Công Nghệ sản xuất Zirconium

LỜI MỞ ĐẦU…………………………………………………..……………………………….1I. GIỚI THIỆU NGUYÊN TỐ ZIRICONIUM………………………………………………….3 1. Lịch sử ra đời của nguyên tố Ziriconium: ……………………………………………..3 2. Tính chất của Zirconi ……………………………………………………………….....4 2.1. Tổng quát ……………………………………………………………………....4 2.2. Tính chất vật lí …………………………………………………………………5 2.3. Các đồng vị của Zirconi ……………………………………………………….7 2.4. Độc tính ………………………………………………………………………..7 3. Hợp chất của Zirconi …………………………………………………………………8 4. Ứng dụng………………………………………………………………………………8 5. Phân bố Zircon ………………………………………………………………………..13II. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ZIRCONI ……………………………………………………....15 1. Nguyên liệu…………………………………………………………………………..15 2. Làm giàu quặng ………………………………………………………………………17 2.1. Tuyển thô ……………………………………………………………………..17 2.2. Tuyển tinh …………………………………………………………………….21 3. Các phương pháp sản xuất zircon ……………………………………………………28 3.1. Phân hủy tinh quặng zircon……………………………………………………29 3.2. Điều chế Zr kim loại………………………………………………………….30III. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NHIỆT ZIRCON Ở VIỆT NAM………………31 1. Chuẩn bị mẫu ……………………………………………………………………….31 2. Kết quả xử lý ……………………………………………………………………….31 3. Kết luận (nghiên cứu xử lý nhiệt)……………………………………………………35IV. KẾT LUẬN …………………………………………………………………………………35Tài liệu tham khảo ……………………………………………………………………………36

NỘI DUNG

3

SƠ LƯỢC VỀ ZIRCONI

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ZIRCON

1 Giới thiệu về Zirconi

S (Z= 21) Y (Z= 39)

4

Lịch sử ra đời nguyên tố zirconium

Năm 1789, khi phân tích một trong những biến chủng của khoáng vật zirconi, nhà hóa học người Đức là Martin Heinrich Klaproth đã phát hiện được một nguyên tố mới mà ông gọi là Zirconi.

1 Giới thiệu về Zirconi

5

1 Giới thiệu về Zirconi

Chu kì: 5

1 Giới thiệu về Zirconi

thứ 1: 640.08 kJ/molthứ 2: 1266.86 kJ/molthứ 3: 2218.21 kJ/mol

1 Giới thiệu về Zirconi

8

 Zirconi là một kim loại màu xám bạc, mềm, dẻo, dễ uốn, ở thể rắn trong trạng thái thường Khi độ tinh khiết thấp, nó trở nên cứng và giòn hơn.Ở dạng bột thì zirconi rất dễ cháy nhưng ở dạng khối rắn thì nó khó bắt lửa hơn

 Điểm nóng chảy: 1855oC

 Điểm sôi: 4409oC

 Nhiệt nóng chảy: 14 kJ/mol

 Nhiệt bay hơi: 573 kJ/mol

9

1 Giới thiệu về Zirconi

Các đồng vị của zirconi

Zirconi nguồn gốc tự nhiên có 5 đồng vị: Zr90, Zr91, Zr92, Zr94, Zr96 Zr94 có chu kỳ bán rã 11.1017 năm Zr96 có chu kỳ bán rã 24.1019 năm (là đồng vị tồn tại lâu dài nhất của zirconi) Trong số các đồng vị tự nhiên này thì Zr90 là phổ biến nhất, chiếm trên 5145% khối lượng zirconi.Zr96 là ít phổ biến nhất, chỉ chiếm 2,80% zirconi

ứng dụng

1 Giới thiệu về Zirconi

11

12

2 Công nghệ sản xuất Zirconi

13

2 Công nghệ sản xuất Zirconi

2 Công nghệ sản xuất Zirconi

15

Thành phần cỡ hạt.

Kích thước hạt (mm)

Ilmenite (%)

Zirconi (%)

Rutil (%)

Monazit (%)

-2 Công nghệ sản xuất Zirconi

16

Sự khác nhau về một số tính chất vật lí của các khoáng vật

Khoáng vật Tỉ trọng (g/cm3) Hệ số từ cảm (10-6

cm3/g) Ilmenite 4,4 : 5,0 90 : 450 Zirconi 3,9 : 4,7 0,17 :14 Rutil 4,2: 5,6 1 : 2 Monazit 5,0 : 5,5 11 : 30 Magnetit 4,5 : 5,3 8000 Thạch anh 2,65 0,46 : 10 Leucoxen 4,2 : 4,5 40 : 58

2 Công nghệ sản xuất Zirconi

17

Sơ đồ tuyển thô quặng Zirconi

2 Công nghệ sản xuất Zirconi

18

Sơ tuyển tinh quặng Zizconi

2 Công nghệ sản xuất Zirconi

19

2 Công nghệ sản xuất Zirconi

 Các phương pháp sản xuất Zirconi

20

Ở đây ta chỉ xét đến các phương pháp sản xuất zirconi từ tinh quặng zirconi silicate (ZrSiO4) mà thôi.Quá trình sản xuất zirconi bao gồm các công đoạn sau:

- Phân hủy tinh quặng zirconi

- Điều chế Zr kim loại

21

2 Công nghệ sản xuất Zirconi

 Do ZrSiO4 rất bền, khó bị phân hủy, nên chúng ta dùng những phương pháp sau để phân hủy tinh quặng zirconi:

 - Phương pháp 1: Nung nóng chảy với NaOH hoặc Na2CO3 tạo thành zirconate hoặc zirconosilicate

 - Phương pháp 2: Nung nóng chảy với sữa vôi tạo thành Ca2ZrO4

 - Phương pháp 3: Nung nóng chảy với CaSiF6 tạo thành CaF2ZrO2

 - Phương pháp 4: Clo hóa với than, tạo thành ZrCl4

 - Phương pháp 5: Khử nhiệt bằng Cacbon, tạo thành ZrC, sau đó clo hóa tạo thành ZrCl4

 Trong công nghiệp sản xuất zircon chủ yếu sử dụng phương pháp 1và 4.Phương pháp 2, 3 tương tự phương pháp1.Phương pháp 5 tương tự phương pháp 4

22

2 Công nghệ sản xuất Zirconi

23

2 Công nghệ sản xuất Zirconi

Sơ đồ phản ứng như sau:

24

2 Công nghệ sản xuất Zirconi

25

2 Công nghệ sản xuất Zirconi

Điều chế Zr kim loại:

26

Dùng phương pháp sử dụng một kim loại khác để tách Zr

ra khỏi muối của nó Các kim loại thường sử dụng là : Mg,

Na, Al, Phương trình phản ứng:

3 Công nghệ sản xuất Zirconi tại Việt Nam

28

3 Công nghệ sản xuất Zirconi tại Việt Nam

29

3 Công nghệ sản xuất Zirconi tại Việt Nam

 Xử lý nhiệt có khả năng làm ổn định cấu trúc tinh thể của zircon trung bình màu nâu đỏ, nâu xẫm và nâu vàng.

 Dưới tác dụng của nhiệt độ và điều kiện môi trường các loại zircon trên sẽ chuyển thành màu lơ, màu vàng da cam, không màu hoặc có dải màu

 Trong một số trường hợp các màu sau xử lý có thể chuyển đổi cho nhau tùy thuộc vào điều kiện môi trường (khử hoặc ôxy hóa)

30

4 Kết Luận

 Zirconi được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, có giá trị ứng dụng cao.Tuy nhiên để tinh chế được zirconi tinh khiết còn vấp phải nhiều vấn đề khó khăn, như cực kỳ khó tách hafni ra khỏi zirconi, vì chúng tính chất hóa học và vật lý rất giống nhau, và nhiều vấn đề khác nữa

Do vậy zirconi và các hợp chất của nó có giá trị kinh tế rất cao

 - Ở Việt Nam có một lượng khá lớn zirconi tồn tại cùng với các khoáng của titan,nhưng công nghệ của ta còn lạc hậu nên chưa tinh chế được titan (chỉ khai thác và bán cho nước ngoài ở dạng thô), nên zirconi hầu như bị lãng phí và chưa được tinh luyện.Đây là một sự tổn thất lớn về tài nguyên quý của quốc gia

 - Để có thể khắc phục được tình trạng trên của Việt Nam, mỗi chúng

ta – những con người năng động, sáng tạo của thế hệ mới, cần phải học hỏi, nghiên cứu nhiều hơn nữa để có thể đi đến tinh chế được titan cũng như zirconi ngay chính tại Việt Nam

31

Thank You!

32