Nghiên cứu xử lý bã điện phân của nhà máy kẽm điện phân thái nguyên để thu hồi đồng đáp ứng yêu cầu luyện đồng

BỘ CÔNG THƯƠNG CÔNG TY TNHH KIM LOẠI MÀU THÁI NGUYÊN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU XỬ LÝ Bà ĐIỆN PHÂN CỦA NHÀ MÁY KẼM ĐIỆN THÁI NGUYÊN ĐỀ THU HỒI ĐỒNG DAP UNG NHU CAU LUYEN DONG Chủ nhiệm đề tài: NGUYỄN VĂN KẾ 6793 14/3/2008 THAI NGUYEN - 2007 BO CONG THUONG CÔNG TY TNHHNN MỘT THÀNH VIÊN KIM LOẠI MẦU THÁI NGUYÊN Si ssa BAO CAO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SỐ HIỆU CƠNG TRÌNH: 230.07.RD/HĐ-KHCN Ten để tài:”Nghiên cứu xứ lý bã điện phân Nhà máy kẽm điện Thái "Nguyên để thu hồi đồng đáp ứng yêu cầu luyện đồng” Co quan chủ trị: Công ty TNHHNN Một thành viên Kùn loại mâu Thái nguyén Thái Nguyên, ngày ¿ thắng Yndm 2008 K/TGIÁM ĐỐC CÔNG TY NHŨNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN CHÍNH Ho va tén Hoc vi, chuyén mon 1- Nguyễn Văn Kế KS- CBKT - Dang Trong Dinh KS -TP Luyén kim mt 3- Lê Minh Khai KS— GD Cong ty mt 4- Vũ Ngọc Hồ K§-~ PGĐ Công ty nt - Nguyễn Văn Tuấn KS- CBKT nt - Lữ Thị Thanh Hải Hoá PT nt ~ Nguyễn Quốc Hương QĐ- PX Hoà tách mt 10-Hoaing Khai Quéc Minh KS-GD NM Kém nt 11-Bùi Huy Tuấn KS- TP KTKCS NM nt 11 - Đỗ Minh Hảo KS - CBKTKCS mt - Nguyễn Van Théu $~ Vũ Đình Them CĐ- Cong ty KLM Thai Nguyên S5 — TP Kế toán TK KS — PTP Luyện kìm nt at ny Ngồi cịn giúp đỡ nhiệt tình Cán bộ, Cơng nhân Phân xưởng Hoà tách Nhà máy kẽm điện phản Thái Nguyên trực thuộc Công ty 'TNHHNN Một thành viên kim loại mâu Thái Nguyên L MỤC LỤC Lời nói đầu | PHANT: TONG QI Trang 1.Xuất sứ đề tài TL Sơ đồ lưu trình cơng nghệ Nhà máy kẽm điện phân Thái Nguyên TH, Tình hình chế biến sẵn phẩm từ bã đồng Nhà máy kẽm | ˆ PHAN IL NOI DUNG NGHIEN CUU 10 1.Sơ đồ công nghệ 10 T.Cơ sở lý thuyết 10 TH Chế độ thí nghiệm thao tác hoà tách 11 PHAN IIL KET QUA NGHIEN COU T.Khảo sát thí nghiệm thực nghiệm 1Í: Dự Kiến tiêu KTKT áp đụng vào thực tế sản xuất PHAN HI, KẾT LUẬN VÀ KIỂN NGHỊ PHULUC TẢI LIỆU THAM KHẢO 13 13 19 20 | 2] 26 LỜI NÓI ĐẦU Đồng nguyên tố phổ biến thiên nhiên Có nhiều khống vật khác chứa đơng có khống vật chủ yếu sulfua ôxit Ở nước ta theo số liệu địa chất cơng bố, sơ thấy khống sản đồng chủ yếu là: Đông kim loại mầu quan trọng, ứng dụng ngày rộng rãi lĩnh vực công nghiệp, quốc phòng khoa bọc kỹ thuật đại Các lĩnh vực ứng dụng như: + Đồng kim loại sạch: Được dùng chủ yếu kỹ thuật truyền dẫn điện, kỹ nghệ thông tin liên lạc Lợi dụng tính đẫn điện tốt Ở Mỹ cịn dùng để phủ mái nhà chọc ười, để đóng cọc móng ngơi nhà lớn thành phố Newyork Lợi dụng tính khơng rỉ khơng bị ăn mịn + Đồng hợp kim: - Đồng thau: hợp kim Cu - Zn, ngồi cịn có Kim loại khác nhự Pb, Fe, Sn, Mn gọi đồng vàng - Đồng thanh: có loại: đồng thiếc ký hiệu 5;O đồng nhôm ký hiệu 5,Á ~ Đồng bạch: gồm loại là: Mai ~ so, hợp kim Cu ~ Ni, va Mô - nen, hợp kim Cu —Ni có thêm Fe, Mn - Đồng chì: Là hợp kim Cu — Pb it co ngót đơng đặc có tính ăn khn tốt nên thường dùng đề đúc tượng + Hợp chất đông: Hop chất đồng dùng phổ biến Sunfat đồng (CuSO,) Năm 2007, Công ty TNHHNN thành viên Kim loại mẫu Thái Nguyên Bộ Công nghiệp giao nhiệm vụ nghiên cứu để tài số 230.07.RD/HĐKHCN: " Nghiên cứu xử lý bã điện phân Nhà máy kẽm điện Thái Nguyên để thu hồi đẳng đáp ứng yêu cẩu luyện đồng " Nhằm tạo sân phẩm có chất Tượng nguyên liệu sản xuất cho Nhà máy luyện đồng Tổng Cơng ty khống sản-TKV Đỏng thời đóng góp phản vào chiến lược phát triển ngành cơng nghiệp luyện đồng Việt Nam Trong trình thực dé tài, nhận ủng hộ giúp đỡ tận tình Lãnh đạo Bộ Công nghiệp, Vụ Khoa học Công nghệ Bộ Công, Thương, Tổng Cơng ty Khống sản - TKV Lãnh đạo Cong ty TNHHNN MTV Kim loại mâu Thái Nguyên, Phịng kỹ thuật, Phịng quản lý Cơng ty, Lãnh đạo Nhà máy kẽm điện phân Thái Nguyên, Phòng Kỹ thuậi-KCS, Phân xưởng Hoà tách làm Nhà máy kẽm điện phân Thái Nguyên Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tinh dé THAY MẶT BAN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI KS Nguyén Van Kế PHAN I: TONG QUAN TÀI LIÊU XUẤT XỨ CỦA ĐỀ TÀI: Nha máy kẽm điện phân Thái Nguyên đưa vào vận hành từ đầu năm 2006 dùng công nghệ điện phân đặc thù nguyên liệu tỉnh quạng kẽm thường cộng sinh với kim loại khác như:hai bảng đưới day Bảng: Thành phần hố học tính quặng kẽm sulfua (%) Nguyen ts Hàm lượng Nguyénté Hamlugng [Zn 160,75 | Go (0,048 Fe | 5,79 Ni [0,025 Cd 931 CaO | 208 Cu 0,30, MgO 144 Pb 2,02 Sid, 112 § 30/9 ALO, 0,55 As | 0,18 F 9822 Sb Min 0,025 | 0,12 cl |0003 Bảng: Thành phân hoá học bột ðxit kẽm (%) [Nguyen 6” [Zn Fe |Co Ni Hàm lượng | 60,0 Hamlugng | 0,02 Nguyént3 0,92 0001 Cd 0,13 QO |280 Cu 0016 [MgO 4,83 Pb [968 |SO/ 3/40 § As §b | ALO, [F Cl 038 10 023 048 002 | 0,24 027 Dạng tồn đồng tĩnh quặng kẽm sulfua, bột ðxit kẽm dạng ôxit đồng sulfua đồng, nhiên [Mn thường, tỉnh quặng kếm sulfua bột kẽm ơxit thiêu lị thiêu lớp sơi lò thiêu nhiều tảng nhiệt độ 800 °C phần lớn đồng sulfua chuyển hồ sang dạng ơxit Vì q trình hồ tách axit tỉnh quặng kẽm ö điều kiện nồng độ axit cao số kim loại cộng sinh tan vào dung địch đùng dung dịch điện phân chất lượng kẽm thỏi khơng cao lẫn tạp chất theo đường hoà học học dung địch phải mà phải làm dung dịch trước điện phân J1.SƠ ĐỒ LƯU TRÌNH CƠNG NGHỆ NHÀ MÁY KẼM ĐIỆN PHÂN ( Xem trang sau) Than { La sinh Bột xIt kẽm khí Hồ ot ð thiêu nhiều tổng, ‡ ðxít kẽm Bản ¬¬ Ắ ẻ Khử bụi 83 bà Bui Khot (Thấi) ‡ tan trung DD k, { ‘Hoa tan trung tỉnh - | Bun E—————— Hoà tan axit Làm nhiệt độ cao _DDịh DDich (Đi hồ tan trung tính] | a ae Bä0u.Cd Bun K3 i Kẽm hat L Ba kom DDich (di hoa tan thối Ỷ Ba a Nghiền Bul [et Ÿ ưa đến công đoạn DD điền phân thải „_ Kẽm tẩm Hoa tach ' Trung hồ Kết tình khử Fe }, po dihtan TT in tan TT ZnO TEZ90) (Man Bau Một phần dịch thất Fie Chuyển hoá xit ban ch { dẫn trạm nước thấi) Zn DD Tach (BIC vada) | Sun phat Zn Cửxốp Ba( thal) — Nc thal Ì trung tính) Hồ tan a xít Ỷ Axit sunfuarle (đưa phối lậu} Lam = DDich Bãsất (đihồ lan trưng tính) | Kemthdl ‡ Bui anhu Lam as bốc Thay ] T + Bul ‡ Điện phân bụi tô thiêu lớp sôi pp tteha Bh Đúc Ban) >>> | t DDiehen Nhiệt tấp || Hoàtam Đi hoà tan 4—Bincực 4_——[ tong Hoa tan axit Bã cử cd pokn — —— — trunattinn tinh Lam Sấy tự nhiên == Từ sơ đồ công nghệ Nhà máy nhận thấy bấ Cu, Cả đồng tách từ công đoạn làm dung dịch lượng bã đồng khoảng 350 — 400 tấn/năm hầm lượng đồng bã thấp khoảng 3-5%Cu việc nghiên cứu nâng cao hàm lượng đồng bã đỏng cần thiết để nâng cao hiệu kinh tế sản xuất, tiết kiệm tài nguyên Công đoạn làm dung địch sau: Hồ tách quặng thiêu bột ơxit kẽm thu dụng dịch hồ tách trung tính Tuy hồ tách giảm thấp hàm lượng Fe, As , Sb tạp chất khác, song chưa đạt yêu cầu khâu điện tích kếm Rất nhiều tạp chất (nhục Cu, Cd, Ni, As, Sb) déu có hàm lượng mức cho phép Do dung địch hồ tách trung tính trước đưa vào điện tích, cần phải làm khử tạp chất để thu dung dịch đủ tiêu chuẩn trước đưa vào điện tích, đồng thời làm cho tạp chất tách khơi dung dịch đưới đạng bã Trong kim loại có giá trị làm giàu thu hồi Làm dung dich ZnSO, chủ yếu đùng phương pháp thay kẽm hạt để khử nguyên tố tập chất có điện tiêu chuẩn cao kẽm Điện tích tiên chuẩn kẽm tương đối thấp, cho kẽm hạt vào dung dich ZnSO, liền xây phản ứng với kim loại mạng ion đương Cu, Cả v.v sau: Zn + CO* =Zn*+ Cụ Các nguyên tố tạp chất dung dich Cu?*, Cd?*, Co*' so voi km déu có diện duong (trong dé E® Zn = - 7,63 V; BE? Cu = + 0,337 V; E°Cd = 0,403V; E° Co = - 0,277V) nên bị kim loại kẽm thay tách khỏi dung dich, dat rnục đích khử tạp chất Trong bã lọc chủ yếu có chứa Cu, Ca, Co v.v loai bi ngày thường gọi bã đồng Cadmi, dạng tổn tai chúng thường dạng kim loại kết tủa Thực tế điều kiện thao tác kỹ thuật nhà máy kẽm điện phân: Trong tình làm đung địch ZnS0,, yếu tổ sau có ảnh hưởng quan irọng đến phan ứng thay - Chất lượng bột kẽm: Bao gồm độ độ hạt bột kẽm, phản ứng trao đổi xây bề mặt kẽm hạt Phản ứng trao xảy bề mặt kếm bạt Vì bể mặt bột kẽm lớn hội để bột kẽm tiếp xúc với ion tạp chất dung địch nhiề Cỡ hạt bột kẽm nhỏ dễ lên bề mặt dung địch khơng có lợi cho phân ứng trao đổi Nói chung cỡ hạt bột kẽm nên khống chế 100-120 mmất Đồng thời thành phân hoá học bột kẽm phải sạch, không lại đem thêm tạp chất vào Kết hợp yêu cầu trên, sản xuất công nghiệp thường sử dụng bột kẽm hoạt ứnh lò điện sản xuất ra, loại bột kẽm cỡ hạt độ đẻu đáp ứng yêu cầu sản xuất công nghiệp - Cường độ khuấy : Do Cu, Cd dung địch có xu khuếch tán lên bể mặt bột kẽm, sau tiếp xúc với nhan xây phân ứng trao đổi Tăng thêm cường, độ khuấy, mặt có lợi cho khuếch tán ion tham gia trao đổi, mặt khác có lợi cho việc khử vật đính vào bề ma bột kẽm, bảo đảm phản ứng trao đổi tiến hành liên tục Trong trình trao đổi sử dụng phương pháp khuấy giới khơng phải khuấy bàng khơng khí Vì khuấy khơng khí đem theo ðxy vào làm cho đồng kết tủa Cadmi sinh tượng tan trở lại Đông thời đễ làm cho bột kẽm bị ðxy hố tạo thành tượng tro bẻ mặt, Vì sản xuất công nghiệp xử dụng khuấy giới khống chế cường độ khuấy mức định ~ Nhiệt độ trình phần ứng : Sử đụng lưu trình lầm giai đoạn, nhiệt độ cao trước nhiệt độ thấp sau, cân phải khống chế nhiệt độ chặt chẽ Nói chưng, làm nhiệt độ cao, khống chế nhiệt độ 85°C làm cho đại phận Co, Ni dung dich kết tủa, tương tự khí làm nhiệt độ thấp khống chế nbiét nhd hon 50°C Nếu để nhiệt độ cao làm lượng tiêu hao bột kẽm tăng lên đột biến, đồng thời nhiệt độ cao làm cho Cadmi tan trở lại ~ Tác dụng muối Antimoan : Mục đích cho muối Antirooan vào để khử Coban Điện tiêu chuẩn Coban vốn dương kẽm, lế bị kẽm thay thế, Nhưng Coban cố siêu điện tương đối lớn, cho vào nhiều bột kẽm không thay khử Coban triệt để Khi dưng địch có moối Antimoan, siêu điện Coban tương đối nhỏ sơ với Antimoan, tác dụng điện hoá học, Antimoan dung địch tiếp nhận điện tử thành Coban trung tính kết tủa ~ Tác dụng chất cho thêm : Chất cho thêm có tác đụng vơ quan trọng q trình trao đổi lắng Cuđmi, lượng CuS0, làm chất xúc tác để đảm bảo phần ứng trao đổi tiến hành hồn tồn Nói chung hàm lượng đồng dung dich khống chế mức 200 - 250 mg/l IM TINH BINH CHE BIEN CAC SAN PHAM DONG TU BA DONG CỦA NHÀ MÁY KÉM 1.Tình hình Thế giới Trong cơng nghệ loại Cả, Cu, Mn, thuỷ luyện kếm Pb khâu Hồ thường cơng tách tỉnh quặng sình kim làm đụng dịch điện phân tuỳ mục đích sử dụng mà nước Một số nước công phát Nhat Bản, đồng, Cả, Cu Mỹ, Trung Quốc ding bã đồng để sản xuất Sulfat