Luận văn thạc sỹ nghiên cứu điều chế zno chất lượng cao từ quặng kẽm bắc kạn bằng phương pháp amoni

Dịch vụ viết thuê đề tài – KB Zalo/Tele 0917.193.864 – luanvantrust.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN NGỌC VƯỢNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ ZnO CHẤT LƯỢNG CAO TỪ QUẶNG KẼM BẮC KẠN BẰNG PHƯƠNG PHÁP AMONI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Kham thảo miễn phí – Kết bạn Zalo/Tele 0917.193.864 Dịch vụ viết thuê đề tài – KB Zalo/Tele 0917.193.864 – luanvantrust.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN NGỌC VƯỢNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ ZnO CHẤT LƯỢNG CAO TỪ QUẶNG KẼM OXIT BẮC KẠN BẰNG PHƯƠNG PHÁP AMONI Chun ngành: Hóa vơ Mã số: 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS NGHIÊM XUÂN THUNG LỜI CẢM ƠN Kham thảo miễn phí – Kết bạn Zalo/Tele 0917.193.864 Dịch vụ viết thuê đề tài – KB Zalo/Tele 0917.193.864 – luanvantrust.com Qua cơng trình này, em xin cảm ơn PGS.TS Nghiêm Xn Thung tận tình hướng dẫn để cơng trình hoàn thành Em xin cảm ơn tất thầy giáo, giáo mơn Hóa Vơ thầy khoa Hóa Học – Trường ĐH KHTN – ĐH QG Hà Nội Xin chân thành cảm ơn tới đồng nghiệp Trung tâm Triển khai Công nghệ Viện Công nghệ Xạ nơi tác giả công tác bạn bè lớp động viên, khích lệ tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành luận văn Cũng tơi xin dành tình cảm lòng biết ơn sâu sắc tới người thân gia đình ln chia sẻ động viên hỗ trợ Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2014 Học viên Trần Ngọc Vượng Kham thảo miễn phí – Kết bạn Zalo/Tele 0917.193.864 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU PHẦN TỔNG QUAN 1.1 Tính chất lý hóa học ứng dụng ZnO 1.1.1 Tính chất ZnO 1.1.2 Ứng dụng bột ZnO 1.2 Một số phương pháp điều chế kẽm oxit 1.2.1 Phương pháp thăng hoa oxy hóa 1.2.2 Phương pháp hoàn nguyên oxy hóa 1.2.3 Phương pháp Thủy luyện axit vô 10 1.2.4 Phương pháp thủy luyện kẽm hệ amoniac tác nhân phối hợp 11 1.2.4.1 Giới thiệu phương pháp .11 1.2.4.2 Nguyên tắc lựa chọn thơng số hịa tách quặng chung 11 1.2.4.3 Tinh chế dung dịch .14 1.3 Khái quát quặng kẽm vùng Bắc Kạn 15 PHẦN THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Các hóa chất thiết bị sử dụng đề tài .16 2.1.1 Hóa chất 16 2.1.2 Thiết bị .16 2.2 Các phương pháp đánh giá, kiểm tra chất lượng nguyên liệu sản phẩm 17 2.2.1 Phương pháp xác định hàm lượng kẽm 17 2.2.2 Phơng pháp chuẩn xác ®Þnh Pb b»ng Ditizon (HDz) 18 2.2.3 Phương pháp quang phổ plasma ghép nối phổ khối (ICP-MS) .19 2.2.4 Phương pháp phân tích nhiễu xạ Rơn ghen – XRD 20 2.2.5 Phơng pháp xỏc định diện tích bề mặt riêng sản phẩm ZnO 21 2.2.6 Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron MicroscopySEM) .25 Thực nghiệm 28 2.3.1 Đánh giá thành phần khống vật học quặng kẽm oxít hàm lượng kẽm thấp vùng Bắc Kạn 28 2.3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hòa tách quặng kẽm oxit vùng Bắc Kạn hệ tác nhân amoniac amoni cacbonat .28 2.3.2.1 Xác định tỷ lệ nguyên liệu tác nhân hòa tách 28 2.3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ amoniac amoni cacbonat tới khả hòa tách 29 2.3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng kích thước hạt quặng tới khả hòa tách .29 2.3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ tới q trình hịa tách 2.3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng thời gian tới q trình hịa tách 2.3.2.6 Khảo sát ảnh hưởng đảo trộn tới q trình hịa tách 2.3.3 Tinh chế dung dịch hòa tách 2.3.4 Nghiên cứu giải pháp công nghệ thu hồi kẽm dung dịch sau hòa tách dạng kẽm oxit chất lượng cao 2.3.4.1 Nghiên cứu khả thu nhận muối kẽm cacbonat bazơ từ dung dịch phức kẽm - amoniac - amonicacbonat 2.3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung thời gian nung tới chất lượng sản phẩm kẽm oxit 30 30 30 31 31 31 31 PHẦN KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 Đánh giá thành phần khoáng học thành phần hóa học quặng kẽm oxit vùng Bắc Kạn 33 3.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến khả hòa tách quặng kẽm oxit vùng Bắc Kạn hệ tác nhân amoniac amoni cacbonat 35 3.2.1 Xác định tỷ lệ nguyên liệu tác nhân hòa tách 35 3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ amoniac amoni cacbonat tới khả hòa tách 38 3.2.3 Ảnh hưởng kích thước hạt quặng tới khả hịa tách 40 3.2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ tới q trình hịa tách 42 3.2.5 Ảnh hưởng thời gian tới q trình hịa tách 45 3.2.6 Ảnh hưởng đảo trộn tới q trình hịa tách 48 3.3 Nghiên cứu giải pháp công nghệ điều chế kẽm oxit chất lượng cao từ dung dịch sau hòa tách 49 3.3.1.Nghiên cứu khả thu nhận muối kẽm cacbonat bazơ từ dung dịch phức kẽm - amoniac - amonicacbonat 49 3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung thời gian nung tới chất lượng sản phẩm kẽm oxit 50 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………… 59 DANH MỤC BẢNG Stt Kí hiệu Bảng 3.1 Tên bảng Kết phân tích thành phần hóa học mẫu quặng kẽm oxit Bắc Kạn theo phương pháp phân tích quang phổ plasma ghép nối phổ khối(ICP-MS) Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Khả hòa tan kẽm oxit hệ amoniac – amoni cacbonat Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu tác nhân hòa tách tới khả hòa tách kẽm Ảnh hưởng nồng độ amoniac amoni cacbonat tới khả hòa tách kẽm Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 10 Bảng 3.10 11 Bảng 3.11 12 Bảng 3.12 Ảnh hưởng kích thước hạt tới khả hòa tách kẽm Ảnh hưởng nhiệt độ tới khả hòa tách Ảnh hưởng thời gian tới hiệu suất hòa tách kẽm Ảnh hưởng yếu tố đảo trộn tới hiệu suất hòa tách kẽm Ảnh hưởng thời gian khuấy xục khí tới hiệu suất thu hồi muối kẽm Sự ảnh hưởng nhiệt độ nung tới chất lượng sản phẩm ZnO Sự ảnh hưởng thời gian nung tới chất lượng sản phẩm ZnO Kết đo bề mặt riêng sản phẩm ZnO thu theo phương pháp amoni 13 Bảng 3.13 14 Bảng 3.14 Kết đo bề mặt riêng sản phẩm ZnO thu theo phương pháp thăng hoa oxy hóa So sánh chất lượng sản phẩm ZnO thu phương pháp amoni phương pháp thăng hoa oxy hóa DANH MỤC HÌNH VẼ Stt Kí hiệu Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 3.1 Hình 3.2 Tên hình vẽ Cấu trúc lục giác Wurzite tinh thể ZnO Cấu trúc mạng tinh thể kiểu lập phương giả kẽm Cấu trúc mạng tinh thể lập phương kiểu NaCl Thiết bị ICP-MS Máy phân tích nhiễu xạ tia X Siemens D5005 Thiết bị ASAP 2010 - Micromeritics vµ Autochem II 2920Micromeritics Sơ đồ nguyên lý máy chụp SEM Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu quặng kẽm oxit Bắc Kạn Đồ thị thể ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu tác nhân hòa tách tới nồng độ dung dịch kẽm sau hòa tách 10 Hình 3.3 11 Hình 3.4 12 Hình 3.5 13 Hình 3.6 14 Hình 3.7 15 Hình 3.8 Đồ thị thể ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu tác nhân hòa tách tới hiệu suất hòa tách kẽm Đồ thị thể ảnh hưởng nồng độ amoniac amoni cacbonat tới nồng độ dung dịch kẽm sau hòa tách Đồ thị thể ảnh hưởng nồng độ amoniac amoni cacbonat tới hiệu suất hòa tách quặng Đồ thị thể ảnh hưởng kích thước hạt tới nồng độ dung dịch kẽm sau hòa tách Đồ thị thể ảnh hưởng kích thước hạt tới hiệu suất hịa tách quặng Đồ thị thể ảnh hưởng nhiệt độ tới nồng độ dung dịch kẽm sau hòa tách 16 Hình 3.9 17 Hình 3.10 18 Hình 3.11 19 Hình 3.12 20 Hình 3.13 21 Hình 3.14 22 Hình 3.15 23 Hình 3.16 Đồ thị thể ảnh hưởng nhiệt độ tới hiệu suất hòa tách quặng Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian tới nồng độ dung dịch kẽm sau hòa tách nhiệt độ thường Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian tới nồng độ dung dịch kẽm sau hòa tách nhiệt độ 50°C Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian tới hiệu suất hòa tách quặng nhiệt độ thường Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian tới hiệu suất hòa tách quặng nhiệt độ 50°C Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu sản phẩm kẽm oxit sau nung 600°C khoảng thời gian 120 phút Kết chụp bề mặt sản phẩm sau nung 600°C, thời gian 120 phút độ phóng đại 5000 lần Kết chụp bề mặt sản phẩm sau nung 700°C, thời gian 120 phút độ phóng đại 10000 lần 24 Hình 3.17 Sơ đồ thí nghiệm điều chế kẽm oxít từ quặng kẽm oxít vùng Bắc Kạn phương pháp thủy luyện với hệ tác nhân amoniac amoni cacbonat DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BET ICP - MS IR HDz NR SEM VCNXH V NLNT XRD ZnO amoni ZnO TH OXH Brunauer-Emmet-Teller Inductively coupled plasma mass spectrometry Isoprene Rubber Dithizon Natural Rubber Scanning Electron Microscopy Viện Công nghệ Xạ Hiếm Viện Năng lượng Nguyên tử X Ray Diffraction – Nhiễu xạ Rơnghen Kẽm oxit điều chế theo phương pháp amoni Kẽm oxit điều chế theo phương pháp thăng hoa oxy hóa MỞ ĐẦU Kẽm kim loại phổ biến khai thác sử dụng từ lâu Hiện người ta chưa phát có kẽm kim loại tự nhiên Do kẽm có lực hóa học mạnh với oxy, lưu huỳnh nguyên tố khác nên kẽm thường tồn dạng khoáng tự nhiên Trong có nhóm thường gặp khống vật sunfua khoáng vật oxit Ở nước ta khoáng vật chứa kẽm phân bố tương đối rộng tập trung chủ yếu vùng Bắc Kạn, Thái Nguyên Quặng kẽm Bắc Kạn chưa thu hồi nguồn quặng có hàm lượng Zn tương đối nhỏ lượng tạp chất lớn Hiện phương pháp hòa tách quặng kẽm chủ yếu tác nhân axit sunfuric loãng, khả hòa tách tương đối triệt để hòa tan nhiều tạp chất oxit chất tạp Fe, Cu, As Nếu sử dụng phương pháp hòa tách axit tốn hóa chất tạp chất đồng thời bị hòa tan vào dung dịch với kẽm Việc loại bỏ tạp chất dung dịch sau hòa tách tương đối phức tạp tốn kém, loại quặng quặng kẽm vùng Bắc Kạn Phương pháp thủy luyện sử dụng tác nhân amoniac tác nhân phối hợp khác muối amoni cacbonat, sunphát, clorua dựa sở kẽm kim loại lưỡng tính thc nhóm amoniacat Khi cho tiếp xúc nguyên liệu chứa kẽm dạng oxit, muối với dung dịch hòa tách cho phép hòa tan chọn lọc kẽm tạp chất khơng mong muốn Pb, Fe nói chung bị giữ lại dạng kết tủa loại bỏ theo phần bã khơng tan Từ dung dịch hịa tách cho phép thu hồi kẽm dạng 2ZnCO 3.3Zn(OH)2 hay ZnCO3 3Zn(OH)2 chất dễ chuyển hóa thành sản phẩm kẽm oxit chất lượng cao hay hợp chất khác kẽm thuận lợi cho việc thu hồi amoniac tái sử dụng cho trình hòa tách 10 ... chế ZnO chất lượng cao từ quặng kẽm Bắc Kạn phương pháp amoni ” đặt mục tiêu xác định quy trình cơng nghệ điều chế kẽm oxit chất lượng cao từ quặng kẽm vùng Bắc Kạn phương pháp amoni 11 PHẦN TỔNG... - TRẦN NGỌC VƯỢNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ ZnO CHẤT LƯỢNG CAO TỪ QUẶNG KẼM OXIT BẮC KẠN BẰNG PHƯƠNG PHÁP AMONI Chuyên ngành: Hóa vô Mã số: 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng... Nghiên cứu giải pháp công nghệ điều chế kẽm oxit chất lượng cao từ dung dịch sau hòa tách 49 3.3.1 .Nghiên cứu khả thu nhận muối kẽm cacbonat bazơ từ dung dịch phức kẽm - amoniac - amonicacbonat