Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu loại bỏ sắt trong quặng barite

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Quặng barit 1.1.1 Nguồn gốc quặng Barit 1.1.2 Tình hình khai thác, chế biến thị trường barit giới 1.1.2.1 Tình hình khai thác, chế biến quặng barit 1.1.2.2 Triển vọng thị trường Barit 10 1.1.3 Tình hình khai thác thị trường barit Việt Nam 11 1.2 Thành phần, tính chất quặng Barit 12 1.2.1 Cơng thức cấu tạo tính chất BaSO4 12 1.2.1.1 Công thức cấu tạo 12 1.2.1.2 Tính chất cúa Barite 14 1.2.1.3 Ứng dụng BaSO4 .16 1.2.2 Cơng thức cấu tạo tính chất nhơm oxit 19 1.2.2.1 Tổng quan nhôm oxit 19 1.2.2.2 Tích chất Al2O3 19 1.2.2.3 Ứng dụng 20 1.2.3 Tổng quan, tính chất ứng dụng Silic dioxit 21 1.2.3.1 Tổng quan Silic dioxit 21 1.2.3.2 Tính chất vật lý 22 1.2.3.3 Tính chất hóa học .22 1.2.3.4 Ứng dụng 23 1.2.4 Sắt oxit 24 1.2.4.1 Sắt( II) oxit ( FeO) 24 1.2.4.2 Sắt (III) oxit ( Fe2O3) .26 1.2.4.3 Sắt từ oxit (Fe3O4) .28 1.3 Một số tác nhân sử dụng để hòa tách quặng barit 30 1.3.1 Axit Clohydric 30 SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH 1.3.1.1 Tính chất vật lý 30 1.3.1.2 Tính chất hóa học HCl 31 1.3.1.3 Ứng dụng HCl 33 1.3.1.4 An toàn HCl 35 1.3.2 Axit H2SO4 36 1.3.2.1 Tính chất vật lý 36 1.3.2.2 Tính chất hóa học 37 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 2.1 Phương pháp hòa tách sắt dung dịch HCl 38 2.2 Các phương pháp phân tích 39 2.2.1 Phương pháp chuẩn độ tạo phức 39 2.2.2 Các phương pháp phân tích xác định cấu trúc 39 2.2.2.1 Phương pháp phổ tán xạ lượng EDX( Energy- dispersive X-ray spectroscopy) 39 2.2.2.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM- Scanning Electron Microscope) 41 2.3 Thực nghiệm 41 2.3.1 Hóa chất dụng cụ 41 2.3.1.1 Hóa chất 41 2.3.1.2 Dụng cụ 42 2.3.2 Pha chế dung dịch chuẩn 42 2.3.2.1 Cách tiến hành thí nghiệm .42 2.3.2.2 Xác định hàm lượng sắt (III) theo phương pháp chuẩn độ phức chất .43 2.3.2.3 Xác định hàm lượng sắt (III) 44 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 45 3.1 Kết phân tích mẫu barite 45 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách oxit sắt khỏi quặng 46 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng 46 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng 48 SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit HCl 51 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ Rắn/Lỏng 54 3.3 Kết phân tích bề mặt SEM 57 3.4 Kết phân tích phương pháp EDX 58 KẾT LUẬN 59 PHỤ LỤC 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH Danh mục bảng Bảng 1.1 Các ô mạng sở thuộc hệ tinh thể trục thoi 14 Bảng 1.2: Yêu cầu thành phần bột Barite tiêu chuẩn API[31] 17 Bảng 1.3: Yêu cầu thành phần bột Barite sơn[31] 18 Bảng 1.4: Thuộc tính FeO 24 Bảng 1.5: Thuộc tính Fe2O3 26 Bảng 1.6: Thông số HCl 30 Bảng 1.7: Bảng sử dụng nhiệt độ 20 °C áp suất atm (101,325 kPa) .31 Bảng 1.8: Tính chất H2SO4 .36 Bảng 3.1 Bảng điều kiện phản ứng giai đoạn loại bỏ sắt .47 Bảng 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tách sắt 47 Bảng 3.3 Bảng điều kiện phản ứng giai đoạn loại bỏ sắt .50 Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất tách sắt .50 Bảng 3.5 Bảng điều kiện phản ứng giai đoạn loại bỏ sắt .53 Bảng 3.6 Ảnh hưởng nồng độ HCl đến hiệu suất tách sắt .53 Bảng 3.7 Bảng điều kiện phản ứng giai đoạn loại bỏ sắt .56 Bảng 3.8 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn lỏng đến hiệu suất tách sắt .56 Bảng 3.9 Thành phần hóa học sản phẩm sau tách sắt .58 SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH Danh mục hình Hình 1.1 Đồ thị tình hình sản xuất barit giới 10 Hình 1.2: Hệ tinh thể BaSO4 13 Hình 1.3: BaSO4 dạng nghiền mịn 14 Hình 2.1 Sơ đồ phương pháp tiến hành thí nghiệm 38 Hình 2.2 Nguyên lý phép phân tích EDX 40 Hình 2.3 nguyên tắc hoạt động SEM .41 Hình 3.1 Quan hệ hiệu suất tách oxit sắt nhiệt độ phản ứng .48 Hình 3.2 Quan hệ hiệu suất tách oxit sắt thời gian phản ứng .51 Hình 3.3 Quan hệ hiệu suất tách oxit sắt nồng độ axit HCl 54 Hình 3.4 Hiệu suất tách oxit sắt theo tỷ lệ rắn/ lỏng 56 Hình 3.5 : Ảnh SEM mẫu Barite sau tách sắt .57 Hình 3.6 Phổ EDX sản phẩm BaSO4 tách sắt 58 Hình 4.1 : Thành phần hóa học mẫu BaSO4 Trung Quốc (dạng sản phẩm thương mại) .60 Hình 4.2 : Kết thành phần kích thước hạt………………………………… 61 SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Phó giáo sư – Tiến sĩ La Thế Vinh tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em suốt trình thực đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Bộ môn Công nghệ chất vô – Viện Kỹ Thuật Hóa Học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ đóng góp ý kiến quý báu cho em trình thực đồ án tốt nghiệp Em chân thành người thân gia đình, anh, chị, bạn phịng thí nghiệm Bộ mơn Cơng nghệ chất vô bên động viên, chia sẻ giúp đỡ em mặt suốt thời gian học tập nghiên cứu vừa qua Một lần em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 06 năm 2016 Sinh viên thực Đinh Diệu Linh SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH MỞ ĐẦU Muối Barium sulfat chất sử dụng rộng rãi với nhiều ứng dụng ngành cơng nghiệp Hiện nay, sản lượng barit (khống bari sunfat quan trọng nhất) toàn cầu 8- 10 triệu tấn/ năm, phần chủ yếu (85- 90%) sử dụng để sản xuất dung dịch khoan Số lượng lại dành cho mục đích khác làm chất độn sản xuất sơn, chất phủ bề mặt, chất giảm âm, y tế làm chất phát quang chụp X- quang, sản xuất bê tơng chống phóng xạ, sản xuất hóa chất gốc bari, Tuy nhiên, quặng barit ngun khai khơng đáp ứng thơng số kỹ thuật sản phẩm, đặc biệt ngành công nghiệp sơn, giấy, thủy tinh liên quan đến số độ trắng, độ sáng độ vàng, thêm vào giá thị trường phụ thuộc vào thông số kỹ thuật sản phẩm Xuất phát từ sở đó, đề tài em là: “Nghiên cứu loại bỏ sắt quặng barite” Nội dung đề tài:  Chương I: Tổng quan  Chương II: Các phương pháp nghiên cứu  Chương III: Kết nghiên cứu thảo luận  Kết luận SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Quặng barit 1.1.1 Nguồn gốc quặng Barit Bari sulfat giảm xuống bari sulfide Cacbon, việc phát tình cờ chuyển đổi từ nhiều kỷ trước dẫn đến việc khám phá photpho tổng hợp Barit tồn chủ yếu mỏ, thành tạo nhiều phương thức khác nhau, có q trình sinh học, nhiệt dịch hóa Barit thơng thường tồn mạch Chì – Kẽm đá vơi, mỏ suối nước nóng, với quặng hematit Nó thường liên kết với khoáng vật anglesit celestin Barit xác định thiên thạch Trong năm đầu kỷ 20, thời kỳ thuộc địa Nhật Bản, hokuotolite tìm thấy để tồn tự nhiên khu vực nóng suối Beitou gần thành phố Đài Bắc, Đài Loan Hokutolite khống chất phóng xạ cấu tạo chủ yếu PbSO4 BaSO4 dấu vết chứa U, Th Ra Barit tìm thấy Cheshire, Connecticut, De Kalb, New York, Fort Wallace, New Mexico, khai thác Arkansas, Connecticut, Virginia, Bắc Carolina, Georgia, Tennessee, Kentucky, Nevada, Missouri Mỹ Bên ngồi Mỹ, có vùng khác Baia Sprie, Romania, Westmoreland, Cornwell, Cumberland, Derbyshire, Muirsheriel, Perthishire, Argyllshire, Surrey Anh, Canada, Iran Ngồi cịn có Trung Quốc, Ấn Độ, Maroc, Peru, Chile, Libya, Thổ Nhĩ Kỳ, Ireland, Canada, Iran, Brasil, Hy Lạp vùng Barberton Mountain Land, Nam Phi Trong tự nhiên, Bari sulfate thành phần quặng barit chứa nhiều tạp chất khác nên quặng nguyên liệu để sản xuất Bari sulfate kinh doanh Ngồi ra, quy mơ phịng thí ngiệm, điều chế thu hồi Bari sulfate việc thực phản ứng tạo muối nguyên liệu liên quan, gọi Bari sulfate tổng hợp: SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH Ba2+ + SO42-→ BaSO4 1.1.2 Tình hình khai thác, chế biến thị trường barit giới 1.1.2.1 Tình hình khai thác, chế biến quặng barit Barit (BaSO4) loại khoáng Bari quan trọng nhất, sử dụng chủ yếu cơng nghiệp khai thác dầu khí thành phần nước bùn khoan Ngồi ra, barit cịn dùng làm chất độn cho chất dẻo, sơn làm phụ gia cho thủy tinh , Hiện nay, Trung Quốc nước sản xuất barit lớn giới Các mỏ barit Trung Quốc phần lớn tập trung tỉnh Quảng Đông, tỉnh chiếm đến 53% sản lượng barit nước Các tỉnh Hồ Nam Quý Châu có nguồn barit quan trọng Năm 2001, tổng sản lượng barit Trung Quốc đạt 3,8 triệu Ấn Độ nước cung ứng barit lớn thứ hai giới, ước tính năm 2001 nước sản xuất 650.000 barit Tại Mỹ, phần lớn mỏ quặng barit nằm bang Nevada, nơi có nhà sản xuất nước bùn khoan lớn Mỹ sản xuất khoảng 0.5 triệu barit/ năm Ngoài ra, Ma rốc nước sản xuất barit quy mô lớn, với tổng sản lượng năm 2001 đạt 320.000 Vào năm 2013, Trung Quốc Ấn Độ nhà sản xuất barit hàng đầu họ có nguồn lực lớn xác định nhà sản xuất quan trọng tương lai gần Tuy nhiên, tiềm cho nguồn tài nguyên barit chưa khám phá Hoa Kỳ nhiều quốc gia khác đáng kể Nguồn cung thắt chặt dự kiến chi phí tăng năm tới đáp ứng cách tăng sản lượng từ quốc gia Kazakhstan, Mexico, Morocco Việt Nam Phần lớn sản lượng barit giới sử dụng ngành cơng nghiệp dầu khí Barit chiếm đến 40% thành phần nước bùn khoan Barit sử dụng chủ yếu trước hết tỷ trọng cao (barit tinh khiết có trọng lượng riêng 4,5) giúp khống chế SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH áp lực lớn mũi khoan xuống Ngoài ra, barit cịn có ưu điểm có độ trung tính cao nên gây ăn mịn mũi khoan Hình 1.1 Đồ thị tình hình sản xuất barit giới (Sản xuất Hoa Kỳ tiêu thụ Hoa Kỳ từ năm 1950 đến 2011.Dữ liệu từ Kelly Matos (2013) ) 1.1.2.2 Triển vọng thị trường Barit Sự thay đổi quan trọng có tác dụng dài hạn tình hình cung ứng barit giới sụt giảm mạnh sản xuất barit Mỹ tăng sản xuất tương ứng Trung Quốc Đầu thập niên 1980, riêng công ty bang Nevada (Mỹ)đã sản xuất triệu barit Hiện nay, Nevada cịn cơng ty lớn hoạt động lĩnh vực này, với tổng sản lượng khoảng 0,5 triệu Trong thời gian đó, sản lượng barit Trung Quốc tăng mạnh từ 0,8 triệu lên đến 3,8 triệu tấn, chiếm nửa tổng sản lượng thể giới SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH Bảng 3.3 Bảng điều kiện phản ứng giai đoạn loại bỏ sắt Điều kiệu phản ứng Giá trị Phần trăm HCl,% 14 Nhiệt độ phản ứng,oC 100± Thời gian phản ứng,h 0.5-2 Tốc độ khuấy trộn, vòng/phút 500 Tỷ lệ rắn/ lỏng, g/ml 1:1 Kết tách sắt thu bảng sau: Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất tách sắt Thời gian 0.5 1.5 phản ứng(h ) Lượng sắt tách ra(%) 0.42 0.48 0.482 0.485 Hiệu suất tách sắt(%) 57.53 65.75 66.03 66.44 Từ bảng 3.4, xây dựng quan hệ thời gian phản ứng hiệu suất tách sắt hình 3.2 SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH 68 Hiệu suất tách Fe (%) 66 64 62 60 58 56 54 52 0.5 1.5 Thời gian phản ứng (h) Hình 3.2 Quan hệ hiệu suất tách oxit sắt thời gian phản ứng Từ bảng 3.4 đồ thị 3.2 ta thấy: Khi thời gian phản ứng tăng hiệu suất tách sắt tăng không đáng kể Trong khoảng thời gian từ 0.5h đến 1h hiệu suất tách sắt tăng từ 57.53% đến 65.75% Sau thời gian khuấy 1h, tăng thời gian khuấy lên 1.5h 2h thấy hiệu suất tách sắt tăng khơng đáng kể, điều giải thích thời gian phản ứng lâu lượng HCl bay nhiều nên hiệu suất tách thay đổi không đáng kể Từ khảo sát hiệu suất tách sắt quặng barit thay đổi theo thời gian, chọn thời gian phản ứng 1h nhiệt độ tối ưu để tiến hành khảo sát yếu tố sau 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit HCl Ở khảo sát trước, ta chọn nhiệt độ 100oC, thời gian 1h để thực khảo sát sau, thực phản ứng giờ, 100oC, với nồng độ axit HCl 14% cho hiệu suất tách 65.75%, khảo sát này, ta khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit HCl đến hiệu suất tách sắt Khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit HCl thực 14, 16, 18, 20% SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH Cân 20(g) BaSO4 (đã sấy khô) cho vào cốc thủy tinh chịu nhiệt 250ml, thêm 20ml HCl có nồng độ khảo sát 14, 16, 18, 20% vào cốc chứa BaSO4 , đặt cốc lên máy khuấy từ gia nhiệt nhiệt độ 100oC, đạt nhiệt độ 100oC bắt đầu tính thời gian khuấy khoảng thời gian 1h, hỗn hợp khuấy trộn với tốc độ 500 vòng/ phút, tỷ lệ rắn/ lỏng 1:1(g/ml) Kết thúc trình phản ứng, đem hỗn hợp lọc thu dung dịch (A) bã rắn BaSO4 chưa rửa (B) Dung dịch (A) chứa muối sắt clorua tạp chất, dung dịch đem phân tích sau: Lấy 25 ml "dung dịch A" cho vào cốc dung tích 250 ml Thêm vào cốc giọt đến giọt dung dịch hydropeoxit 30 % Đun sôi nhẹ phút, sau thêm vào ml dung dịch axit sunfosalisilic 10 % Thêm nước cất đến thể tích khoảng 100 ml Dùng dung dịch axit clohydric (1: 1) dung dịch natri hydroxit 10 % nhỏ từ từ để điều chỉnh pH đến 1,5 ÷ 2,0 (dung dịch chuyển sang màu tím thẫm) Đun nóng dung dịch bếp điện đến 60 oC 70 oC Chuẩn độ dung dịch cịn nóng dung dịch tiêu chuẩn EDTA 0,01 M đến màu dung dịch chuyển từ tím đỏ sang vàng rơm Ghi thể tích EDTA tiêu thụ từ tính lượng Fe(III) tách khỏi quặng Quá trình lọc rửa bã rắn (B): Bã rắn BaSO4 tách sắt đem lọc rửa nhiều lần, rửa nước cất, kiểm tra pH giấy quỳ, thực lại thao tác rửa kiểm tra pH mơi trường trung tính Nước rửa sau mơi trường trung tính đem kiểm tra lượng ion Cl- cách nhỏ vài giọt AgNO3 vào, thấy kết tủa trắng (AgCl) xuất nghĩa chưa tách hết ion Cl- dung dịch, thực lại thao tác rửa kiểm tra không thấy xuất kết tủa trắng tức hết ion Cl- Sau lọc rửa sạch, bã rắn (B) mơi trường trung tính khơng cịn ion Clnữa đem bã rắn vào tủ sấy để sấy khô, barit sau sấy khô cảm quan xác định độ trắng quặng Các điều kiện sử dụng giai đoạn loại bỏ sắt barite tổng hợp bảng sau: SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH Bảng 3.5 Bảng điều kiện phản ứng giai đoạn loại bỏ sắt Điều kiệu phản ứng Giá trị Phần trăm HCl, % 14-20 Nhiệt độ phản ứng,oC 100±5 Thời gian phản ứng,h Tốc độ khuấy trộn, vòng/ phút 500 Tỷ lệ rắn/ lỏng, g/ml 1:1 Kết tách sắt thu bảng sau: Bảng 3.6 Ảnh hưởng nồng độ HCl đến hiệu suất tách sắt Nồng độ axit 14 16 18 20 HCl(%) Lượng sắt tách 0.480 ra(%) 0.482 0.502 0.498 Hiệu suất tách 65.75 sắt(%) 66.03 68.77 68.22 Từ bảng 3.6, xây dựng quan hệ nồng độ axit HCl hiệu suất tách sắt hình 3.3 SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 53 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH 70 Hiệu suất tách Fe (%) 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 14 16 18 20 Nồng độ axit HCl (%) Hình 3.3 Quan hệ hiệu suất tách oxit sắt nồng độ axit HCl Từ bảng 3.6 đồ thị 3.3 ta thấy: Khi nồng độ axit tăng từ 14%- 18% hiệu suất tách tăng từ 65.75 đến 68.77% Tiếp tục tăng nồng độ axit HCl từ 18% lên 20% hiệu suất tách giảm từ 68.77% xuống 68.22%, điều giải thích nồng độ 20% hoạt tính H+ giảm, hiệu suất tách quặng bắt đầu có tượng giảm Từ khảo sát ảnh hưởng hiệu suất tách sắt quặng barit theo nồng độ axit, chọn nồng độ axit 18% nồng độ tối ưu để tiến hành khảo sát yếu tố sau 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ Rắn/Lỏng Ở khảo sát trước, ta chọn nhiệt độ 100oC, thời gian 1h với nồng độ axit HCl 18% để thực khảo sát sau, thực phản ứng giờ, 100oC, nồng độ axit HCl 18% với tỷ lệ rắn/lỏng( g/ml) 1:1 cho hiệu suất tách 68.77%, khảo sát này, ta khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ rắn/lỏng( g/ml) đến hiệu suất tách sắt Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ rắn/lỏng thực 1:0.5, 1:1, 1:1.5(g/ml) Cân 20(g) BaSO4 (đã sấy khô) cho vào cốc thủy tinh chịu nhiệt 250ml, thêm 20ml HCl có nồng độ 18 % vào cốc chứa BaSO4 , đặt cốc lên máy khuấy từ gia nhiệt nhiệt độ 100oC, đạt nhiệt độ 100oC bắt đầu tính thời gian khuấy khoảng SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 54 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH thời gian 1h, hỗn hợp khuấy trộn với tốc độ 500 vòng/ phút, tỷ lệ rắn/ lỏng khảo sát 1:0.5, 1:1, 1:1.5(g/ml) Kết thúc trình phản ứng, đem hỗn hợp lọc thu dung dịch (A) bã rắn BaSO4 chưa rửa (B) Dung dịch (A) chứa muối sắt clorua tạp chất, dung dịch đem phân tích sau: Lấy 25 ml "dung dịch A" cho vào cốc dung tích 250 ml Thêm vào cốc giọt đến giọt dung dịch hydropeoxit 30 % Đun sôi nhẹ phút, sau thêm vào ml dung dịch axit sunfosalisilic 10 % Thêm nước cất đến thể tích khoảng 100 ml Dùng dung dịch axit clohydric (1: 1) dung dịch natri hydroxit 10 % nhỏ từ từ để điều chỉnh pH đến 1,5 ÷ 2,0 (dung dịch chuyển sang màu tím thẫm) Đun nóng dung dịch bếp điện đến 60 oC 70 oC Chuẩn độ dung dịch cịn nóng dung dịch tiêu chuẩn EDTA 0,01 M đến màu dung dịch chuyển từ tím đỏ sang vàng rơm Ghi thể tích EDTA tiêu thụ từ tính lượng Fe(III) tách khỏi quặng Quá trình lọc rửa bã rắn (B): Bã rắn BaSO4 tách sắt đem lọc rửa nhiều lần, rửa nước cất, kiểm tra pH giấy quỳ, thực lại thao tác rửa kiểm tra pH mơi trường trung tính Nước rửa sau mơi trường trung tính đem kiểm tra lượng ion Cl- cách nhỏ vài giọt AgNO3 vào, thấy kết tủa trắng (AgCl) xuất nghĩa chưa tách hết ion Cl- dung dịch, thực lại thao tác rửa kiểm tra không thấy xuất kết tủa trắng tức hết ion Cl- Sau lọc rửa sạch, bã rắn (B) mơi trường trung tính khơng cịn ion Clnữa đem bã rắn vào tủ sấy để sấy khô, barit sau sấy khô cảm quan xác định độ trắng quặng Các điều kiện sử dụng giai đoạn loại bỏ sắt barite tổng hợp bảng sau: SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 55 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH Bảng 3.7 Bảng điều kiện phản ứng giai đoạn loại bỏ sắt Điều kiệu phản ứng Giá trị Phần trăm HCl,% 18 Nhiệt độ phản ứng,oC 100±5 Thời gian phản ứng,h Tốc độ khuấy trộn, vòng/phút 500 Tỷ lệ rắn/ lỏng, g/ml 1:0.5- 1:1.5 Kết tách sắt thu bảng sau: Bảng 3.8 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn lỏng đến hiệu suất tách sắt Tỷ lệ rắn/lỏng 1:0.5 1:1 1:1.5 Lượng sắt tách ra(%) 0.479 0.502 0.703 Hiệu suất tách sắt(%) 64.62 68.77 96.30 Từ bảng 3.8, xây dựng quan hệ tỷ lệ rắn/ lỏng hiệu suất tách sắt hình 3.4 100 Hiệu suất tách Fe (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 1:0.5 1:1 1:1.5 Tỷ lệ rắn/lỏng (g/ml) Hình 3.4 Hiệu suất tách oxit sắt theo tỷ lệ rắn/ lỏng SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 56 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH Từ bảng 3.8 đồ thị 3.4 ta thấy: Khi tỷ lệ rắn/lỏng giảm hiệu suất tách sắt tăng Trong khoảng tỷ lệ rắn/ lỏng từ 1:0.5- 1:1 hiệu suất tăng chậm, không đáng kể từ 64.62% lên 68.77%, điều giải thích lượng lỏng ít, tức lượng HCl ít, khơng đủ lượng axit để phản ứng hết với tạp chất Trong khoảng tỷ lệ rắn/ lỏng từ 1:1- 1:1.5, lượng axit tăng nên hiệu suất tăng nhanh từ 68.77% đến 96.30% Từ khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ rắn/lỏng đến hiệu suất phản ứng, chọn tỷ lệ rắn/ lỏng 1:1.5 tỷ lệ tối ưu 3.3 Kết phân tích bề mặt SEM Ảnh SEM mẫu barit điều kiện 100oC, thời gian 1h, với nồng độ axit HCl 18% tỉ lệ rắn/ lỏng 1: 1,5 hình 3.6 Hình 3.5 : Ảnh SEM mẫu Barite sau tách sắt Nhận xét: Mẫu quặng sau tách sắt có hình dạng kích thước thay đổi, kích thước trung bình 5-10µm, điều trình chế biến quặng Barit ban đầu Q trình tắch sắt khơng làm thay đổi đáng kể hình dạng kích thước hạt quặng so với quặng ban đầu SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 57 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH 3.4 Kết phân tích phương pháp EDX Bảng 3.9 Thành phần hóa học sản phẩm sau tách sắt Element Ba O S Fe Total Mass(%) 70,76 18,16 11,08 100 Atom(%) 25,82 56,86 17,32 100 FeKb BaLsum BaLb BaLr2 FeKa 300 BaLr 450 BaLl 600 SKb 750 FeLa BaMo Counts 900 BaLb2 BaLa 1050 SKa 1200 001 OKa 1350 150 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 keV Hình 3.6 Phổ EDX sản phẩm BaSO4 tách sắt SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 58 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH KẾT LUẬN Nghiên cứu thực để loại bỏ tạp chất màu nhà máy chế biến BaSO4 Trung Quốc Dựa vào kết đạt trình bày trên, rút kết luận sau: - Đã chọn điều kiện tối ưu để tách sắt quặng Barit :  Nồng độ axit HCl 18%  Thời gian phản ứng 1h  Nhiệt độ phản ứng 100oC  Tỷ lệ rắn/ lỏng 1:1.5 - Kết sau tách sắt đạt hiệu suất tách 96.30%, lượng sắt lại 0.027% đáp ứng yêu cầu sản phẩm thương mại [phụ lục] SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH PHỤ LỤC Hình 4.1 : Thành phần hóa học mẫu BaSO4 Trung Quốc (dạng sản phẩm thương mại) SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 60 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH Hình 4.2 Kết thành phần kích thước hạt SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 61 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mohamed M Rashad, M.M.S Sanad, International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials Volume 23, Number 9, September 2016 [2] Inżynieria Mineralna, LIPIEC- GRUDZIEN, Journal of the Polish Mineral Engineering Society,7/2017 [3] Linna Hu, Guangxiu Wang, Chun Yang, Rong Cao, Chinese Society of Particuology and Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, 2005 [4] Craig A Johnson, Nadine M Piatak, and M Michael Miller, Critical Mineral Resources of the United States—Economic and Environmental Geology and Prospects for Future Supply, 2001 [5] Eric Creceliu, Study of Barite Solubility and the Release of Trace Components to the Marine Environment, 12/2007 [6] La Văn Bình, Khoa học công nghệ vật liêu, Nhà xuất Đại học Bách khoa Hà Nội, 2000 [7] Lê Công Dưỡng, Vật liệu học, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1997 [8] Phan Văn Tường, Các phương pháp tổng hợp vật liệu gốm, NXB Đại học quốc gia Hà Nội, 2007 [9] Phan Ngọc Nguyên, Kỹ thuật phân tích vật lý, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2005 [10] Phạm Văn Tường, Vật liệu vơ (Giáo trình), Đại học khoa học tự nhiên, Đại học quốc gia Hà Nội, 2001 [11] Koch, Carl C, Nanostructured Materials, Processing, Synthesis, Properties, and Applications, Noyes publication, 2001 [12] Chuan-yi Wang, Joseph Rabani, Detlef W, Bahneman, Jurgen K Dohrman, Journal of photochemistry and photobiology A Chemistry, Vol 148, 2002, pp 169-176 [13] Husain A.M, Neppolian B, Kim S.H, Kim J.Y, Choi H.C, Lee K, Park S.J, Heeger A.J, Appl Phys Lett, 94, 2009 SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 62 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH [14] Liqiang Jing, Guohui Jian, Yichun Qu, Yujie Feng, Xu Qin, Journal of hazardous materais 172, 2009, pp 1168-1174 [15] M.D.Caralho, A.L.Castro, M.R.Numes, L.P.Ferreira, J.C.Jumas, F.M.Costa, M.H.Florena, Journal of solid state chemistry 182, 2009, pp 1838-1845 [16] Mike Schmotzer (Grad Student), Dr Farhang Shadman (faculty advisor), Department of chemical and environment engineering, University of Arizona, 2004 [17] Nabil Lamia, Miguel Jorge, Migue A Granato, Filipe A.Almeida Paz, Hurbert Chevreau, Chemical engineering science 64, 2009, pp 3256-3259 [18] Bo Chi, Song Han, Jian Pu, Li Jian, Siyao Guo, Haifeng Mao, Congcong Wu, Li Chao Jia, Journal of alloys and compounds, 2012 [19] Choi J, Park H, Hoffman M.R, J Mater Research 25, 2009, pp 149-158 [20] Aaron, Wold, Solid state Chemistry, Chapman and Hall, London, 2003 [21] Cao, Guozhong, Nano structures and nanomaterials, Synthesis, Properties and Applications, Imperial College Press, 2004 [22] Pecharsky, Vitalij K, Fundamentals of powder diffraction and structural characterization of materials Springer Science, Business Media, Inc., pp, 2003 [23] Bengisu, M Engineering Ceramics, Copyright by Springer – Verlag Berlin, Germany, 2001 [24] Akpan.U.G, Hameed.B.H, Journal of hazardous materials 170, 2009, pp 520529 [25] G Soler-Illia, A Louis, and C Sanchez, Synthesis and characterization of mesostructured titania-based materials through evaporation-induced selfassembly, Chemistry of Materials, vol 14, no 2, pp 750–759, 2002 [26] J C Yu, L Z Zhang, Z Zheng, and J C Zhao, Synthesis and characterization of phosphated mesoporous titanium dioxide with high photocatalytic activity, Chemistry of Materials, vol 15, no 11, pp 2280–2286, 2003 [27] K E Karakitsou and X E Verykios, Effects of altervalent cation doping of TiO2 on its performance as a photocatalyst for water cleavage, Journal of Physical Chemistry, vol 97, no 6, pp 1184–1189, 1993 SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 63 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH [28] Kumar A, Mohanta K, Kumar D and Prakash O Properties and Industrial Applications of Rice Husk: A Review International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering 2012; 2: 86-90 [29] Tribe NCfS Utilization and recycling of agricultural wastes/byproducts: A country Report New Delhi: Department of Science and Technology, 1974 [30] Huỳnh Đức Minh, Khoáng vật học silicat (2006), Hà Nội [31] Công ty TNHH MRB, thông tin sản phẩm, 2011, Việt Nam SVTH: ĐINH DIỆU LINH – MSSV: 20142543 Trang 64 ... từ sở đó, đề tài em là: ? ?Nghiên cứu loại bỏ sắt quặng barite? ?? Nội dung đề tài:  Chương I: Tổng quan  Chương II: Các phương pháp nghiên cứu  Chương III: Kết nghiên cứu thảo luận  Kết luận... 20142543 Trang 37 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp hòa tách sắt dung dịch HCl Nghiên cứu sở hóa lý phản ứng hịa tách oxit sắt với axit HCl... Trang 44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PGS.TS LA THẾ VINH CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết phân tích mẫu barite Mẫu barite ban đầu đem phân tích lượng Fe sau:  Nguyên tắc Phá mẫu quặng Barit