Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 23 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
23
Dung lượng
809 KB
Nội dung
ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ KHOA HÓA NIÊN LUẬN TÌM HIỂU QUY TRÌNH TÁCH VÀ LÀM GIÀU QUẶNG RUTIL TỪ SA KHOÁNG Ở THỪA THIÊN HUẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH TiO 2 TỪ QUẶNG RUTIL Phạm Thị Kim Phượng Khóa 2011-2015 Huế, 9/2014 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cám ơn quý thầy cô giáo đặc biệt là thầy Đặng Xuân Tín và thầy Nguyễn Minh Ngọc đã tận tình giúp đỡ chúng tôi để tôi có những thông tin hữu ích trong đợt thực tế vừa qua. Tôi cũng xin chân thành cám ơn ban lãnh đạo các công ty đặc biệt là công ty TNHH NN Một thành viên Khoáng sản Thừa Thiên Huế đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và cung cấp những thông tin quý báu giúp tôi hoàn thành tốt bài niên luận này. Nhưng do thời gian và trình độ có hạn không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo và các bạn để bài niên luận của tôi được hoàn chỉnh hơn. i DANH MỤC CÁC HÌNH !"# $%%&'(%)%(* + ,'-./01 2 -3'(456789 #:'(; <$('(+='>" /*?@A='(;='@'(='>BC-'5DE./0 1*?@A;='=''(='>BCF='>5DE./0 9*?@A;='@G'- 5H'.0# ii MỤC LỤC IJKLM$NOPQ IJKLMMKRMSQKL" MLT'?5UVG%( KKK$WX,Y + ,'-" MM*?5UVGXB@7 * " @72 MMMZ'(5XDX'X='>'B5+[ + ,'-# K'A='>< "Z'('(%\5XDX'='>]/ " '(4569 "" '(; "Z^_(" Z'('(B" `U?aa'('(+X'(@" "Z'('(='>B Mb`U?aa !"+='>'B52 c dQeK/ fMdMgQ h$i!1 iii CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU Quặng titan và các hợp chất titan được sử dụng rất nhiều trong nền kinh tế quốc dân. Titan kim loại và hợp kim titan có tỷ trọng thấp, độ bền và chống mài mòn tốt, nhiệt độ nóng chảy cao .Chúng là vật liệu không thể thiếu đối với ngành hàng không, vũ trụ và sẽ dần thay thế các hợp kim thép không gỉ trong các ngành công nghiệp khác Bột màu (pigment) TiO 2 có khả năng chịu được sự thay đổi khắc nghiệt của khí hậu nhiệt đới, không có độc tính, rất bền màu và bền hóa học, có độ phản chiếu cao nên được sử dụng rộng rãi trong ngành sơn, chất dẻo, công nghiệp giấy, nhuộm, in màu, sợi dệt, vv [1] Việt Nam có nguồn tài nguyên quặng titan và khá phong phú và được phân bố rộng rãi trên nhiều vùng lãnh thổ. Quặng titan Việt Nam có hai loại: quặng gốc và quặng sa khoáng, trong đó nguồn sa khoáng titan có hàm lượng rất đáng kể. Sa khoáng titan phân bố chủ yếu ở vùng ven biển từ Quảng Ninh đến Bà Rịa Vũng Tàu, trong đó tập trung ở các tỉnh: Thanh Hóa, Hà Tỉnh, Thừa Thiên Huế, Bình Định và Bình Thuận. Tổng trữ lượng đã xác định của các mỏ sa khoáng Titan ven biển miền Trung đạt tới 9.2 triêu tấn. Với những ứng dụng hết sức thiết thực và hiệu quả kinh tế cao cùng với đó là sự phân bố hết sức thuận lợi nói trên công ty Khoáng sản Thừa Thiên Huế ra đời nhằm khai thác, chế biến và kinh doanh các loại khoáng sản Titan góp phần thực hiện sự nghiệp CNH-HĐH đất nước. Và một trong những nguồn nguyên liệu đóng vai trò rất quan trọng cho hoạt động sản xuất của công ty đó là quặng rutil. Chính vì vậy mục tiêu của đề tài này là “ Tìm hiểu quy trình làm giàu và tách quặng rutil từ sa khoáng ở Thừa Thiên Huế và phương pháp tách TiO 2 từ quặng rutil 1 CHƯƠNG II. NỘI DUNG I. Giới thiệu sơ lược về công ty TNHH NN Một thành viên Khoáng sản Thừa Thiên Huế Công ty TNHH NN Một thành viên khoáng sản TTH được thành lập vào năm 1987, trụ sở công ty đặt tại 53 Nguyễn Gia Thiều, TP Huế và hệ thống 5 nhà máy sản xuất được xây dựng trên địa bàn tỉnh TTH. Đây là một trong những công ty hàng đầu về khai thác và chế biến khoáng sản titan của Việt Nam. Công ty đã khai thác và chế biến các sản phẩm là tinh quặng Ilmenite, Rutile, Monazite, Zircon, bột Zircon và xỉ titan, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về chất lượng của khách hàng trong nước và ngoài nước. Sản phẩm của công ty được dùng làm nguyên liệu đầu vào cho nhiều ngành công nghiệp và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực sản xuất gạch, gốm, thuỷ tinh, sơn, luyện kim và nguyên liệu đa dạng cho nhiều ngành công nghiệp khác [4]. * Các sản phẩm chính của công ty [4] STT Sản phẩm Chất lượng 1 Ilmenit ≥52% TiO 2 2 Rutile ≥85% TiO 2 3 Monazit ≥57% REO 4 Zircon ≥60%ZrO 2 5 Bột zircon ≥ 65%ZrO 2 6 Xỉ titan ≥ 92% TiO 2 Bảng 1: Các sản phẩm chính của công ty Thị trường tiêu thụ: Nhật Bản, Hàn Quốc, Ấn Độ, Trung Quốc và các nước Đông Nam Á [4] 2 Bảng 2: Kết quả sản xuất kinh doanh của công ty trong năm 2012 [4] Stt Chỉ tiêu Đơn vị tính Kế hoạch 2012 Thực hiện Đạt kế hoạch năm 1 Doanh thu Tỷ đồng 520 720 138% 2 Kim ngạch xuất khẩu Triệu USD 25 32 128% 3 Lợi nhuận Tỷ đồng 110 150 136% 4 Nộp ngân sách Tỷ đồng 130 210 161% 5 Thu nhập bình quân Triệu VNĐ/người/tháng 6 8 133% Với những thống kê thu được từ kết quả sản xuất kinh doanh của công ty cho thấy công ty TNHH NN Một thành viên khoáng sản Thừa Thiên Huế không ngừng nghiên cứu công nghệ khai thác, chế biến, phát triển sản phẩm có giá trị cao và tìm kiếm thị trường xuất khẩu. Chính những thành quả đó đã đưa công ty trở thành một công ty xuất khẩu khoáng sản titan hàng đầu Việt Nam. II. Sơ lược về sa khoáng và titan đioxit 1. Sa khoáng Nguồn gốc: Trong địa chất học, sa khoáng là sự tích tụ các khoáng vật có giá trị được hình thành trong sự tách biệt trọng lực trong quá trình lắng đọng. Các môi trường hình thành loại mỏ sa khoáng gồm bồi tích, tàn tích, sa khoáng biển và sa khoáng cổ. Trong đó quặng titan sa khoáng ven biển là kiểu quặng có giá trị nhất hiện nay ở nước ta [14]. Thành phần: Có tới trên 70 khoáng vật titan trong đó có 8 khoáng vật có giá trị công nghiệp. Các khoáng vật titan chủ yếu nhất là: Ilmenit – FeTiO 3 , Rutil – TiO 2 , Ilmenorutil (còn gọi là Leucoxen) – (Ti,Nb,Fe)O 2 , Perovskit – CaTiO 3 , Sphen CaO.TiO 2 .SiO 2 . Các khoáng vật có giá trị quan trọng của sa khoáng biển và có giá trị được thể hiên ở bảng sau: 3 Khoáng vật Công thức Hàm lượng lý thuyết % Hàm lượng thực tế% Ilmenit FeTiO 3 52,6 34,4-68,2 Rutil, anatas TiO 2 100 88,6-98,2 Leicoxen (Ti,Nb,Fe)O 2 50-90 55,3-97 Bảng 3: Đặc tính của các khoáng vật titan chủ yếu trong sa khoáng biển Khoáng vật Hàm lượng thực tế trong khoáng vật (%) Nguyên tố đi kèm Zircon ZrO 2 : 60-67 Hf, Th, Sc, Y, TR Monazit Tổng CrO 3 đến 35, ThO 2 đến 31 U Xenotim Tổng Y 2 O 3 đến 61 Th, Sc, U Manhetit Fe 2 O 3 : >60 Bảng 4: Các khoáng vật đi kèm trong mỏ titan sa khoáng biển Hình 1: Các khoáng vật có trong sa khoáng biển Trong các khoáng vật trên thì rutile, brookite, ilmenite là những khoáng vật quan trọng và có trữ lượng lớn hơn cả. Đặc biệt, ở Thừa Thiên Huế quặng ilemite phân bố nhiều trên các vùng biển do đó tiềm năng khai thác là rất lớn. 4 Phân bố: Phân bố chủ yếu dọc bờ biển Việt Nam, còn sa khoáng nội địa có quy mô không đáng kể. Sa khoáng ven biển Việt Nam được phân bố trải dài suốt dọc bờ biển từ Bắc tới Nam. Trữ lượng quặng sa khoáng ven biển được điều tra, thăm dò, đánh giá là 12.700 nghìn tấn ilmenit + rutil và trữ lượng dự báo la 15.400 nghìn tấn [12]. 2. Titan đioxit Titan đioxit là chất rắn màu trắng khi đun nóng có màu vàng, khi làm lạnh thì trở lại màu trắng, hay chuyển thành tinh thể rutil sau khi đun nóng trên 850 0 C rồi làm nguội. Tinh thể TiO 2 có độ cứng cao, khó nóng chảy (t 0 nc 1870 0 C), D =3,6-3,95g/cm 3 ; (anatase); 4,1-4,2g/cm 3 (brooke); 4,2-4,3g/cm 3 (rutil), bị phân hủy ở trên 2927 0 C (khó nóng chảy) Hình 2: Cấu trúc dạng tinh thể của anatase và rutile Cấu trúc thực tế của TiO 2 gồm có 4 dạng tồn tại là rutile, anatase, brooktile và TiO 2 vô định hình. Trong tự nhiên xuất hiện 3 dạng thù hình la rutile, anatase và brooktile. Rutile và anatase được sản xuất với khối lượng lớn và được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực. Trong mạng tinh thể tứ phương của rutil và anatase mỗi nguyên tử Ti 4+ được bao quanh bằng 6 ion O 2- tạo ra bát diện mỗi ion O 2- được phối trí bằng 3 ion Ti 4+ . Các 5 tinh thể rutil và anatase được phân biệt với nhau bằng mối quan hệ cuả các trục đối xứng, mật độ, màu sắc, và một số tính chất khác [5]. Hình 3: Khối bát diện của TiO 2 Thông số vật lý của các dạng thù hình được trình bày ở bảng 1.1 Bảng 1.1: Thông số vật lý của các dạng thù hình của TiO 2 [15] Tính chất Anatas Rutil Brookile Khối lượng riêng 3,859 g/cm 3 4,25 g/cm 3 4,13 g/cm 3 Độ khúc xạ 2,52 2,71 Độ cứng ( Thang Mox ) 5,5-6,0 6,0-7,0 5,5-6,0 Hằng số điện môi 31 114 Nhiệt độ nóng chảy T 0 cao chuyển thành Rutil 1858 0 C T 0 cao chuyển thành Rutil Khoảng nhiệt độ 915 0 C thì anatas bắt đầu chuyển thành rutil. Vì vậy dạng rutil là phổ biến nhất trong 3 dạng thù hình trên của TiO 2 [15]. Tất cả các tính chất trên cho ta thấy TiO 2 là một oxit lưỡng tính. Tan kém trong nước, trong dung dịch axit loãng hay dung dịch kiềm, tan trong H 2 SO 4 đặc nóng, trong hydroxit nóng chảy hay trong cacbonat nóng chảy của các kim loại kiềm và trong các oxit kim loại nóng chảy, thể hiện tính axit. Có khả năng khử nhiệt nhôm hay nhiệt canxi đến Ti kim loại. TiO 2 được dùng làm ĩimăng trắng, dùng pha sơn, pha màu trắng cho chất dẻo, trong sản xuất thủy tinh màu, thủy tinh chịu nóng, sứ gạch chịu lửa, men gốm, làm chất xúc tác cho nhiều phản ứng hữu cơ. Dạng rutil dùng làm đồ trang sức [5]. III. Quy trình làm giàu và tách quặng rutil từ sa khoáng ở Thừa Thiên Huế 6 [...]... [7] Tiềm năng khoáng sản titan ở Thừa Thiên Huế là rất lớn Công ty khoáng sản Thừa Thiên Huế khai thác và chế biến sa khoáng theo sơ đồ sau: 7 Quặng nguyên Bơm hút Tuyển trọng lực Tuyển thô Tuyển nổi Cát thải Sấy Tuyển tinh Tuyển từ và tĩnh điện Quặng tách loại Tinh quặng 2 Quy trình tuyển thô (làm giàu quặng) Trước đây khi muốn khai thác quặng titan thì công nhân phải thực hiện các phương pháp thủ công... được tuyển từ với từ trường cao để tách riêng Rutil (có từ) ra khỏi Leicoxen (không từ) và monazit (có từ) ra khỏi Zircon (không từ) [8] Tổng khoáng vật nặng Tuyển từ từ trường thấp Có từ Không từ ILMENIT Dẫn điện Tuyển từ từ trường cao Có từ Tuyển từ từ trường cao Không từ LEICOXEN Không dẫn điện Tuyển điện Có từ RUTIL Không từ MONAZIT ZIRCON Hình 8: Sơ đồ quy trình tổng quát để tuyển quặng titan... lại nhiều lần [8] IV Phương pháp tách TiO2 từ quặng rutil Hiện tại có hai phương pháp để sản xuất TiO 2 thương mại là phương pháp axit sunfuric và phương pháp clo hóa Do quặng rutil không tan trong axt sunfuric nên ta không áp dụng phương pháp axit sunfuric để tách TiO 2 mà chỉ sử dụng được phương pháp clo hóa mà thôi [11] *Phương pháp clo hóa Quy trình này sử dụng khí clo trong quá trình clorua hóa nguyên... lớn nhất ở các tỉnh: Thanh Hóa, Hà Tĩnh, Thừa Thiên Huế, Bình Định, Bình Thuận với trữ lượng đã xác định khoảng 9,2 triệu tấn [1] Tình hình khai thác khoáng sản ở Thừa Thiên Huế: Sa khoáng titan ở Thừa Thiên Huế nằm dọc ven biển kéo dài từ Quảng Điền đến Phú Lộc Thành phần khoáng vật chính của sa khoáng Thừa Thiên Huế gồm: Ilmenit 28,5-72,68 kg/m3, zircon 5,73-12,49 kg/m3, rutil 1,6-3,92 kg/m3 và monazit... từ với từ trường cao đẻ tách Monazit (có từ) ra khỏi Zircon (không từ) Phần Zircon còn lẫn 13 cát thạch anh có thể tuyển lại bằng bàn đãi khí hoặc bàn đãi nước để nâng cao chất lượng zircon [8] Tổng khoáng vật nặng Tuyển điện Có từ Có từ Tuyển từ từ trường thấp ILMENITE Có từ Tuyển từ từ trường cao Không từ Không từ Tuyển từ từ trường cao LEUCOXEN MONAZIT Bàn đãi Không từ Đuôi Đuôi Tuyển nổi Tinh quặng. .. quặng RUTILE Cát thạch anh ZIRCON Hình 9: Sơ đồ tổng quát quá trình tuyển quặng titan chứa ít quặng ilmenit [8] Tùy thuộc vào hàm lượng của quặng tinh mà ta thực hiện các phương pháp tách các khoáng vật nặng ra khỏi nhau cho hợp lý Nếu quặng tinh chứa nhiều Ilmenit thì ta tiến hành tuyển từ trước để tách Ilmenit có từ ra sau đó lợi dụng tính chất dẫn điện được và không có từ tính của Rutil mà tách nó... các hạt khoáng sản vào các bong bóng khi di chuyển các hỗn hợp nhão [2] Quặng sau khi đã trãi qua giai đoạn tuyển trọng lực được đưa vào máy rung Máy rung được điều chỉnh tần số thích hợp để làm tơi quặng ra và đưa từ từ quặng vào hệ thống máng nhờ lực đẩy của nước Hệ thống máng đưa quặng vào các bể tuyển nổi Ở đây, công nhân thêm thuốc tạo bọt và thuốc tập hợp để tăng hiệu suất tách các hạt sa khoáng. .. từ quặng Nguyên tắc: Dựa vào độ dẫn điện và tính chất từ của các thành phần nguyên liệu [2] Sa khoáng sau khi sấy khô sẽ được đưa vào giai đoạn tuyển tinh Qúa trình xãy ra như sau: Đầu tiên đưa các túi chứa các hạt sa khoáng đã được sấy khô xuống một hầm chứa Bằng các băng chuyền, các hạy sa khoáng này sẽ được đưa vào trong máy tuyển từ Lúc này, dưới tác dụng của nam châm trong máy thì các hạt có từ. .. zircon, rutil sẽ tách ra khỏi các hạt không có từ tính theo hai hướng khác nhau [9] 12 3.2 Quy trình tuyển quặng tinh Nếu trong quặng tinh tập hợp chứa nhiều Ilmenit phải tiến hành tuyển từ trước, tuyển điện sau Đầu tiên tuyển từ từ trường thấp để tách Ilmenit có từ tính trước Sản phẩm không từ đem tuyển điện để tách sản phẩm dẫn điện là Rutil, Leicoxen và phần không dẫn điện là monazit, zircon Từng sản... khai thác, tuyển làm giàu và xuất khẩu Năm 1999, công trình đã khai thác và xuất khẩu được 47.000 tấn Ileminit, 1.800 tấn zircon, 220 tấn rutil và 50 tấn monazit 1 Nguồn gốc quặng khai thác Sa khoáng titan ven biển Thừa Thiên Huế nằm dọc ven biển kéo dài từ Quảng Điền đến Phú Lộc Nguồn quặng chính của công ty Humexco là ở vùng Hải KhêQuảng Ngạn và Kế Sung-Vinh Mỹ Ngoài ra còn khai thác ở các mỏ Phong . ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ KHOA HÓA NIÊN LUẬN TÌM HIỂU QUY TRÌNH TÁCH VÀ LÀM GIÀU QUẶNG RUTIL TỪ SA KHOÁNG Ở THỪA THIÊN HUẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH TiO 2 TỪ QUẶNG RUTIL Phạm. và tách quặng rutil từ sa khoáng ở Thừa Thiên Huế và phương pháp tách TiO 2 từ quặng rutil 1 CHƯƠNG II. NỘI DUNG I. Giới thiệu sơ lược về công ty TNHH NN Một thành viên Khoáng sản Thừa Thiên Huế Công. gốm, làm chất xúc tác cho nhiều phản ứng hữu cơ. Dạng rutil dùng làm đồ trang sức [5]. III. Quy trình làm giàu và tách quặng rutil từ sa khoáng ở Thừa Thiên Huế 6 Tiềm năng quặng titan ở Việt