(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu tách và làm giàu antimon từ quặng antimon tân lạc hòa bình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐINH THỊ THUẬN NGHIÊN CỨU TÁCH VÀ LÀM GIÀU ANTIMON TỪ QUẶNG ANTIMON TÂN LẠC- HÒA BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2017 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐINH THỊ THUẬN NGHIÊN CỨU TÁCH VÀ LÀM GIÀU ANTIMON TỪ QUẶNG ANTIMON TÂN LẠC- HỊA BÌNH Chun ngành : Hóa Vơ Cơ Mã số : 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GVHDC: TS ĐÀO NGỌC NHIỆM GVHDP: TS HOÀNG THỊ HƢƠNG HUẾ Hà Nội, Năm 2017 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn TS Đào Ngọc Nhiệm - Trƣởng phịng Vật liệu Vơ - Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam TS Hoàng Thị Hƣơng Huế - giảng viên mơn Hóa vơ - Khoa Hóa học - ĐH Khoa học Tự nhiên giao đề tài nghiên cứu tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em trình làm luận văn Em xin chân thành cảm ơn TS Phạm Ngọc Chức tập thể anh chị em phòng Vật liệu Vô - Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam tập thể giảng viên mơn Hóa Vơ - Khoa Hóa học – ĐH Khoa học Tự nhiên tạo điều kiện tốt cho em thời gian nghiên cứu, học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp Hà Nội, tháng năm 2017 Học viên Đinh Thị Thuận TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan antimon số hợp chất antimon 1.1.1 Tính chất vật lý tính chất hóa học antimon .2 1.1.2 Một số hợp chất antimon .3 1.2 Ứng dụng antimon .5 1.3 Nguồn quặng tình hình khai thác antimon giới 1.4 Đặc điểm nguồn quặng antimon tình hình khai thác Việt Nam .8 1.5 Các phƣơng pháp thu tách sản phẩm chứa antimon .10 1.5.1 Phƣơng pháp hỏa luyện 11 1.5.2 Phƣơng pháp thủy luyện 11 1.6 Cơ sở phƣơng pháp chiết 13 1.6.1 Khái niệm phƣơng pháp chiết lỏng- lỏng 13 1.6.2 Dung môi dùng chiết lỏng- lỏng .13 1.6.3 Hệ số phân bố 15 1.7 Thu tách antimon phƣơng pháp điện phân 15 1.7.1 Nguyên tắc chung .15 1.7.2 Các phản ứng xảy điện cực .15 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 17 2.1 Dụng cụ, thiết bị 17 2.2 Hóa chất 17 2.3 Pha dung dịch 18 2.4 Quy trình thu hồi antimon phƣơng pháp axit 18 2.5 Tính hiệu suất thu hồi Sb .21 2.6 Các phƣơng pháp xác định đặc trƣng vật liệu 21 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh 2.6.1 Nhiễu xạ tia X 21 2.6.2 Phổ khối lƣợng cảm ứng plasma (ICP-MS) .21 2.6.3 Phân tích Sb phƣơng pháp chuẩn độ oxi hóa khử 22 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 3.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ nung quặng đến thành phần khoáng vật quặng 24 3.2 Nghiên cứu thu hồi Sb phƣơng pháp thủy luyện 27 3.2.1 Lựa chọn tác nhân thủy luyện quặng antimon 27 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng thời gian khuấy đến hiệu suất thu hồi antimon 30 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ axit/quặng (L/R) đến hiệu suất thu hồi antimon .31 3.2.4 Xác định độ tinh khiết sản phẩm antimon thu hồi 33 3.3 Nghiên cứu thu hồi Sb phƣơng pháp chiết lỏng – lỏng .34 3.3.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ axit đến hệ số phân bố trình chiết tác nhân chiết PC88A .34 3.3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ Sb đến đến hệ số phân bố trình chiết tác nhân chiết PC88A .36 3.3.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ tác nhân/dung môi đến đến hệ số phân bố trình chiết tác nhân chiết PC88A 37 3.3.4 Thu hồi antimon từ pha hữu 39 3.4 Thử nghiệm tinh chế kim loại Sb từ dung dịch Sb sau chiết 40 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO .42 (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Phƣơng pháp thu tách sản phẩm chứa antimony 11 Hình 1.2: Cơng thức cấu tạo PC88A 14 Hình 2.1: Sơ đồ tiến hành thí nghiệm 20 Hình 3.1: Giản đồ XRD mẫu quặng ban đầu 24 Hình 3.2: Giản đồ XRD mẫu quặng nung 300oC 25 Hình 3.3: Giản đồ XRD mẫu quặng nung 400oC 25 Hình 3.4: Giản đồ XRD mẫu quặng nung 500oC 26 Hình 3.5: Giản đồ XRD mẫu quặng nung 600oC 26 Hình 3.6: Hiệu suất thu hồi Sb dung dịch axit HCl H2SO4 29 Hình 3.7: Ảnh huởng nồng độ axit HCl đến hiệu suất thu hồi Sb 29 Hình 3.8 : Ảnh hƣởng thời gian khuấy đến hiệu suất thu hồi antimon 31 Hình 3.9: Ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng L/R đến hiệu suất thu hồi antimon 32 Hình 3.10: Giản đồ XRD bã thải sau hịa tách quặng 33 Hình 3.11: Sƣ̣ phu ̣ thuô ̣c của ̣ số phân bố vào nồng độ [H+] 35 Hình 3.12 : Đồ thị phụ thuộc hệ số phân bố vào nồng độ dung dịch Sb 37 Hình 3.13: Đồ thị phụ thuộc hệ số phân bố vào tác nhân chiết PC88A 38 (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Sản lƣợng khai thác antimon số nƣớc giới Bảng 1.2: Sản lƣợng sản xuất, tiêu thụ nƣớc xuất nhập antimon thỏi sản phẩm antimon dự kiến 10 Bảng 3.1: Thành phần quặng sau nung 600°C 27 Bảng 3.2: Ảnh hƣởng nồng độ axit HCl đến hiệu suất thu hồi antimon 28 Bảng 3.3: Ảnh hƣởng nồng độ axit H2SO4 đến hiệu suất thu hồi antimon 28 Bảng 3.4: Ảnh hƣởng thời gian khuấy đến hiệu suất thu hồi antimon 30 Bảng 3.5: Ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng L/R đến hiệu suất thu hồi antimon 32 Bảng 3.6: Thành phần nguyên tố mẫu antimon thu hồi………… 34 Bảng 3.7: Sự phụ thuộc hệ số phân bố vào nồng độ axit 35 Bảng 3.8: Sự phụ thuộc hệ số phân bố vào nồng độ Sb 36 Bảng 3.9: Sự phụ thuộc hệ số phân bố vào % tác nhân chiết PC88A 38 Bảng 3.10: Kết giải chiết antimon dung dịch HCl có nồng độ khác 39 (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh MỞ ĐẦU Ngày nay, antimon đƣợc sử dụng rộng rãi công nghiệp Antimon siêu đƣợc dùng công nghiệp bán dẫn để sản xuất điốt, thiết bị phát tia hồng ngoại Hợp chất antimon đƣợc dùng sơn chịu nhiệt, vải chịu nhiệt, men màu, chất dẻo, nhựa, cao su, cơng nghiệp hóa chất, cơng nghiệp quốc phịng Hợp kim antimon dùng cơng nghiệp ô tô, in, đúc, thủy tinh, gốm điện tử điện tử - kĩ thuật Đặc biệt, antimon đƣợc sử dụng nhiều sản xuất sƣờn cực acquy (antimon chiếm 10 ÷ 12% khối lƣợng sƣờn cực) Tại Việt Nam, hàng năm cở sản xuất acquy phải nhập hàng trăm antimon tinh khiết Trong có nhiều mỏ chứa antimon đƣợc tìm thấy tỉnh nhƣ: Tun Quang, Hịa Bình, Thái Nguyên, Nghệ An…Cho tới nay, khai thác vùng quặng giàu antimon (hàm lƣợng antimon quặng chiếm từ 45 ÷ 60%) Nhiều loại quặng chứa antimon (đặc biệt loại quặng nghèo antimon) chƣa đƣợc khai thác chế biến hợp lý để có antimon kim loại tinh khiết đáp ứng nhu cầu nƣớc Mặt khác, việc xử lý bã thải việc thải bỏ loại quặng nghèo antimon gây lãng phí tài ngun đồng thời gây nhiễm lớn tới mơi trƣờng sống Do đó, chúng tơi chọn đề tài “Nghiên cứu tách làm giàu antimon từ quặng antimon Tân Lạc - Hịa Bình” Trong khn khổ luận văn nghiên cứu điều kiện tối ƣu hòa tách antimon từ quặng antimon, điều kiện chiết để thu đƣợc dung dịch antimon thử nghiệm điện phân thu kim loại antimon từ dung dịch antimon clorua (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan antimon số hợp chất antimon 1.1.1 Tính chất vật lý tính chất hóa học antimon Antimon (ký hiệu Sb) cịn có tên stibi (tên latinh stibium), nguyên tố hóa học thuộc nhóm VA bảng hệ thống tuần hoàn, số thứ tự 51, khối lƣợng nguyên tử 121,76g/mol Sb có hai đồng vị bền 121Sb (57,25%) 123Sb (42,75%), điều chế đƣợc 20 đồng vị nhân tạo Antimon tồn vài dạng thù hình, dạng thù hình tinh thể màu xám có ánh kim Ngồi antimon cịn tồn số dạng thù hình khác nhƣ dạng vơ định hình vàng, đen keo Ở điều kiện bình thƣờng, trừ antimon tinh thể, dạng thù hình khơng bền có ý nghĩa mặt lý thuyết Antimon dạng tinh thể kim loại màu xám có ánh kim, cấu trúc giống nhƣ photpho đen, dẫn điện dẫn nhiệt, có tỷ khối d = 6,7g/cm3, độ cứng (theo Moos) từ ÷ 3,5; giịn (dƣới nhiệt độ nghiền thành bột cối sứ) nhiệt độ nóng chảy 630°C, nhiệt độ sôi 1635°C, độ dẫn điện thấp (khoảng 3,76% so với đồng) Antimon số hợp kim thƣờng giãn nở đƣợc làm nguội [6] Antimon ngun tố lƣỡng tính, vừa có đặc tính kim loại vừa có đặc tính phi kim Antimon thƣờng thể hai hóa trị III V, trạng thái hóa trị III phổ biến Ở nhiệt độ thƣờng antimon bền khơng khí, nhƣng nhiệt độ cao antimon dễ bị oxi khơng khí oxi hóa thành dạng oxit Ở dạng bột nhỏ, antimon bốc cháy khí clo tạo thành triclorua Sb không tan nƣớc điều kiện thƣờng, nhƣng nung nóng đỏ, Sb tác dụng với nƣớc tạo thành hydroxit giải phóng khí H2 Ở nhiệt độ cao, Sb dễ phản ứng với S, Se, P (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh Sb bền với HF đặc, HCl, HNO3 loãng, nhƣng phản ứng với HCl H2SO4 đặc nóng cho muối Sb (III), tác dụng với HNO3 đặc cho xSb2O5.yH2O, tác dụng dễ với H3PO4 số axit vô khác Antimon tác dụng với kim loại kiềm kim loại kiềm thổ tạo thành antimonua, nhƣng antimonua dễ bị phân hủy axit Antimon tạo thành hợp kim với nhiều kim loại Khi cho Sb vào Sn Pb làm tăng độ cứng độ bền axit hợp kim Hợp kim quan trọng Sb hợp kim chữ in [7] 1.1.2 Một số hợp chất antimon 1.1.2.1 Các antimon oxit Antimon tác dụng với oxi tạo nên hợp chất oxit tƣơng ứng: Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5 Ngồi cịn tồn số oxit khác nhƣ: Sb2O, SbO2 SbO  Oxit Sb2O3 Sb2O3 oxit phổ biến antimon Sb2O3 tồn nhiều loại quặng Sb đặc biệt quặng valentinit Sb2O3 dạng tinh thể màu trắng, trở nên vàng đun nóng, trạng thái lỏng có màu xám – vàng Chúng có hai dạng thù hình dạng α-lập phƣơng dạng β – tà phƣơng Dạng lập phƣơng Sb2O3 bền nhiệt độ dƣới 570°C, dạng tà phƣơng Sb2O3 bền nhiệt độ đó, nóng chảy 650°C sơi 1560°C Dạng lập phƣơng Sb2O3 gồm phân tử Sb4O6 giống nhƣ trạng thái khí, cịn dạng tà phƣơng gồm chóp SbO3 liên kết với thành mạch kép dài vơ tận Sb2O3 tan nƣớc, khơng tan dung dịch lỗng HNO3 H2SO4 nhƣng tan HCl axit hữu Mặt khác, Sb2O3 tan dung dịch kiềm tạo thành hidroxoantimonit: Sb4O6 + 4NaOH + 6H2O = 4Na[Sb(OH)4] Khi đun nóng, Sb O bị cacbon hidro khử dễ dàng đến kim loại Sb2 O3 đƣợc điều chế cách đốt cháy ngun tố hay sunfua khơng khí: 2Sb2S3 + 9O2 = Sb4O6 + 6SO2 (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh Từ bảng 3.2 hình 3.7 thấy tăng nồng độ axit HCl từ 2M đến 4M, hiệu suất thu hồi Sb tăng mạnh từ 50,38 % lên 93,08 % Tiếp tục tăng nồng độ axit HCl từ 4M đến 6M hiệu suất thu hồi Sb có tăng nhƣng khơng đáng kể (từ 93,08 % đến 93,53 %) Nhƣ để giảm chi phí hịa tách axit HCl chúng tơi chọn nồng độ axit HCl 4M cho nghiên cứu 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất thu hồi antimon Trong thí nghiệm chúng tơi thay đổi thời gian khấy lần lƣợt 30 phút, 45 phút, 60 phút, 75 phút, 100 phút, 120 phút cố định yếu tố: nhiệt độ nung quặng 600°C, tỉ lệ khối lƣợng axit/quặng (L/R) 3/1, nồng độ HCl 4M Tiến hành thu hồi Sb theo mục 2.4 Ảnh hƣởng thời gian khuấy đến hiệu suất thu hồi antimon đƣợc bảng 3.4 hình 3.8 Bảng 3.4: Ảnh hƣởng thời gian khuấy đến hiệu suất thu hồi antimon Thời gian khuấy (phút) mSb2O3 (g) mSb (g) Hiệu suất thu hồi Sb (%) 30 0,199 0,167 25,12 45 0,456 0,381 57,35 60 0,636 0,532 80,00 75 0,740 0,619 93,08 100 0,744 0,622 93,47 120 0,746 0,624 93,82 (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh 30 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh Hiệu suất thu hồi Sb (%) Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất thu hồi Sb 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 30 45 60 75 100 120 Thời gian khuấy (phút) Hình 3.8 : Ảnh hƣởng thời gian khuấy đến hiệu suất thu hồi antimon Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian khuấy đến hiệu suất thu hồi antimon cho thấy: hiệu suất thu hồi phụ thuộc vào thời gian khuấy Khi thời gian khuấy 30 phút hiệu suất thu hồi antimon đạt 25,12 % Tuy nhiên, tăng thời gian khuấy lên 60 phút hiệu suất thu hồi antimon tăng lên 80,00 % tăng thời gian khấy lên 75 phút hiệu suất thu hồi đạt 93,08 % Tiếp tục tăng thời gian khấy hiệu suất thay đổi khơng đáng kể, chúng tơi lựa chọn thời gian khuấy 75 phút cho nghiên cứu 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ axit/quặng (L/R) đến hiệu suất thu hồi antimon Trong thí nghiệm thay đổi tỉ lệ khối lƣợng axit/quặng (L/R) lần lƣợt 1/1, 2/1, 3/1, 4/1, 5/1, 6/1 cố định yếu tố: nhiệt độ nung quặng 600°C, thời gian khấy 75 phút, nồng độ HCl 4M Sau tiến hành thu hồi antimon theo quy trình mục 2.4 Ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng L/R đến hiệu suất thu hồi antimon đƣợc bảng 3.5 hình 3.9 (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh 31 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh Bảng 3.5: Ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng L/R đến hiệu suất thu hồi antimon Tỉ lệ L/R mSb2O3 (g) mSb (g) Hiệu suất thu hồi Sb (%) 1/1 0,163 0,136 20,50 2/1 0,400 0,334 50,24 3/1 0,741 0,619 93,08 4/1 0,745 0,623 93,68 5/1 0,749 0,626 94,14 6/1 0,752 0,628 94,44 Hiệu suất thu hồi Sb (%) Ảnh hưởng tỉ lệ L/R đến hiệu suất thu hồi Sb 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Tỉ lệ L/R Hình 3.9: Ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng L/R đến hiệu suất thu hồi antimon Các kết bảng 3.5 hình 3.9 cho thấy: tỷ lệ L/R 1/1 hiệu suất thu hồi antimon 20,5 % Khi tăng tỷ lệ L/R lên 2/1 hiệu suất thu hồi antimon tăng lên 50,24% Hiệu suất thu hồi antimon đạt 90,08% tăng tỷ lệ L/R = 3/1 Khi tăng tỷ (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh 32 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh lệ L/R lên 4/1, 5/1 6/1 hiệu suất thu hồi antimon tăng khơng đáng kể Nhƣ vậy, thấy tỷ lệ L/R = 3/1 điều kiện thích hợp để hịa tách thu hồi antimon Từ nghiên cứu thấy điều kiện thích hợp để hịa tách thu hồi antimon dung dịch HCl từ quặng nghèo antimon Tân Lạc - Hịa Bình nhƣ sau: - Mẫu quặng đƣợc nung 600oC - Thời gian khuấy 75 phút - Nồng độ axit HCl 4M - Tỷ lệ axit/ quặng (L/R) 3/1 3.2.4 Xác định độ tinh khiết sản phẩm antimon thu hồi Bã thải sau thu hồi antimon đƣợc xác định thành phần pha phƣơng pháp XRD Kết hình 3.10 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - M-Ba d=3.501 1500 1400 1300 d=3.342 1200 1100 1000 Lin (Cps) 900 800 700 d=1.749 600 500 d=1.381 d=1.373 d=1.453 d=1.541 d=1.671 d=1.817 d=1.980 100 d=2.128 d=3.873 200 d=2.281 d=2.235 300 d=2.459 d=4.262 400 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: ThuanK26 MBa.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: Operations: Smooth 0.050 | Smooth 0.040 | Smooth 0.030 | Import 03-065-0466 (C) - Quartz low, syn - SiO2 - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.91410 - b 4.91410 - c 5.40600 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P3221 (154) - - 113.056 - I/Ic PDF 3.3 - F30=1000(0.000 Hình 3.10: Giản đồ XRD bã thải sau hòa tách quặng (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh 33 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 70 (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh Kết cho thấy: bã thải sau thu hồi antimon xuất pic đặc trƣng SiO2 dạng quartz Nhƣ khẳng định phƣơng pháp hòa tách quặng antimon cách sử dụng axit HCl có hiệu Để xác định độ tinh khiết sản phẩm antimon thu hồi, chúng tơi tiến hành hịa tan sản phẩm antimon thu hồi nƣớc cƣờng thủy xác định hàm lƣợng phƣơng pháp ICP-MS Kết bảng 3.6 Bảng 3.6: Thành phần nguyên tố mẫu antimon thu hồi STT Nguyên tố Hàm lƣợng, % Fe 1,16 Al 0,45 Sb 95,47 SiO2 2,90 Kế t quả bảng 3.6 cho thấ y phƣơng pháp thu hồi antimon axit HCl làm giàu antimon lên 14 lần (tăng hàm lƣợng antimon từ 6,65 % lên 95,47%) Tuy nhiên mẫu thu đƣợc lẫn nguyên tố nhƣ Fe, Al SiO2 Để thu đƣợc antimon có độ cao áp dụng thử nghiệm phƣơng pháp chiết để làm giàu antimon 3.3 Nghiên cứu thu hồi Sb phƣơng pháp chiết lỏng – lỏng 3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ axit đến hệ số phân bố q trình chiết tác nhân chiết PC88A Nờ ng đô ̣ ax it ảnh hƣởng lớn đế n khả chiế t của các nguyên tố hóa ho ̣c Sƣ̣ ta ̣o phức của các tác nhân với các kim loa ̣i cầ n chiế t phu ̣ thuô ̣c rấ t lớn vào nồ ng đô ̣ axit [H+] Vì việc nghiên cứu lựa chọn n ồng độ axit thích hợp làm tăng hệ số phân bố quá trin ̀ h chiế t Sb là rấ t cầ n thiế t Trong thí nghiệm cố định yếu tố: - Nồng độ dung dịch Sb3+ ban đầu là: 0,1 M (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh 34 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh - Tỷ lệ tác nhân/ dung môi 20% - Thời gian chiết phút - Thay đổi nồng độ axit HCl từ 1-5M Sau trình chiết nồng độ antimon pha nƣớc pha hữu đƣợc xác định phƣơng pháp chuẩn độ oxi hóa khử với dung dịch chuẩn KBrO3 môi trƣờng axit, chất thị metyl da cam (mục 2.6.3) Kết nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ axit đến hệ số phân bố đƣợc thể bảng 3.7 hình 3.11 Bảng 3.7: Sự phụ thuộc hệ số phân bố vào nồng độ axit Nồ ng đô ̣ Sb pha nƣớc (M) 0,084 Nồ ng đô ̣ Sb pha hƣ̃u (M) 0,016 2 0,064 0,036 0,56 3 0,040 0,060 1,50 4 0,044 0,056 1,27 5 0,048 0,052 1,08 TT [H+] (M) Hê ̣ số phân bố D 0,19 1.60 Hệ số phân bố D 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 Nồng độ axit (M) Hình 3.11: Sƣ̣ phu ̣ th ̣c của ̣ số phân bố vào nồng độ [H+] (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh 35 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh Kế t quả cho thấ y ̣ số phân bố phu ̣ thuô ̣c rấ t lớn vào nồ ng đô ̣ axit Khi [H+] = (M) ̣ số phân bố thấ p nhấ t điề u này cho thấ y sƣ̣ phân pha Ở [H+] = (M) hệ số phân bố lớn cho thấy khả phân pha tốt Vì khả chiế t Sb lên pha hƣ̃u cao nhấ t ở [H+] = (M) 3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ Sb đến đến hệ số phân bố trình chiết tác nhân chiết PC88A Nồng độ Sb dung dịch đầu vào yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất thu hồi Sb Trong nghiên cứu này, thay đổi nồng độ Sb từ 0,05; 0,1; 0,25; 0,5; 0,75M Cố định yếu tố: - Tỷ lệ tác nhân/ dung môi 20% - Nồng độ axit [H+]= 3M - Thời gian chiết phút Kết nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ Sb đến hệ số phân bố đƣợc thể bảng 3.8 hình 3.12 Bảng 3.8: Sự phụ thuộc hệ số phân bố vào nồng độ Sb TT Nồng độ Sb (M) Nồ ng đô ̣ Sb pha nƣớc (M) Nồ ng đô ̣ Sb Hê ̣ số phân pha hƣ̃u (M) bố D 0,050 0,015 0,035 2,33 0,100 0,040 0,060 1,50 0,250 0,110 0,140 1,27 0,500 0,270 0,230 0,85 0,750 0,508 0,240 0,48 (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh 36 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh 2.50 Hệ số phân bố D 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0.05 0.10 0.25 0.50 0.75 Nồng độ dung dịch Sb (M) Hình 3.12 : Đồ thị phụ thuộc hệ số phân bố vào nồng độ dung dịch Sb Từ bảng 3.8 cho thấy: Khi tăng nồng độ antimon từ 0,050 M đến 0,750M hệ số phân bố Sb giảm dần từ 2,33 đến 0,48 Để giảm chi phí thu hồi antimon nhƣng chọn đƣợc hệ số phân bố thích hợp cho q trình chiết tác nhân chiết PC88A, chọn nồng độ antimon 0,100M ứng với hệ số phân bố 1,50 3.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ tác nhân/dung môi đến đến hệ số phân bố q trình chiết tác nhân chiết PC88A Trong thí nghiệm khảo sát lệ tác nhân/dung môi thích hợp để lựa chọn đƣợc tỷ lệ tác nhân/dung mơi thích hợp tránh lãng phí thu đƣợc hiệu suất thu hồi Sb lớn Trong thí nghiệm cố định yếu tố: - Nồng độ dung dịch Sb3+ ban đầu 0,1M - Thay đổi tỉ lệ tác nhân chiết/dung môi từ 10- 50 % Kết nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ tác nhân chiết đến hệ số phân bố đƣợc thể bảng 3.9 hình 3.13 (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh 37 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh Bảng 3.9: Sự phụ thuộc hệ số phân bố vào % tác nhân chiết PC88A TT % tác nhân Nồ ng đô ̣ Sb cịn lại Nờ ng ̣ Sb pha Hê ̣ số phân chiết pha nƣớc (M) hƣ̃u (M) bố D 10 0,052 0,048 0,92 20 0,040 0,060 1,50 30 0,032 0,068 2,13 50 0,016 0,084 5,25 6.00 Hệ số phân bố D 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 10 20 30 50 % tác nhân chiết PC88A (%) Hình 3.13: Đồ thị phụ thuộc hệ số phân bố vào tác nhân chiết PC88A Từ kết bảng 3.7 hình 3.13 ta thấy: tăng % tác nhân chiết hệ số phân bố tăng Điều tăng % tác nhân chiết làm tăng khả tạo phức Sb với tác nhân chiết Tuy nhiên, tăng % tác nhân chiết độ nhớt tăng gây kho khăn cho trình vận hành thiết bị Vì vậy, chọn % tác nhân chiết 20% (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh 38 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.tach.va.lam.giau.antimon.tu.quang.antimon.tan.lac.hoa.binh Nhƣ vậy, điều kiện thích hợp cho q trình chiết antimon PC88A nhƣ sau: - Nồng độ dung dịch Sb3+ ban đầu 0,1M - Nồng độ axit 3M - Tỉ lệ tác nhân chiết/dung môi 20 % 3.3.4 Thu hồi antimon từ pha hữu Sau trình chiết antimon tác nhân PC88A, nồng độ antimon pha hữu 0,060 M Trong thí nghiệm chúng tơi tiến hành giải chiết antimon pha hữu dung dịch HCl Thay đổi nồng độ axit HCl giải chiết từ – M, lắc phút Kết nghiên cứu giải chiết dung dịch Sb axit HCl đƣợc thể bảng 3.10 Bảng 3.10: Kết giải chiết antimon dung dịch HCl có nồng độ khác TT [H+] (M) [Sb3+]nƣớc Hiệu suất rửa rửa giải lần giải lần (%) (M) 0,050 83,33 [Sb3+]nƣớc rửa giải lần (M) 0,009 Hiệu suất sau lần rửa giải (%) 98,33 0,058 96,67