Để tăng hiệu quả bảo vệ của lớp phủ photphat hóa có thể đưa thêm lượng nhỏ phụ gia là các nguyên tố đất hiếm và một số kim loại chuyển tiếp như Mn, Ni….Chỉ với một lượng nhỏ các chất phụ
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa học MỞ ĐẦU Ngày kim loại đất trở thành vật liệu chiến lược cho ngành công nghệ cao Trên giới tài nguyên đất cí tiềm lớn, tổng trữ lượng đất cấp R1E đạt tới 119 triệu Tổng trữ lượng đất Việt Nam theo báo khoảng 22.353.000 Re2O3 Ở nước tamooi trường khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm điều kiện lý tưởng cho ăn mòn kim loại, tỷ lệ vật liệu kim loại sử dụng cịn cao, thiệt hại ăn mòn chắn lớn Một biện pháp chống ăn mòn kim loại sử dụng lớp phủ photphat hóa bề mặt Để tăng hiệu bảo vệ lớp phủ photphat hóa đưa thêm lượng nhỏ phụ gia nguyên tố đất số kim loại chuyển tiếp Mn, Ni….Chỉ với lượng nhỏ chất phụ gia có tác dụng tăng độ bền lớp phủ, chống ăn mòn, bảo vệ kim loại khỏi mơi trường gây hại đồng thời nâng cao hiệu thẩm mỹ lớp phủ làm cho lớp phủ mịn sáng Việt Nam quốc gia có tiềm lớn quặng đất hiếm, mỏ đất chủ yếu thuộc nhóm nhẹ, hàm lượng quặng thuộc loại trung bình, phân bố tập trung vùng Tây Bắc, nên có điều kiện thuận lợi để phát triển thành cụm công nghiệp khai thác, chế biến tương lai Vì vậy, nhà nước cần có sách đầu tư thăm dị, khai thác nguồn tài nguyên khoáng sản phục vụ phát triển kinh tế khu vực đất nước Báo cáo tiểu luận Tuy nhiên, việc tách xác định ngun tố đất cịn nhiều khó khăn Trong khuôn khổ tiểu luận đề cập ― Phương pháp trao đổi ion ứng dụng để phân chia nguyên tố đất hiếm” PHẦN I:TỔNG QUAN VỀ ĐẤT HIẾM Khái quát chung đất 1.1 Đặc điểm địa hóa - khống vật Đất nhóm gồm 15 nguyên tố giống mặt hóa học bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev gọi chung lantan, gồm nguyên tố có số thứ tự từ 57 (lantan) đến số thứ tự 71 (lutexi) Thông thường ytri (số thứ tự 39) scandi (số thứ tự 21) xếp vào nhóm đất tự nhiên ln ngun tố Các nguyên tố đất đặc tính đất thống kê bảng Bảng Các nguyên tố đất đặc tính HV: Nguyễn Thị Nga GVHD: PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội TT 10 11 12 13 14 Nguyên tố Lantan Ceri Prazeodim Neodim Prometi Samari Europi Gadoloni Tecbi Dysprosi Honmi Erbi Tuli Ytecbi HV: Nguyễn Thị Nga Ký hiệu hoá học La Ce Pr Nd P S m Eu m Gd Tb Dy Ho Er T Yb m Khoa Công nghệ Hóa học Thứ tự nguyên tử 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 Ho Nguyên tử trị lượn g 3,4 3,4 3 2,3 2,3 3,4 3 3 2,3 138,92 140,13 140,92 144,27 145,00 150,43 152,00 156,90 159,20 162,46 164,94 167,20 169,40 173,04 HLTB vỏ trái đất (ppm) Báo cáo tiểu luận 29,00 60,00 9,0 37,00 8,0 1,3 8,0 02,5 5,0 1,7 3,0 00,5 0,3 Các oxyt La O CeO Pr Nd O3 O 11 Không Sm Eu32 O O Gd O Tb O Dy O Ho O Er O Tm Yb32 O O GVHD: PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa học HLTB Ký Thứ Ho Nguyên vỏ trái đất tự hiệu tử TT Nguyên Các Lu O 15 Lutexi Lu 71 174,99 (ppm) 0,5 trị hoá Y2 O3 16 Ytri Y 39 88,92 29,00 tố oxyt nguyên lượn học Sc O 17 Scandi Sc g59,72 tử 21 Trong cơng nghệ tuyển khống, ngun tố đất phân thành hai nhóm: nhóm nhẹ nhóm nặng hay cịn gọi nhóm lantan-ceri nhóm ytri Trong số trường hợp, đặc biệt kỹ thuật tách triết, nguyên tố đất chia ba nhóm: nhóm nhẹ, nhóm trung gian nhóm nặng (xem bảng 2) Bảng Phân nhóm nguyên tố đất La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y Nhóm nhẹ (nhóm lantan ceri) Nhóm nặng (nhóm ytri) Nhóm nhẹ Nhóm nặng Nhóm trungnày khơng trái đất (hình 1) Theo Thực tế nguyên tố Cục Khảo sát Địa chất Liên bang Mỹ - USGS: Fact Sheet 087-02, 2002, hàm lượng trung bình ceri (Ce=60ppm) cao hàm lượng trung bình đồng (Cu=50ppm), lutexi (có hàm lượng trung bình trái đất nhóm đất hiếm) có hàm lượng trung bình cao antimon (Sb), bismut (Bi), cacdimi (Cd) thali (Tl) Báo cáo tiểu luận Hình Sự phân bố nguyên tố vỏ trái HV: Nguyễn Thị Nga GVHD: PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội Khoa Cơng nghệ Hóa học đất Hiện biết khoảng 250 khoáng vật chứa đất hiếm, có 60 khống vật chứa từ ÷ 8% đất trở lên chúng chia thành hai nhóm: - Nhóm thứ nhất: gồm khống vật chứa đất hiếm, thu hồi sản phẩm kèm trình khai thác tuyển quặng - Nhóm thứ hai: gồm khống vật giàu đất sử dụng trực tiếp sản phẩm hỗn hợp đất Theo thành phần hoá học, khoáng vật đất chia thành nhóm: Fluorur: yttofluorit, gagarunit fluoser Báo cáo tiểu luận HV: Nguyễn Thị Nga GVHD: PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơng nghệ Hóa học Carbonat fluocarbonat: bastnezit, parizit, ancylit, hoanghit Phosphat: monazit, xenotim Silicat: gadolinit, britholit, thortveibit Oxyt: ferguxonit, esinit, euxenit Arsenat: checrolit Borat: braitschit Sulfat: chukhrolit Vanadat: vakefieldit Trong nhóm trên, nhóm đầu quan trọng nhất, đặc biệt nhóm fluocarbonat, phosphat oxyt Trong đó, khống vật bastnezit, monazit, xenotim gadolinit ln xem khoáng vật quan trọng 1.2 Lĩnh vực sử dụng Các sản phẩm đất sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp, nông nghiệp, y học,… Những lĩnh vực sử dụng nguyên tố đất hỗn hợp chúng tóm tắt bảng Báo cáo tiểu luận Bảng Lĩnh vực sử dụng nguyên tố đất hỗn hợp TT Tên Ceri Dysprosi Ký hiệu Ce Dy Lĩnh vực sử Chất xúc tác; gốm, sứ; kính; hợp kim kim dụng loại đất sử dụng không cho đá đánh lửa bật lửa mà sử dụng, có lẽ quan trọng hơn, thép lọc loại bỏ oxy sulfur; chất huỳnh quang bột đánh bóng Gốm, sứ; chất huỳnh quang ứng dụng hạt nhân; nam chân vĩnh cửu Erbi Er Gốm, sứ; thuốc nhuộm kính; sợi quang học; ứng dụng hạt nhân laze HV: Nguyễn Thị Nga GVHD: PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Europi Eu Gadolini Gd Khoa Công nghệ Hóa học Chất huỳnh quang Gốm, sứ; kính; dị tìm trực quan hố ảnh y học quang học từ tính Holmi Ho Lantan La Gốm, sứ; ứng dụng hạt nhân laze Chất xúc tác tự động; gốm, sứ; kính; chất huỳnh quang chất nhuộm Luteti Lu Tinh thể đơn chất phát sáng, chất xúc tác, sản xuất huỳnh quang tia X đặc biệt Neodym Nd Chất xúc tác; máy lọc IR, laze; chất nhuộm nam châm Báo cáo tiểu luận Pr Gốm, sứ; kính chất nhuộm; nam châm vĩnh cửa vĩnh cửu 10 Praseody m 11 Promethi Pm Chất huỳnh quang, pin hạt nhân dụng cụ đo lường thu nhỏ 12 Samari Sm Bộ lọc vi ba; ứng dụng hạt nhân nam châm vĩnh cửu 13 Scandi Sc Khơng gian vũ trụ; gậy bóng chày; ứng dụng hạt nhân; chất bán dẫn chiếu sáng 14 Terbi Tb Chất huỳnh quang; nam chân vĩnh cửu; pin nhiên liệu 15 Thuli Tm Trực quan hoá ảnh y học ống chùm điện tử 16 Ytterbi Yb Công nghiệp hoá học nghề luyện kim HV: Nguyễn Thị Nga GVHD: PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 17 Yttri Y Khoa Công nghệ Hóa học Tụ điện; chất huỳnh quang (ống dẫn tia catiotCRT đèn), công nghệ rada chất siêu dẫn Báo cáo tiểu luận HV: Nguyễn Thị Nga GVHD: PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơng nghệ Hóa học 1.3 Các kiểu mỏ cơng nghiệp Đất tạo thành mỏ công nghiệp độc lập nguyên tố với nhiều loại hình nguồn gốc khác Theo Greta J Orris1 and Richard I Grauch [11] chia làm 17 kiểu mỏ đất sau: 1- Kiểu cacbonatit (Carbonatites) 2- Kiểu cacbonatit làm giàu (Carbonatites with residual enrichment) 3- Kiểu mỏ liên quan đến phức hệ xâm nhập kiềm (Alkaline igneous complexes) 4- Kiểu oxyt sắt nhiệt dịch (Hydrothermal iron-oxide deposits) 5- Kiểu mỏ liên quan đến đá phun trào (Other Igneous affiliated) 6- Kiểu mỏ liên quan đến đá biến chất (Deposits hosted by metamorphic rocks) 7- Kiểu mỏ sa khoáng bờ biển (Shoreline placer deposits) 8- Kiểu mỏ sa khoáng trầm tích bồi tụ (Alluvial placer deposits) 9- Kiểu mỏ sa khống khơng rõ nguồn gốc (Placer uncertain origin) Báo cáo tiểu luận 10- Kiểu mỏ sa khoáng cổ (Paleoplacers) 11- Kiểu mỏ hấp thụ ion (Ion adsorption weathering crusts) 12- Kiểu phosphorit (Phosphorites) 13- Kiểu bauxit laterit (Bauxite or lateraite hosted) 14- Kiểu mỏ fluorit (F deposits) 15- Kiểu mỏ chì (Pb deposits) 16- Kiểu mỏ urani (Uranium deposits) 17- Các kiểu khác: Hỗn hợp không xác định (Others: miscellaneous and unkown) Trong loại hình mỏ nêu trên, quan trọng loại hình 1, 2, 3, 11, 12, 14 chúng chiếm trữ lượng khai thác có hiệu sản lượng khai thác chủ yếu giới 1.4 Nhu cầu thị trường quặng đất HV: Nguyễn Thị Nga GVHD: PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơng nghệ Hóa học Năm 1794: Sản xuất thương mại đất Áo Năm 1953: Nhu cầu đất khoảng 1.000 (tương đương 25.000.000 USD) Năm 1965: Mỏ khai thác mỏ đất độc lập Mountain Pass (Mỹ) Năm 2003: Nhu cầu đất khoảng 85.000 (tương đương 500.000.000 USD) Năm 2008: Nhu cầu đất khoảng 124.000 (tương đương 1,25 tỷ USD) Năm 2015: Dự kiến nhu cầu đất toàn giới khoảng 200.000 (tương đương 2,0 ÷ 3,0 tỷ USD) Dự báo nhu cầu thị trường đất đến năm 2015 (± 15%) thể hình Báo cáo tiểu luận HV: Nguyễn Thị Nga GVHD: PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa học Báo cáo tiểu luận Hình Dự báo nhu cầu thị trường đất giới đến năm 2015 (theo IMCOA) Hiện nay, Trung Quốc sản xuất 95% nguyên tố đất giới, số nước phát triển Canada, Mỹ Australia Dự báo thời gian tới nhu cầu cung cầu cân đối Tuy nhiên, nguyên tố đất nhóm nhóm nhẹ (LREE) dự báo cung vượt cầu, nguyên tố đất nhóm nặng (HREE) nhu cầu ngày tăng, lượng cung không đủ lượng cầu Lượng sản xuất đất giới từ năm 1985 đến năm 2009 thể hình Các nước tiêu thụ đất lớn Mỹ (26,95%), Nhật Bản (22,69%), Trung Quốc (21,27%) Các nước xuất sản phẩm đất lớn Trung Quốc, Mỹ, Nhật, Thái Lan Các nước nhập sản phẩm đất lớn Nhật Bản, Pháp, Đức, Anh, Australia Dự báo giá số kim loại đất đến năm 2015 bảng HV: Nguyễn Thị Nga GVHD: PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê 10