Kế toán TK nt 8 - Nguyễn Quốc Hương QD — PX Hoa tách nt Ngoài ra còn được sự giúp đỡ nhiệt tình của Cán bộ, Công nhân Phan xưởng Hoà tách của Nhà máy kẽm điện phân Thái Nguyên trực thu
Trang 1BỘ CÔNG THƯƠNG CÔNG TY TNHH KIM LOẠI MÀU THÁI NGUYÊN
BAO CAO TONG KẾT ĐỀ TÀI
NGHIEN CUU XU LY BA DIEN PHAN CUA NHA MAY
KEM DIEN THAI NGUYEN DE THU HOI DONG
PAP UNG NHU CAU LUYEN DONG
Chủ nhiệm dé tai: NGUYEN VAN KE
6793 14/3/2008
THAI NGUYEN - 2007
Trang 3NHŨNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN CHÍNH
1- Nguyễn Văn Kế KS- CBKT Công ty KLM Thái Nguyên
2 - Dang Trọng Dinh KS~— TP Luyện kim nt
7 - Nguyễn Văn Tháu KS— TP Kế toán TK nt
8 - Nguyễn Quốc Hương QD — PX Hoa tách nt
Ngoài ra còn được sự giúp đỡ nhiệt tình của Cán bộ, Công nhân Phan xưởng Hoà tách của Nhà máy kẽm điện phân Thái Nguyên trực thuộc Công ty TNHHNN Mội thành viên kim loại mầu Thái Nguyên
Trang 4
IL Sơ đồ lưu trình công nghệ Nhà máy kẽm điện phân Thái Nguyên 6
II, Tình hình chế biến các sản phẩm từ bã đồng của Nhà máy kẽm 9
H Dự kiến các chỉ tiêu KTKT áp dụng vào thực tế sản xuất 19
PHẦN IH KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 20
Trang 5
LỜI NÓI ĐẦU
Đồng là nguyên tố rất phổ biến trong thiên nhiên Có rất nhiều khoáng
vật khác nhau chứa đồng nhưng có 2 khoáng vật chủ yếu là sulfua và ôxi 6 nước ta theo số liệu địa chất công bố, sơ bộ thấy khoáng sản đồng chủ yếu là:
Đồng là kim loại mầu quan trọng, được ứng dụng ngày càng rộng rãi
trong lĩnh vực công nghiệp, quốc phòng và khoa học kỹ thuật hiện đại
Các lĩnh vực ứng dụng của nó như:
+ Đồng kim loại sạch: Được dùng chủ yếu trong kỹ thuật truyền dẫn điện,
trong kỹ nghệ thông tin liên lạc Lợi dụng tính dẫn điện tốt của nó
Ở Mỹ còn dùng để phủ mái nhà chọc trời, để đóng cọc móng những ngôi nhà lớn
ở thành phố Newyork Lợi dụng tính không rỉ và không bị ăn mòn của nó
- Đồng bạch: gồm 2 loại chính là: Mai ~ so, chính là hợp kim Cu — Ni, và
Mô - nen, cũng là hợp kim của Cu — Ni nhưng có thêm Fe, Mn
- Đồng chì: Là hợp kim Cu — Pb ít co ngót khi đông đặc và có tính ăn
khuôn tốt nên thường được dùng để đúc tượng
+ Hợp chất của đông:
Hợp chất của đồng được dùng phổ biến nhất là Sunfat đồng (CuSO,)
Năm 2007, Công ty TNHHNN một thành viên Kim loại mầu Thái Nguyên
được Bộ Công nghiệp giao nhiệm vụ nghiên cứu để tài số 230.07.RD/HĐ- KHCN: " Nghiên cứu xử lý bã điện phân của Nhà máy kẽm điện Thái Nguyên
để thu hồi đồng đáp ứng yêu cầu luyện đồng " Nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng là nguyên liệu sản xuất cho Nhà máy luyện đồng của Tổng Công ty
khoáng sản-TKV Đồng thời đóng góp một phần vào chiến lược phát triển ngành công nghiệp luyện đồng của Việt Nam
Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi đã nhận được sự ủng hộ và giúp
đỡ tận tình của Lãnh đạo Bộ Công nghiệp, Vụ Khoa học Công nghệ Bộ Công Thương, Tổng Công ty Khoáng sản - TKV Lãnh đạo Công ty TNHHNN MTV
4
Trang 6Kim loại mầu Thái Nguyên, các Phòng kỹ thuật, các Phòng quản lý Công ty, Lãnh đạo Nhà máy kẽm điện phân Thái Nguyên, Phòng Kỹ thuật KCS, Phân xưởng Hoà tách và làm sạch của Nhà máy kẽm điện phân Thái Nguyên
Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình đó
THAY MẶT BAN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI
KS Nguyễn Văn Kế
Trang 7PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIÊU
I XUẤT XỨ CỦA ĐỀ TÀI:
Nhà máy kẽm điện phân Thái Nguyên được đưa vào vận hành từ đầu năm
2006 dùng công nghệ điện phân và do đặc thù của nguyên liệu tỉnh quặng kếm
thường cộng sinh với các kim loại khác như:hai bảng dưới đây
Bảng: Thành phần hoá học tỉnh quặng kẽm sulfua (%)
Hàm lượng | 0,049 0025 2/08 1,44 1,12 0,55 0,022 0,003
Bảng: Thành phần hoá học bột ôxit kẽm (%6)
Hàm lượng | 60,0 0,92 0,13 0,016 | 9,68 0,38 0,23 0,02 | 0,24 Nguyén té Co Ni CaO MgO SiO, ALO, | F cl
Hàm lượng | 0,02 0,001 280 1,83 3,10 1,0 0,18 0,27
Dang t6n tai cia déng trong tinh quang kém sulfua, bét 6xit kém thường
là đạng ôxit đồng và sulfua đồng, tuy nhiên tỉnh quặng kẽm sulfua và bột kếm ôxit khi thiêu trong lò thiêu lớp sôi và lò thiêu nhiều tầng ở nhiệt độ 800 °C phần
lớn đồng sulfua đã chuyển hoà sang dang 6xit
Vì vậy trong quá trình hoà tách axit tỉnh quặng kếm ỏ điều kiện nồng độ
aXit cao một số kim loại cộng sinh cũng tan ra và đi vào dung dịch nếu dùng dung dịch này điện phân thì chất lượng kẽm thỏi không cao vì lẫn tạp chất theo con đường hoà học hoặc cơ học vậy dung dịch này phải được mà phải làm sạch dung dịch trước khi điện phân
H.SƠ bổ LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY KẼM ĐIỆN PHÂN
( xem trang sau)
Trang 8
Ỷ
Khổ ô xít kẽm Hoà tan axit _>| Làm sạch nhiệt độ cao Hoà tan axit4 }< 9 thu KhÏlè
ưa đến các công đoạn _DD điện phân thai „_ Kẽm tấm DDich DDich Bấ sắt
DD di h.tan gỗ Một phần dịch thải { dẫn trạm nước thải)
Rửa »| Tach Zn trong DD
Trang 9Từ sơ đồ công nghệ Nhà máy nhận thấy các bã Cu, Cd đồng được tách ra
từ công đoạn làm sạch dung dịch lượng bã đồng được khoảng 350 — 400 tấn/năm hàm lượng đồng trong bã này còn thấp khoảng 3-5%Cu việc nghiên cứu nâng
cao hàm lượng đồng trong bã đồng là hết sức cần thiết để nâng cao hiệu quả kinh
tế trong sản xuất, tiết kiệm tài nguyên
2 Công đoạn làm sạch dung dịch như sau:
Hoà tách quặng thiêu và bột ôxit kẽm thu được dung dịch hoà tách trung tính Tuy khi hoà tách đã giảm thấp được hàm lượng Fe, As, Sb và các tạp chất khác, song vẫn chưa đạt yêu cầu của khâu điện tích kếm Rất nhiều tạp chất (như
Cu, Cả, Ni, As, Sb) đêu có hàm lượng trên mức cho phép Do đó dung dịch hoà
tách trung tính trước khi đưa vào điện tích, cần phải làm sạch khử đi các tạp chất
để thu được dung dịch đủ tiêu chuẩn trước khi đưa vào điện tích, đồng thời làm cho các tạp chất tách khỏi dung dịch dưới dạng bã Trong đó các kim loại có giá
trị được làm giàu có thể thuhồi ˆ
Lam sach dung dịch ZnS0; chủ yếu đùng phương pháp thay thế bằng kẽm hạt để khử đi các nguyên tố tập chất có điện thế tiêu chuẩn cao hơn kẽm Điện
tích tiêu chuẩn của kẽm tương đối thấp, khi cho kẽm hạt vào đung địch ZnS0, liền xảy ra các phản ứng với các kim loại mạng ion đương như Cu, Cd v.v như
dung dịch, đạt được mục đích khử tạp chất Trong bã lọc ra chủ yếu có chứa Cu,
Cd, Co v.v loại bã ngày thường gọi là bã đồng Cadmi, đạng tồn tai của chúng
thường ở đạng kim loại được kết tủa
3 Thực tế điều kiện thao tác kỹ thuật của nhà máy kẽm điện phân: Trong quá trình làm sạch dung dịch ZnS0,, các yếu tố sau đây có ảnh
hưởng rất quan trọng đến phản ứng thay thế
- Chất lượng bột kếm:
Bao gồm độ sạch và độ hạt của bột kẽm, phản ứng trao đổi xẩy ra trên bề mặt kẽm hạt Phản ứng trao xảy ra trên bề mặt kẽm hạt Vì vậy bề mặt bột kẽm càng lớn thì cơ hội để bột kẽm tiếp xúc với các ion tạp chất trong dung dich càng
nhiều Cỡ hạt bột kẽm quá nhỏ đế nổi lên bề mặt dung địch cũng không có lợi cho phản ứng trao đối Nói chung cỡ hạt của bột kẽm nên khống chế ở 100-120 mắt Đồng thời thành phần hoá học của bột kẽm phải sạch, nếu không lại đem
thêm tạp chất mới vào Kết hợp các yêu cầu trên, trong sản xuất công nghiệp
thường sử dụng bột kẽm hoạt tính của lò điện sản xuất ra, loại bột kẽm này về cỡ hạt cũng như độ sạch đều có thể đáp ứng yêu cầu của sản xuất công nghiệp
8
Trang 10- Cường độ khuấy : ,
Do Cu”, Cả?" trong đụng dịch có xu thế khuếch tán lên bể mặt của bột kẽm, sau khi tiếp xúc với nhau mới xảy ra phản ứng trao đổi Tăng thêm cường
độ khuấy, một mặt có lợi cho sự khuếch tán của các ion tham gia trao đối, mặt
khác có lợi cho việc khử đi các vật đính vào bề mặt bột kẽm, bảo đảm phản ứng trao đổi tiến hành liên tục Trong quá trình trao đổi sử dụng phương pháp khuấy
cơ giới chứ không phải khuấy bằng không khí Vì khuấy không khí đem theo ôxy vào sẽ làm cho đồng đã kết tủa nhất là Cadmi này sinh biện tượng tan trở lại
Đồng thời đễ làm cho bột kẽm bị ôxy hoá tạo thành hiện tượng tro bề mặt, Vì
thế trong sản xuất công nghiệp xử dụng khuấy cơ giới và khống chế cường độ khuấy ở mức nhất định
- Nhiệt độ trong quá trình phản ứng :
Sử đụng lưu trình làm sạch 2 giai đoạn, nhiệt độ cao trước nhiệt độ thấp sau, cần phải khống chế nhiệt độ chặt chẽ Nói chung, khi làm sạch nhiệt độ cao, khống chế nhiệt độ là 85°C có thể làm cho đại bé phan Co, Ni trong dung dich
kết tủa, tương tự khi làm sạch nhiệt độ thấp khống chế nhiệt độ nhỏ hơn 50C
Nếu để nhiệt độ quá cao có thể làm lượng tiêu hao bột kẽm tăng lên đột biến, đồng thời nhiệt độ cao quá cùng làm cho Cadmi tan trở lại
- Tác dụng của muối Antimoan :
Mục đích cho muối Antimoan vào là để khử Coban Điện thế tiêu chuẩn của Coban vốn dương hơn kẽm, lẽ ra có thể bị kẽm thay thế Nhưng do Coban có siêu điện thế tương đối lớn, cho vào nhiều bột kẽm cũng không có thể thay thế
khử đi Coban được triệt để Khi trong dung địch có muối Animoan, đo siêu điện thế của Coban tương đối nhỏ so với Antimoan, đưới tác đụng của điện hoá học, Antimoan trong dung dịch tiếp nhận điện tử thành Coban trung tính kết tủa
~ Tác dụng của chất cho thêm :
Chất cho thêm có tác dụng vô cùng quan trọng trong quá trình trao đổi
lắng Cadmi, một lượng ít CuS0, có thể làm chất xúc tác để đảm bảo phản ứng trao đổi tiến hành được hoàn toàn Nói chung hàm lượng đồng trong dung địch khống chế ở mức 200 - 250 mg/I
I TINH HINH CHE BIEN CAC SAN PHẨM DONG TU BA ĐỒNG
CUA NHA MAY KEM
1.Tình hình trên Thế giới
Trong công nghệ thuỷ luyện kẽm thường công sinh ra các kim loại Cả, Cu, Mn, Pb ở khâu Hoà tách tỉnh quặng và làm sạch dung dịch điện phân tuỳ mục đích sử dụng mà các nước Một số nước công
phát Nhât Bản, Mỹ, Trung Quốc đùng bã đồng để sản xuất Sulfat
đồng, Cá, Cu
Trang 112 Tình hình nghiên cứu ở trong nước
Ở nước ta chưa có nhà máy điện phân kẽm nào nghiên cứu xử lý bã đồng
có trong quá trình thuỷ luyện kẽm Chỉ có nghiên cứu hoá luyện, thuỷ luyện đồng từ quặng Từ kết quả nghiên cứu thành công này sẽ nghiên cứu tiếp ở quy
mô bán công nghiệp
PHẨN II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
I.SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CÚU
Máy lọc ép >| KếttủaCd Đưa vé HT Trung tinh
2 en
H.CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1 Lý thuyết hoà tách bã làm sạch chứa Cu
- Quá trình xử lý bã làm sạch của nhà máy kẽm điện phân Thái Nguyên là
một quá trình hoà tách bằng con đường thuỷ luyện dựa trên các phản ứng hoá
học Trong điều kiện nhiệt độ để thúc đẩy tốc độ phản ứng hoà tan, phản ứng kết
tủa (xi măng hoá) để tách các chất khác ra khỏi bã chứa đồng và để nâng cao
hàm lượng đồng có chứa trong bã
- Trong bã thường có Zn, Cd tinh oxihoá của Zn”*, Cd?*' mạnh hơn Cuˆ* và
H” nên chỉ cần dùng axit có nổng độ vừa phải là có thể tách Zn, Cd ra khỏi bã
Cu Khi ta dùng một kim loại có tính khử mạnh hơn để khử Cả” trong dung dich
về đạng kim loại Ở đây dùng là kim loại kếm vì sau đó kẽm di vao dung dich va
có thể sử dụng trong điện phân kẽm của Nhà máy
Đồng là kim loại có tính khử yếu do vậy đồng không bị hoà tan ở điều kiện hoà tách Cd, Zn Vậy bã thu được sau khi hoà tách Cả chính là bã có chứa hàm lượng đồng cao Ngoài ra còn thu được bã Cd xốp có hàm lượng cao 60%
10
Trang 12Các phản ứng hoá học chính xảy ra:
Nhiệt độ hoà | Nông độ dung oan
+ Thao tac hoa tach ba
- Nghiền bị: Dùng 2 tấn bã đưa vào thùng điều chế bùn dùng 2,5 mỶ nước để
điều chế, sau đó xả vào máy nghiền bị kiểu ướt (thời gian nghiền bị 3h) từ máy nghiền bí dung địch đưa vào bể hoà tách đồng thời bơm dung dịch điện phân thải (phế) vào bể hoà tách đến pH= 2,5 thì dừng lại (thời gian bơm 2h) Dung địch điện phân thải dùng khoảng 2m”, tuỳ thuộc vào nồng độ axit trong dung dịch điện phân thải
- Vận hành máy khuấy, cấp nhiệt bằng hơi nước khống chế nhiệt độ
khoảng 70 °C Sau khi dung dịch đạt nhiệt độ, ta khuấy 1h thì kiểm tra pH của dung dịch, pH trong khoảng (3,5 — 4) là đạt yêu cầu Nếu pH>4 thì phải bổ sung
thêm axit đặc để giảm pH xuống khoảng (3,5-4); Nếu pH<3,5 thì bổ sung thêm
bã để đạt được PH trong khoảng (3,5 — 4), tiếp tục khuấy thêm 2h, trong khoảng
thời gian này phải luôn luôn kiểm tra độ pH và bổ sung axit, bã hợp lý để duy trì
độ pH trong khoảng (3,5-4)
11
Trang 13- Thời gian khuấy đủ 2h thì bơm chuyển dung dịch đi lọc ép thời gian lọc
ép 1,5h Bã thu được là bã đồng Dung địch sau lọc ép bơm đi làm sạch khử tạp chất dung dịch sạch thu được đùng trong quá trình hoà tách của Nhà máy kẽm
điện phân thu hồi lại kẽm có trong bã đồng tận dụng triệt để kẽm tiết kiệm tài
nguyên tăng giá trị của bã đồng
1.2.Chế độ 2 có các thông số sau:
Nhiệt độ hoà ¡ Nông độ dung ¬
Nhiệt độ hoà | Nông độ dung
Trang 14PHAN IJ KẾT QUÁ NGHIÊN CỨU LKHẢO SÁT THÍ NGHIỆM THỰC NGHIỆM
1 Mục đích của thí nghiệm
Nghiên cứu xác lập quy trình công nghệ làm giầu hàm lượng đồng trong
quả trình xử lý bã khi thuỷ luyện kẽm thu hồi đồng
Thử nghiệm sản xuất quy mô lớn
2 Mẫu nghiên cứu
2.1 Bã đồng
Mẫu nghiên cứu trong quá trình hoà tách là bã đồng của Nhà máy kẽm điện
phân Thái Nguyên Mẫu này thu được rừ quá trình hoà tách và làm sạch dung dịch điện phân kẽm có chất lượng và thành phần hóa học như sau:
Bang 1: Thanh phần bã chứa đồng chất lượng thấp(đầu vào)
ĐPTN |Tấn |% | Tấn |%Cu | %Zn | %Pb | %Cd | %Sb | %Mn | %Fe
80 | 47,5 |32,8 |3,84 |35,6 10,8
2.2 Dung dịch điện phân thải (phế)
Bảng 2: Thành phần dung địch điện phân thải
3.Két qua thu duoc
3.1 Chế độ 1 hoà tách 20 tấn bã đầu vào được chia thành 10 mẻ thu được kết quả nhự sau:
13
Trang 15Bảng3: Các thông số thí nghiệm
DD điện | Lượng bã| Độẩm | Nước | _ | pH dau :
Bá Cuthu | TL | Ấm | TL được sau ƯỚC khô Thành phân
Bang6: Cac chi tiéu KTKT
thực hiện
5 | Chất lượng bã sản phẩm %Cu 15,12
14
Trang 163.2 Chế độ 2 hoà tách 20 tấn bã đầu vào được chia thành 10 mẻ thu được kết quả
Thành phần phối liệu 1 mé Thời | Nhiệt | PH PH | Thể
phân phế | đầu vào rửa
Bảng8: Thành phần bã đông(sau hoà tách)
Bảng9: Thành phần dung dich sau hoa tach
15
Trang 173.3 Chế độ 3 hoà tách 20 tấn bã đầu vào được chia thành 10 mẻ thu được kết quả như sau:
Bảng 11: Các thông số thí nghiệm
ĐỒ điện [Lượng bã] Độẩm [Nước| Í as | đâu | cuối | tích
phân phế | đầu vào rửa
Bảng12: Thành phần bã đồng(sau hoà tách)
BãCuthu | TL | Am | TL được sau ướt khô Thành phản
khi hoà tách |Tấn |% Tấn | %Cu | %Zn | %Pb | %Cd | %CI | %Mn | %Fe
Bảng13: Thành phần dung dịch sau hoà tách