2026-03-27
Đá dolomite được coi là một loại muối kép bao gồm magnesite và calcite, với thành phần hóa học chính là CaMg(CO₃)₂. Thành phần lý thuyết của nó (ω/%) là 21,7% MgO, 30,4% CaO và 47,90% CO₂, thường đi kèm với các tạp chất như thạch anh và fenspat [1]. Đá dolomite tinh khiết có màu trắng, trong khi các loại chứa sắt có màu xám hoặc nâu sẫm, với bề mặt bị phong hóa chuyển sang màu nâu.
Hiện tại, việc sử dụng magie từ đá dolomite trong các ngành công nghiệp khác nhau tương đối phát triển, trong khi việc phát triển và sử dụng canxi vẫn còn hạn chế. Canxi thường được sử dụng để sản xuất vật liệu xây dựng hoặc chất độn có giá trị gia tăng thấp, dẫn đến lãng phí đáng kể tài nguyên canxi. Do đó, trong khi đảm bảo nguồn cung cấp nguyên liệu cho các ngành công nghiệp kim loại số lượng lớn như luyện thép và luyện magie, việc sử dụng triệt để cả hai nguồn tài nguyên canxi và magie để phát triển các sản phẩm canxi và magie có độ tinh khiết cao, giá trị gia tăng cao đã trở thành một điểm nóng nghiên cứu trong quá trình xử lý sâu và phát triển toàn diện tài nguyên khoáng sản đá dolomite [3].
Chìa khóa để sử dụng triệt để nguồn tài nguyên canxi và magie trong đá dolomite nằm ở việc tách canxi và magie hiệu quả, cũng như loại bỏ hiệu quả các thành phần tạp chất.
Các công nghệ hiện tại để tách canxi-magie và loại bỏ tạp chất khỏi đá dolomite chủ yếu bao gồm phương pháp cacbonat hóa, phương pháp hòa tan axit, phương pháp chiết amoniac, phương pháp nước muối-dolomite và phương pháp chiết phức hợp [3].
Phương pháp cacbonat hóa là phương pháp công nghiệp được sử dụng phổ biến nhất do quy trình đơn giản, chi phí thấp và dễ dàng triển khai trong công nghiệp. Công nghệ này dựa trên sự khác biệt về độ hòa tan giữa CaCO₃ và Mg(HCO₃)₂ trong dung dịch nước, đạt được sự tách canxi-magie bằng cách kiểm soát pH cuối của quá trình cacbonat hóa [3].
Quy trình như sau: đá dolomite được nung và hòa tan để tạo ra sữa vôi dolomite, sau đó được phản ứng với CO₂ tinh khiết từ khí lò. Dưới các điều kiện quy trình được kiểm soát, CaCO₃ kết tủa và nước magie nặng Mg(HCO₃)₂ được hình thành. Sau khi tách rắn-lỏng, thu được CaCO₃ nhẹ. Lọc dịch, nước magie nặng, được phân hủy nhiệt để tạo ra sản phẩm trung gian cacbonat magie cơ bản, sau đó được nung để tạo ra MgO [3].
Phương pháp cacbonat hóa có ưu điểm là quy trình đơn giản và chi phí sản xuất thấp. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ dựa vào kiểm soát quy trình trong quá trình cacbonat hóa để đạt được sự tách biệt, khiến việc kiểm soát chính xác trở nên khó khăn trong sản xuất thực tế. Do đó, các sản phẩm canxi và magie thu được thường có độ tinh khiết tương đối thấp [3]. Để giải quyết vấn đề này, nhiều công nghệ cải tiến đã được phát triển, bao gồm thu hồi theo mẻ, cacbonat hóa thứ cấp, cacbonat hóa áp suất và cacbonat hóa có hỗ trợ phụ gia.
Phương pháp chiết amoniac sử dụng tính axit yếu của dung dịch muối amoni ((NH₄)₂SO₄, NH₄Cl, NH₄NO₃) để phản ứng với sữa vôi dolomite đã hòa tan, tạo ra dung dịch muối canxi và magie. Tùy thuộc vào yêu cầu, NH₃ hoặc CO₂ sau đó được đưa vào để thu được các sản phẩm canxi và magie tương ứng [5]. Phương pháp này liên quan đến các phản ứng nhẹ nhàng, dễ vận hành, tách canxi và magie khỏi đá dolomite hiệu quả và cho ra các sản phẩm có độ tinh khiết cao.
Phương pháp nước muối-dolomite bao gồm việc thêm sữa vôi dolomite đã hòa tan từng giọt vào nước muối (MgCl₂) để tạo ra magie hydroxit. Sau khi lọc và sấy khô, thu được bột Mg(OH)₂, trong khi dịch lọc được xử lý thêm để chuẩn bị CaCO₃ [5]. Ưu điểm của phương pháp này bao gồm chi phí quy trình thấp và ô nhiễm tối thiểu. Nó sử dụng hiệu quả nguồn magie từ cả nước muối và sữa vôi dolomite, đạt được sự tách biệt tương đối hoàn toàn canxi và magie. Tuy nhiên, một nhược điểm đáng kể là tạo ra một lượng lớn dung dịch canxi clorua làm sản phẩm phụ, rất khó xử lý [5].
Wang Wenze và cộng sự [6] đã điều chế CaCO₃ nhẹ bằng phương pháp cacbonat hóa chuyển pha với bột dolomite đã nung làm nguyên liệu. Thông qua các thí nghiệm đơn yếu tố và trực giao, các điều kiện chuyển pha tối ưu đã được xác định: tỷ lệ lỏng-rắn là 20 mL/g, n(citrat amoni):n(CaO) = 4:3, nhiệt độ phản ứng 20°C và thời gian phản ứng 10 phút. Các điều kiện cacbonat hóa tối ưu là: pH cuối 7,6, tốc độ dòng CO₂ 0,6 L/min, nhiệt độ phản ứng 65°C và tốc độ khuấy 550 vòng/phút. Dưới các điều kiện này, canxi cacbonat có độ tinh khiết 98,18% đã được sản xuất, có kích thước hạt đồng nhất và khả năng phân tán tốt. Sau hai chu kỳ tách canxi-magie từ bột dolomite đã nung, về cơ bản đã đạt được "canxi không có magie", cải thiện đáng kể độ tinh khiết của sản phẩm canxi.
Wang Xin và cộng sự [11] đã nghiên cứu chiết xuất canxi từ bột dolomite đã nung bằng dung dịch axit citric-amoniac. Tỷ lệ chiết xuất Ca²⁺ và Mg²⁺ lần lượt đạt 99,34% và 6,11%. Cacbonat hóa canxi xitrat đã tạo ra CaCO₃ nhẹ loại calcite với ω(CaCO₃) = 98,2% và hình thái giống hình thoi. Bánh lọc, sau khi xử lý tiếp, đã tạo ra mẫu MgO với ω(MgO) = 99,2% và hình dạng giống thanh ngắn.
Fan Yuanyang và cộng sự [5] đã sử dụng sữa vôi dolomite và dung dịch amoniac tái chế làm nguyên liệu để điều chế các sợi canxi cacbonat và magie hydroxit thông qua quy trình tuần hoàn chưng cất amoniac, kết tủa magie và kết tủa canxi. Trong các thí nghiệm tuần hoàn, tỷ lệ mol Ca/Mg với muối amoni là 1:2 được xác định là tối ưu, đạt tỷ lệ chiết xuất 91,32% cho Ca²⁺ và 90,95% cho Mg²⁺. Nghiên cứu xác nhận rằng ba chu kỳ là tối ưu để điều chế các sợi canxi cacbonat, với sản phẩm đạt hàm lượng canxi cacbonat 98%.
Deng Xiaoyang và cộng sự [7] đã sử dụng bột dolomite nung nhẹ, amoni clorua và cacbon đioxit làm nguyên liệu để điều chế các tinh thể canxi cacbonat dạng khối lập phương có hình dạng tốt, phân bố đồng đều với kích thước hạt trung bình 5–10 μm thông qua quy trình chưng cất amoniac và kết tủa canxi mà không cần sử dụng chất kiểm soát hình thái tinh thể.
Jia Xiaohui và cộng sự [8] đã đề xuất một phương pháp tách hai bước sử dụng dung dịch amoni clorua, đầu tiên chiết xuất canxi sau đó là magie. Tỷ lệ chiết xuất canxi từ đá dolomite vượt quá 95%.
Wang Dongyi và cộng sự [10] đã điều chế magie hydroxit và các sợi canxi cacbonat thông qua quy trình nung, chưng cất amoniac và kết tủa. Sản phẩm sợi canxi cacbonat đã điều chế đạt tỷ lệ khung hình 20, độ trắng 98,7 và tỷ lệ chuyển đổi Ca²⁺ là 80,75%, với vật liệu được tái chế trong toàn bộ quy trình.
Các công nghệ tách canxi-magie khỏi đá dolomite hiện đang phát triển nhanh chóng. Phương pháp cacbonat hóa, phương pháp chiết amoniac và phương pháp nước muối-dolomite mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và hạn chế riêng. Phương pháp cacbonat hóa có công nghệ trưởng thành và chi phí thấp nhưng đối mặt với những thách thức trong kiểm soát độ tinh khiết. Phương pháp chiết amoniac mang lại hiệu quả tách vượt trội và độ tinh khiết sản phẩm cao nhưng liên quan đến các quy trình tương đối phức tạp. Phương pháp nước muối-dolomite cho phép sử dụng đồng thời nguồn magie nhưng gặp khó khăn trong việc xử lý canxi clorua làm sản phẩm phụ. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, tỷ lệ chiết xuất canxi gần đạt 99%, về cơ bản đạt được "canxi không có magie" và tạo nền tảng vững chắc cho việc điều chế canxi cacbonat có độ tinh khiết cao sau đó.
Gửi yêu cầu của bạn trực tiếp đến chúng tôi
