khoáng vật và phương pháp chế hóa

Chương HĨA HỌC CÁC NGUN TỐ d KHỐNG VẬT VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ HÓA GV: TS Lê Tiến Khoa L/O/G/O Hàm lượng tự nhiên Trữ lượng dạng tồn  Trữ lượng dạng tồn ngtố d trình bày sau Tuyển quặng Mục đích tuyển quặng  Quặng thường chứa đất đá + tạp chất → hàm lượng khống khơng cao Tuyển quặng Tách đất đá làm giàu hàm lượng khoáng có ích  Trước tuyển: nghiền cho vỡ hạt kết hạch Phân loại phương pháp tuyển  Tuyển trọng lực  Tuyển  Tuyển từ Tuyển quặng Tuyển trọng lực  Dựa vào khác biệt trọng lượng riêng khoáng vật tạp Tốc độ rơi khác Ví dụ: tuyển quặng oxide hematite, oxide Au, Ag Tuyển quặng Tuyển  Tuyển nổi: thuốc tuyển + cải tạo bề mặt khoáng vật Khoáng vật trở nên kị nước → bám vào bọt khí lên Ví dụ: tuyển quặng sulfur Tuyển quặng Tuyển từ  Tuyển từ: khác biệt từ tính khống tạp Ví dụ: tuyển quặng magnetite Luyện kim – Phương pháp hỏa luyện Đặc trưng hỏa luyện  Đặc trưng: tiến hành To cao có kèm theo cháy  Mỗi loại quặng có quy trình hỏa luyện thích hợp Hỏa luyện quặng oxide  Tác nhân khử: C, CO, hay kim loại Mg, Al, Si… Phương pháp nhiệt kim loại MoO3 + 3H2 → Mo + H2O CrO3 + 2Al → 2Cr + Al2O3 Phương pháp nhiệt nhôm Luyện kim – Phương pháp hỏa luyện Hỏa luyện quặng sulfur  Quặng chuyển trước sang dạng oxid cách nung với có mặt oxygen Quặng tồn chung với Fe  số quặng có Fe kèm: sử dụng để điều chế hợp kim với sắt sử dụng kỹ thuật Fe(CrO2)2 + 4C → (Fe + 2Cr) + 4CO MnO2 + Fe2O3 + xC → (Fe + Mn) + xCO Hợp kim Fe–Cr Hợp kim Fe–Mn Luyện kim – Phương pháp hỏa luyện Hỏa luyện quặng sulfur  Quặng chuyển trước sang dạng oxid cách nung với có mặt oxygen Quặng tồn chung với Fe  số quặng có Fe kèm: sử dụng để điều chế hợp kim với sắt sử dụng kỹ thuật Fe(CrO2)2 + 4C → (Fe + 2Cr) + 4CO MnO2 + Fe2O3 + xC → (Fe + Mn) + xCO Hợp kim Fe–Cr Hợp kim Fe–Mn Luyện kim – Phương pháp thủy luyện Đặc trưng thủy luyện  Đặc trưng: chế biến quặng H2O Thường sử dụng quặng nghèo, quặng đa kim  Ưu điểm: • Nhiệt độ phản ứng thấp • Thiết bị đơn giản • Dễ sử dụng  Khuyết điểm: • Thời gian phản ứng lâu Luyện kim – Phương pháp thủy luyện Các q trình thủy luyện  Hòa tách quặng dung dịch kiềm, acid hay tạo phức  Tách kim loại dạng thích hợp: kết tinh, kết tủa (chất tan KL), chiết, trao đổi ion…  Rửa, lọc sản phẩm Ví dụ Luyện kim – Phương pháp điện luyện Đặc trưng điện luyện  Đ/v KL không hỏa luyện được: khó khử Sử dụng phương pháp điện luyện Có thể kết hợp phương pháp thủy luyện đ/v quặng nghèo (hòa tách xong điện phân)  Ưu điểm: • Độ tinh khiết cao  Khuyết điểm: • Giá thành cao  Thiết bị phương pháp điện luyện: • Máy chỉnh lưu chiều với cường độ dòng cao • Anod (cực dương) • Catod (cực âm) • Dung dịch điện ly (dd muối hòa tan nóng chảy) Luyện kim – Phương pháp điện luyện Các q trình  Phản ứng anod • Hòa tan KL điện cực • Oxi hóa anion  Phản ứng catod • Thốt khí điện cực (điện cực không tan) Cu – 2e– → Cu2+ 2H+ + 2e– → H2 4OH– - 4e– → 2H2O + O2 (môi trường acid mà ???) Cu2+ + 2e– → Cu Các phương pháp tinh luyện Khái quát chung  Để tinh luyện kim loại: dùng p.p hỏa luyện, thủy luyện, điện luyện, phân hủy nhiệt, chưng cất chân không Phương pháp hỏa luyện  Sử dụng kim loại bền oxi hóa  Q trình: dùng tác nhân hóa học có lực với tạp chất > kim loại Chuyển tạp chất thành hợp chất dạng bã khó nóng chảy To cao Có thể tách khỏi kim loại Ví dụ: Au lẫn Cu, Ag, Pb Dùng oxi khơng khí oxi hóa tạp → oxide khó nóng chảy Tách dạng bã Các phương pháp tinh luyện Phương pháp điện luyện  Sử dụng kim loại khác biệt với tạp chất hay hàm lượng tạp chất thấp  Các trường hợp: • Etạp > EM: tạp không tan → tách khỏi anod dạng bùn • Etạp ~ EM: tạp tan bị khử → loại tạp trước làm thay đổi tác nhân tạo phức • Etạp < EM: tạp hòa tan khơng bị khử catod Q trình điện cực Anod: KL M thơ Catod: KL M tinh M – ne– → Mn+ Mn+ + ne– → M Các phương pháp tinh luyện Phương pháp phân hủy nhiệt  Chuyển KL thành hợp chất dễ bay (phức cacbonyl) Phân hủy nhiệt thu KL tinh khiết Ví dụ: Tinh chế Ni: cho KL thơ + CO → phức Ni(CO)n dễ bay Phức đưa phân hủy nhiệt Phương pháp chưng cất chân không  Sử dụng tạp KL bay nhiệt độ khác • ĐK chân khơng: tránh bề mặt KL bị oxi hóa → giảm q trình bay Các phương pháp tinh luyện Ví dụ luyện vàng  Khi kích thước hạt vàng lớn: phương pháp hỗn hống • Hòa tan tinh quặng vào Hg, Au dễ tạo hỗn hống • Tạp Cu, Fe, Al, Ni,… không tạo hỗn hống nhiệt độ thường  Khi kích thước hạt vàng mịn: phương pháp cianur • Hồ tách vàng xi măng hóa 4Au + 8CN– + O2 + 2H2O → 4[Au(CN)2]– + 4OH– 2[Au(CN)2]– + Zn → 2Au + [Zn(CN)4]2–  Khi kích thước hạt vàng lớn: phương pháp tuyển trọng lực  Khi kích thước hạt vàng mịn: phương pháp tuyển ... thước hạt vàng lớn: phương pháp hỗn hống • Hòa tan tinh quặng vào Hg, Au dễ tạo hỗn hống • Tạp Cu, Fe, Al, Ni,… không tạo hỗn hống nhiệt độ thường  Khi kích thước hạt vàng mịn: phương pháp cianur... tách vàng xi măng hóa 4Au + 8CN– + O2 + 2H2O → 4[Au(CN)2]– + 4OH– 2[Au(CN)2]– + Zn → 2Au + [Zn(CN)4]2–  Khi kích thước hạt vàng lớn: phương pháp tuyển trọng lực  Khi kích thước hạt vàng mịn: phương. .. sản phẩm Ví dụ Luyện kim – Phương pháp điện luyện Đặc trưng điện luyện  Đ/v KL không hỏa luyện được: khó khử Sử dụng phương pháp điện luyện Có thể kết hợp phương pháp thủy luyện đ/v quặng nghèo