nghiên cứu khử sắt trong quặng cromit nâng cao môđun cr2o3 lên 3,5 cung cấp luyện fero-crom

Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam có nguồn quặng Crômit tương đối khá, là cơ sở nguyên liệu quan trọng để phát triển công nghiệp thép hợp kim chất lượng và các mặt hàng có gốc crôm như

“Nghiªn cøu khö s¾t trong quÆng cr«mit

n©ng cao m«®un cr2O3/FeO lªn 3,5 cung cÊp

cho luyÖn FEROCR¤M”

mở ĐầU

Thực hiện một trong những chức năng nhiệm vụ chính của Hội chuyên ngành là tổ chức nghiên cứu, đưa tiến bộ khoa học công nghệ vào sản xuất góp phần vào sự phát triển của ngành, vào sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện

đại hóa đất nước, theo yêu cầu của Bộ Công thương, Hội KHKT Đúc Luyện

Kim Việt Nam năm 2007 đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khử sắt trong

crômit Cổ định nâng cao môđun Cr 2 O 3 / FeO lên 3,5 cung cấp cho luyện Fero crôm”

Để triển khai đề tài có tính khoa học, thực tiễn

cao và quan trọng này Trung ương Hội đã giao cho GS.TS Phùng Viết Ngư - Phó Chủ tịch Hội chủ trì và đã tập hợp một lực lượng đông đảo các nhà khoa học, các nhà chuyên môn Hội viên của Hội trong các trường Đại học, Viện nghiên cứu thực hiện các nội dung nghiên cứu và đã hoàn thành nhiệm

vụ đề ra

Thay mặt Trung ương Hội KHKT Đúc Luyện Kim Việt Nam chúng tôi xin chân thành cảm ơn Bộ Công thương, các Trường và Viện nghiên cứu đã tạo điều kiện hỗ trợ và giúp đỡ nhóm nghiên cứu hoàn thành đề tài được giao

Tham gia thực hiện đề tài gồm các Hội viên, Cán bộ chính sau đây:

1 GS.TS Phùng Viết Ngư 7 GS.TSKH Bùi Văn Mưu

2 TS Đặng Văn Hảo 8 Th.S Bùi Thanh Bình

Chương I Tổng quan

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam có nguồn quặng Crômit tương đối khá, là cơ sở nguyên liệu quan trọng để phát triển công nghiệp thép hợp kim chất lượng và các mặt hàng

có gốc crôm như bột màu và bi cromat, gạch chịu lửa cao cấp Nhưng quặng crômit Việt Nam có chất lượng không tốt, hàm lượng Cr2O3 không cao, mođun Cr2O3/FeO thấp (1,7 – 2,0) lại ở dạng hạt mịn < 1mm Vì vậy không thể dùng trực tiếp luyện ferô crôm cao cung cấp cho công nghiệp luyện thép hợp kim và chế tạo các mặt hàng chứa crôm cao cấp Vấn đề có tính thời sự, cấp bách đặt ra cho các nhà khoa học và công nghệ từ nhiều năm nay là làm thế nào để nâng cao chất lượng quặng, đặc biệt là nâng cao mođun Cr2O3/FeO lên trên 3,5 cung cấp cho luyện ferô chất lượng cao

Đề tài: “Nghiên cứu khử sắt trong quặng cromit, nâng cao mođun

Cr 2 O 3 /FeO cung cấp cho luyện ferô crôm” được Bộ Công thương giao cho Hội KHKT đúc luyện kim Việt Nam thực hiện

1.2 Mục tiêu của đề tài

Qua nghiên cứu xác định được quy trình công nghệ khử bớt sắt, nâng cao mođun Cr2O3/FeO Crômit Từ đó đề xuất công nghệ nấu luyện fero crôm phù hợp

1.3 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài và Việt Nam

1.3.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

Trên thế giới trữ lượng quăng Cromit tương đối dồi dào, khoảng 3,4 tỷ tấn Những nước có trữ lượng lớn là Nam Phi, Zimbabuê, Kazakstan, Mỹ, ấn

Độ cũng là những nước khai thác quặng Crômit nhiều trên thế giới (bảng1)

Bảng 1: Sản lượng quặng Crômit của một số nước x 1000 t

2928

666

Phần Lan Brazil

549

300 Toàn thế giới 16.400

Chất lượng quăng được đánh giá qua các tiêu chí về hàm lượng Cr2O3, mođun Cr2O3/FeO, hàm lượng chất tạp có hại và cỡ hạt quặng

Quặng giàu có hàm lượng Cr2O3 cao từ 50 – 60%

Quặng trung bình có hàm lượng Cr2O3 45 – 50%

Quặng nghèo có hàm lượng Cr2O3 30 – 44%

Quặng có chất lượng tốt là quặng có hàm lượng Cr2O3 trên 50%, mođun

Cr2O3/FeO 3-4 hàm lượng S,P thấp và độ hạt 10-50mm Quặng có hàm lượng

Cr2O3 dưới 50% mođun Cr2O3/FeO < 2,5 chứa P,S cao, hạt nhỏ mịn dạng bột

cám là quặng chất lượng thấp

Quặng cung cấp cho luyện ferô là loại chất lượng, đặc biệt để luyện ferô

crôm cao đúng mác đòi hỏi chất lượng càng cao

Quặng cromit của nhiều nước như Nga, KazaksTan, Pakistan, Trung Quốc, Anbania có hàm lượng crôm oxit từ 51% - 60%, hàm lượng sắt oxit thấp

8 – 12 % mođun Cr2O3/FeO 3,0 – 4, độ hạt quặng lớn, dạng cục là loại quặng

chất lượng cao Quặng cromit của Zimbabuê, Philippin v.v sau khi tuyển cũng

có chất lượng Riêng quặng Cromit của Nam Phi có chất lượng thấp, sau khi

tuyển có hàm lượng Cr2O3 49%, FeO 23% mođun Cr2O3/FeO 2,1

Thành phần quặng crômit của một số nước nêu trong bảng 2

Bảng 2 Thành phần quặng crômit của một số nước trên thế giới

Các biện pháp nâng cao chất lượng quặng đặc biệt là nâng cao hàm lượng Cr2O3 giảm hàm lượng FeO và các chất tạp khác như SiO2, MgO, Al2O3lượng chủ yếu là tuyển trọng lực và tuyển từ, tuy nhiên bằng phương pháp tuyển trên chỉ khử được một lượng rất hạn chế nhất là sắt, vì sắt tồn tại chủ yếu ở dạng liên kết với Cr2O3 cho nên không nâng được chất lượng, đặc biệt là

mo đun Cr2O3/FeO

Một số nhà nghiên cứu đã nêu ra hướng nâng cao mođun crôm bằng cách giảm bớt sắt theo phương pháp nhiệt hoá Tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa thấy công bố công trình kết quả nghiên cứu nào về hướng này cũng như các kết quả nghiên cứu khác đưa vào sản xuất Rất có thể do nhiều nước trên thế giới có quặng chất lượng tốt, có thể nhập khẩu không khó, quặng lại ở dạng cục, việc khử sắt có nhiều khó khăn nên chưa phải là vấn đề quá bức xúc; cũng có khả năng vấn đề chưa giải quyết có hiệu quả hoặc do bí quyết ngành nghề nên chưa công bố trên các phương tiện thông tin đại chúng

1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước

Việt Nam có nguồn tài nguyên crômit tương đối khá, tập trung ở vùng

mỏ Cổ Định Thanh Hoá Mỏ crômit Cổ Định là mỏ sa khoáng đã được thăm

dò tỉ mỉ có trữ lượng trên 20 triệu tấn Cr2O3 và 3 triệu tấn Niken và Coban trải dài trên một diện tích rộng 4 km dài hơn 10 km

Mỏ crômit Cổ Định đã được khai thác từ thời Pháp thuộc (1930 – 1931), Nhật thuộc (1942 – 1943) Sau chiến tranh chống Pháp xâm lược năm

1956 nhà nước đã xây dựng xí nghiệp khai thác và tuyển quặng crômit Cổ

Định với sản lượng vài vạn tấn/ năm do Trung Quốc thiết kế xây dựng và tiêu thụ sản phẩm Sau năm 1986 do không tiêu thụ được sản phẩm, qui mô khai tuyển thu hẹp dần Những năm gần đây chỉ còn Công ty crômit Cổ định thuộc công ty kim loại mầu Thái Nguyên khai tuyển theo quy mô công nghiệp ngoài

ra còn có công ty khai thác chế biến khoáng sản Thanh Hoá và đoàn địa chất Bắc Trung bộ tổ chức khai tuyển nhỏ thủ công chủ yếu để xuất khẩu và cho luyện fero crôm trong nước

Quặng crômit Cổ Định là quặng sa khoáng mịn, mỏ lộ thiên, quặng nguyên khai có hàm lượng khoảng 4% Cr2O3 Sau khi tuyển đãi quặng có thành phần trung bình như bảng 3 và bảng 4

Bảng 3 Thành phần quặng tinh cromit Cổ định Thanh Hoá

Các nhà khoa học Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu về tuyển trọng lực, tuyển từ, tuyển từ và tuyển trọng lực kết hợp được thực hiện ở Công

ty kim loại màu Thái Nguyên và một số viện nghiên cứu và trường đại học, nhưng kết quả không loại trừ bớt được sắt nâng mođun Cr2O3/FeO lên theo yêu cầu của luyện ferô Các công trình nghiên cứu trên chỉ khử được sắt xuống tới mức FeO 20 – 21%, mođun Cr2O3/FeO 2,6 – 2,7 Kết luận dùng phương pháp tuyển thông thường không thể nâng cao được chất lượng quặng crômit: Cr2O3 quá 51% Cr2O3/FeO vượt quá 2,7 Đại học BKHN đã nghiên cứu thăm dò khả năng thiêu oxy hoá, thiêu KLH rồi tuyển từ có kết quả bước đầu

Việt Nam ch−a có công trình nghiên cứu nào kết hợp xử lý nhiệt và hoá để khử bớt sắt nâng cao mođum Cr2O3/FeO

từ hay xử lý bằng hoá chất mới khử đ−ợc sắt nâng cao mođum Cr2O3/FeO trong quặng theo yêu cầu để luyện ferôcrôm cao

Vì vậy xác định dây chuyền công nghệ nghiên cứu nh− sơ đồ hình 1 sau đây: Quặng cromit hạt min Phụ gia Than antraxit hạt mịn

Hình 1 Dây chuyền nghiên cứu

1.5 Nội dung nghiên cứu

1.5.1 Nghiên cứu thành phần hoá học và dạng tồn tại của khoáng vật trong quặng

1.5.2 Nghiên cứu chế độ hoàn nguyên kim loại hoá quặng cromit CĐ 1.5.3 Nghiên cứu tuyển từ tách sắt trong quặng đã kim loại hoá

1.5.4 Nghiên cứu hoà tách sắt trong quặng cromit đã kim loại hoá 1.5.5 Từ nghiên cứu định hướng, thử nghiệm trong quy mô, thí nghiệm

mở rộng

1.5.6 Nấu thử ferô từ sản phẩm thí nghiệm đã khử bớt sắt

1.6 Thiết bị và phương pháp nghiên cứu

1.6.1 Thiết bị nghiên cứu

- Nung hoàn nguyên kim loại hoá trong lò nung điều khiển tự động, tự khống chế nhiệt độ Mẫu thí nghiệm đựng trong hộp kín

- Lò tần số công nghiệp 50 KWA và 100 KWA nồi graphit khống chế

tự động

- Lò hồ quang 100 KWA một cực

- Máy nghiền bị sắt công suất 0,5 – 1 kg và loại 15 – 20 kg/mẻ

- Máy tuyển từ ướt phòng thí nghiệm

điều chỉnh từ trường từ 500 – 3000 ostet

Chương II Cơ sở lý thuyết của quá trình

xử lý nhiệt rồi tuyển từ và tuyển hóa

2.1 Yêu cầu nguyên liệu cho luyện ferocrôm cao

Crôm là nguyên tố quan trọng để chế tạo các loại thép hợp kim Nó có tác dụng làm tăng tính chất cơ, lý, hóa của các loại thép như tăng độ cứng, độ bền, giới hạn chảy, tính đàn hồi, khả năng nhiệt luyện, độ bền ở nhiệt độ cao, tính chịu ăn mòn và mài mòn của thép Crôm là nguyên tố hợp kim không thể thiếu được của một số thép đặc trưng như thép chịu nhiệt, thép không rỉ, thép chịu axit, thép điện trở v.v… Ví dụ:

Thép chịu nhiệt chứa 13 – 60% Cr là thép chế tạo chi tiết tuốc bin hơi

và động cơ phản lực

Thép chịu axit chứa 17,5 – 19% Cr và 8 – 11% Ni dùng chế tạo các loại bơm, các chi tiết máy móc dùng trong ngành hóa chất

Thép không rỉ chứa 12% Cr, 8% Ni dùng rất rộng rãi trong công nghiệp

và trong đời sống hàng ngày

Thép hợp kim thấp độ bền cao, dùng trong chế tạo máy, trong xây dựng

và trong cấu tạo cống, các công trình xây dựng khung lớn

Thép điện trở chứa 15 - 20% Cr và 60 - 80% Ni dùng trong các thiết bị nung vì có điện trở cao, chịu nhiệt, ổn định, chống oxy hoá cao

Để sản xuất được các loại thép hợp kim chứa crôm, cần thiết phải sản xuất ra các ferôcrôm với hàm lượng crôm và cácbon khác nhau

Khi luyện thép kết cấu có thành phần crôm thấp và cácbon cao hoặc luyện thép công cụ thường dùng loại ferôcrôm thấp và cácbon cao

Khi kuyện thép kết cấu có thành phần cacbon thấp thì phải dùng ferôcrôm cao, cacbon trung bình hay cacbon thấp

Khi luyện các loại thép hợp kim chứa crôm cao, và cacbon thấp ví dụ thép không gỉ, thép chịu nhiệt, hợp kim điện trở vv… phải dùng ferôcrôm cao cacbon thấp

Nói chung ferocrôm là hợp kim trung gian để luyện các loại thép hợp kim chứa crôm Tuỳ theo các loại thép cần luyện mà chế tạo các loại ferôcrôm có hàm lượng crôm và cacbon khác nhau Xu thế chung là dùng các loại ferôcrôm cao chứa cacbon cao, trung bình hay cacbon thấp đúng mác tiêu chuẩn

Bảng 5 Thành phần của các loại ferô cho luyện thép hợp kim

Thành phần hoá học

trọng

Khoảng nhiệt độ nóng chảy

<0,03 0,03

0,050,03

0,3 0,3 0,3

∼7,0

∼7,1

∼6,7

1500-1650 1350-1500 1400-1500Ferôcrôm

cacbon

trung

bình

FeCr70C1 FeCr0C1.5

FeCr70C2 FeCr70C4

1660-1690 1660-1680 1600-1660 1600-1650 1660-1650 1580-1650

Để luyện được các loại ferôcrôm cao có hàm lượng cacbon theo yêu cầu, đúng mác quy định phải có nguyên liệu và công nghệ luyện phù hợp Về công nghệ luyện hầu như đã định hình : Khi luyện ferocrôm cacbon cao có thể dùng quặng cromit chất lượng tốt phối với than hoàn nguyện và trợ dung luyện trong lò hồ quang còn nếu luyện ra ferôcrôm cacbon trung bình hay cacbon thấp phải dùng silico crôm làm chất hoàn nguyên phối với quặng tốt cùng trợ dung luyện trong lò hồ quang

Bất cứ trong trường hợp nào nguyện liệu chính để luyện ferôcrôm cũng

là quặng cromit có chất lượng bảo đảm, hàm lượng Cr2O3 cao, tỷ số mođun

Cr2O3/ FeO trên 3 ; P,S thấp

Thường với quặng cromit có hàm lượng Cr2O3 46 – 50%, mođun Cr2O3/ FeO < 2,0 nhất là loại quặng vụn dạng cát, chứa MgO, Al2O3 quá cao khó nóng chảy chỉ phù hợp để luyện loại ferocrôm thấp

Vì vậy với quặng có mođun Cr2O3/ FeO thấp, chứa sắt cao buộc phải có biện pháp khử bớt sắt, nâng cao mođun Cr2O3/ FeO lên > 3 giảm lượng sắt xuống thấp hơn 10% và khi luyện phải tạo hệ xỉ phù hợp

2.2 Cơ sở của quá trình hoàn nguyên kim loại hoá quặng crômit

Hoàn nguyên kim loại hoá quặng cromit là bước đầu để khử bớt sắt nâng cao mođun Cr2O3/ FeO trong quặng lên đạt yêu cầu luyện ferocrôm cao

Với quặng cromit có hàm lượng Cr2O3 46 – 50%, hàm lượng sắt ôxit FeO 21 – 24%, mođun Cr2O3/ FeO 1,7 – 2,1 ; khoáng vật quặng ở dạng crômit (FeO Cr2O3) cromit bauxit hay cromit pinarit (Mg, Fe) (Cr, Al)2O4 muốn thoả mãn yêu cầu luyện Ferocrôm cao buộc phải khử bớt sắt, nâng cao mođun

Cr2O3/FeO lên > 3- 4

Muốn giảm bớt sắt không thể tuyển tách bằng cơ học, cũng không thể tuyển tách bằng từ hay bằng hoá chất (quá tốn kém vì phải hoà tan hết cả khối quặng) Biện pháp có hiệu quả là biến sắt ôxit thành sắt kim loại hay sắt ôxit

từ tính tách khỏi liên kết hoá học với các ôxit khác sau đó dùng biện pháp tuyển từ hay hoà tan tách sắt ra

Việc biến sắt hai oxit thành sắt oxit từ tính γ Fe2O3 hay Fe3O4 về lý thuyết có thể thực hiện được bằng cách ôxy hoá quặng crômit bột mịn, FeO sẽ oxy hoá thành Fe3O4 rồi thành Fe2O3 hay γ Fe2O3 (từ tính) Tuy nhiên để khống chế chỉ oxy hoá thành Fe3O4 hay γ Fe2O3 là rất khó khăn vì khi bị oxi hóa FeO không chỉ tạo thành Fe3O4 hay γ Fe2O3 mà còn tạo thành cả Fe2O3 có

từ tính rất yếu Cho nên muốn thiêu thành Fe3O4 hay γ Fe2O3 phải tiến hành hoàn nguyên lại Fe2O3 thành Fe3O4 trong môi trường khống chế CO+COCO

2 = 3-5 % rất chặt chẽ và phải làm nguội rất nhanh tránh oxy hoá lai Vì thế tốt nhất là thiêu kim loại hoá crômit trong môi trường hoàn nguyên biến FeO thành Fe kim loại tách khỏi hợp chất crômit, sau đó bằng tuyển từ hay xử lý hoá chất tách sắt khỏi quặng

Xem giản đồ tạo thành oxit của các kim loại và O2 (hình 2) thấy rõ tạo thành các ôxit sắt hoá trị 2 hay hoá trị 3 đều nằm bên trên ôxit crôm và các

ôxit khác như magiê, nhôm, canxi, titan rất nhiều Điều đó chứng tỏ oxit sắt

dễ bị C hay CO hoàn nguyên thành kim loại hơn các ôxit khác đặc biệt là ôxit crôm Đặc điểm này bảo đảm khi thiêu hoàn nguyên với C hay CO ôxit sắt ưu tiên bị hoàn nguyên thành Fe kim loại tách ra còn ôxit crôm sẽ không bị hoàn nguyên thành crôm kim loại (Cho dù crôm bị hoàn nguyên thành kim loại cũng sẽ không có từ tính và không tan trong hoá chất đem xử lý)

Vì ôxit sắt trong crômit ở dạng hợp chất với ôxit crôm và các oxit magiê, oxit nhôm chứ không ở dạng tự do hay đơn chất nên khó bị hoàn nguyên ra kim loại sắt hơn Theo kết quả nghiên cứu của Batnager và tác giả,

đường hoàn nguyên của oxit sắt ở dạng hợp chất nằm bên trên đường hoàn nguyên của FeO nhiều Điều đó chứng tỏ ôxit sắt ở dạng hợp chất khó hoàn nguyên hơn dạng đơn chất Thực tế phải khống chế nhiệt độ hoàn nguyên cao

và nồng độ chất hoàn nguyên CO, H2 hay C cao hơn (xem hình 4)

Hình 1 Quan hệ giữa năng lượng tự do tạo thành oxit ∆F0 và nhiệt độ t0C

Một vấn đề quan trọng trong quá trình hoàn nguyên kim loại hóa sắt là tác dụng của phụ gia Qua rất nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học nước ngoài cũng như các công trình nghiên cứu của tác giả (1, 2, 3) phụ gia

Na2CO3, K2CO3, NaCl, NaF v.v… có tác dụng cường hóa quá trình hoàn nguyên, tăng tốc độ phản ứng và hiệu suất hoàn nguyên của ôxit sắt Thứ tự tác dụng từ mạnh đến yếu của các phụ gia như sau: NaF – K2CO3 – Na2CO3 – CaCO3

Các muối kiềm có tác dụng cường hóa quá trình hoàn nguyên khá rõ rệt

và mạnh mẽ do ở nhiệt độ cao cacbonat kiềm dễ bị phân hủy thành MeO và

Khi dùng phụ gia NaCl còn có tác dụng tạo thành khí HCl tác dụng với

ôxit sắt tạo thành FeCl2, FeCl2này gặp H2 sẽ hoàn nguyên thành Fe kim loại tụ lại thành những hạt riêng biệt khá dễ tách Tuy nhiên nếu dùng NaCl số lượng nhiều sẽ gây nên sự ăn mòn thiết bị

Sau khi hoàn nguyên kim loại hóa sắt trong cromit có thể dùng biện pháp tuyển từ hay hoà tách để tách sắt ra khỏi quặng

2.3 Cơ sở của quá trình tuyển từ tách sắt từ quặng cromit đ∙ thiêu kim loại hóa

Sau khi thiêu kim loại hóa quặng cromit, các chất tạo thành quặng tồn tại dưới dạng sau: Sắt phần lớn tồn tại dưới dạng kim loại, một phần chưa hoàn nguyên kịp tồn dại dưới dạng oxit trong liên kết với ôxit crôm, ôxit magiê hay

ôxit nhôm Các thành phần khác như nhôm, canxi, magiê, silic đều tồn tại ở

dạng oxit liên kết không hoàn nguyên thành kim loại Cá biệt có thể có ít silic

và crôm bị hoàn nguyên ra kim loại nhưng rất hạn chế và không đáng kể, cũng khôg gây tác hại gì cho quá trình xử lý sau này

Trong các thành phần tạo thành trong quặng cromit đã kim loại hóa chỉ

có sắt kim loại là có từ tính, còn các thành phần khác không có tính chất này,

do đó có thể dùng từ trường để tách sắt ra khỏi khối quặng cromit đã kim loại hóa

Điều kiện để tuyển tách sắt:

- Vì từ tính của sắt rất mạnh cho nên không cần phải dùng cường độ từ trường mạnh để tuyển tách mà chỉ dùng từ trường yếu để tách sắt

- Phải giải phóng các hạt sắt ra dạng riêng biệt hoặc có bám dính các hạt quặng khác cũng rất hạn chế, do đó bắt buộc phải nghiền đến cỡ hạt mịn hợp lý để tách sắt ra với tỷ lệ cao nhất

- Do các hạt sắt không thể tồn tại riêng biệt mà xen lẫn cả quặng với số lượng nhất định mặt khác khi tuyển khô sẽ kéo theo các hạt quặng khác cỡ hạt rất bé nên rất khó tách, làm cho hiệu quả tách thấp Để nâng cao hiệu quả tách chia phải tiến hành tuyển từ ướt nhằm loại trừ các hạt chứa ít sắt nhiều quặng

ra khỏi phần từ tính nâng cao hiệu quả tách cũng như hàm lượng sắt trong phần có từ

Thực tế chứng minh nghiền quặng càng mịn, hiệu quả tuyển từ càng tốt

Dĩ nhiên cũng không nên nghiền quá mịn ảnh hưởng đến năng suất thiết bị và hiệu suất thu hồi Cr2O3

2.4 Cơ sở của quá trình tách sắt trong cromit đ∙ KLH bằng hóa chất

Sau khi kim loại hóa sắt trong cromit có thể dùng hóa chất để tách khỏi sản phẩm kim loại hóa, nâng cao mođun Cr2O3/FeO Đây là phương pháp chắc chắn có hiệu quả khử sâu sắt, đưa mođun Cr2O3/FeO lên cao hơn phương pháp tuyển từ vì hóa chất hòa tan sắt tốt, triệt để hơn đối với sắt cả các hạt quặng (trong khi tuyển từ sắt kim loại vẫn bám bất cứ các hạt không từ nào) Hóa chất để hoà tách sắt gồm rất nhiều loại : có thể dùng axit hoặc các muối có tác dụng với sắt kim loại Trong các loại hóa chất thường dùng có các axit

clohydric, axit sulfuaric các clorua như clorua amôn, clorua sắt ba v.v Tuy nhiên chọn hóa chất nào làm dung môi cũng phải thoả mãn các điều kiện sau

- Có giá rẻ, có thể chấp nhận được, ít ăn mòn thiết bị

- ít ô nhiễm môi trường, có thể dùng biện pháp kỹ thuật chống ô nhiễm

có hiệu quả, sinh ra sản phẩm phụ có thể biến thành sản phẩm có hướng sử dụng tốt

Xem xét tất cả các tiêu chí trên, rõ ràng clorua sắt ba thoả mãn hầu hết các yêu cầu của một dung môi để tách sắt Clorua sắt ba là dung môi hoà tan tốt sắt kim loại mà không hoà tan bất cứ thành phần hóa học vào trong quặng cromit đã thiêu kim loại hóa Trong phân tích hóa học người ta cũng dùng clorua sắt ba để phân tích thành phần sắt kim loại trong hợp kim hay hỗn hợp

Trong quá trình hoà tan cần tiến hành ở áp suất thường không cần thiết phải hoà tan ở áp suất cao, phức tạp về dây chuyền công nghệ, về thiết bị mà phức tạp cả về khống chế, vận hành, hệ thống nấu nóng dung dịch, vấn đề điều

3 FeCl2 + 34 O2 + 32 H2O = 2 FeCl3 + Fe(OH)2 ↓

Hyđroxit sắt hai dùng chế tạo bột màu

Chương III Kết quả nghiên cứu

3.1 Nghiên cứu về thành phần và dạng tồn tại của khoáng vật trong quặng crômit

Nguyên liệu: Mẫu crômit được lấy tại công ty crômit Cổ định thuộc công ty kim loại màu Thái Nguyên khai thác và tuyển đãi

a Thành phần:

Bằng phân tích hoá học mẫu lấy theo tiêu chuẩn thí nghiệm nghiên cứu

được thành phần kê trong bảng 6

Bảng 6 Thành phần hoá học quặng crômit Cổ định đem nghiên cứu

Thành phần % Cr2O3 FeO Al2O3 SiO2 MgO CaO Cr2O3/FeOQuặng nguyên 45,91 23,35 9,76 5,51 8,45 0,4 1,7

b Dạng tồn tại của khoáng vật quặng: Bằng phân tích tia x (hình 3) xác

định dạng tồn tại chủ yếu của các khoáng vật trong quặng crômit nghiên cứu

là crômit (FeO, Cr2O3), crômit bauxit hay crômit picotit (Fe, Mg) O (Cr,Al)2O3 nghĩa là sắt tồn tại trong quặng chủ yếu ở dạng FeO liên kết với các ôxit crôm và các ôxit khác đặc biệt là Al2O3 và MgO

c Độ hạt của quặng: Độ hạt của quặng được phân tích qua rây

Bảng 7 Độ hạt của quặng crômit CĐ