1. 17
CHƯƠNG II
NGUYÊN LI U, NƯ C VÀ NĂNG LƯ NG TRONG CÔNG NGH HOÁ H C
T l các y u t trong giá thành s n ph m hoá ch t thay ñ i tuỳ t ng lo i s n
ph m, nhưng trung bình kho ng: nguyên li u 60-70% (s n ph m hoá d u > 70%), năng
lư ng 10%, kh u hao 5-10%, lao ñ ng 4%. Nư c chi m t l không l n trong giá thành,
nhưng vi c x lí nư c trư c và sau quá trình là quan tr ng và ph c t p.
A. Nguyên li u:
I. Khái ni m nguyên li u:
1/ Nguyên li u là gì:
Ngư i ta thư ng g i t t c nh ng v t li u thiên nhiên dùng trong công nghi p ñ
s n xu t ra s n ph m là nguyên li u. Ngoài nh ng ch t ñ u, trong công nghi p ngư i ta
còn dùng nhi u v t liêu ñã qua ch bi n công nghi p (bán s n ph m) ho c ph ph m c a
ngành khác dùng làm nguyên li u cho các ngành nào ñó.
Ví d : m t ñư ng → rư u; khí than c c → t ng h p h cơ; ...
2/ Tiêu chu n c a nguyên li u:
- T l ch t có ít (ph thu c t ng lo i nguyên li u, tiêu chu n cu i là tính kinh t )
và t p ch t.
- Kh i lư ng t p trung m t ñ a ñi m
- ð a lý: vi c v n chuy n d dàng t nơi khai thác ñ n nơi ch bi n.
- ði u ki n khai thác: ñ cao, ñ sâu, ñ phân tán.
- Trình ñ kĩ thu t ch bi n.
II. Phân lo i:
1/ Theo tr ng thái t p h p: r n (ch t khoáng, than, qu ng); l ng (nư c, d u m );
khí (không khí, khí thiên nhiên).
2/ Theo thành ph n: vô cơ, h u cơ.
3/ Theo ngu n g c: thiên nhiên, nhân t o (than c c, khí công nghi p, ...)
Nguyên li u thiên nhiên có th chia thành nhi u lo i: g c khoáng, g c ñ ng v t,
g c th c v t, nư c và không khí.
III. V n ñ s d ng nguyên li u trong công nghi p hoá ch t:
1/ Ch n nguyên li u: ch n trên cơ s kinh t là ch y u (vì giá thành c a nguyên
li u chi m ñ n 60-70%)
Ví d : có nhi u lo i nguyên li u ñ s n xu t rư u etylic:
- Lương th c: t n 160-250 ngày công/1 t n rư u.
- Thu phân g r hơn kho ng 40%
- Ph ph m c a xenlluloza r hơn 75%
- T ng h p t d u khí r hơn 75%
- R ñư ng.
2/ Tìm các bi n pháp s d ng ngu n nguyên li u nghèo hơn.
3/ Th các nguyên li u có th dùng làm th c ph m b ng các nguyên li u khác.
4/ T ng h p s d ng nguyên li u.
Ví d :
Qu ng Apatit
Tuy n n i
Apatit
Nefelin (K,Na)2O.Al2O3.2SiO2

2. 18
Ch bi n hoá h c
Th ch cao
mu i florua
Xi măng
A.photphoric
Nguyên t hi m
Các mu i photphat
Ch bi n hoá h c
B t t
Xi măng
Xô ña
Titan
Vanadi
Gali
Phân lân
Nhôm
IV. X lí sơ b nguyên li u: (làm giàu qu ng)
1/ M c ñích c a vi c x lí:
- M r ng ngu n nguyên li u, s d ng nguyên li u nghèo.
- Nâng cao cư ng ñ thi t b (tăng t c ñ quá trình, gi m th tích m t cho các ch t
không c n thi t), gi m năng lư ng tiêu hao.
- Nâng cao ch t lư ng s n ph m.
- Ti t ki m v n chuy n, kho tàng.
Quá trình x lí sơ b nguyên li u bao g m các công ño n như sau:
+) Phân lo i theo kích thư c
+) Nghi n
+) ðóng bánh (vê viên) và thiêu k t (m c ñích tăng kích thư c làm cho h t r n
ti p xúc t t, ñ ng ñ u)
+) Làm giàu
+) Kh nư c (s y, l c, cô ñ c)
+) Tách b i
2/ Các phương pháp làm giàu:
Quá trình này áp d ng cho các lo i qu ng ñã qua nghi n và có thành ph n hoá h c
cũng như tính ch t v t lí không ñ ng nh t.
Có nhi u phương pháp làm giàu: cơ h c, nhi t, hoá h c.
a/ Phương pháp cơ h c:
Phương pháp này d a trên cơ s tính ch t v t lí và hoá lí c a qu ng ñ tách, nó
ñư c dùng ch y u ñ làm giàu khoáng r n. Có các lo i sau:
* Tuy n n i: là phương pháp làm giàu ph bi n dùng qui mô l n, nó có th tách
qu ng thành nhi u lo i khác nhau. Quá trình tuy n n i d a vào tính ch t th m nư c khác
nhau c a các lo i qu ng.
N u h t ñ nh và không th m nư c (k nư c) thì tr ng lư ng không th ng ñư c
s c căng b m t c a nư c và h t n i lên.
Trái l i, n u h t th m nư c (ưa nư c) thì s chìm xu ng. Do v y, khi tuy n n i,
qu ng ph i ñư c nghi n m n ñ n c h t kho ng 0.1 - 0.3mm.
ð tăng nhanh quá trình trong th c t ngư i ta ti n hành như sau:
1/ Pha thêm vào trong nư c nh ng ch t làm n i: ch t t o b t, ch t l a ch n,
ch t c n n i, ch t ñi u ch nh.
Ch t t o b t: ñ t o thành b t có ñ b n cao, ñây là nh ng ch t ho t ñ ng b
m t, t o nên các màng trên b m t b t: d u thông, c n chưng c t than ña, rư u, ...
Ch t l a ch n (hay ch t góp): có tác d ng tăng ñ k nư c c a các h t qu ng c n
làm n i. B ng cách t o trên b m t chúng m t màng k nư c. Chúng là nh ng ch t có c u
trúc không ñ i x ng: ph n phân c c nh và ph n không phân c c l n. Khi ñư c h p ph ,
nhóm phân c c quay v phía h t qu ng, còn không phân c c quay v nư c t o thành v
k nư c.

3. 19
Ch t l a ch n ch h p ph m t s lo i qu ng, thư ng s d ng các lo i sau: acid
oleic (C18H34O2), acid naphthoíc (C11H8O2), ditiophotphat.
Ch t c n n i (hay ch t chìm): có tác d ng làm tăng ñ ưa nư c c a nh ng h t
qu ng không ñ nh làm n i, thư ng s d ng là nh ng ch t ñi n li: ki m, các mu i
sunphat, xianua kim lo i ki m.
Ch t ñi u ch nh: làm tăng hi u qu c a quá trình: vôi, xô ña, acid sunphuaric.
2/ Th i không khí qua h n h p qu ng nghi n trong dung d ch nư c t dư i lên
trên ñ t o thành nh ng b t không khí b n.
kkhí
Các b t này khi n i lên m t dung d ch nư c
qu ng m n
l p b t qu ng
s kéo theo các h t qu ng k nư c. Trên b
qu ng tinh
m t nư c s t o thành m t l p b t qu ng. Còn các h t
khác tr ng thái lơ l ng và chìm d n xu ng ñáy. N u
c n tách nhi u lo i qu ng thì h n h p qu ng sau khi tách
ñư c s x lí b ng ch t ho t hoá nh m hu tác d ng c a
ch t c n n i. Sau ñó l p l i quá trình tuy n v i ch t làm
n i thích h p.

4. 20
* Sàng: ñ p qu ng ra ho c khi nghi n lo i qu ng ch c khó v n, còn ñá không
ch c d v n. Sàng ñ tách riêng qu ng và t p ch t.
* Tách b ng tr ng l c: phương pháp này d a trên nguyên t c các h t có tr ng
lư ng riêng khác nhau s có t c ñ rơi khác nhau trong dòng ch t l ng ho c khí.
N u dùng ch t l ng g i là phương pháp ư t, n u dùng ch t khí g i là phương
pháp khô.
Qu ng nghi n
nư c
Bùn qu ng
PHƯƠNG PHÁP Ư T
I
II
III
nư c
1
2
3
I, II, III: bu ng l ng
1. Ph n n ng (h t to)
2. Ph n trung bình
3. Ph n nh
Qu ng nghi n ñư c khu y ñ u trong nư c, ch y thành dòng qua cá b l ng. B
r ng các bu ng l ng l n d n lên, do ñó t c ñ dòng nư c gi m d n nên các h t n ng l ng
trư c, các h t nh (nh ) l ng sau.
Trong phương pháp ư t ngư i ta thư ng dùng nư c. N u khoáng b hoà tan ho c
phân hu trong nư c thì dùng ch t l ng trơ hay phương pháp khô.
Phương pháp khô dùng không khí ho c khí trơ làm môi trư ng làm giàu qu ng.

5. 21
PHƯƠNG PHÁP KHÔ
Qu ng tán nh
1 :cánh qu t
2: ñĩa quay
3: nón ngoài
4: nón trong
ñưa ñi nghi n
sán ph m
THI T B LY TÂM B NG KHÔNG KHÍ
Qu ng nghi n rơi xu ng ñĩa quay 1 b b n ra xung quanh. Các h t nh , nh b
qu t 2 hút lên văng vào thành tr ngoài và rơi xu ng. Các h t to thì văng vào tr trong và
rơi xu ng, còn không khí tu n hoàn trong thi t b theo chi u mũi tên.
* Tách b ng ñi n t : phương pháp này dùng ñ tách v t li u d b nhi m t kh i
lo i không b nhi m t .
Ví d : tách qu ng s t t , cromit, rutin.
1
1. Băng t i
2. Tr c quay
3. Nam châm ñi n
4. Khoáng có t tính
5. Khoáng không có t tính
2
3
4
5
* Tách b ng tĩnh ñi n: tương t như tách b ng ñi n t nhưng thay nam châm
ñi n b ng ñi n c c n i v i c c âm c a ch nh lưu. Các h t có ñ d n ñi n l n tích ñi n âm
và b ñ y ra xa, còn lo i không ñ n ñi n thì rơi vào thùng ch a dư i băng t i.

6. 22
* Tách b ng phương pháp l c: là phương pháp tách ch t r n ra kh i môi trư ng
khí ho c l ng nh l p v t li u l c. Ph n l n quá trình l c ñư c ñánh giá b i lư ng ch t
l ng còn l i trong ch t r n (khi l y ch t r n) ho c lư ng ch t r n còn l i trong ch t l ng
(khi l y d ch l ng).
b/ Phương pháp hoá h c:
Phương pháp này dùng nh ng ch t có tác d ng hoà tan ch n l c m t trong các
ch t c a h n h p ho c t o thành h p ch t d tách ra kh i ch t khác nh tính nóng ch y,
bay hơi, hay k t t a.
Ví d : + Ch t l ng thì làm tăng n ng ñ ch t tan b ng cách bay hơi dung môi
ho c k t t a c u t c n gi m n ng ñ .
+ Ch t khí thì tách riêng b ng hoá l ng phân ño n; hoá l ng h n h p r i
bay hơi phân ño n; h p th ; h p ph ; ...
B. Nư c trong nghi p hoá ch t.
I. Vai trò c a nư c trong công nghi p hoá ch t.
Nư c dùng nhi u trong công nghi p hoá ch t, m t ph n nư c dùng làm nguyên
li u (s n xu t hydro, oxy ho c các kim lo i hi m uran, vanadi, vàng, b c,...). Nhưng ch
y u nư c dùng làm v t li u: môi trư ng cho ph n ng (dung môi), ch t ñ r a t p ch t,
ch t mang nhi t.
Ví d : - S n xu t NH3 c n t i 1500 m3H2O/T
- S i nhân t o c n t i 2500 m3H2O/T

7. 23
- H2SO4 c n t i 50 m3H2O/T
II. Phân lo i:
1/ Nư c khí quy n:
ðó là nư c mưa, có ít t p ch t và mu i hoà tan.
2/ Nư c m t ñ t:
ðó là nư c ao, h , sông, nư c bi n. Lo i này ph thu c vào ñi u ki n ñ t ñai, khu
v c kinh t và th i gian. Lo i này ch a nhi u t p ch t và mu i hoà tan.
3/ Nư c ng m:
Nư c m ch, gi ng phun. Lo i này ít t p ch t h u cơ (do qua các t ng l c c a ñ t
ñá).
III. Ch t lư ng c a nư c
Ch t lư ng c a nư c quy t ñ nh b i các ñ c trưng hoá h c, v t lí c a nó như:
màu, mùi, ñ trong, nhi t ñ , t ng hàm lư ng mu i, tính oxy hoá, ñ pH và ñ c ng.
1/ C n khô: t ng hàm lư ng mu i tính b ng s mg k t t a khô còn l i khi làm
bay hơi 1lít nư c và s y 110oC cho ñ n khi kh i lư ng không ñ i. Lư ng k t t a này là
các t p ch t c a ch t khoáng và h u cơ.
2/ ð c ng: c a nư c t o b i mu i Canxi và Magiê. ð c ng tính b ng s mili
ñương lư ng gam ion canxi và magiê có trong m t lít nư c. Có 3 lo i ñ c ng:
a/ Nh t th i: (t m th i) do bicacbonat Ca và Mg. N u ñun nóng thì lo i
ñư c ñ c ng này:
(Ca,Mg)(HCO3)2 → (Ca,Mg)CO3 + H2O + CO2
b/ Vĩnh vi n: do clorua, sunphat, nitrat Ca và Mg, ñun nóng không lo i
ñư c ñ c ng này.
c/ Toàn ph n: t ng hai ñ c ng trên.
ð c ng là 1. N u trong 1 lit nư c có 1 mili ñương lư ng gam ion Ca hay Mg
(t c là 20.04 mgCa2+ hay 12.16 mgMg2+).
N u có:
0 ÷ 1.5 mili ñương lư ng gam → nư c r t m m.
1.5 ÷ 3.0 mili ñương lư ng gam → nư c m m
3 ÷ 6 mili ñương lư ng gam → ñ c ng trung bình
6 ÷ 10 mili ñương lư ng gam → nư c c ng
>10 mili ñương lư ng gam → r t c ng
3/ ð oxy hoá (do các ch t h u cơ): s mg KMnO4 tiêu t n khi ñun sôi 1 lit nư c
có dư KMnO4 trong 10 phút.
4/ ð trong: ño b ng chi u dày l p nư c qua ñó còn trông th y rõ m t hình qui
ñ nh.
5/ ð pH: n u pH = 6.5 ÷ 7.5 nư c trung tính.
IV. Làm s ch nư c thiên nhiên.
G m các giai ño n sau: l ng, sát trùng, làm m m (phương pháp v t lí: nhi t, c t,
ñông l nh; phương pháp hoá h c: vôi-xô ña hay phôtphat; phương pháp hoá lí: nh a trao
ñ i ion), làm h t khí b ng phương pháp hoá h c hay v t lí, chưng c t.
1/ L ng trong b l ng: sau ñó l c qua l p cát. Còn ñ k t r a keo có th dùng
ch t keo t : Al2(SO4)3 hay FeSO4 g i là phương pháp ñánh phèn:
Al2(SO4)3 + 6H2O = 3H2SO4 + 2Al(OH)3
K t t a vô ñ nh hình Al(OH)3 h p ph các ch t keo, ñ ng th i kéo theo các h t
c n r n xu ng. Ngoài ra ñ c ng t m th i c a nư c ñư c làm h xu ng:
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = 3CaSO4 + 6CO2 + 2Al(OH)3

8. 24
2/ Sát trùng:
a/ Dùng Clor hay Ca(ClO)2 (hypocloritcanxi):
Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3 + 2HClO
HClO = HCl + O
Oxy nguyên t s oxy hoá m nh các ch t h u cơ, di t khu n.
b/ Dùng ozôn (O3) ñ tránh mùi clor: O3 = 3O
c/ ðun nóng hay dùng tia t ngo i
3/ Làm m m: lo i h t hay m t ph n ion Ca2+, Mg2+
a/ Phương pháp hoá h c:
* Phương pháp vôi-xô ña: vôi trư c r i xô ña sau
- Vôi lo i ñ c ng t m th i, lo i s t và CO2
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2H2O + 2CaCO3
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2H2O + CaCO3 + MgCO3
FeSO4 + Ca(OH)2 = Fe(OH)2 + CaSO4
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
- Xô ña lo i ñ c ng vĩnh vi n
MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3 + Na2SO4
MgCl + Na2CO3 = MgCO3 + 2NaCl
CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4
Phương pháp này r ti n nhưng ch ñ t t i 0.3 ñương lư ng mg/l
* Phương pháp phôtphat:
3Ca(HCO3)2 + Na3PO4 = 6NaHCO3 + Ca3(PO4)2
3CaCl2 + 2Na3PO4 = 6NaCl + Ca3(PO4)2
Phương pháp này ñ t ñ n 0.03 ñương lư ng mg/l vì Ca, Mg phôtphat ít tan hơn
cacbonat nhi u.
b/ Phương pháp hoá lí: dùng nh a trao ñ i ion. Phương pháp này ñ t ñ n
0.035 ÷ 0.07 ñương lư ng mg/l.
4/ Lo i khí:
a/ Phương pháp hoá h c: cho tác d ng v i hoá ch t ñ k t t a (lo i CO2
b ng nư c vôi)
b/ Phương pháp v t lí: ñ ngoài tr i, phun hay s c khí, ñun chân không.
5/ Chưng c t: n u c n nư c s ch thì chưng c t. Phương pháp này ñ t ti n, n u
th t c n thi t thì dùng.
V. X lí nư c th i công nghi p:
1/ M c ñích:
- B o v ngu n nư c kh i b nhi m b n, gi m nh hư ng ñ n sinh thái.
- Thu h i các ch t trong nư c th i.
- S d ng l i nư c th i.
2/ Các phương pháp làm s ch nư c th i:
- Phương pháp cơ h c: l ng, l c ñ lo i các t p ch t lơ l ng
- Phương pháp hóa lí: thoáng hơi, h p ph
- Phương pháp hóa h c: ñ phân hu các t p ch t, chuy n thành các ch t không
ñ c, cho k t t a b ng hoá ch t.
Ví d : +) ð phân hu g c CN- thư ng oxy hoá b ng Cl2 pH > 10 ho c có th
dùng NaClO.

9. 25
+) Lo i b Cr6+ b ng cách dùng ch t kh NaHSO3 pH < 2.5 ( t o thành
Cr không ñ c)
- Phương pháp gia nhi t: thư ng dùng ñ phân hu các h p ch t h u cơ.
C. Năng lư ng trong công nghi p hoá ch t:
I. Các d ng năng lư ng dùng trong công nghi p hoá ch t:
1/ ði n năng: dùng ñ ch y máy: tr n, khu y, v n chuy n, nghgi n, s y, bơm, ...,
dùng cho các quá trình ñi n hoá, ñi n t , ñun nóng, ...
2/ Nhi t năng: do ñ t nhiên li u, các ch t mang nhi t: khí lò, nư c, hơi nươc, ...
ñưa vào. Nhi t cũng có th do b n thân quá trình to ra.
Nhi t năng dùng ñ th c hi n các quá trình v t lí (n u ch y, chưng c t, b c hơi,
cô ñ c, ...), ñ ñun nóng h th ng tác d ng.
3/ Quang năng: năng lư ng ánh sáng ñ th c hi n các ph n ng quang hoá.
II. V n ñ ti t ki m năng lư ng:
Trung bình năng lư ng chi m t 10% th m chí ñ n 25% giá thành s n ph m.
Không nh ng th ngành công nghi p hoá ch t s d ng nhi u năng lư ng có th lên ñ n
5% t ng s năng lư ng th gi i (41% t ng năng lư ng th gi i dùng cho công nghi p,
42% cho ñ i s ng, 17% cho giao thông v n t i. Riêng công nghi p hoá ch t chi m 12%
năng lư ng dùng cho công nghi p). Do v y, c n ph i có bi n pháp s d ng h p lí và ti t
ki m năng lư ng. Có th s d ng các bi n pháp như sau:
1/ Ph i dùng công ngh hi n ñ i, ít t n năng lư ng
2/ Tăng h s η s d ng năng lư ng:
W
- ði n năng: η ân = lt × 100%
Wth
Wlt, Wth: lư ng tiêu th ñi n năng theo lí thuy t và th c t cho cùng m t lư ng s n ph m.
Q
- Nhi t năng: η nh = lt × 100%
Qth
Qlt, Qth: lư ng nhi t tiêu th theo lí thuy t và th c t cho cùng m t lư ng s n ph m.
ηnh thư ng ñ t t i 70%, còn 30% m t theo s n ph m và ra môi trư ng.
Các bi n pháp chính ñ tăng h s η:
* Gi m m t mát năng lư ng b ng c u t o thi t b , gi m b m t to nhi t ra môi
trư ng b ng cách nhi t, cách ñi n t t.
* T n d ng năng lư ng b ng nhi t dư do s n ph m mang ra, hay do quá trình phát
ra (ví d s n ph m H2SO4 nhi t phát ra t i 5MJ nhưng hi n nay ch dùng 0.36MJ, chi m
kho ng 7%)
* Thu h i năng lư ng: phòng tái sinh nhi t, trao ñ i nhi t, bu ng cách nhi t, ...
* S d ng ngu n năng lư ng thiên nhiên: năng lư ng m t tr i, năng lư ng gió,
thu tri u, nhi t trong lòng ñ t, ...
3+