Khảo sát quá trình tách thori oxit từ quặng monazite thừa thiên huế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TÁCH THORI OXIT TỪ QUẶNG MONAZITE THỪA THIÊN – HUẾ Nguyễn Hoàng Vũ Khóa 2008 - 2012 TP Hồ Chí Minh, tháng 5/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC Chuyên ngành: Hóa Vô KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TÁCH THORI OXIT TỪ QUẶNG MONAZITE THỪA THIÊN – HUẾ  Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Vũ  Giáo viên hướng dẫn: TS Phan Thị Hoàng Oanh TP Hồ Chí Minh, tháng 5/2012 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin cảm ơn quý thầy cô, anh chị, người cộng bạn bè tạo điều kiện giúp em hoàn thành khóa luận Em xin trân trọng cảm ơn cô Phan Thị Hoàng Oanh, giáo viên hướng dẫn, người cho em định hướng để thực khóa luận tốt nghiệp.Và khóa luận tốt nghiệp tảng cho công tác nghiên cứu khoa học em sau Cùng với dẫn mang tính chuyên môn cao, cô hướng dẫn chúng em phương pháp tốt để tìm hiểu lý thuyết, tham khảo tài liệu Từ đó, cô trò trao đổi để thực nghiệm cho kết tốt Bên cạnh đó, động viên kịp thời, hay lời góp ý tích cực động lực để em hoàn thành đề tài ngày hôm Em xin cảm ơn quý thầy cô Khoa Hóa tạo điều kiện, giúp đỡ em sở vật chất, tài liệu… suốt thời gian thực khóa luận Cảm ơn anh chị chuyên viên phòng thí nghiệm, viện khoa học giúp em công tác đo phổ, góp ý, bổ sung để đề tài thêm hoàn chỉnh Và chân thành cảm ơn bạn: Hoàng Thị Ngọc Nữ, Nguyễn Hoài Phương, Đặng Phương Thảo, Trần Bá Trí nhiều bạn đồng hành em suốt trình thực Các bạn em không góp ý cho nhau, trao đổi mặt chuyên môn, mà “chia sẻ bùi”, động viên cố gắng lúc khó khăn nhất, để lại kỉ niệm khó quên gần năm học… Tình bạn thật đáng quý! Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn tất người! TP HCM, ngày tháng năm 2012 Nguyễn Hoàng Vũ TÓM TẮT Trong khóa luận tốt nghiệp này, khảo sát khả tách thori oxit ThO từ tinh quặng monazite Thừa Thiên – Huế với quy trình khác Từ đó, rút kết luận quy trình có khả cho phép tách ThO tinh khiết, hiệu suất cao điều kiện tối ưu Chúng đã: - Nghiên cứu khả tách thori oxit từ quy trình khác phương pháp kết tủa chọn lọc; - Chọn quy trình thích hợp cho phép tách ThO tinh khiết; - Khảo sát điều kiện pH tối ưu để nâng cao hiệu suất; - Xác định thành phần hóa học, cấu trúc sản phẩm thu Từ thực nghiệm thu số kết sau:  Chọn phương pháp có hiệu cao phương pháp chế hóa với axit, hiệu suất trình chế hóa 90% Axit sử dụng axit sunfuric đặc 98%, tỉ lệ axit:quặng 10 ml axit:5g quặng, thời gian chế hóa  Từ quy trình (2), tách thori oxit tinh khiết dạng hạt, màu trắng, đơn pha với hiệu suất khoảng 80%  Khoảng pH tối ưu để kết tủa thori hidroxit từ dung dịch chứa Th4+ từ 2,0 đến 4,0 pH cao làm sản phẩm lẫn tạp chất MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Khái niệm phân loại nguyên tố 1.1.1 Khái niệm nguyên tố [5] 1.1.2 Sự phân loại nguyên tố 10 1.2 Thori 12 1.2.1 Thori đơn chất .13 1.2.2 Thori oxit – ThO2 14 1.2.3 Thori tetrahidroxit – Th(OH)4 [2] .14 1.2.4 Các muối tan thori 15 1.2.5 Các hợp chất kết tủa tính chất cộng kết thori [7] 15 1.2.6 Trạng thái tự nhiên - ứng dụng [5] .16 1.2.7 Sự phân bố khoáng vật thori giới Việt Nam [3] .17 1.3 Monazite 18 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Nội dung nghiên cứu 21 2.2 Phương pháp nghiên cứu 21 2.3 Dụng cụ, thiết bị hóa chất 24 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 26 3.1 Xác định thành phần ThO mẫu monazite Thừa Thiên – Huế 26 3.2 Quy trình 27 3.3 Quy trình 32 3.4 Quy trình 41 3.5 Quy trình 45 3.6 Thảo luận kết thu từ quy trình 48 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 4.1 Kết luận 49 4.2 Kiến nghị 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 PHỤ LỤC 52 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Một số đặc điểm nguyên tố Actinoit 13 Bảng 1.2 Một số hợp chất tan thori 16 Bảng 1.3 Thành phần chất cát monazite Brazil, Ấn Độ Mĩ 17 Bảng 3.1 Kết phân tích XRF mẫu quặng monazite .26 Bảng 3.2 Thành phần nguyên tố mẫu quặng monazite .26 Bảng 3.3 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất tách ThO – quy trình .29 Bảng 3.4 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất tách ThO – quy trình .35 Bảng 3.5 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất tách ThO – quy trình .43 Bảng 3.6 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất tách ThO – quy trình .47 Bảng 3.7 Tóm tắt kết quy trình thực nghiệm 49 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Quặng monazite qua tuyển nghiền mịn .19 Hình 1.2 Sơ đồ chế hóa quặng monazite – phương pháp axit 19 Hình 1.3 Sơ đồ chế hóa quặng monazite – phương pháp kiềm 20 Hình 2.1 Chế hóa quặng monazite phương pháp axit .21 Hình 3.1 Quy trình (1) tách ThO từ quặng monazite .27 Hình 3.2 Hóa chất – dụng cụ chế hóa axit 28 Hình 3.3 Hỗn hợp bùn nhão sau chế hóa 28 Hình 3.4 Dung dịch thu sau hòa tan kết tủa photphat 29 Hình 3.5 Rắn (A) 29 Hình 3.6 Giản đồ XRD mẫu T2-1274 30 Hình 3.7 Quy trình (2) tách ThO từ quặng monazite .32 Hình 3.8 Kết tủa từ dung dịch (B ) với dung dịch NH .33 Hình 3.9 Dung dịch sau hòa tan với HCl .34 Hình 3.10 Rắn (B) 34 Hình 3.11 Giản đồ XRD mẫu T6-0430 36 Hình 3.12 Ảnh SEM mẫu T10-0106 36 Hình 3.13 Giản đồ XRD mẫu T10-0106 37 Hình 3.14 Giản đồ XRD mẫu T10-1-0090 38 Hình 3.15 Giản đồ XRD mẫu T10-2-1788 39 Hình 3.16 Đường biểu diễn tương quan pH hiệu suất tách ThO .40 Hình 3.17 Quy trình (3) tách ThO từ quặng monazite 41 Hình 3.18 Dung dịch (C ) thu sau hòa tan với HCl 42 Hình 3.19 Rắn (C) 43 Hình 3.20 Giản đồ XRD mẫu T12-2832 44 Hình 3.21 Quy trình (4) tách ThO từ quặng monazite 46 Hình 3.22 Chế hóa quặng monazite với NaOH 46 Hình 3.23 Rắn (D) 47 Hình 3.24 Giản đồ XRD mẫu T20-0317 48 MỞ ĐẦU Sa khoáng (còn gọi trọng sa) lớp cát sỏi có chứa nhiều khoáng vật có ích, thành tạo phá hủy đá gốc Khi đá gốc bị phá hủy, nhiều khoáng vật bị hoà tan, biến thành đất bị nước đi, khoáng vật vững bền thường đọng lại lẫn với cát sỏi gần chân núi, tạo nên bồi tích, tàn tích bãi cát ven biển Kết điều tra Liên đoàn Địa chất Bắc Trung bộ, qua thực đề án “Điều tra, đánh giá triển vọng sa khoáng ven biển từ Thanh Hóa đến Thừa Thiên - Huế”, cho thấy ven biển Bắc Trung có nhiều tiềm quặng sa khoáng Tiềm quặng sa khoáng khu vực lên tới 16,2 triệu khoáng vật nặng có ích, đặc biệt loại quặng titan, zircon, monazite Cát đen loại sa khoáng quí nước ta nhiều nước giới Cát đen hỗn hợp loại cát mịn bóng có màu đen có từ tính, tìm thấy lớp bồi tích phù sa Trong cát đen thường chứa nhiều kim loại quý có giá trị như: nguyên tố đất hiếm, thori, titan, vonfram, zirconi nguyên tố khác Hàm lượng trung bình khoáng vật quặng ilmenite, zircon, rutile, monazite cát sa khoáng tương đối đồng Quặng monazite quặng quan trọng chứa thori Với chiều ứng dụng thực tế, việc tách thori từ quặng monazite nghiên cứu thông qua nhiều báo, công trình khoa học Song việc thực quặng monazite chưa nghiên cứu kỹ Việt Nam nói chung tinh quặng monazite Thừa Thiên – Huế nói riêng Với mong muốn tìm hiểu khả năng, yếu tố ảnh hưởng đến trình tách tinh chế thori oxit, thực đề tài “Khảo sát trình tách thori oxit từ quặng monazite Thừa Thiên – Huế” CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Khái niệm phân loại nguyên tố 1.1.1 Khái niệm nguyên tố [5] Các nguyên tố nguyên tố có trữ lượng lòng đất nhỏ, có trữ lượng lớn độ tập trung mỏ khai thác thấp thường bị lẫn tạp chất khó tách rời Các nguyên tố có tính chất hóa học, lý học đặc trưng thường làm cho việc chuyển từ quặng thành nguyên tố tinh khiết gặp nhiều khó khăn Chính vậy, khả sử dụng nguyên tố hạn chế Nguyên tố nguyên tố có số Clark – phần trăm khối lượng nguyên tố vỏ Trái đất – thấp Các nguyên tố thường có giá trị Clark nhỏ 0,01%; có nguyên tố có giá trị nhỏ 0,01% lại không nguyên tố Au, Ag Ngược lại, có nguyên tố có số Clark lớn 0,01% lại gọi nguyên tố (như vanadi) Trong nghiên cứu khoa học kỹ thuật, nguyên tố ngày sử dụng nhiều Việc sử dụng nguyên tố tạo bước tiến lớn lao nghiên cứu khoa học nhiều ngành kỹ thuật đại, tiến không ngừng phát triển với tốc độ ngày lớn Tuy nhiên, chưa có tổng kết toàn công trình nghiên cứu phương pháp điều chế ứng dụng nguyên tố Quặng nguyên tố Việt Nam chưa thăm dò hết, việc sử dụng nguyên tố theo hướng đại chưa phát triển, công tác nghiên cứu để đưa vào ứng dụng bắt đầu Các phương pháp điều chế nguyên tố nói chung phức tạp nhiều so với phương pháp điều chế nguyên tố thông dụng Cần phải nắm phương pháp tách nguyên tố cần điều chế khỏi nguyên tố khác có tính chất hóa học tương tự có lẫn quặng Các phương pháp tách phải dựa theo kiến thức hóa học, vật lí số ngành khoa học ứng dụng khác Bên cạnh đó, nhiều nước công nghiệp phát triển tập trung chuyên gia tài để nghiên cứu phương Hình 3.14 Giản đồ XRD mẫu T10-1-0090 + Peak mẫu trùng với peak chuẩn Ce O 12 ⇒ nâng pH làm tăng hiệu suất đồng thời làm tăng lượng Ce(IV) kết tủa với Th(IV), làm chất rắn sau nung lẫn hạt đỏ (màu hỗn hợp oxit ceri) ⇒ cần tăng pH (mẫu T10-2, T10-3) để tách lấy hoàn toàn Th(IV), Ce(IV) Ln(III) sau khử hóa Ce(IV) để tách hoàn toàn Th(IV) - Ở mẫu T10-2, pH nâng lên 2,0 giữ nguyên pH = 2,3 pH = 3,0, từ thu mẫu T10-2-1986 T10-2-1788 Mẫu T10-2-1986 có màu với lý thuyết Do kết tủa pH cao hơn, mẫu T10-2-1788 chọn để đo phổ XRD - Kết phổ T10-2-1788: Peak mẫu thực nghiệm (d) Tương quan với peak chuẩn ThO 3,24501 3,18506 1,96476 + - - Hình 3.15 Giản đồ XRD mẫu T10-2-1788 + Có peak chuẩn ThO (dạng thorianite) trùng với peak mẫu thực nghiệm + Đồng thời có peak trùng với peak chuẩn oxit ceri (Ce O 12 ) ⇒ ThO xuất mẫu với tạp chất, phù hợp với thực nghiệm mẫu có lẫn số hạt màu vàng nhạt ⇒ nâng pH làm tăng lượng oxit thori thu kết tủa pH , việc tăng pH nhận xét làm lẫn oxit Ln(III) sản phẩm thu - Ở mẫu T10-3, pH nâng lên 2,3 giữ nguyên pH = 2,3 pH = 3,0, từ thu mẫu T10-3-1646, T10-3-0598 T10-3-0246 + Hai mẫu T10-3-1646 có màu với thực nghiệm, mẫu T10-3-0598 có lẫn hạt vàng Mẫu T10-3-0246 có màu trắng ngà, lẫn hạt vàng, tương tự mẫu T10-1-0090 T10-2-1788 kết luận lẫn tạp chất + Hiệu suất tách với mẫu T10-3-1646 T10-3-0598 90,48% Hiệu suất mẫu 100,40%, phù hợp với kết luận mẫu T10-3-0246 lẫn tạp chất + Điều cho thấy tăng pH làm tăng hiệu suất tách ThO tăng pH đến 2,3 hàm lượng nguyên tố đất kết tủa với thori tăng Khi đó, pH tối ưu (bằng 3) không cho hiệu suất cao Từ đó, kết luận pH nên dừng lại 2,0 90 80 2, 80.08 70 H% 60 2.3, 66.37 1.5, 56.13 50 40 30 20 1, 17.4 10 0 0.5 1.5 2.5 pH1 Hình 3.16 Đường biểu diễn tương quan pH hiệu suất tách ThO - Kết luận sơ bộ: + Quy trình (2) cho ThO tinh khiết + Hiệu suất tăng cách tăng pH đến 2,0; pH = 2,3; pH = tối ưu Tăng pH đến làm sản phẩm lẫn tạp chất (có thể oxit ceri) + Quy trình (2) dài, nhiều công đoạn Vì vậy, thực quy trình (3) 3.4 Quy trình Quặng monazite H2SO4 đặc H2 O Phân hủy Hòa tách, lấy dung dịch Lọc, rửa NaOH N Bã rắn Kết tủa, pH1 Lọc, rửa kết tủa NaOH bão hòa Chế hóa kiềm Lọc, rửa kết tủa HCl đặc Hòa tan, khử hóa NH3 Kết tủa, pH2 Glucozơ Sấy, nung Rắn (C) Hình 3.17 Quy trình (3) tách ThO2 từ quặng monazite 3.4.1 Sơ lược quy trình Cân 5,00 g quặng nghiền (~74 µm) vào cốc 250 ml Hút cho vào cốc 10 ml H SO đặc Đậy cốc mặt kính đồng hồ, đặt bếp cách cát Đun cốc nhiệt độ lớn 200oC, trong tủ hốt, để nguội Hỗn hợp thu dạng bùn nhão, màu trắng Cho vào cốc 100 ml nước cất, khuấy để nguội Lọc hỗn hợp thu máy lọc chân không, rửa nhiều lần, lần khoảng 10 ml nước, thu lấy dung dịch t C Th3 ( PO4 )4 + H SO4   → 3Th( SO4 )2 + H PO4 o t C LnPO4 + 3H SO4   → Ln2 ( SO4 )3 + H PO4 o t ThSiO4 + H SO4  → Th( SO4 )2 + SiO2 + H 2O o Dung dịch lọc suốt, xanh lam nhạt Thêm từ từ dung dịch NaOH 5N đến pH Từ dung dịch thu kết tủa dạng hạt mịn keo màu trắng pH ~2,3 3Th 4+ + PO43− → Th3 ( PO4 ) Ln3+ + PO43− → LnPO4 Kết tủa đun với NaOH bão hòa, 140oC, Sau giờ, thêm 200 ml nước đun tiếp Lọc nóng lấy kết tủa, dạng hạt màu trắng Cho kết tủa vào bình tam giác, thêm vào g glucozơ, 50 ml nước Đun bình tủ hốt 70oC, đồng thời thêm từ từ 55 ml HCl đặc Kết tủa hòa tan hết, thu dung dịch (C ) Hình 3.18 Dung dịch (C ) thu sau hòa tan với HCl 140 C → 3Th(OH )4 + PO43− Th3 ( PO4 )4 + 12OH −  o 140 C → Ln(OH )3 + PO43− LnPO4 + 3OH −  o Th(OH ) + H + → Th 4+ + H 2O Ln(OH )3 + 3H + → Ln3+ + 3H 2O Thêm từ từ NH đặc vào dung dịch đến pH Thu kết tủa keo Kết tủa sấy 100oC, sau nung 800oC giờ, thu rắn (C) (C) có dạng hạt mịn, màu ngà đỏ nhạt Hình 3.19 Rắn (C) Th 4+ + 4OH − → Th(OH ) t Th(OH )  → ThO2 + H 2O o Ln3+ + 3OH − → Ln(OH )3 t → Ln2O3 + 3H 2O Ln(OH )3  o 3.4.2 Kết thảo luận Bảng 3.5 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất tách ThO – quy trình Mẫu T12-2832 pH pH Màu sắc, dạng (C) 1,5 4,0 Màu đỏ nhạt; Khối lượng H% (C) (g) (%) Ghi 0,2832 114,19 Mẫu đo XRD dạng hạt 2,0 Đỏ nhạt; hạt mịn 0,0409 16,49 Dung dịch lọc T13-0414 3,0 Đỏ nhạt; hạt mịn 0,0414 16,69 giữ lại để T13-1570 4,0 Vàng nâu; hạt mịn 0,1570 63,31 tiếp tục kết tủa T13-0503 4,0 Vàng nâu; hạt mịn 0,0503 20,28 phân đoạn 1,0 Vàng nâu; hạt mịn 0,0177 7,14 Dung dịch lọc 2,0 Nâu nhạt; hạt mịn 0,0348 14,03 giữ lại để T13-0409 T15-0177 1,0 1,0 T15-0348 tiếp tục kết tủa phân đoạn  Nhận xét - Kết tủa giai đoạn cuối quy trình (3) có màu đỏ nhạt vàng nâu nhạt, hiệu suất trình chưa đạt 100% lẫn tạp chất (khác màu trắng so với lý thuyết) ⇒ để nâng hiệu suất cao chắn lẫn tạp chất, Ln O - Mẫu T12-2832 chọn để đo phổ XRD - Kết phổ T12-2832: Peak mẫu thực nghiệm (d) Tương quan với peak chuẩn ThO 3,19548 - 1,96230 - Hình 3.20 Giản đồ XRD mẫu T12-2832 + Peak chuẩn ThO (dạng thorianite) không trùng với peak mẫu thực nghiệm + Peak chuẩn Ce O 12 có trùng với peak mẫu thực nghiệm - Hiện tượng nhận thấy mẫu T12-2832, T13 T15 tương tự ⇒ thực quy trình (3) không cho ThO tinh khiết - Khi không hòa tan kết tủa với HNO , kết tủa photphat lẫn nhiều Ce(IV), trình khử hóa không hoàn toàn làm Ce4+ tồn dung dịch sau hòa tan với HCl ⇒ cần hòa tan kết tủa phophat với HNO , kết tủa lại với NH , Ln3+ tạo muối kép với ion amoni ion nitrat, hạn chế lượng Ce4+ vào kết tủa photphat [2] Nhằm so sánh khả tách thori oxit phương pháp axit phương pháp kiềm, thực quy trình (4), chế hóa quặng với NaOH Quặng monazite 3.5 Quy trình NaOH bão hòa Chế hóa kiềm Lọc, rửa kết tủa HCl đặc Hòa tan, khử hóa NH3 Kết tủa, pH = a Glucozơ Sấy, nung Rắn (D) Hình 3.21 Quy trình (4) tách ThO2 từ quặng monazite 3.5.1 Sơ lược quy trình Cân 5,00 g quặng nghiền (~74 µm) Cân 15,00 g NaOH rắn cho vào cốc thép, hòa tan nước đến bão hòa Đun nóng cốc bếp cách cát, đến dung dịch đạt gần 140oC cho quặng vào Đun tiếp hỗn hợp giờ, giữ nhiệt độ 140oC Sau giờ, thêm 200 ml nước đun tiếp Lọc nóng lấy kết tủa, dạng hạt màu xanh xám lẫn hạt đen Hình 3.22 Chế hóa quặng monazite với NaOH Cho kết tủa vào bình tam giác, thêm vào g glucozơ, 50 ml nước Đun bình tủ hốt 70oC, đồng thời thêm từ từ 55 ml HCl đặc Kết tủa hòa tan hết, thu hỗn hợp (D ) Lọc bỏ kết tủa Dung dịch thu được, thêm vào từ từ dung dịch NH đến pH a, có kết tủa keo Lọc lấy kết tủa Kết tủa sấy 100oC, sau nung 800oC giờ, thu rắn (D) (D) có dạng hạt mịn, màu ngà nâu nhạt Hình 3.23 Rắn (D) 3.5.2 Kết thảo luận Bảng 3.6 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất tách ThO – quy trình Mẫu pH = a Màu sắc, dạng (D) T20-0155 1,5 Vàng nâu nhạt; hạt Khối lượng H% (D) (g) (%) 0,0155 6,25 Ghi Dung dịch lọc giữ lại để mịn T20-0471 2,0 Vàng nâu; hạt mịn 0,0471 18,99 tiếp tục kết tủa T20-0317 3,0 Vàng nâu; hạt mịn 0,0317 12,78 phân đoạn T20-0267 5,0 Vàng nâu; hạt mịn 0,0267 10,77 Nâu sẫm; hạt mịn 0,0400 16,13 T20-0400 T21-0066 1,0 Nâu nhạt; hạt mịn 0,0066 2,66  Nhận xét - Kết tủa thu giai đoạn cuối quy trình (4) có màu vàng nâu nhạt, dạng hạt mịn, hiệu suất mẫu thấp, màu sắc chưa phù hợp với lý thuyết, lẫn tạp chất nhiều ⇒ nâng pH làm tăng hiệu suất đồng thời tăng lượng tạp chất - Mẫu T20-0317 chọn để đo phổ XRD - Kết phổ T20-0317: Peak mẫu thực nghiệm (d) Tương quan với peak chuẩn ThO 3,17 2,75607 1,94943 1,66266 - - - - Hình 3.24 Giản đồ XRD mẫu T20-0317 + Peak chuẩn ThO (dạng thorianite) không trùng khớp với peak mẫu + Peak mẫu trùng với số peak Ce O 12 (d = 3,17; d = 2,75607, d = 1,94943) - Hiện tượng nhận thấy mẫu T20, T21 tương tự ⇒ quy trình (4) không cho ThO tinh khiết 3.6 Thảo luận kết thu từ quy trình Bảng 3.7 Tóm tắt kết quy trình thực nghiệm Quy trình (1) Chế hóa với axit  kết tủa với NaOH  hoàn tan với HNO Sơ lược  kết tủa với phương pháp NH thực  sấy, nung pH kết Th(OH) tủa Dạng; màu sắc sản phẩm Hiệu suất cao 2,0 (2) Chế hóa với axit  kết tủa với NaOH  hòa tan với HNO  kết tủa với NH  chuyển hóa kiềm  hòa tan với HCl  kết tủa với NH  sấy, nung 3,0 (3) (4) Chế hóa với Chế hóa với axit kiềm  kết tủa với NaOH  chuyển hóa kiềm  hòa tan với HCl  kết tủa với NH  sấy, nung  hòa tan với HCl  kết tủa với NH  sấy, nung 3,0 3,0 Hạt to, màu Hạt mịn, màu Hạt mịn, màu Hạt mịn, màu trắng lẫn đỏ trắng ngà đỏ nhạt ngà nâu (phù hợp với lý nhạt thuyết) (A) (B) (C) (D) 91,73% 80,08% 33,18% 38,02% (A) hỗn hợp (B) ThO (C) chứa ThO (D) chứa Kết luận sơ muối photphat tinh khiết đồng thời lẫn nhiều tạp chất sản phẩm tạp chất Ln O CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Từ kết thực nghiệm, đưa số kết luận sau: Khi khảo sát khả tách thori oxit từ quặng monazite với quy trình khác nhau, kết cho thấy quy trình (2) có khả cho phép tách ThO tinh khiết, với hiệu suất cao khoảng 80% Kết tủa Th(OH) thu tốt pH khoảng 3,0 kết tủa hết pH = 4,0 ThO tinh khiết có màu trắng, dạng hạt, thu từ trình nung kết tủa hidroxit 800oC Kết thu từ phương pháp nhiễu xạ tia X cho thấy: ThO thu từ quy trình (2), chế hóa với axit tinh khiết, đơn pha Tuy nhiên hiệu suất 80,08% so với quy trình thực nhận thấy chưa có hiệu mặt kinh tế Có thể kết luận tách thori oxit cách hiệu với phương pháp kết tủa chọn lọc, kết hợp chiết để thu sản phẩm tinh khiết, đồng thời có lợi mặt kinh tế Từ quy trình thực hiện, kết hợp tách CeO từ quặng monazite ban đầu, với phương pháp chế hóa axit, kết hợp chiết với dung môi hữu thích hợp 4.2 Kiến nghị Do thời gian thực đề tài có giới hạn, điều kiện phòng thí nghiệm hạn chế nên kết thu chưa tối ưu mặt hiệu suất Từ đó, đề xuất số nội dung định hướng phát triển đề tài sau: - Đi sâu nghiên cứu tác nhân khử hóa Ce(IV) thành Ce(III), tăng hiệu phương pháp kết tủa chọn lọc - Nghiên cứu khả tách ThO tinh khiết phương pháp chiết với dung môi thích hợp (ví dụ TBP, metyl isobutyl ceton…) để thu sản phẩm có độ tinh khiết cao - Khảo sát tổng quát trình tách thori nguyên tố đất từ quặng monazite Thừa Thiên – Huế - Nghiên cứu sâu ứng dụng hợp chất chứa thori (oxit muối thori…) - Nghiên cứu tính phóng xạ sản phẩm thu được, ứng dụng thori oxit ngành công nghiệp hạt nhân TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] R.A.Liđin, V.A.Molosco, L.L Anđreeva (2001), Tính chất lý hóa học chất vô cơ, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] Hoàng Nhâm (2000), Hóa học Vô cơ, Tập 3, NXB Giáo dục, Hà Nội [3] Trương Thanh Nguyên (2009), Khóa luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu tách thori đioxit từ tinh quặng monazite Thừa Thiên – Huế phương pháp axit”, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế [4] Phan Thị Hoàng Oanh (2011), Bài giảng Chuyên đề Phân tích cấu trúc vật liệu vô cơ, Khoa Hóa, Trường Đại học Sư phạm TP HCM [5] Phạm Đức Roãn – Nguyễn Thế Ngôn (2008), Hóa học nguyên tố hóa phóng xạ, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội Tài liệu tiếng nước [6] A Miss Lwin Thuzar Shwe, B Miss New New Soe, C Dr Kay Thi Lwin, Study on extraction of ceric oxide from monazite concentrate, World Academy of Science, Engineering and Technology 48 (2008): 331-333 [7] E K Hyde (1960), The radiochemistry of thorium, U.S Department of Commerce Springfield, Virginia [8] Friedrich Gottdenker, Process for the separation of thorium, cerium and rare earth starting from their oxides and hydroxides, United States Patent 3111375 (Nov 19, 1963) [9] Grover L Bridger, Marvin E Whatley, Kernal G Shaw, Separation process for thorium salts, United States Patent 2815262 (June 24, 1952) [10] Ian C Kraitzer, Process for extraction of thoria and ceria from rare earth ores, United States Patent 3252754 (May 24, 1966) [11] Janúbia C.B.S Amaral, Carlos A Morais, Thorium and uranium extraction from rare earth elementsin monazite sulfuric acid liquor through solvent extraction, Minerals Engineering 23 (2010): 498-503 [12] Renata D Abreu, Carlos A Morais, Purification of rare earth elements from monazite sulphuric acid leach liquor and the production of highpurity ceric oxide, Minerals Engineering 23 (2010): 536-540 Tài liệu từ Internet [13] http://www.mindat.org/min-2750.html [14] http://rruff.info/monazite-(ce)/R060925 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Kết đo XRF thành phần hóa học tinh quặng monazite Xác nhận sửa chữa theo góp ý Hội đồng [...]... Trong tài liệu này, kết tủa hidroxit được chọn để tách thori( IV) từ dung dịch 1.2.6 Trạng thái tự nhiên - ứng dụng [5] Thori chiếm khoảng 0,002% trong cấu tạo vỏ Trái đất, nhưng ít khi có dạng quặng tập trung Thori được tách từ cát monazite, một hỗn hợp các muối photphat của thori và các nguyên tố đất hiếm bằng cách xử lí với axit sunfuric Thành phần thori trong cát monazite ở những vùng khác nhau... ThO2 trong mẫu monazite Thừa Thiên – Huế Chúng tôi đã tiến hành đo phổ XRF tại Khoa Nghiên cứu Vật liệu, trường đại học Bách Khoa TP HCM nhằm xác định thành phần các nguyên tố có trong mẫu quặng monazite, là cơ sở để xác định hiệu suất tách thori oxit từ một khối lượng quặng xác định ban đầu Kết quả phân tích XRF cho phần trăm các nguyên tố như sau: Bảng 3.1 Kết quả phân tích XRF mẫu quặng monazite Ce... axit :quặng là (10 ml axit: 5g quặng) , chế hóa trong 5 giờ ở nhiệt độ khoảng 250oC Từ những kết luận trên, chúng tôi đề xuất thực hiện quy trình (2), trong đó cần chuyển kết tủa dạng photphat thành dạng hidroxit, đồng thời có phương pháp tách ceri trước khi kết tủa hidroxit để sản phẩm không lẫn oxit của ceri và oxit các nguyên tố đất hiếm 3.3 Quy trình 2 Quặng monazite H2SO4 đặc Phân hủy Hòa tách, ... gặp của thori được liệt kê trong Bảng 2 Từ Bảng 2, có thể đưa ra một số hướng tạo kết tủa thích hợp nhằm tách loại thori từ các dung dịch tương ứng Thori hidroxit Th(OH) 4 là một hợp chất ít tan của thori, kết tủa dạng gel, thu được từ dung dịch chứa ion Th4+ khi thêm từ từ dung dịch natri hidorxit hoặc dung dịch amoniac Nó không có tính lưỡng tính Thori hidroxit tan trong các dung dịch chứa ion citrat,... Khả năng tách thori oxit ThO 2 từ cát monazite Thừa Thiên – Huế với quy trình đề nghị  Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất tách ThO 2  Phân tích thành phần hóa học, cấu trúc của sản phẩm thu được 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp chế hóa với axit Nguyên tắc của phương pháp này là xử lý cát monazite (đã được tuyển và nghiền nhỏ) với axit sunfuric đặc, nóng Hỗn hợp thu được được hòa tách với... lượng ThO 2 tách được từ 5g mẫu  m O (g) là khối lượng ThO 2 trong 5g mẫu được xác định bằng phương phân tích thành phần nguyên tố XRF (%ThO 2 = 4,96%; m O = 0,2480g) 3.2 Quy trình 1 Quặng monazite H2SO4 đặc H2 O Phân hủy Hòa tách, lấy dung dịch Lọc, rửa NaOH 5 N Bã rắn Kết tủa, pH1 Lọc, rửa kết tủa HNO3 5 N Hòa tan NH3 Kết tủa, pH2 Sấy, nung Rắn (A) Hình 3.1 Quy trình (1) tách ThO 2 từ quặng monazite. .. chính xác khối lượng của chất cần xác định, được tách ra từ trạng thái tinh khiết hóa học hoặc dưới dạng hợp chất thích hợp (có thành phần không đổi) Phương pháp này cho phép xác định chính xác hàm lượng thori trong mẫu quặng monazite Thori được tách ra dưới dạng hidroxit, sau nung chuyển thành oxit ThO 2 và được cân để xác định trọng lượng Kết quả phổ XRF monazite được đo tại Khoa Nghiên cứu vật liệu,... 1,6 – 3,92 kg/m3) - Monazite (TB: 0,17 – 0,87 kg/m3) 1.3 Monazite  Công thức thực nghiệm monazite- (Ce): (Ce, La, Nd, Th)PO 4 [13]  Monazite- (Ce) có cấu trúc mạng tinh thể đơn tà, với các thông số [14]: o o o a: 6,772(3) A b: 6,995(3) A c: 6,451(2) A alpha: 90o beta: 103,42(3)o gamma: 90o Hình 1.1 Quặng monazite đã qua tuyển và nghiền mịn Các nguyên tố họ lantanit trong quặng monazite chủ yếu là ceri... của thori là thorit ThSiO 4 và cát monazite Hàm lượng ThO 2 trong một số mỏ quặng nổi tiếng trên thế giới đã được khai thác: Quảng Đông (Trung Quốc) 4%, Human (Trung Quốc) 6%, Baiynebo (Trung Quốc) 0,17 – 0,4%, Monazite đen (Đài Loan) 0,41%, Monazite vàng (Đài Loan) 3,21%, Australia 6,4% Theo ước tính, trữ lượng monazite khoảng 14 triệu tấn, tương ứng với 700 nghìn tấn ThO 2 Ở Việt Nam: Khoáng vật monazite. .. các dung dịch chứa ion citrat, nitrat, hoặc axit sulfosalicilic - chất có khả năng tạo phức với ion thori Theo thực nghiệm, một lượng thori được đánh dấu đã cho hiện tượng cộng kết lượng lớn với các hidroxit khác như lantan hidroxit, sắt hidroxit và zircon hidroxit Bảng 1.2 Một số hợp chất ít tan của thori Kết tủa Khả năng tan trong nước Khả năng tan trong các dung môi khác OH Th(OH) 4 rất ít tan tan ... muốn tìm hiểu khả năng, yếu tố ảnh hưởng đến trình tách tinh chế thori oxit, thực đề tài Khảo sát trình tách thori oxit từ quặng monazite Thừa Thiên – Huế CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Khái... khóa luận tốt nghiệp này, khảo sát khả tách thori oxit ThO từ tinh quặng monazite Thừa Thiên – Huế với quy trình khác Từ đó, rút kết luận quy trình có khả cho phép tách ThO tinh khiết, hiệu suất... phẩm có độ tinh khiết cao - Khảo sát tổng quát trình tách thori nguyên tố đất từ quặng monazite Thừa Thiên – Huế - Nghiên cứu sâu ứng dụng hợp chất chứa thori (oxit muối thori ) - Nghiên cứu tính