Vài nét về tình hình sản xuất muối công nghiệp trên thế giới
Theo ước tính, sản lượng muối toàn thế giới hàng năm đạt mức 200 triệu tấn, 1/3 trong số này được sản xuất từ nước biển, 1/3 từ nước mặn trong đất liền, số còn lại là muối mỏ. Người ta thống kê, muối có tới 14.000 ứng dụng. Có 8 % muối công nghiệp dùng cho lĩnh vực thực phẩm (mỗi người trong cuộc đời sử dụng tới 14 tấn muối), lượng muối còn lại dùng cho công nghiệp và ngành hoá chất.
Muối được sản xuất từ ba nguồn muối mỏ, nước biển và các hồ nước mặn trong đất liền. Muối mỏ và muối biển chiếm phần lớn, đạt mức gần tương đương nhau. Muối mỏ tập trung chủ yếu ở châu Âu, trong khi đó, muối biển có nhiều tại châu á, châu Phi và châu úc. Nam Mỹ có cả hai loại muối này. Thống kê cho thấy, hàng năm, sản lượng muối biển trên toàn thế giới đạt gần 70 triệu tấn; muối mỏ đạt 60 triệu tấn; muối từ nguồn nước mặn đạt 70 triệu tấn/ năm. Trong số đó, Australia và Mexico là hai quốc gia cung cấp muối lớn nhất trên thế giới, với tổng sản lượng muối của riêng Australia đã là 14 triệu tấn/năm. Tuy nhiên, nếu tính theo đầu người, thì Canada là quốc gia tiêu thụ nhiều muối nhất trên thế giới, 360 kg/người/năm. Do điều kiện thời tiết giá lạnh, nên tại Canada, người ta dùng muối để làm tan băng tuyết trên đường giao thông.
Cũng theo thống kê, sản lượng muối (bao gồm cả muối biển và muối mỏ) sản xuất hàng năm tại các khu vực, châu Âu: 73,6 triệu tấn; Bắc Mỹ: 56,2 triệu tấn; châu á 36,5 triệu tấn, Trung và Nam phi 6 triệu tấn...Và, theo đánh giá của các chuyên gia, chất lượng muối của Australia và Mexico hiện nay tốt nhất trên thị trường quốc tế. Tuy sản xuất nhiều muối, nhưng chất lượng muối của ấn Độ (đánh giá thông qua hàm lượng NaCl và hàm lượng các hợp chất của Ca và Mg) thấp hơn nhiều lần so với hai loại muối trên.
Sản xuất muối tại Việt Nam.
Việt Nam tiêu thụ khoảng 1 triệu tấn muối/năm và nhập khẩu số lượng tương đối lớn muối công nghiệp, muối nhập khẩu chủ yếu dùng cho ngành công nghiệp, chất lượng thấp của muối trong nước là nguyên nhân chính phải nhập khẩu muối. Trừ một vài cơ sở, phần lớn các cơ sở sản xuất muối ở nước ta đều có qui mô nhỏ, sản phẩm có chất lượng thấp. Sản xuất nhỏ phụ thuộc vào thời tiết, thời tiết tốt sản lượng cao, giá rẻ và ngược lại, mặt khác, do khí hậu thất thường, bờ biển dài, thu gom nước ót gặp khó khăn. Có những năm, do thời tiết xấu, Việt Nam phải nhập tới 700.000 tấn muối.
Nếu xét về tiềm năng thì nước ta có bờ biển dài trên 3.000 km, số ngày nắng trong năm lên đến 200 ngày, nước biển có độ mặn cao, thời tiết thuận lợi cho việc sản xuất muối. Trong số các địa phương sản xuất muối thì Ninh Thuận với bờ biển dài, lượng mưa ít (700 mm) là địa điểm phù hợp cho việc sản xuất muối tập trung. Muối ở nước ta được sản xuất bằng phương pháp phơi cát và phơi nước. ở miền Bắc, thường dùng phương pháp phơi cát theo chu kỳ ngắn, ở miền Nam, sử dụng phương pháp phơi nước theo chu kỳ dài, hai phương pháp này cho chất lượng muối khác nhau (xem Bảng 1). Phương pháp phơi nước, đặc biệt là phương pháp phơi nước tập trung, cho chất lượng muối cao hơn và đang được áp dụng nhiều trên thế giới, tại các quốc gia như Hoa Kỳ, Tây Ban Nha, Pháp, Australia,.. vì phương pháp này cho phép tận thu được một số hoá chất, dễ cơ giới hoá và tự động hoá quá trình sản xuất. (Xem bảng 1)
Nếu xét theo yêu cầu về chất lượng của muối công nghiệp thì cả hai phương pháp phơi cát và phơi nước trên đều cho muối có chất lượng thấp (như Bảng 1). Trong khi đó, để đạt được sản phẩm muối công nghiệp có chất lượng tốt, theo tiêu chuẩn thế giới, thì tỷ lệ NaCl trong muối phải đạt từ 98%- 99%; tỷ lệ các chất có chứa Ca2+ phải đạt từ 0,1% - 0,2% và và Mg2+ từ 0,05% - 0,1%; tỷ lệ các hợp chất sulfat phải từ 0,3%- 0,6%.... Hiện nay, sản lượng muối ở nước ta chủ yếu đủ phục vụ cho nhu cầu dân sinh, song muối công nghiệp thì chưa đáp ứng được cả về số lượng lẫn chất lượng (cá biệt năm 1998, Việt Nam xuất khẩu được hơn 900.000 tấn muối công nghiệp với chất lượng không cao sang Philipine, Hàn Quốc, Myanma với mức giá thấp). Trong khi đó, ở các nước phát triển, nhu cầu muối công nghiệp cho công nghiệp lớn hơn rất nhiều lần so với nhu cầu dân sinh. Tại Mỹ, tới 93 % tổng lượng muối không dùng cho lĩnh vực thực phẩm. Xu thế tương tự như thế cũng diễn ra tại các nước đang phát triển.
Sử dụng muối công nghiệp và nước ót vào sản xuất của một số sản phẩm
Trong ngành công nghiệp, việc sử dụng muối chỉ chứa NaCl sạch, không có tạp chất là ưu tiên hàng đầu. Việc có mặt tạp chất gây ra khó khăn cho sản xuất, thí dụ trong quá trình điện phân màng, sự có mặt của Mg sẽ gây ra sự hình thành hydro tại anode, hydro và clo có thể tạo thành hỗn hợp nổ phát tán clo vào môi trường.
Lĩnh vực sử dụng nhiều muối công nghiệp nhất là điện phân xút- clo. Nếu tính theo khối lượng sản xuất thì clo và xút đều thuộc top 20 hoá chất được sản xuất nhiều ở Mỹ. Để điều chế được 1 tấn xút, cần từ 1,75 – 1,9 tấn NaCl. Hai sản phẩm xút và clo luôn được tính gộp vào nhau, vì ở qui mô công nghiệp, người ta sản xuất hai chất này đồng thời và bằng cùng một công nghệ, điện phân nước muối theo sơ đồ:
Electrolysis2 Na+(aq) + 2 Cl¯(aq) + 2 H2O(l)Cl2(g) + H2(g) + 2 Na+(aq) + 2 OH¯(aq) Phản ứng ở anode:2 Cl¯ Cl2 + 2 e¯Phản ứng ở cathode:2 H2O + 2 e¯ H2 + 2 OH¯
Hình 2: Quá trình điện phân, điều chế NaOH/clo
Sau khi cô đặc dịch điện giải hoặc xút lỏng, người ta thu được dung dich xút nồng độ cao hơn thường, là 45- 50 % NaOH. Khí clo được làm khô, nén và hoá lỏng. Khoảng 20 % clo được dùng để sản xuất nhựa (chủ yếu là nhựa PVC). 15 % dùng để sản xuất dung môi (thí dụ chloromethane, CH3Cl, methylene chloride, CH2Cl2, chloroform, CHCl3, và carbon tetrachloride, (CCl4). 5 % dùng cho công nghiệp giấy. 5 % dùng để xử lý nước. Lượng còn lại để sản xuất các loại hoá chất khác. (¦ớc tính mỗi năm, toàn thế giới sử dụng tới 5 tỉ kg VCM -vinyl chloride monomer, CH2=CHCl, để điều chế PVC. Dự kiến trong các năm tới, nước ta cần khoảng gần 300.000 tấn HCl (trên 30 %).ứng dụng chính của xút tương đối đa dạng: Sản xuất hoá chất 60%; Công nghệ sản xuất giấy (20 %); Sản xuất nhôm (5 %); Sản xuất xà phòng cũng như chất tẩy rửa (5 %) và các ứng dụng khác (10 %).
Ngoài ra, Soda cũng là một trong những hoá chất vô cơ cơ bản được sử dụng nhiều trong ngành sản xuất thuỷ tinh, chất tẩy rửa. Soda bicarbonat (dringking soda) dùng cho ngành luyện kim không sắt, thực phẩm, công nghiệp nhẹ, công nghiệp dược,...Soda đứng thứ 11 tính về sản lượng khi so với các hợp chất vô cơ, hữu cơ, kể cả hoá dầu, 70- 80 % soda được sản xuất từ muối NaCl. Người ta thường dùng hai phương pháp sản xuất chính: Solvay và Solvay cải tiến. Nguyên liệu chính là NaCl, đá vôi, NH3. Dự báo năm 2005, Việt Nam cần 60.000 tấn, năm 2010 cần 180.000 tấn soda. Để sản xuất được 1 tấn soda, cần 1,6 tấn muối NaCl.
Qua các số liệu thống kê và theo qui hoạch ngành hoá chất có thể thấy rằng, số lượng muối công nghiệp cần dùng cho ngành công nghiệp hoá chất ngày càng tăng. ở thời điểm hiện nay, ngành công nghiệp cần khoảng 300.000 tấn muối công nghiệp/năm, sau năm 2005, khi dự án sản xuất soda và sản xuất xut - clo đi vào hoạt động, lượng muối công nghiệp cần sử dụng sẽ lên tới 1 triệu tấn/năm.
Bên cạnh đó, trong quá trình sản xuất muối công nghiệp, người ta còn thu được các sản phẩm khác có trong nước cái hay còn gọi là nước ót. Tách các chất từ nước ót được thực hiện bằng phương pháp cô và kết tinh phân đoạn thu được các hợp chất bao gồm MgCl2.6H2O, MgO, KCl, CaSO4.2H2O.Trên thế giới, đã có nhiều công trình nghiên cứu và nhiều nhà máy hoá chất sử dụng nước ớt làm nguyên liệu để sản xuất các hoá chất cho các ngành: vật liệu xây dựng, cao su, luyện kim, dầu khí, hoá dược, phân bón. Tại Mỹ, gần 1/3 tổng sản lượng magie oxyt và khoảng 90 % magie kim loại được sản xuất từ nước biển. Cứ 1 tấn muối thì có 0,5 m3 nước ót. Magie oxit có thể được điều chế từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau: từ nước biển hoặc từ quặng magnesit, quặng secpentin, dolomit, talc. Magie oxit loại nặng (2,3-3,3 g/ml) kết khối dùng để sản xuất gạch chịu lửa. Từ magie oxit có thể sản xuất magie kim loại, một thành phần quan trọng trong hợp kim nhẹ và các hợp chất magie khác dùng trong y dược như magie sulfat, magie carbonat hoặc trong nông nghiệp như phân bón vi lượng. Mỗi mét khối nước ót chứa khoảng 300 kg các loại muối bao gồm: MgCl2, MgSO4, KCl, NaCl.
Ngoài oxyt magie, từ muối biển, người ta còn thu được kali. K đóng vai trò điều chỉnh qúa trình dinh dưỡng và trao đổi chất, đồng thời tăng tiêu thụ đạm. Tình hình nhập khẩu kali (KCl) trong các năm vừa qua như sau: Năm 1999: 400.000 tấn; năm 2001: 520.000 tấn; năm 2002: 633.000 tấn và dự kiến năm 2003: 600.000 tấn.
Hàng năm, từ nay đến 2015, cần từ 800.000 tấn đến 1.100.000 tấn. Các hợp chất kali thường được khai thác từ các nguồn khoáng quặng chứa K như sivinhit, senhit, cacnalit, nhephenin,...hàm lượng K2O thay đổi theo biên độ rộng, từ vài % đến hơn 50 %. Cho đến nay, Việt Nam mới phát hiện được quặng chứa K thuộc nhóm silicat tại Lai Châu, nhưng khó khai thác và cũng khó chế biến.
Kết luận
Muối công nghiệp và nước ót đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp nói chung và trong ngành hoá chất nói riêng. Nước ta có nguồn muối biển phong phú, nên việc đầu tư sản xuất muối công nghiệp và tận thu các chất có trong nước ót là cần thiết và cần có sự quan tâm phối hợp của nhiều ngành, nhiều cơ quan có liên quan. Địa điểm thuận lợi để sản xuất muối công nghiệp (phơi nước tập trung) là khu vực Duyên hải miền Trung và Đông Nam Bộ, do khu vực này có nhiều ngày nắng thường xuyên, lượng mưa trung bình thấp (55 mm), độ ẩm không khí thấp. Việc phát triển nghề muối sẽ góp phần vào việc chuyển dịch cơ cấu kinh tế, công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp và nông thôn. Thời gian tới, nếu không tập trung đầu tư sản xuất muối công nghiệp thì không những không đáp ứng được yêu cầu muối chất lượng cho các ngành công nghiệp, mà sẽ thiếu cả về số lượng. Trước nhu cầu sử dụng xút và clo ngày càng lớn, Tổng Công ty Hoá chất Việt Nam dự kiến sẽ đầu tư nhà máy sản xuất xút- clo- dichlorethane-VCM với tổng mức đầu tư (dự kiến) khoảng 220 triệu USD (nhu cầu muối công nghiệp hàng năm cho dự án này là 360.000 tấn). Ngoài ra, Tổng Công ty Hoá chất Việt Nam dự kiến đầu tư 2,2 triệu USD cho dự án thu hồi oxyt magie từ nước ót. Dự án sản xuất các sản phẩm hoá chất từ nguyên liệu muối là chương trình lớn, nên cần có sự phối hợp đồng bộ giữa Bộ Công nghiệp, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, UBND tỉnh Ninh Thuận, các tỉnh khác và nhất là sự chỉ đạo, ủng hộ của Chính phủ, Bộ KH-ĐT, Bộ Tài chính và các Bộ, ngành liên quan khác.