Nghiên cứu khả năng thu hồi tio2 từ tinh quặng ilmenit sa khoáng bình thuận theo phương pháp becher

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHÙNG TIẾN THUẬT NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THU HỒI TiO2 TỪ TINH QUẶNG ILMENIT SA KHỐNG BÌNH THUẬN THEO PHƢƠNG PHÁP BECHER LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành : Khoa học kỹ thuật Vật liệu Hà Nội – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHÙNG TIẾN THUẬT NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THU HỒI TiO2 TỪ TÌNH QUẶNG ILMENIT SA KHỐNG BÌNH THUẠN THEO PHƢƠNG PHÁP BECHER Chuyên ngành : KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành : Khoa học Kỹ thuật Vật liệu NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS ĐẶNG VĂN HẢO Hà Nội – 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu tơi Các kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình sở khác dƣới dạng luận văn Học viên Phùng Tiến Thuật Danh mục bảng Trang Bảng 1.1: Các khoáng vật quan trọng titan Bảng 1.2: Thống kê trữ lượng titan giới 11 Bảng 1.3: Thống kê sản lượng titan sản xuất giới 12 Bảng 1.4: Nhu cầu sử dụng titan lĩnh vực 12 Bảng 2.1: Nhiệt độ bắt đầu hoàn nguyên số oxit kim loại 30 Bảng 3.1: Tổng hợp thành phần khoáng vật quặng 42 Bảng 3.2: Thống kê thành phần độ hạt cát quặng 43 Bảng 3.3 :Thống kê thành phần độ hạt tinh quặng 43 Bảng 3.4 : Thống kê thành phần hóa học tinh quặng ilmenit 44 Bảng 3.5: Thành phần hóa học mẫu tinh quặng nghiên cứu 45 Bảng 3.6: Thành phần độ hạt tinh quặng 46 Bảng 4.1: Tỷ lệ phối liệu hỗn hợp hoàn nguyên 52 Bảng 4.2: Kết nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến mức độ hoàn nguyên 53 Bảng 4.3: Kết thí nghiệm với nồng độ NH4Cl 57 Bảng 4.4: kết thí nghiệm nhiệt độ hòa tách khác 58 Bảng 4.5: Kết thí nghiệm với thời gian hịa tách khác 59 Bảng 4.6: Hàm lượng TiO2 sau ngâm axit 60 Mục lục Trang phụ bìa Lời cam đoan Danh mục bảng Mục lục MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu PHẦN I: TỔNG QUAN Chƣơng 1: QUẶNG TITAN VÀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC CHẾ BIẾN I Các loại quặng titan II Tình hình khai thác chế biến quặng titan giới II.1 Nhu cầu sản lƣợng titan giới II.2 Công nghiệp làm giàu quặng ilmenit II.2.1 Luyện xỉ II.2.2 Chế tạo Rutin nhân tạo II.3 Công nghệ sản xuất titan bột màu đioxit titan II.3.1 Công nghệ sản xuất kim loại titan II.3.2 Công nghệ sản xuất bột màu đioxit titan II.4 Nhận xét công nghiệp titan giới III Tình hình khai thác chế biến titan Việt Nam III.1 Tiềm quặng Titan Việt Nam III.2 Tình hình khai thác chế biến quặng titan Việt Nam III.2.1 Công nghệ khai thác tuyển thô III.2.2 Công nghệ tuyển tinh III.2.3 Công nghệ chế biến sâu III.3 Nhận xét chung công nghiệp titan Việt Nam Chƣơng 2: SƠ LƢỢC VỀ PHƢƠNG PHÁP BECHER I Khái quát phƣơng pháp Becher nguyên thủy II Các biến đổi hóa – lý q trình xử lý ilmenit theo phƣơng Trang 6 6 8 9 12 12 13 14 14 15 15 16 16 18 19 21 22 22 25 25 27 pháp Becher II.1 Oxi hóa II.2 Hồn ngun ilmenit II.3 Hịa tách ilmenit hoàn nguyên dung dịch NH4Cl II.4 Khử sắt dƣ axit III Nhận xét ƣu nhƣợc điểm phƣơng pháp Becher PHẦN II: THỰC NGHIỆM Chƣơng 3: MẪU NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM I Đặc điểm quặng sa khống Bình Thuận I.1 Thành phần khoáng vật I.2 Thành phần cỡ hạt I.3 Thành phần hóa học tinh quặng II Mẫu nghiên cứu III Thiết bị thí nghiệm Thiết bị hồn ngun tuyển tách Thiết bị hòa tách Chƣơng 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU I Nghiên cứu q trình hồn ngun Sơ đồ thí nghiệm Kết nghiên cứu II Nghiên cứu q trình hịa tách Sơ đồ thí nghiệm Kết nghiên cứu a Nồng độ dung dịch NH4Cl b Nhiệt độ hòa tách c Thời gian hòa tách III Khử sắt dƣ axit H2SO4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận II Kiến nghị III Đề xuất sơ đồ chế biến tinh quặng ilmenit sa khống Bình Thuận TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 27 27 27 35 37 37 40 41 41 43 44 45 47 47 48 51 51 51 52 54 54 56 56 57 58 59 61 61 62 63 64 65 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Việt Nam nƣớc có nguồn tài nguyên khoáng sản titan phong phú với trữ lƣợng lớn có giá trị kinh tế cao Quặng titan nƣớc ta chủ yếu dƣới dạng Ilmenit sa khoáng ven biển việc khai thác chế biến quy mô nhỏ chủ yếu làm giàu sơ phƣơng pháp tuyển xuất nguyên liệu thơ Việc chế biến sâu quặng titan đƣợc phủ coi trọng đầu tƣ Và gần đây, nƣớc ta áp dụng phƣơng pháp luyện xỉ titan để thu hồi rutin gang Phƣơng pháp đơn giản nhƣng tiêu hao điện lớn Một phƣơng pháp xử lý quặng titan có nhiều triển vọng phƣơng pháp Becher Phƣơng pháp cho phép thu đƣợc TiO2 mà thu hồi đƣợc bột sắt oxit sử dụng để chế tạo pigment Do việc nghiên cứu áp dụng công nghệ Becher để xử lý tinh quặng titan Việt Nam vấn đề cấp thiết, có ý nghĩa thực tiễn đem lại hiệu kinh tế cao Mục tiêu - Tìm chế độ cơng nghệ thích hợp để chế biến sâu tinh quặng Ilmenit Bình Thuận theo phƣơng pháp Becher - Thu đƣợc sản phẩm có hàm lƣợng TiO2 80% thiết bị phịng thí nghiệm Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu tinh quặng ilmenit vùng Hàm Thuận Nam - Bình Thuận - Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu phịng thí nghiệm Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết, phân tích tổng hợp số liệu - Phƣơng pháp thí nghiệm phịng thí nghiệm - Phƣơng pháp phân tích, so sánh đánh giá Nội dung nghiên cứu - Tổng hợp phân tích tài liệu cơng nghệ chế biến quặng titan; Tình hình khai thác, chế biến quặng Titan Bình Thuận - Nghiên cứu thành phần vật chất tính chất tinh quặng Ilmenit Bình Thuận - Thiêu hồn nguyên tinh quặng ilmenit làm nguyên liệu cho trình hịa tách - Thí nghiệm xác định ảnh hƣởng thông số công nghệ đến hiệu thu hồi TiO2 - Tổng hợp số liệu viết báo báo PHẦN I: TỔNG QUAN Chƣơng QUẶNG TITAN VÀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC CHẾ BIẾN I Các loại quặng titan Trong vỏ Trái đất, titan nguyên tố đứng thứ nguyên tố phổ biến, chiếm 0,6% khối lƣợng vỏ trái đất Trong nhóm kim loại titan đứng hàng thứ sau nhôm, sắt mangan Ngƣời ta biết đƣợc 80 khoáng vật chứa titan, có rutin, ilmenit, perovskit, sphen quặng riêng titan có giá trị cơng nghiệp Trong số thƣờng gặp rutin ilmenit Trong bảng 1.1 khoáng vật quan trọng titan Bảng 1.1: Các khoáng vật quan trọng titan Khoáng vật Công thức Hàm lượng TiO2, % Tỉ trọng (g/cm3) Rutin TiO2 100 4,18 – 5,2 Anataz TiO2 100 3,8 – 3,9 Brukit TiO2 100 3,9 – 4,2 Ilmenit FeO TiO2 52,6 4,5 - Leucoxen TiO2.nH2O 80 – 95 3,7 – 4,1 Perovskit CaTiO3 58,4 4,1 Loparit (Na, Ce, Ca)(Nb, Ta, Ti)O3 39 4,75 – 4,89 Sphen Ca Ti (SO4)O 40,8 3,4 – 3.56 Rutin là-TiO2 tự nhiên, thƣờng có chứa tạp chất Phần lớn có màu đỏ sẫm, đơi có màu vàng, xanh nhạt, tím, đen Ít gặp vùng quặng rutin có trữ lƣợng lớn, hàm lƣợng TiO2 tinh quặng chứa 90 – 95% TiO2 Rutin đƣợc khai thác nhiều Brazil, Mĩ, Áo, Camơrun số nƣớc khác Ilmenit (metatitanat sắt FeO.TiO2) loại quặng titan phổ biến Khoáng vật ilmenit có màu nâu, nâu đen Quặng ilmenit có ý nghĩa hàng đầu công nghiệp luyện kim Mỏ ilmenit dạng quặng gốc quặng sa khống Trong quặng ilmenit ngồi titan sắt, cịn có kim loại khác nhƣ ziriconi, vanađi, tantan, niobi (ở dạng cộng sinh) Các nƣớc giầu loại quặng khai thác Mĩ, Canađa, Ukraina, Nga, Kazắctan, Nam Phi, Australia, Ấn Độ, Ghinê, Thụy Điển, Na Uy Hàng năm giới khai thác cỡ đến triệu quặng titan nƣớc khai thác lớn Úc khoảng 1,5 triệu tấn, Nam phi 1,2 triệu tấn, Canada triệu tấn, Việt Nam khoảng triệu tấn(2011) Vì lí kinh tế kĩ thuật, ngƣời ta không luyện trực tiếp quặng titan để nhận titan kim loại mà phải thông qua khâu làm giàu để nhận đƣợc chế phẩm titan nhƣ rutin nhân tạo, xỉ titan … Tùy thuộc vào loại quặng mà áp dụng lƣu trình cơng nghệ tuyển thích hợp Tuyển quặng titan thƣờng sử dụng kết hợp phƣơng pháp tuyển trọng lực, tuyển từ, tuyển nổi, tuyển tĩnh điện II Tình hình khai thác chế biến quặng titan giới II.1 Nhu cầu sản lƣợng titan giới Quặng titan nguyên liệu cho sản xuất TiO2 titan kim loại Titan điôxit TiO2 đƣợc sản xuất chủ yếu để làm chất tạo màu Kim loại titan đƣợc sử dụng cho sản xuất vật liệu kết cấu 90% quặng titan khai thác dùng để sản xuất titan điơxit cơng nghiệp, cịn lại dùng để sản xuất titan kim loại Một số ứng dụng cụ thể titan kể đến nhƣ sau: - Hợp kim titan có tỷ độ bền cao (tính học tỷ trọng) Hợp kim sở titan (các nguyên tố hợp kim hóa nhƣ Al, Cr, V, Mo, Sn) sau qua nhiệt luyện có độ bền 120 – 150 kg/mm2, bền so với thép hợp kim - Hợp kim titan vật liệu cho chi tiết cần có độ bền cao bền nhiệt Khi làm việc điều kiện nhiệt độ thƣờng hợp kim titan so với thép hợp kim hợp kim nhơm, magiê có độ bền tƣơng đƣơng sử dụng hợp kim titan đắt Song Bảng 4.3: Kết thí nghiệm với nồng độ NH4Cl Nồng độ 64,74 72,61 73,18 71,85 72,15 NH4Cl [%] Hàm lƣợng TiO2[%] %TiO2 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 Nồng độ NH4Cl (%) Hình 4.6: Đồ thị biểu thị ảnh hưởng nồng độ dung dịch NH4Cl Từ kết thu đƣợc nhận thấy rằng, việc tăng nồng độ NH4Cl làm tăng nồng độ ion NH4+, điều đồng nghĩa với việc tăng khả vận chuyển sắt khỏi hạt ilmenit vào dung dịch Tuy nhiên việc tăng nồng độ NH4Cl khơng hồn tồn đồng nghĩa với tăng hiệu tách sắt Kết thí nghiệm cho thấy nồng độ NH4Cl nên lấy từ 2% đến 3% 2.2 Nhiệt độ hòa tách - Nhiệt độ ảnh hƣởng tới khả khuếch tán phân tử, ion dung dịch có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng Tuy nhiên, nhiệt độ tăng lại làm giảm khả hòa tan oxy, oxy lại tác nhân phản ứng hịa tách - Nhiệt độ hòa tách sắt ilmenit đƣợc khảo sát mức sau [oC]: 25, 60, 70 80 57 - Các thông số chọn trƣớc Nồng độ dung dịch NH4Cl: 2% Tỷ lệ Rắn/Lỏng: 1/7 ; Thời gian: 10h Khối lƣợng ilmenit hoàn nguyên: 30g Kết sau q trình hịa tách đƣợc thể bảng 4.4 đồ thị hình 4.7 Bảng 4.4: kết thí nghiệm nhiệt độ hòa tách khác Nhiệt độ [oC] 25 60 70 80 Thành phần TiO2 [%] 62,02 69,26 72,61 68,58 %TiO2 74 72 70 68 66 64 62 60 20 40 60 80 100 Nhiệt độ (oC) Hình 4.7: Kết thử nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ hòa tách Ở nhiệt độ thƣờng sắt đƣợc tách khỏi ilmenit nhƣng không đáng kể hiệu suất khử sắt tăng mạnh tăng nhiệt độ lên 60oC , 70oC Hiệu suất tăng tác dụng nhiệt độ làm tăng tốc độ phản ứng Tuy nhiên, việc tăng nhiệt độ trình cần phải xét tới mối quan hệ độ hòa tan khơng khí nhiệt độ Mặt khác, nhiệt độ cao mát dung dịch NH4Cl bay lớn Từ lý nêu trên, nhiệt độ hòa tách đƣợc chọn 70oC 2.3 Thời gian hịa tách 58 Thời gian hịa tách có ý nghĩa quan trọng q trình hịa tách, phụ thuộc vào tốc độ q trình Mục đích việc khảo sát ảnh hƣởng thời gian phản ứng là: Xác định thời gian phải tiến hành phản ứng để đƣợc hàm lƣợng TiO2 - cao sản phẩm sau q trình ăn mịn Xác định thời điểm q trình ăn mịn sắt bị thụ động (phản ứng khơng - xảy ra) - Thời gian cho q trình hịa tách sắt ilmenit đƣợc khảo sát mức [h]: 4, 6, 8, 10 12 - Các thông số chọn trƣớc Nồng độ dung dịch NH4Cl: 2% Tỷ lệ Rắn/Lỏng: 1/7 Nhiệt độ: 70oC Khối lƣợng ilmenit hoàn nguyên: 30g Kết thí nghiệm thể bảng 4.5 đồ thị hình 4.8 Bảng 4.5: Kết thí nghiệm với thời gian hịa tách khác Thời gian hòa tách (h) Thành phần TiO2[%] 10 12 63.45 65.83 73.01 73.25 73.15 59 %TiO2 74 72 70 68 66 64 62 10 12 14 Thời gian hịa tách (h) Hình 4.8: Kết thử nghiệm ảnh hưởng thời gian hịa tách Khi thời gian hịa tách tăng hiệu suất khử sắt trình tăng Tuy nhiên đến giới hạn định, phản ứng hòa tan sắt gần nhƣ khơng xảy nữa, hay nói phản ứng đạt trạng thái cân Do đó, để tiết kiệm chí phí, thời gian hịa tách phù hợp đƣợc chọn 8h Sau q trình hịa tách ngồi sản phẩm chứa hàm lƣợng TiO2 cao cịn thu đƣợc sản phẩm phụ hợp chất kết tủa sắt dạng oxit Sản phẩm có kích thƣớc nhỏ mịn, mở hƣớng nghiên cứu cho công nghệ chế tạo bột màu Bột oxit sắt thu sau q trình hịa tách III Khử sắt dƣ axit H2SO4 Sau q trình hịa tách, sản phẩm thu đƣợc có hàm lƣợng TiO2 chƣa cao (khoảng 73%), chứng tỏ cịn lƣợng sắt dƣ Lƣợng sắt dƣ phần trình hồn ngun chƣa triệt để, lƣợng sắt cịn tồn dạng 60 oxit khơng đƣợc hịa tan q trình hịa tách; phần khác q trình hịa tách, sắt oxit đƣợc hình thành bám bề mặt hạt ilmenit Để khử bớt lƣợng sắt dƣ này, nhóm nghiên cứu tiến hành hịa tách H2SO4 nồng độ 20% (theo phƣơng pháp Becher) Thời gian khấy trộn 2h sau ngâm vòng 10h Kết sau hòa tách axit thể bảng 4.6 Bảng 4.6: Hàm lượng TiO2 sau ngâm axit Trƣớc hòa tách axit Khối lƣợng mẫu (gam) 6,0 (%)TiO2 ε (%) 73,25 100 Sau hòa tách axit Khối lƣợng mẫu (gam) 5,2 (%)TiO2 ε (%) 81.38 96,30 Nhƣ sau trình ngâm axit khử sắt dƣ, hàm lƣợng TiO2 đƣợc nâng lên 81,38% Với sản phẩm chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu làm nguyên liệu để sản xuất bột màu TiO2 theo phƣơng pháp clorua hóa (>85%) nhƣng đáp ứng đƣợc phƣơng pháp sunphat, phƣơng pháp Altair Với nguyên liệu sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất titan kim loại 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I - Kết luận Tình hình khai thác chế biến quặng titan Việt Nam cho thấy cẩn thiết phải có nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp chế biến sâu nhằm sử dụng hợp lý có giá trị nguồn tài nguyên - Chất lƣợng tinh quặng ilmenit sa khống vùng Bình Thuận thuộc loại trung bình Các khống vật nhóm titan bao gồm khoáng vật ilmenit, leucoxen, rutil, anatas Trong số khống vật leucoxen, rutil, anatas thƣờng có hàm lƣợng nhỏ đến nhỏ Sắt tồn tinh quặng chủ yếu hai dạng Fe0 (>11%) Fe2O3 (>30%) - Sử dụng phƣơng pháp Becher tách sắt khỏi ilmenit, nâng cao hàm lƣợng TiO2 tinh quặng, sản phẩm thu đƣợc có hàm lƣợng TiO2 lên tới 80% - Một số thông số công nghệ sử dụng để chế biến tinh quặng ilmenit Bình Thuận : Nhiệt độ hoàn nguyên sắt : 1050 – 1100 oC Nồng độ dung dịch NH4Cl 3% Nhiệt độ hòa tách 60 – 70oC Thời gian hòa tách – 10h - Việc sử dụng cánh khuấy tự hút khí cung cấp đủ oxy cho phản ứng hòa tách - Ngồi sản phẩm chứa hàm lƣợng TiO2 cao cịn thu đƣợc sản phẩm phụ hợp chất kết tủa sắt dạng oxit Sản phẩm có kích thƣớc nhỏ mịn, mở hƣớng nghiên cứu cho công nghệ chế tạo bột màu II Kiến nghị Mặc dù nghiên cứu đạt đƣợc số kết định, nhiên để nâng cao hiệu thu hồi TiO2 nữa, nhóm tác giả có số kiến nghị nhƣ sau: - Tiếp tục nghiên cứu nâng cao chất lƣợng ilmenit hoàn nguyên nhằm tăng hiệu tách sắt 62 - Nghiên cứu phƣơng pháp thu hồi hợp chất Fe nhằm tận thu kim loại chế tạo bột màu Fe2O3 từ sản phẩm nhằm tăng hiệu kinh tế - Tiếp tục mở rộng nghiên cứu đối tƣợng quặng titan khu vực khác 63 ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ THU HỒI TiO2 TỪ TINH QUẶNG ILMENIT SA KHOÁNG BÌNH THUẬN THEO PHƢƠNG PHÁP BECHER Tinh quặng ilmenit Than Thiêu hồn ngun Tuyển từ Ilmenit hồn ngun Khơng khí Than dƣ Nghiền Hòa tách dung dịch NH4Cl Phân chia xyclon thủy lực Khử sắt dƣ H2SO4 dd sắt sunfat Hợp chất kết tủa sắt Rutin nhân tạo 64 Tài liệu tham khảo [1] Lewis, R.K, 1994, “Investigation of the Formation of Iron(II) ammonia complexes in the Becher process”, B.Sc (Honours) Degree thesis, Curtin University of Technology, Perth [2] Ward, C.B, 1990, “The production of synthetic rutile and by product iron oxide pigments from ilmenit processing”, Ph.D thesis, Murdoch University, Perth [3] Nguyễn Văn Ban, “Công nghệ sản xuất bột màu dioxit tian hướng phát triển Việt Nam”, Báo hội thảo khoa học “Tư vấn phát triển công nghiệp titan Việt Nam”, tháng năm 2011 [4] Bùi Văn Mƣu, Nguyễn Văn Hiền, Nguyễn Kế Bính, Trƣơng Ngọc Thận - “Lý thuyết trình luyện kim”, NXB KH&KT – 2006 [5] Phạm Hữu Giang, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu “ Nghiên cứu tính khả tuyển hai mẫu quặng sa khống titan- zircon”, 2012 [6] Phùng Viết Ngƣ, “Tổng quan công nghiệp titan giới Việt Nam, Hướng phát triển công nghiệp titan Việt Nam” , Báo hội thảo khoa học “Tư vấn phát triển công nghiệp titan Việt Nam”, tháng năm 2011 [7] Đỗ Song Thao, “Nghiên cứu chế biến tinh quặng Inmenit phương pháp Becher”, đồ án tốt nghiệp đại học – 2010 [8] Nguyễn Khắc Xƣơng – “Vật liệu kim loại màu”, NXB Khoa học Kỹ thuật – 2003 65 PHỤ LỤC Quy trình phân tích hóa học Xác định thành phần hóa học phổ huỳnh quang tia X Để phân tích thành phần hóa học mẫu thu đƣợc ta dùng phƣơng pháp sau: phƣơng pháp phân tích hóa, phƣơng pháp phổ huỳnh quang tia X… Ở điều kiện thời gian có hạn tơi sử dụng phƣơng pháp phân tích phổ huỳnh quang tia X có sẵn Viện Khoa học vật liệu Ngun lý q trình phân tích phổ huỳnh quang tia X Khi photon có lƣợng đủ lớn tƣơng tác với nguyên tử, truyền lƣợng cho điện tử nguyên tử (ví dụ điện tử lớp K), kết điện tử bị bứt khỏi nguyên tử Sự phân bố lại điện tử nguyên tử bị ion hóa diễn thời gian ngắn, cách chuyển dịch điện tử từ lớp vào lớp nguyên tử trở lại trạng thái cân Mỗi chuyển dịch nhƣ điện tử, ví dụ từ lớp L đến lớp K làm cho chung nguyên tử giảm đi, lƣợng dƣ thừa xuất dƣới dạng photon có giá trị hiệu hai mức lƣợng liên kết hai lớp (hình 1) Một hai trình sau xảy Hình 1:Sự phát xạ ngun tử 66 - Photon thoát khỏi nguyên tử thành xạ đặc trƣng nguyên tử - Photon bị hấp thụ nguyên tử cách ion hóa ngun tử lớp ngồi hơn; ví dụ photon bứt điện tử từ lớp L, M N, tƣợng gọi hiệu ứng Auger Một lần nguyên tử bị ion hóa trở thành nguồn xạ nhƣ giải thích Trong phƣơng pháp huỳnh quang tia X, hàm lƣợng ngun tố đƣợc tính tốn từ phát huỳnh quang nguyên tố có mẫu Cƣờng độ huỳnh quang nguyên tố I có hàm lƣợng Ci phụ thuộc vào tất thành phần lại mẫu Trên thực tế thƣờng dùng cƣờng độ tƣơng đối Ri (bằng cƣờng độ huỳnh quang nguyên tố mẫu phân tích chia cho cƣờng độ huỳnh quang mẫu sạch) Ri=ƒ(Ci, Cj, Ck… Cn) Điều đƣợc thể rõ hệ số hiệu ứng thành phần mẫu đƣợc phân thành hai loại: (i) Sự hấp thụ đơn giản hay hiệu ứng hấp thụ - tăng cƣờng nguyên tố j lên nguyên tố i (ii) Các hiệu ứng ảnh hƣởng phức tạp thành phần, gọi ảnh hƣởng thành phần thứ ba Kết hiệu ứng hai thành phần khơng cịn hồn tồn phép cộng Sự hiệu chỉnh đòi hỏi hiệu ứng lại phải có kết hợp với hai nhiều thành phần khác (j,k…) phân tích Cƣờng độ huỳnh quang từ nguyên tố có mẫu phụ thuộc vào đặc tính hệ thiết bị phân bố cƣờng độ xạ kích thích Xác định mối quan hệ cƣờng độ huỳnh quang đo đƣợc với hàm lƣợng nguyên tố tiến hành nghiên cứu phƣơng pháp phân tích Phân tích thành phần TiO2 Cân 0,2g mẫu (đã đƣợc nghiền mịn qua sàng 0,1mm) xác đến 0,0002g vào chén sứ dung tích 30ml, thêm 4-5g kali pirosunlphat K2S2O7 trộn đều, phủ thêm 67 2g Cho chén vào lò nung giữ nhiệt độ 500oC thời gian 30 phút, sau tăng nhiệt độ lên 750oC giữ 30 phút nữa, lấy để nguội Cho chén có chứa mẫu vào cốc thủy tinh dung tích 250ml có sẵn 100ml axit HCl 1:4 Đun sôi dung dịch 3-4 phút cho tan khối nung chảy, rửa chén axit HCl 1:4, để toàn nguội chuyển mẫu vào bình định mức 250ml, thêm HCl 1:4 đến vạch mức lắc (Dung dịch A) Lấy xác 100ml dung dịch A cho vào bình tam giác dung tích 500ml, thêm dung dịch HCl 1:4 đến vạch 200ml Đun nóng dung dịch, thêm 3g nhơm để khoảng30 phút, thêm 20ml HCl đặc, đun dung dịch đến sôi (tan hết nhơm), đậy bình ngăn khí có chứa dung dịch NaHCO3 bão hịa, lấy làm nguội nhanh Tháo bình ngăn khí, thêm 3ml amoni thioxianat NH4CNS 15% chuẩn độ dung dịch NH4Fe(SO4)2 0,1N dung dịch chuyển sang màu phớt hồng Ghi thể tích NH4Fe(SO4)2 tiêu tốn trình chuẩn độ (V) Hàm lƣợng TiO2 tính phân trăm theo cơng thức sau %TiO2 = Trong đó: V- Thể tích dung dịch NH4Fe(SO4)2 0,1N tiêu tốn trình chuẩn độ, (ml) T- Độ chuẩn TiO2/ NH4Fe(SO4)2 (g/ml) G- Khối lƣợng mẫu phân tích (g) Phân tích hàm lƣơng sắt kim loại (Fe) Cân 0,3g mẫu vào bình tam giác dung tích 250ml, thêm 50ml dung dịch CuSO4 1% Lắc 1h để phản ứng thay (xi măng hóa) xảy hồn tồn Chuyển hỗn hợp thu đƣợc vào bình định mức 250ml, thêm nƣớc đến vạch mức lắc Lọc lấy xác 100ml dung dịch sau định mức cho vào bình tam giác dung tích 500ml, thêm 100ml nƣớc 10ml dung dịch đệm hỗn hợp (H2SO4 + 68 H3PO4) tiến hành chuẩn độ dung dịch K2Cr2O7 với chất thị difenyl sunfonat-natri Hàm lƣợng Fe kim loại tính phần trăm theo cơng thức sau: %Fe = Trong đó: V - Thể tích dung dịch K2Cr2O7 dùng để chuẩn độ, tính ml N - Nồng độ đƣơng lƣợng dung dịch K2Cr2O7 ` G - Khối lƣợng mẫu phân tích, tính gam Phân tích hàm lƣơng sắt tổng ( Fe) Lấy xác 50ml dung dịch A (đã chuẩn bị mục 1) cho vào cốc 250ml, thêm 2g NH4Cl, khuấy cho tan, thêm từ từ dung dịch NH4OH đến kết tủa hoàn tồn Đun sơi dung dịch phút Lọc kết tủa giấy lọc băng vàng, rửa kết tủa nhiều lần nƣớc nóng Hịa tan kết tủa dung dịch HCl 1:1 nóng rửa giấy lọc chuyển tồn vào bình tam giác dung tích 500ml, thêm nƣớc đến vạch 200ml Đun dung dịch đến khoảng 80-90oC thêm 3-4 giọt thị axit sunfosalixylic 25%, thêm từ từ dung dịch NH4OH 1:1 đến xuất màu tím đỏ (pH = 2-3) chuẩn độ dung dịch EDTA đến màu tím Ghi thể tích dung dịch EDTA dùng để chuẩn độ (V ml) Hàm lƣợng sắt tính phần trăm theo cơng thức sau: %Fe = Trong đó: V - Thể tích dung dịch EDTA dùng để chuẩn độ, tính ml N - Nồng độ đƣơng lƣợng dung dịch EDTA G - Khối lƣợng mẫu phân tích, tính gam Phân tích hàm lƣợng nhôm ôxit Al2O3 69 Cân 1g mẫu (G) vào chén niken chứa sẵn 3g NaOH, sau mẫu đƣợc phủ thêm 3g NaOH Nung chén chứa mẫu đến 700oC giữ nhiệt độ từ 15-20 phút Lấy chén để nguội cho vào cốc thủy tinh dung tích 500ml có chứa sẵn 100ml nƣớc cất Đặt cốc lên bếp điện đun nóng cho tan khối nóng chảy, rửa chén nƣớc Thêm 1-2 giọt H2O2 đun sôi dung dịch phút Để nguội chuyển dung dịch vào bình định mức 250ml.Thêm nƣớc đến vạch định mức lắc Đổ dung dịch cốc khô để lắng dung dịch, lọc giấy lọc băng vàng Lấy xác 100ml dung dịch cho vào cốc dung tích 250ml, thêm 5ml dung dịch EDTA 0,1N 2-3 giọt thị phenolphtalein trung hòa dung dịch HCl 1:1 dung dịch vừa màu hồng Thêm 5ml dung dịch EDTA 0,1N 20ml chất đệm axêtat Đun sôi dung dịch phút, để nguội, thêm 15ml dung dịch đệm pH = 4,6 Đun dung dịch đến khoảng 80-90oC, thêm vài giọt thị PAN chuẩn độ dụng dịch CuSO4 dung dịch chuyển sang màu tím Thêm 2g NaF lại đun sơi dung dịch phút, để đến nhiệt độ 80-90oC, nhỏ vài giọt thị PAN chuẩn độ dung dịch CuSO4 đến xuất màu tím Ghi thể tích dung dịch CuSO4 tiêu tốn để chuẩn độ lƣợng EDTA giải phóng từ phức với nhơm Hàm lƣợng Al2O3 tính phần trăm theo công thức sau: %Al2O3 = Trong đó: V - thể tích dung dịch CuSO4 dùng để chuẩn độ, tính ml N - nồng độ đƣơng lƣợng dung dịch CuSO4 G - khối lƣợng mẫu phân tích, tính gam Phân tích ôxit mangan (MnO) Cân 1,0 g mẫu vào chén niken, thêm 4g KOH 0,5g KNO3, nung nhiệt độ 630oC 30 phút Lấy chén để nguội cho vào cốc dung tích 250ml có sẵn 100ml nƣớc đun sơi cho tan khối nóng chảy, rửa chén đun sôi 2-3 phút 70 Thêm vài giọt Na2SO3 bão hòa, trung hòa dung dịch axit H2SO4 (1:1) vừa tan kết tủa, chuyển toàn dung dịch vào bình tam giác dung tích 500ml, tráng cốc nƣớc Thêm 10ml dung dịch H2SO4 đặc, 12 ml dung dịch H3PO4 (d = 1,69g/cm3), 5ml AgNO3 1%, 20ml amonipersunfat 25% Đun sôi dung dịch khoảng 15 phút để phân hủy hết amonisunfat Làm nguội nhanh dung dịch chuẩn độ dung dịch muối Morh dến màu phớt hồng thêm vài giọt thị natridifenylamin sunfonat chuẩn độ đến hết màu tím Hàm lƣợng mangan dioxit tính phần trăm theo cơng thức sau: %MnO = Trong đó: V - thể tích dung dịch muối Morh dùng để chuẩn độ, tính ml N - nồng độ đƣơng lƣợng dung dịch muối Morh 10,99 - đƣơng lƣợng gam Mn 1,2912 - hệ số chuyển đổi Mn thành MnO G - khối lƣợng mẫu phân tích, tính gam 71 ... - PHÙNG TIẾN THU? ??T NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THU HỒI TiO2 TỪ TÌNH QUẶNG ILMENIT SA KHỐNG BÌNH THU? ??N THEO PHƢƠNG PHÁP BECHER Chuyên ngành : KHOA HỌC VÀ KỸ THU? ??T VẬT LIỆU LUẬN VĂN THẠC... sâu tinh quặng Ilmenit Bình Thu? ??n theo phƣơng pháp Becher - Thu đƣợc sản phẩm có hàm lƣợng TiO2 80% thiết bị phịng thí nghiệm Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu tinh quặng ilmenit. .. ilmenit vùng Hàm Thu? ??n Nam - Bình Thu? ??n - Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu phịng thí nghiệm Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết, phân tích tổng hợp số liệu - Phƣơng pháp thí nghiệm phịng