Nghiên cứu công nghệ luyện sten đồng từ quặng sunfua đồng

MC LC Li cam oan.i Túm tt lun ii MC LC.1 Danh mc hỡnh Danh mc bng.3 PHN I LI M U3 I.1 ng v cỏc c tớnh lý, húa hc ca ng4 I.2 Cỏc ng dng ca ng . I.3.Cỏc dng tn ti ca ng t nhiờn PHN II TNG QUAN V NGHIấN CU QUNG NG SUNFUA II.1 Gii thiu s lc v ngun qung ng sunfua Vit Nam.8 II.2.Tỡnh hỡnh khai thỏc qung ng v ngoi nc.8 II.2.1.Tỡnh hỡnh khai thỏc qung ng ngoi nc8 II.2.1.2 Qung ng phong húa 10 II.2.2.Tỡnh hỡnh khai thỏc v ch bin ng ti Vit Nam 11 II.3 Tỡnh hỡnh nghiờn cu v ch bin qung ng sunfua 12 II.3.1 Tỡnh hỡnh nghiờn cu ngoi nc 12 II.3.2 Tỡnh hỡnh nghiờn cu nc 17 II.4 Mc tiờu nghiờn cu. 30 II.5.i tng nghiờn cu 30 PHN III C S Lí THUYT 32 III.1 X quỏ trỡnh nu luyn ng 32 III.1.1 X l gỡ 32 III.1.2 Tớnh cht v yờu cu ca x luyn ng32 II.1.3.Thnh phn x luyn ng v nh hng ca x n cỏc tớnh cht khỏc.36 III.1.4 Nhng nguyờn nhõn tn tht ng theo x luyn Sten38 III.2 Chn thnh phn x cho quỏ trỡnh luyn Sten ng 39 PHN IV NGUYấN LIU V PHNG PHP NGHIấN CU45 IV.1.Nguyờn liu v thit b nu luyn Sten ng..45 IV.1.1 Nguyờn liu 45 IV.1.2 Thit b.51 IV.2 Phng phỏp nguyờn cu 55 PHN V KT QU V THO LUN57 V.1 Nu luyn Sten ng : .57 V.2 Tớnh toỏn phi liu.58 V.3 Quỏ trỡnh nu luyn: 59 V.3.3 Kt qu nu luyn 62 PHN VI KT LUN V KIN NGH 67 V.1 Kt Lun: 67 V.2 Kin ngh 67 TI LIU THAM KHO.68 Danh mc hỡnh Hỡnh 1: Biu phõn b t l tiờu th ng trờn th gii Hỡnh 2: Cỏc khoỏng vt ca ng 12 Hỡnh 3: S cụng ngh luyn ng sunfua trờn th gii .13 Hỡnh 4: S cụng ngh luyn ng ca cỏc nh khoa hc M (1975) 18 Hỡnh 5: Mu qung cha chalcopyrit v lng nh azurit, malachit m Sin Quyn 20 Hỡnh 6:S cụng ngh tuyn ni qung sunfua ng cú hm lng pyrit cao 21 Hỡnh Cỏc thit b dõy chuyn luyn ca nh mỏy Luyn ng Tng long.25 Hỡnh 8: V trớ m qung kim loi khu vc tnh Sn La 27 Hỡnh 9- Mu qung chancopirite (sunfua) v qung ng phong húaca m ng Sao Tua, Mc Chõu, Sn La 28 Hỡnh 10: V trớ m qung ng Sao Tua xó Tõn Hp, Mc Chõu, Sn La 29 Hỡnh 12: S cụng ngh ch bin qung ng phong húa ti nh mỏy luyn kim ng Sao Tua thuc cụng ty c phn khoỏng sn Tõy Bc 30 Hỡnh 11: Nh mỏy luyn kim ng thuc Cụng ty CPKS Tõy Bc ti m Sao Tua 30 Hỡnh 13 Gin x ca F.M.Lụxcutụp 38 Hỡnh 14 - st ca x h CaO Fe2O3 SiO2 cú 5% Al2O3 1300oC ( poa ) 44 Hỡnh 15 - Gin trng thỏi h sulfua Fe S nhit >400oC 44 Hỡnh 16- Gin trng thỏi h sulfua CuS 46 Hỡnh 17- Gin trng thỏi x h CaO-FeOx-SiO2 47 Hỡnh 18: Nhiu x XRAY mu qung ng sunfua Sao Tua-Sn La Chalcopyrite 9,12%, Pyrite 1,78%; Quarts 25%; calcite 5,95% 50 Hỡnh 19: Nhiu x XRAY mu qung ng sunfua Sao Tua-Sn La sau tuyn Chalcopyrite 39,58%; Quarts 12,5%; calcite 6,25% 50 Hỡnh 20 Tỡnh trng xõm thc ca gch Manhờzit c sn xut 52 Hỡnh 21: Ch to lũ in h quang cụng sut 150 KVA phũng Cụng ngh kim loi.57 Hỡnh 22 : lũ h quang nu luyn 61 Hỡnh 23: liu quỏ trỡnh nu luyn Sten ng .66 Hỡnh 24: Sten ng + x ng 68 Hỡnh 24: X h CaF2-CaO-FeOx-SiO2 nhit 1400oC 69 Danh mc bng Bng 1: Cỏc khoỏng vt qung cha ng v c tớnh c-lý ca chỳng Bng Yờu cu cht lng tinh qung ng theo tiờu chun ngnh ca Liờn Xụ c 10 Bng Phõn tớch EDX thnh phn qung sunfua nguyờn khai M Sao Tua 50 Bng Kt qu phõn tớch EDX thnh phn tinh qung sunfua sau tuyn 50 Bng Kt qu phõn tớch EDX thnh phn mt s cỏc mu qung trc v sau tuyn s b qung ng sunfua Sao Tua-Sn La .49 Bng Thnh phn húa hc bt Graphite 53 Bng7 Thnh phn húa hc, c lý tớnh bt Manhờzit 54 Bng Thnh phn húa hc vụi nung 54 Bng 9.Thnh phn húa hc Quczit .56 Bng 10.Thnh phn húa hc hunh thch 57 Bng 11 Thnh phn Sten sau nu luyn lũ h quang 150KVA sau b sung hunh thch vo phi liu nu luyn 71 Bng 12.Thnh phn x sau nu luyn lũ h quang 150KVA sau b sung hunh thch vo phi liu nu luyn 71 PHN I LI M U I.1 ng v cỏc c tớnh lý, húa hc ca ng ng (ký hiu húa hc l Cu) l nguyờn t thuc nhúm I B chu k v trớ s 29 bng h thng tun hon cỏc nguyờn t húa hc ng kim loi l cht th rn cú mu vng ỏnh , cú dn in (5,96x107 /ãm) v dn nhit cao (401 W/mãK) ng tinh khit khỏ mm v d un, cng theo thang bng Mohs t 2,5 n 3, t trng 8,93 g/cm3, nhit núng chy 1084,650C v nhit sụi 25620C, cú dn in gp 57 ln so vi Thy ngõn (Hg) Do l kim loi cú hot tớnh b mt thp nờn ng cú th tn ti t nhiờn di dng kim loi nguyờn cht vi hai trng thỏi húa tr l v ng l mt rt ớt kim loi cú kh nng tỏi sinh ng kim loi tỏi ch cú cỏc c tớnh c-húa-lý tng t nh ng kim loi mi c tinh luyn t qung Ngi ta c tớnh hin ang s dng ớt nht 80% lng ng c khai thỏc v ch bin trờn th gii I.2 Cỏc ng dng ca ng ng c ngi s dng khong t nm 8700 trc cụng nguyờn (TCN) Tuy nhiờn cụng nghip khai thỏc v ch bin ng trờn th gii ch phỏt trin mnh m t u th k 20 Biu phõn b t l tiờu th ng trờn th gii c th hin hỡnh 42% 12% Hỡnh 1: Biu phõn b t l tiờu th ng trờn th gii ng l nguyờn liu quan trng nn cụng nghip V lng tiờu th, ng xp hng th ba cỏc kim loi, ch sau thộp v nhụm Do tớnh dn in, dn nhit tt, bn khỏ cao, l vt liu d dỏt mng, d un nờn ng v hp kim ng c s dng rng rói lm dõy dn in cỏc thit b in cụng nghip v dõn dng Ngoi ra, ng v hp kim ng cũn c s dng nhiu ngnh ch to mỏy, xõy dng, sn xut in cc, Cỏc hp cht ng nh ng oxit, ng sunfat, ng oxyclorua cng c s dng rng rói cỏc lnh vc nh nụng nghip, úng tu, bo qun g, C th nh sau: a) Trong lnh vc sn xut ng dn: ng c s dng rng rói sn xut ng dn v cỏc ph kin bao gm c ng dn nc v dn khớ, cỏc lnh vc nh sn xut t lnh, iu hũa khụng khớ, cp khớ cho cỏc h thit b thớ nghim, phõn tớch vỡ ng d dng ch to, thay i hỡnh dỏng, d hn, tớnh dn in cao b) Trong lnh vc in t, in mỏy, kin trỳc v cỏc sn phm gia dng: Do cú tớnh dn in cao (ch sau bc) nờn 65% sn lng ng trờn th gii c s dng lnh vc in t, in mỏy nh: sn xut dõy dn in v ng c in gm mỏy phỏt in; mỏy bin ỏp; r le in, thit b chuyn mch in; b dn súng cho cỏc bc x vi súng c) Trong lnh vc xõy dng: Vi 25% sn lng ng c s dng cụng nghip xõy dng ng l vt liu bn v cú tớnh m thut cao d) Trong ngnh giao thụng ti: Tu ha, tu in, ụtụ cng nh xe ti tt c u s dng ng vi chc nng lm ng dn nhiờn liu, dn khớ, dõy dn in, b tn nhit Hp kim ng niken c s dng tu thy lm v tu, gim n mũn, tit kim nhiờn liu Lnh vc giao thụng ti ó tiờu th khong 7% sn lng ng th gii mi nm e) ng dng nụng nghip, y sinh: ng sulfat (CuSO4) c s dng nh mt loi cht kim soỏt to cỏc h nc, ao; ng thi cũn c s dng lm di dng bt v thuc xt dit nm mc f) ng dng cụng nghip húa cht, ph gia ng c s dng lm cht ph gia sn xut men gm s v cht to mu cho sn xut thy tinh Trong bỡnh cha chỏy ng s dng dng bt dp tt cỏc ỏm chỏy liti hoc cỏc ỏm chỏy kim loi ng thng c s dng c k thut m in I.3.Cỏc dng tn ti ca ng t nhiờn Trong v trỏi t hm lng trung bỡnh ca ng l 0,003% ng cú th tn ti dng t sinh hoc cỏc khoỏng vt khỏc dng ng hnh vi khoỏng vt niken Nhng khoỏng vt chớnh ca ng l: cancosin (Cu2S) cha 79.8%Cu, cuprit (Cu2O) cha 88.8%Cu, covelin (CuS) cha 66.5%Cu, cancopirit (CuFeS2) cha 34.57%Cu v malachit (CuCO3.Cu(OH)2) Theo c im khoỏng vt cú th phõn loi cỏc khoỏng vt cha ng thnh cỏc nhúm nh Bng Bng 1: Cỏc khoỏng vt qung cha ng v c tớnh c-lý ca chỳng Khoỏng vt Cụng thc Cu (%) cng T trng (Mohs) riờng (g/cm3) Chalcopyrit CuFeS2 34,5 3,5 4,1 4,3 Chalcocit Cu2S 79,8 2,5 5,5 5,8 Covellit CuS 66,5 1,5 4,6 4,8 Bornit Cu5FeS4 63,3 3,25 4,9 5,3 Tetrahedrit (Cu,Fe)12Sb4S13 32-45 3,5 Malachit Cu2CO3(OH)2 57,3 3,5 3,6 Tennantit Cu12As4S13 51,75 4,5 4,65 Azurit Cu3(CO3) 2(OH)2 55,1 3,5 3,77 3,89 Cuprit Cu2O 88,8 3,5 6,1 37,9 2,5 3,5 1,9 2,4 58,45 3,5 3,75-3,78 Chrysocolla Atacamite (Cu,Al)2H2Si2O5(OH)4.nH2 O Cu2Cl(OH)3 nc ta qung ng nm ri rỏc v phõn b nhiu khu vc phớa bc, nht l khu vc Tõy Bc nh m Sin Quyn Lo Cai Ngoi cũn mt s m nh phõn b hu khp cỏc tnh nh Hũa Bỡnh, Sn La, Bc Giang, Lai Chõu, Phn ln cỏc m ng ny l ng sunfua, ú m ng sunfua ti Vit Nam tr lng li khụng ln ch bin lm giu qung ng cú hiu qu, vic nu luyn sten Cu l cn thit c thc hin PHN II TNG QUAN V NGHIấN CU QUNG NG SUNFUA II.1 Gii thiu s lc v ngun qung ng sunfua Vit Nam Vit Nam cú tr lng ng vo loi khỏ: Cỏc vựng m qung ng chớnh Sin Quyn, Phan Si Pan, Sụng , Tri Nng, Tam K, Tõy Ninh M ng Sin Quyn c phỏt hin t cui thp k 50 th k XX v n ó c thm dũ ỏnh giỏ tr lng ng cựng kim loi i kốm nh vng, bc, t him M ng Sin Quyn l m ng ln nht ụng Nam vi tr lng tng cng trờn 100 triu tn tinh qung sunfua ng (cha khong triu tn ng tr giỏ gn 200 nghỡn t ng hay 10 t USD) Ngoi nc ta cú rt nhiu im qung sunfua ng vi tr lng nh hn nm ri rỏc cỏc tnh phớa Bc nh Hũa Bỡnh, Sn La, Lai Chõu, in biờn, Thanh húa, Thỏi nguyờn Cỏc m qung nh u cú th khai thỏc tn thu vỡ hiu qu kinh t ca vic ch bin qung ng thnh ng kim loi tng i cao v cụng ngh n gin Mt s c im chung ca qung ng Vit Nam nh sau: * Qung ng ch yu phõn b theo hng Tõy Bc - ụng Nam Ngoi cũn gp hai di ng theo hng kinh tuyn dc t gy in Biờn, Lai Chõu, Ho Bỡnh, Thanh Hoỏ * Qung ng xut hin nhiu trờn i Fansipan Sụng , Ninh Bỡnh, ni cú l din cỏc ỏ bin cht ca h tng Sin Quyn, cỏc rỡa ca mt vừng cú kốm theo nhiu hot ng mnh m ca macma bazo v siờu bazo * Qung ng gp ti cỏc khụng gian mỏng qung nh sau: Vựng qung ng Lo Cai, di qung ng Pin Ngn Chi - Khe Thiờn, i qung ng Sụng (trong i qung ng ny cú vựng qung ng T Khoa v vựng qung ng Sỡn H) Di qung ng Lai Chõu - in Biờn, Ho Bỡnh II.2.Tỡnh hỡnh khai thỏc qung ng v ngoi nc II.2.1.Tỡnh hỡnh khai thỏc qung ng ngoi nc II.2.1.1 Qung sunfua ng Cỏc qung ng cú hm lng ng khoỏng cha ng dng hp cht oxit khụng vt quỏ 10 - 15% so vi tng hm lng ng qung u c coi l qung sunfua ng Vic khai thỏc v tuyn qung sunfua ng c phỏt trin mnh m Liờn Xụ, Hoa K, Canada, Pờru v Zambia Trong s cỏc khoỏng vt sunfua ng cú khoỏng vt: chalcopyrit, chalcocit v bornit l cú ý ngha cụng nghip nht Phng phỏp chớnh tuyn qung sunfua ng l tuyn ni Khi tuyn ni, cỏc sunfua d dng c tỏch t ỏ thi Thng cỏc sunfua ng c lm ni tt mụi trng cú vụi (pH = - 11), ng thi vụi ố chỡm pyrit Trong mt s trng hp tng thc thu vng ngi ta s dng CuSO4 lm thuc kớch ng chalcopyrit v pyrit hoc tin hnh tuyn ni pH thp Cỏc xantat (amin, etyl, izopropin, butyl) v aeroflot l thuc hp tt i vi sunfua ng Vic ỏp dng cỏc aeroflot ớt cú hot tớnh vi pyrit, to iu kin cho vic chn riờng cỏc khoỏng vt ng v pyrit Thuc to bt l du thụng, BK201 Qung cú cha nhiu cỏc khoỏng ng th sinh thụng thng c tuyn ni vi vic s dng phi hp cỏc thuc hp khỏc mc chi phớ khỏ cao, ng thi s dng cỏc thuc to bt mnh S cụng ngh tuyn ni qung sunfua ng cú hm lng pyrit thp l n gin nht Khi cú nhiu pyrit ngi ta tin hnh: hoc l tuyn ni chn riờng tun t ng, sau ú pyrit; hoc tuyn ni hp ng - pyrit vi vic tuyn tỏch tip theo cỏc khoỏng vt ng t qung tinh hp ng - pyrit Vic tuyn ni qung sunfua ng cú th thu c ti a ng v cũn hn ch c cỏc cht cú hi cho quỏ trỡnh luyn ng v sau Vic tuyn ni qung cú th tham kho tiờu chun cht lng tinh qung tuyn ca cỏc tỏc gi Liờn Xụ (c) nờu bng Bng Yờu cu cht lng tinh qung ng theo tiờu chun ngnh ca Liờn Xụ c (OCT 48 - 77 - 74) Mac tinh qung Hm lng Hm lng cht, (%) Zn Pb Mac tinh qung Hm lng Hm lng cht, (%) Zn Pb Cu, Cu, (%) (%) KM-0 40 2,5 KM-5 20 10 KM-1 35 KM-6 18 11 KM-2 30 3,5 KM-7 15 11 KM-3 25 -8 12 11 KM-4 23 10 Ghi chỳ: KM Tinh qung ng Hm lng Mo tinh qung ng cn 0,12%, m 13% (khụng sy) -8 l sn phm trung gian 9 II.2.1.2 Qung ng phong húa Qung ng phong húa phn ln c thnh to quỏ trỡnh oxy húa lõu di, to dng qung th sinh, xy tng trờn ca qung sunfua ng a s qung phong húa c khai thỏc cỏc m qung sunfua ln Cỏc khoỏng vt cha ng phong húa ph bin nht l malachit, azurit, cuprit, tenorit, chrysocolla, atacamit, diopta, chalcantit v brochantit Theo tớnh ni, cỏc khoỏng vt ng phong húa c chia thnh: nhúm cỏc khoỏng vt d ni, khú ni v khụng ni c Malachit v azurite ni khỏ tt sau sunfua húa bng Na2S, vi vic s dng thuc hp sulfohydril Khi i kốm vi thch anh, cỏc khoỏng vt ny cú th tuyn ni bng axit cacboxylic hoc x phũng pH = 8,5 - Quỏ trỡnh thy luyn phi hp vi tuyn ni ch bin qung oxit ng c ỏp dng rng rói Liờn Xụ, Hoa K v cỏc nc khỏc (Nht, Nicaragoa ) qung khụng ni c cựng vi cỏc khoỏng vt thụng thng (malachite, azurite, cupit, chrysocolla ) cha cỏc silicat Al - Cu phc v cỏc hydroxit Fe - Cu, c 10 sn xut mt lng thộp trờn ta phi tiờu tn khong 400KW in mt gi cho mt tn thộp, tc l luyn thộp bng lũ in h quang ch em li hiu qu kinh t nhng ni cú ngun cung cp in di do, vi mt li in tt ti s dng lũ in h quang cụng sut 150 KVA Lũ in ny cú cc than ứ100 cú th tnh tin lờn xung quỏ trỡnh nu luyn v mt in cc cũn li l mt tr graphite nm c nh di ỏy lũ Lũ s dng dũng in xoay chiu 500 ữ 2000A vi quy mụ thớ nghim vi kớch c lũng lũ khong 250mm, chiu cao 550mm Nguyờn liu sau c phi trn s c nu luyn lũ nhit 1300 1400oC vi khong thi gian 60 90 phỳt/ m nu ó bao gm thi gian thi oxy Dung lng mi m nu khong 10 15 kg kim loi lng VI.1.2.2 Mỏy nghin bi Mỏy nghin bi ch to, s dng vt liu nghin vi dng kiu khụ hoc kiu t Mỏy nghin bi c s dng rng rói cỏc ngnh nh nghin tuyn qung, vt liu xõy dng, cụng nghip húa cht v sn xut nh xi mng, Si-li-cỏt, vt liu chu la, phõn húa hc, qung kim loi mu v en, thy tinh, gm, s Mỏy nghin bi ny l thit b xoay trũn hỡnh ng kiu nm, mỏy nghin bi bỏnh rng bờn ngoi chuyn ng, hai khoang, kiu ca-rụ Vt liu t thit b cp liu qua trc xon c vo khoang th nht ca mỏy nghin Trong khoang ny cú tm lút cụn bc thang hoc tm lút cụn gn súng vi cỏc quy cỏch thộp bi khỏc Sau hỡnh ng chuyn ng sinh lc ly tõm, mang thộp bi lờn ti cao 54 nht nh ri xung, p mnh v nghin cho vt liu Sau vt liu nghin thụ khoang th nht, qua tm ngn khoang tng riờng vo khoang th hai Ti khoang ny cú tm lút cụn v thộp bi, nghin vt liu li Vt liu dng bt thụng qua qua tm d liu thỏo ra, s quỏ trỡnh nghin bt hon thnh IV.2 Phng phỏp nguyờn cu Tin hnh nghiờn cu quy trỡnh tuyn ni qung nguyờn khai thnh tinh qung em nu luyn Nghiờn cu cụng ngh nu luyn stờn ng Vic tin hnh nu luyn tinh qung sau tuyn sten c nghiờn cu lũ in h quang cụng sut 150KVA ca Trung tõm ng dng v trin khai cụng ngh thuc Vin Khoa hc vt liu Quỏ trỡnh nu luyn ó thc hin nhit cao vi phn ng to x xy nh sau: CaO + SiO2 = CaO.SiO2 Fe2O3 + CaO = Fe2O3.CaO X (2CaO.SiO2 + Fe2O3.CaO) chy loóng v nh ni lờn trờn, phớa di l sn phm sten to t s co cm ca cỏc sunfua a kim núng chy cũn sút li vi cụng thc CumSn + FepSq Sn phm d dng tỏch x v sten to b phõn lp ngui, thu c sn phm sten mong mun X nu luyn l cht thi cụng nghip cũn cha mt lng cỏc nguyờn t nng nh Cu sút li, As, Sb Trng tõm ca nghiờn cu l cn phi tớnh toỏn v tin hnh thc nghim nhiu ln chn c ch tr dung cho nu luyn nhm mc ớch: * a ti a lng oxyt st vo x, bo m lng sn phm sten thu c ch cũn 18 - 22% so vi s lng cn tinh qung ban u Do ú hm lng ng sten s tng lờn c khong ln v t trờn 20%, iu kin cho quỏ trỡnh thy luyn thu hi ng * Thu hi ti a ng v cỏc kim loi nng nh As, Sb (nu cú) vo sten * Trong x thi cui cựng cú cha hm lng ng v cỏc kim loi nng As, Sb khụng vt quỏ 0,2 0,3% coi l x sch X sch vi thnh phn chớnh l cỏc oxit st, oxit silic v oxit canxi hon ton cú th lm vt liu xõy dng n gin 55 Trong nu luyn: kt qu cú thnh phn chớnh ca cn sau ho tỏch gm Cu, S, Fe Do ú nu luyn tinh qung vi cỏc cht tr dung CaO v SiO2 cú th hỡnh thnh cỏc h x hai nguyờn Fe2O3 CaO, Fe2O3 SiO2 v h x ba nguyờn Fe2O3 CaO SiO2 hoc bn nguyờn Fe2O3 CaO SiO2 Al2O3 Tuy nhiờn, thc t thnh phn cỏc nguyờn liu v cht tr dung u cú mt lng nh cỏc cht khỏc (Ca, Si, Al) nờn cú th coi h x l h ba nguyờn l chớnh Thc hin nu luyn phũng thớ nghim kim tra ch x la chn cú hp lý hay khụng lũ in h quang cụng sut 150 KVA Kt qu thu c em phõn tớch, ỏnh giỏ cht lng sten 56 PHN V KT QU TH NGHIM V THO LUN V.1 Nu luyn Sten ng : La chn nu luyn sten ng lũ h quang l lũ h quang cú ch gia nhit nhanh m bo nu sten d dng iu kin hm lng lu hunh thp, khụng m bo c tớnh t chỏy ta nhit ca lu hunh qung V kt cu: Mt lũ in h quang luyn thộp c bao bc bi lp tng xõy bng vt liu chu la v phn ln kớch thc ginh cho b phn lm mỏt bng nc Np lũ cú dng nh mt cỏi np trờn cú gn cỏc in cc bng than m cú th nhc lờn h xung c Vi loi lũ ny thng s dung in cc bng than in cc phn ln cú dng tit din trũn thng chỳng cú dng tng on mt gia cỏc on c gn kt vi bng vt liu bc in cc, hot ng cỏc in cc b mũn dn i v ta phi thay th dn chỳng quỏ trỡnh hot ng H quang gia vt liu mang in v in cc s sinh nhit lm núng chy thộp Hỡnh 22 : lũ h quang nu luyn 57 V.2 Tớnh toỏn phi liu Vi gi thit cỏc sulfua khỏc nh sulfua ng, niken, cỏc hp cht Sten khụng b chỏy hao, da trờn phn ng hon nguyờn oxit st t sulfua nờn ton b lng st i vo x Do ú ta xột quỏ trỡnh luyn Sten ng xy trng thỏi lý tng Ta tớnh toỏn phi liu cho m nu l 10kg tinh qung (ó c thiờu s b kh lu hunh t 22% ban u xung cũn 12%) Thnh phn ban u ca tinh qung mụ t bng di õy,%: Qung Tinh qung O Mg Al Si S K Ca Fe Cu 23,15 0,50 3,84 19,22 12,35 1,59 0,29 19,30 18,75 T bng trờn vi hm lng st cn l 19,3 % ta tớnh c s lng Fe cn s l: %Feu %Feu = 10 x 19,3 % = 1,93 Kg Da trờn phn ng cú hiu sut 90% ta tớnh c s lng Fe tham gia vo quỏ trỡnh to x l: mFex 4FeS2 + 21/2O2 + SiO2 Fe2O3 + 2FeO.SiO2 + 8SO2 mFex = %Feu x 90% = 1,93 x 90% = 1,737 kg Sau quỏ trỡnh nghiờn cu st ca x, gin pha h nguyờn CaO - Fe2O3 - SiO2 ta ó tỡm c h x phự hp l CaO khong 20%, Fe2O3 t 40%, SiO2 t 35% v cỏc oxit khỏc (ch yu l cht dng Al2O3) khong 5% Do ú ta tớnh c lng ca x thụng qua lng Fe2O3 x l: mx mx = (mFex) x 160/( 0,4 x x 56) mx = 1,737 x 160/( 0,4 x x 56) = 6,20 kg T lng ca x ta tớnh c lng SiO2 x l: SiO2x SiO2x = mx x %SiO2x = 6,2 x 0,35 = 2,17 kg Theo phn ng lng SiO2 tham gia phn ng l: SiO2p/ng 58 SiO2p/ng = x SiO2x = x 2,17 = 4,34 kg Lng Si tinh qung l: Siqung Sicn = 19,22% x 10 = 1,92 kg Lng SiO2 tinh qung l: SiO2qung SiO2qung = 1,922 x 60/28 = 4,11 kg Do ú Lng SiO2 cn cp cho nu luyn l: SiO2nu SiO2nu = 4,34 4,11 = 0,23 kg Theo bng thnh phn Quczit cú cha 98,5% l SiO2 ta tớnh c lng Quczit dựng phi liu vi 10kg qung sau hũa tỏch ng l: MQuczit MQuczit = (0,23 x 100)/98,5 ~ 0.23 kg Hm lng vụi nung CaO x cng chớnh l hm lng vụi nung dựng phi liu ban u vi 10kg qung l: mCaO mCaO = mx x %CaOx = 6,2x 20% = 1,24 kg V.3 Quỏ trỡnh nu luyn: T cỏc nguyờn liu nờu trờn ta tin hnh nghin nh mn thnh bt cú kớch c < 150àm mỏy nghin bi liờn tc vi cụng sut 3kg/h Khi nguyờn liu c nghin nh tin hnh vờ viờn thnh cc em phi khụ tin cho quỏ trỡnh nu luyn khụng b bay hi Di õy l hỡnh nh viờn cc nguyờn liu em phi cú mu sc khỏc vi kớch thc 50-80mm: Qua tớnh toỏn da trờn thnh phn ca nguyờn vt liu v ch x ta cú thnh phn phi liu cỏc m nu luyn l: 10kg tinh qung + 1,24 kg CaO + 0,23 kg Quczit + 1%CaF2 Thnh phn phi liu ny s cho ch x thớch ng vi thnh phn x ó chn mụ t trờn T 10kg tinh qung ta thu c khong 11,6 kg phi liu nu luyn 59 *Quỏ trỡnh nu luyn lũ h quang cụng sut 150KVA Tinh Qung Sten ng Vụi Quc zit Lũ h quang Vờ viờn 60 Sn phm Phõn tớch Hỡnh nh nu chy Sten Cu Bc u ta cho x mi vo v úng in, cp cho dũng h quang khong 1200A nu chy lp x ú Sau lp x ó chy loóng ta tin hnh np liu vo lũ Chia phi liu lm ln np, mi ln khong ữ kg Khi np liu xong, tip tc úng in, cp dũng khong 600A Dũng in ny c ỏnh n nh v in cc ngp dũng hn hp kim loi v x lng Sau khong 30 phỳt ta tin hnh np nt phn phi liu cũn li vo lũ v tin hnh ỏnh in vi dũng 600A khong thi gian 30 phỳt Vy sau tin hnh nu luyn phi liu nờu trờn liờn tc thi gian 1,2h mt m nu Nhit nu luyn trỡ > 1200oC bo m sten v x c núng chy Khi sten c chy loóng hon ton ta tin hnh liu, nghiờng lũ v liu vo khuụn ó c chun b sn, lp x v lp Sten ng phõn tỏch rt rừ rng 61 Hỡnh 23: liu quỏ trỡnh nu luyn Sten ng V.3.3 Kt qu nu luyn Theo quy trỡnh nu luyn nờu trờn chỳng tụi ó tin hnh nhiu m nu luyn Steen ng Sau õy gii thiu kt qu nu luyn ba m thớ nghim cú thnh phõn Sten ng v x t yờu cu Mu thớ Thnh phn húa hc ca Sten ng, % nghim O Al Si S Ca Mn Fe Cu Mu 9.15 0.02 0.37 15.17 0.21 0.28 28.96 45.84 Mu 9.20 0.09 0.74 15.45 0.30 0.01 27.96 46.26 Mu 10.95 0.43 1.53 15.21 1.05 0.23 27.51 43.09 62 1000 001 900 O 800 700 Counts 600 500 400 300 200 Ca Al Si Cu Cu Fe Mg CuLsum Na S Cl K Ca Mn Cl K S Cl Ti ClKesc Ti S Fe Mn Mn Fe Cu Cu 100 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 keV Kt qu phõn tớch x: Mu thớ Thnh phn húa hc ca X Sten ng, % nghim O Al Si S Ca Mn Fe Cu Mu 45,93 4,66 24,24 0,41 13,79 0,58 5,35 0,84 Mu 46.30 4.65 24.74 0.51 14.74 0.51 3.36 0.99 Mu 45.15 4.61 24.34 028 14.41 0.54 4.66 1.77 Vn CuKa 5.00 6.00 CuKb FeKb CrKb TiKesc FeKa TiKa TiKb CrKa 200 KKa KKb CaKa CrKesc CaKb 300 AlKsum 400 SKb TiLl TiLa OKa 500 SLl Counts 600 SiKa 700 AlKa 800 MgKa 900 SKa CrLa FeLa CuLl TiLsum CrLsum 001 CuLa 1000 100 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 keV 63 7.00 8.00 9.00 10.00 Hỡnh 24: Sten ng + x ng hn ch mụi trng hon nguyờn cn phi khc ch s to thnh khớ CO ti ó chn phng ỏn b sung mt lng ỏng k fluoride canxi CaF2 (hunh thch) Hunh thch cú tỏc dng lm x d dng chy loóng hon ton nhit khụng quỏ cao (xem hỡnh 22) Tuy nhiờn qua quỏ trỡnh nghiờn cu nu luyn th nghim, chỳng tụi nhn thy hunh thch cũn cú mt vai trũ hoỏ lý khỏc tm thi c lý gii nh sau: nhit cao, cú th xy phn ng hoỏ hc gia oxyt cacbon v hunh thch, to khớ fluorine cacbon: 2CaF2 + CO + 1/2O2 2CaO + CF4 (1) Nh vy phn ng (1) ó phn no kh c khớ CO, ng thi tn thu mi ngun khớ oxy lũng lũ, lm hn ch ỏng s chỏy hao ca in cc graphit Nh ú mụi trng hon nguyờn phỏt sinh t s chỏy hao graphit c khng ch mt mc nht nh Ngoi s thoỏt khớ CF4 lm sụi liu chy lng s giỳp cho khớ CO d dng thoỏt ra, khin cho quỏ trỡnh kh oxyt st thnh gang cng khú xy hn v bo m sn phm nu luyn ch l x v sten 64 khng nh iu ny, cỏc ln nu tip theo, chỳng tụi ó b sung vo phi liu theo ch thờm hunh thch vi t l 10% lng tinh qung theo c tớnh, tin hnh nu luyn lũ h quang 50KVA Cỏc mu sten v x thu c cú thnh phn nờu cỏc bng 10 v 11 Kt qu phõn tớch cho thy rừ rng sn phm thu c l sten cú hm lng ng khong 45%, lu hunh khong 20% Cũn x khụng thy cú nguyờn t F2, chng t CaF2 ó b phõn ró v tham gia phn ng (9) nh d oỏn trờn Hỡnh 24: X h CaF2-CaO-FeOxSiO2 nhit 1400oC Bng 11 - Thnh phn Sten sau nu luyn lũ h quang 150KVA sau b sung hunh thch vo phi liu nu luyn O Al Si S Ca Fe Cu 3.46 0.57 0.93 22.93 0.6 25.89 45.62 3.83 3.74 0.89 0.73 1.67 1.74 20.84 20.4 1.01 0.75 65 26.22 27.36 45.54 45.28 Bng 12 - Thnh phn x sau nu luyn lũ h quang 150KVA sau b sung hunh thch vo phi liu nu luyn O 38.42 Mg 0.84 Al 0.38 Si 14.91 S 0.42 K 0.71 Ca 14.62 Cu 0.06 Fe 29.64 37.95 0.95 0.43 14.96 0.39 0.68 13.35 0.18 31.11 37.25 1.02 0.49 14.29 0.48 0.82 15.86 0.13 29.66 Nh vy cú th thy c vai trũ ca hunh thch (CaF2 ) vic khng ch mụi trng hon nguyờn quỏ trỡnh nu luyn bng lũ h quang Tuy nhiờn cú y c s khng nh vai trũ khng ch mụi trng hon nguyờn ca hp cht hunh thch lũ in h quang, cn thit phi u t nghiờn cu k hn nhng nm tip theo cú th tỡm c ch phi liu ti u nht cho quỏ trỡnh nu luyn thc nghim ng dng vo bỏn sn xut cụng nghip 66 PHN VI KT LUN V KIN NGH V.1 Kt lun: Qua mt thi gian thu thp ti liu, kt hp vi c s khai thỏc v ch bin tinh qung sunfua ng ti Sao Tua, ti Nghiờn cu luyn Sten ng t qung sunfua ng c chỳng tụi thc hin y cỏc ni dung cụng vic v t cỏc mc tiờu ó C th l: * Nghiờn cu v chn la c nhng nguyờn vt liu phự hp cho quỏ trỡnh nu luyn Sten ng t tinh qung sunfua lũ in h quang cụng sut 150 KVA ti phũng Cụng ngh kim loi * ó nghiờn cu, tỡm hiu cỏch s dng v hnh lũ in h quang cụng sut 150KVA Vi lũ in h quang cụng sut 150 KVA ti phũng Cụng ngh kim loi ó nu luyn thnh cụng Sten ng t tinh qung sunfua vi dung lng mi m nu khong 10 15 kg kim loi lng * ó nghiờn cu v a c ch x ba nguyờn Al2O3 - Fe2O3 - SiO2 cng nh cỏc iu kin nu luyn phự hp vi lũ in h quang * Quỏ trỡnh nu luyn Sten t qung sunfua lũ h quang cho thy cht lng Sten t ch tiờu k thut nh mong mun Hm lng ng Sten tng t 18% lờn trờn hn 40% vi hm lng ng x khong cho phộp V.2 Kin ngh * Trong quỏ trỡnh nghiờn cu nõng cao hm lng Cu sten chỳng ta cú th thi oxi loi bt Fe * Mc dự chỳng tụi ó c mit mi quỏ trỡnh nghiờn cu, nhng thi gian nghiờn cu ti cũn ớt, cng nh ngun kinh phớ cho ti cũn hn hp nờn tỏc gi ch cú c cỏc kt qu nờu trờn 67 TI LIU THAM KHO Hong Nhõm Hoỏ hc vụ c T3 NXB Giỏo dc 1999 .oa, .Kpe p oc 1981 Hong Nhõm Hoỏ vụ c T2 NXB Giỏo dc, 1999 PGS.Nguyn c Vn Hoỏ hc vụ c T2 Cỏc kim loi in hỡnh NXB Khoa hc v K thut, 1999 Leaching behaviour of a galvanic sludge in sulfuric cid and ammoniacal media J.E.Silva, D.Soares et all Journal of Hazardous material B121 2005 Bựi Vn Mu, Nguyn Vn Hin, Nguyn K Bớnh, Trng Ngc Thn Lý thuyt cỏc quỏ trỡnh luyn kim Ho luyn.T1.NXB Giao duc- 1997 M.Allibert, H.Gaye, et all Slag Atlas Verein Deutscher Eisenhuttenleute (VDEh).1995 M Pourbaix, Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions, NACE International, Houston, TX, 1974 W.T.Thompson and ets Pourbaix diagrams for multielement systems Uhligs corrosion handbook Electrochemical society, Newjesey 2000 10 F Kadlec a kol - Vyroba nezelezných kovu SNTL, Praha 1971 11 Phm c Thng, Ngụ Huy Khoa, Nguyn Trung Kiờn, Tụ Duy Phng, Nguyn Th Kim Chi, Nguyn Phỳc Hi Phng hng luyn ng t ngun qung sunfua ng vit nam Tuyn cụng trỡnh Hi ngh Vt lý cht rn v Khoa hc Vt liu ton quc 11/2011 12 Lờ Cụng Dng, Vt liu hc Nxb khoa hc k thut 2002 13 Hong Cụng Minh, Giỏo trỡnh lũ luyn kim Nxb Nng 2005 14 http://www.vast.ac.vn/ 68 ... công nghệ nấu luyện Sten đồng từ quặng đồng sunfua ” II.6 Nội dung nghiên cứu * Nghiên cứu chọn lựa nguyên vật liệu phù hợp cho trình nấu luyện Sten đồng từ tinh quặng * Nghiên cứu, tìm hiểu cách... Tình hình nghiên cứu chế biến quặng đồng sunfua II.3.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc Việc nghiên cứu sản xuất đồng có từ lâu giới Cách cỡ 6500 năm trước công nguyên có xưởng luyện đồng từ quặng cao... tư nghiên cứu công nghệ thủy luyện tinh quặng sunfua đồng thành dung dịch sunfat đồng Rồi từ tinh chế sản phẩm chứa đồng oxit, sunfat kim loại đồng điện phân Các kết nghiên cứu cho thấy tinh quặng