.

Trong khi đó, trữ lượng diatomite chưa khai thác còn rất lớn. Nhóm khảo sát địa chat thé giới (Mineral Commodity Summaries) đã nghiên cứu trữ lượng khoáng diatomite ở một số nước va đã thống kê như trong bảng 1.3 Sản lượng khai thác diatomite của các nước vào năm 2010 Sản lượng Nước (nghìn tắn) United States 574.94 nws«ăồềồ China 440 La Denmark 225 eC Mexico 115.73 PC Japan 110 mm France 75 mm Spain 50 mg Argentina 40 mg Turkey 30 mm Iceland 26 m Italy 25 = Chile 20 m Australia 20 a Peru 9.6 | Macedonia, The Former 5 I Yugoslav Republic Of Costa Rica 3. Cơ sở lý thuyết Korea, Republic Of 2.5 | Algeria 2 | Thailand 2 | Germany 1.5 | Ngoài các nước được liệt kê trên, vẫn còn một số nước chưa xác định rõ được trữ lượng như Denmark, Japan, Korea, Spain. Từ kết quả khảo sát trữ lượng diatomite đã và chưa khai thác cho thấy tiềm năng diatomite trên thế giới rất déi đào.4 Trt lượng diatomite cua một số nước trên thế giới (2004) Major Diatomite Producers in the Worid(in tonnes of metal content) Tên nước Trữ lượng (nghìn tân) a China 410 000 BA ag h Commonwealth 13 000 Ric we? of Independent States ae Czech Republic 4 800 = Hình L5 Bang đô phân bô diatomite Mexico 2 000 ; Peru 5 000 với trữ lượng lớn trên thê giới (1993- USA 500 000 2002) Tổng lượng 936 800 Ở Việt Nam, diatomite được cho là có trữ lượng khá lớn và chất lượng khá tốt.

Bộ trưởng bộ công thương Vũ Huy Hoàng, đã thống kê trữ lượng diatomite Việt Nam và vạch ra kế hoạch khai thác trong tương lai như sau: Bang L5 Trt lượng dự báo và dự án thăm dò quặng diatomite Việt Nam Tên mỏ, điểm quặng Trữ lượng Vốn đầu tư (triệu tần) thăm dò (VNĐ) Tỉnh Lâm Đông Đại Lào 8,9 60-70 ty II Chương 1. Cơ sở lý thuyết Tỉnh Kon Tum Kon Tum 25,6 Tinh Phú Yên Hoà Lộc 378 15-20 tỷ Tuy Dương 34 10-15 ty Bang I.6 Dự án đầu tư khai thác, chế biến diatomite quy mô công nghiệp TT Công trình Nguồn cung Công Vốn đầu tư cầp quặng Suât (tín) (VND) Giai doan dén nam 2015 Khai thác và chế biên | Mỏ Tuy Duong | 90.000- Đầu tư mở rộng ¡ | diatomite Phú Yên 100.000 (45-50 tỷ) Khai thác và chế biên | Mỏ Đại Lào 70.000- Đầu tư mở rộng 2 diatomite Lam Dong 80.000 (35-40 ty) Chế biến diatomite chat | Mỏ Hoà Lộc, | 30.000- | 30-35 ty 3 lượng cao ở Phú Yên Tuy Dương 45.000 Giai đoạn 2016 - 2025 Khai thác và chế biên | Mỏ Tuy Dương | 110.000- | Đầu tư mở rộng ¡ | diatomite Phú Yên 160.000 (90-100 tỷ) Khai thác và chế biên | Mỏ Đại Lào 90.000- Đầu tư mở rộng 2 diatomite Lam Dong 120.000 (115-130 ty) Chế biến diatomite chất |Mỏ Hoa Léc,| 240.000- | Đầu tư mở rộng 3 lượng cao ở Phú Yên Tuy Dương 250.000 (230-250 tý) Trữ lượng diatomite của Việt Nam được dự đoán vào khoảng 90,5 triệu tan. Trong đó, tinh Phú Yên có trữ lượng lớn nhất (khoảng 60 triệu tan). Ngoài ra, diatomite con phan bố rời rac ở một vài tỉnh khác.

Mỏ diatomite Phú Yên đã phát hiện và khai thác từ lâu nhưng mỏ diatomite Lâm Đồng chỉ mới vào giai đoạn thăm đò. Cơ sở lý thuyết Phần lớn diatomite Việt Nam được khai thác để làm chất lắng trong nước trong các ao hỗ thuỷ sản. Một lượng rất nhỏ dùng trong xây dựng, gốm sứ và nghiên cứu. Tuy diatomite có tác dụng như một chất trợ lọc nhưng Việt Nam vẫn chưa sản xuất được chất trợ lọc từ khoáng diatomite.

Trong khi đó, nhu cầu chất trợ lọc của Việt Nam ngày càng cao mà tất cả chất trợ lọc phải nhập từ nước ngoài như Trung Quốc, Nhật. Diatomite Việt Nam dễ khai thác do gần mặt đất. Vì thế, diatomite (Phú Yên) đã bị người dân khai thác một cách hoang phí và sử dụng vào những lĩnh vực không hợp lý. Diatomite Việt Nam ngày càng mat đi giá trị thực tế của nó.

Ứng dụng của diatomite Diatomite được ứng dụng trong 3 lĩnh vực lớn, đó là chất trợ lọc, chất độn và chất kết khối [12]. Tuy nhiên, trên thực tế, diatomite được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Những ứng dụng cụ thé của diatomite như làm chất trợ lọc (52%), phụ gia xi-măng (26%), chất hấp phụ (12%), chat độn (9%) và các ứng dụng khác (1%) [13]. Diatomite dùng lam chất trợ lọc Day là lĩnh vực mà diatomite được áp dụng rộng rãi nhất.

Điều kiện về thành phan hoá học dé có thé dùng diatomite làm chất trợ lọc được Theune và Bellet (1988) đưa ra như sau: SiO, > 85%, CaO < 1%, FezOa < 1.5%, các hop chất muối < 500 ppm. Một số mỏ diatomite có thành phan hoá ban đầu khá tốt, điển hình như mỏ diatomite lay từ Shasta, CA, USA được Burney phân tích va cho két qua nhu sau: SiO» (91,39%), CaO (0,51%), Fe2O3 (0.48%), mat khi thiêu kết (4,18%) [4]. Đối với những loại mỏ này, người ta chỉ cần khai thác chúng lên từ lòng đất và mang đi thiêu kết là có thể cho được sản phẩm trợ lọc. Tuy nhiên, một số mỏ khác lại có thành phần không được tốt như mỏ diatomite ở Bảo Lộc tỉnh Lâm Đồng (Việt Nam) 13 Chương 1.

Cơ sở lý thuyết có SiOz (52,9%), CaO (0,43%), FezOa (5,30%), mat khi nung (18,9%) [11]. Do đó, điatomite thô của Bảo Lộc tỉnh Lâm Đồng không thể dùng làm chất trợ lọc được. Đôi với những mỏ diatomite có lần nhiều tạp chat, người ta cần phải có phương pháp loại bỏ bớt tạp chất một cách thích hợp. Diatomite được dùng dé lọc các loại thức uống (bia, rượu, nước trái cây.), lọc dầu, lọc nước và lọc dược phẩm [15].

Diatomite tinh khiết được dùng trong công nghệ lọc vô trùng. Diatomite dùng làm phụ gia trong xi-mdang Chất phụ gia trong xi-măng có thể là tro núi lửa, zeolite hoặc diatomite. Khi trộn diatomite vào xi-măng có thé làm cho xi-măng tăng thêm độ cứng, chống ăn mòn hoá học và cách âm tốt hơn. Độ cứng của xi-măng tăng theo độ tăng hàm lượng diatomite.

Tuy nhiên hàm lượng diatomite trong xi-măng không được vượt quá mức cho phép để xi-măng vẫn còn giữa nguyên được tính kết dính [16]. Diatomite dùng làm chất hấp phụ Dựa vào cau trúc tổ ong đặc biệt của diatomite mà người ta dùng diatomite để hấp phụ một số chất. Tuy thuộc vào chất cần hấp phụ mà có các cách hoạt hoá diatomite khác nhau. Trong công nghệ hấp phụ, diatomite có thể không cần hàm lượng SiO, cao.

Yêu cầu đặt ra là SiO, trong diatomite phải được hoạt hoá để tăng thêm khả năng hấp phụ. Khi dùng diatomite để hấp phụ phenol thì diatomite cần phải được hoạt hoá bang NaOH hoặc axit HF để tao ra gốc hấp phụ phenol (SiOsz“ và SF;~) [17]. Trong quá trình hoạt hoá, bé mặt trong của lỗ tô ong bị biến tính và chuyển sang trạng thái lưỡng cực, do đó nó có thé bat được một số chất phân cực có cầu tạo công kénh như phenol [17]. Cơ sở lý thuyết - Xây dựng Xi-mang Chat mai a ` “ Cung cap ` i (Nông nghiện nước Công nghệ hạt nhân Khí thiên Công nghệ nhiền Công nghỆY_ dài mã 104 cha Hình 1.6 Ung dung của diatomite trong các lĩnh vực khác nhau [8] Đề hấp phụ các kim loại nặng như chi (Pb), cadmium (Cd), Chromium (Cr), mercury (Hg), diatomite được hoạt hoa bang manganese (IV) oxit (MnO,) trên nén chất mang nhôm.

Trong quá trình thiêu kết diatomite đã hoạt hoá, một phan nhỏ SiO» chuyền sang cau trúc siloxane’. Tuy cau trúc này hình thành với số lượng ít nhưng chúng là cau trúc hấp phụ rất hiệu quả. Đó là một trong những nguyên nhân làm tăng tính hấp phụ của diatomite đã được hoạt hoá [16, 47]. Công nghệ sản xuất chất trợ lọc từ khoáng diatomite Nhìn chung, quy trình sản xuất chất trợ lọc từ khoáng diatomite có những giai đoạn sau: - Say khô mỏ thô - Nghién mịn diatomite thô - Xu lý diatomite thô.

Giai đoạn này có thé có hoặc không, tuỳ thuộc vào thành phân hoá ban đầu của diatomite ' Cau trúc sicloxane được hình thành từ sự liên kết các phân tử H;S¡O: lại với nhau bởi liên kết -Si-O-Si-O-. Sự liên kết này tạo thành vòng kín déu 4 đỉnh, 5 đỉnh, 6 đỉnh. Tai các đỉnh, các ion H” thừa là các tâm hoạt động hâp phụ. Cơ sở lý thuyết - Thiêu kết - Nghién mịn diatomite đến kích thước hat đạt yêu cầu - Pong gói Với yêu cau trong từng lĩnh vực lọc khác nhau mà diatomite có thành phan cũng khác nhau.

Điều này có thể thấy từ số liệu trong bảng 1.7 Yêu cầu về thành phan hoá hoc cho diatomite dùng làm chat trợ lọc trong công nghệ lọc thức uống và dược phẩm Thành phần Lọc thức uống” Lọc được phẩm” SiO, 85 % > 98 % Al,O3 - 6,35 ppm CaO <1% 1,47 ppm FeaO» <15% 1,14 ppm MgO - 1,68 ppm ZnO - 0,26 ppm CuO - 0,02 ppm MnO - 0,018 ppm (Loc dược phẩm gồm: lọc kháng sinh, vitamin, mi phẩm, men răng, bán thành phẩm dược) Những mỏ diatomite có thành phần hoá đạt yêu cầu được khai thác và thiêu kết dé trở thành chat trợ lọc mà không can phải qua quá trình xử lý. Đối với những mỏ diatomite lẫn nhiều tạp chất, người ta phải loại bỏ tạp chất bang một cách thích : Các loại diatomite dùng làm chat trợ lọc trong công nghệ lọc thức uống gồm Filter-Cel, celite 577, Standard Super-Cel, celite 512, Hyflo Super-Cel, celite 503, celite 535, celite 545 và celite 560. ` ` k ^ ^ H À ge ` ® Các loại diatomite dùng làm chat trợ lọc trong công nghệ lọc dược phâm bao gôm filter agents và Celpure. Ippm = Imgikg 16 Chương 1.

Cơ sở lý thuyết hợp. Mục đích cuôi cùng của quá trình xử lý là giải phóng cầu trúc tô ong của diatomite khỏi tạp chất, làm giảm lượng một số chất không cần thiết hoặc độc hại. Có nhiều phương pháp xử lý diatomite như xử lý bằng axit, bằng kiềm.