Đề tài: Quặng đồng và quặng đồng ở Việt Nam, phương pháp chế biến để thu CuSO4 tinh thể và Cu kim loại

Đề tài Quặng đồng và quặng đồng ở Việt Nam, phương pháp chế biến để thu CuSO4 tinh thể và Cu kim loại trình bày các kiến thức về quặng đồng, phương pháp điều chế đồng từ quặng đồng, phương pháp điều chế CuSO4 tinh thể. Mời các bạn cùng tham khảo để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.

   Trường Đại học Bách Khoa     Khoa Cơng nghệ Hố học Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh BỘ MƠN HỐ HỌC VƠ CƠ    BK TP HCM CN XỬ LÝ KHỐNG SẢN ĐỀ TÀI: Quặng đồng và quặng đồng ở Việt Nam Phương pháp chế biến để thu CuSO4 tinh thể và Cu kim loại GV:Phan   Đình   Tuấn :   Bạch   Hoài  Vươngơ2 Lớp: HC07VS Tên SV: Nguyễn Xuân Phú Mục lục I. Quặng đồng Sơ lược về kim loại đồng Sơ lược về quặng đồng Quặng đồng ở Việt Nam a Vùng tụ khoáng Sinh Quyền (Lào Cai) b Vùng tụ khoáng Bản Phúc (Sơn La) c Vùng tụ khống Vạn Sài (Sơn La) d Hai điểm quặng Hồng Thu và Quang Tân Trai (Lai Châu) e Điểm quặng Bản Giàng (Sơn La) f Vùng tụ khống đồng Suối Nùng (Quảng Ngãi) Tình hình khai thác và sản xuất các sản phẩm đồng tại Việt Nam a Mỏ đồng Sinh Quyền b Mỏ đồng Bản Phúc Vấn đề quặng thải và sản phẩm đi kèm Vấn đề thuốc tuyển Tình hình thị trường II. Phương pháp điều chế đồng từ quặng đồng Nguyên liệu a Quặng và tinh quặng đồng b Quặng và tinh quặng đồng ở Việt Nam c Phế liệu chứa đồng Thực trạng khai thác và chế biến đồng a Cơng nghệ chế biến quặng đồng b Tình hình khai thác và sản xuất tại Việt Nam Phương pháp thủy luyện đồng a Cơ sở lý thuyết b Thiết bị và công nghệ thủy luyện đồng c Các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật d Phương hướng phát triển thủy luyện đồng Các phương pháp tinh luyện đồng a Hỏa tinh luyện đồng b Điện phân luyện đồng c Phương hướng phát triển tinh luyện đồng III. Phương pháp điều chế CuSO4 tinh thể Sơ lược về đồng sulfat Phương pháp điều chế đồng sulfat tinh thể IV. Kết luận LỜI MỞ ĐẦU I. QUẶNG ĐỒNG  1.Sơ lược về kim loại đồng Đồng là một kim loại có màu vàng ánh đỏ, có độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt cao  (trong số các kim loại ngun chất ở nhiệt độ phòng chỉ có bạc có độ dẫn điện cao  hơn). Đồng có lẽ là kim loại được con người sử dụng sớm nhất do các đồ đồng có  niên đại khoảng năm 8700 trước cơng ngun (TCN) đã được tìm thấy. Ngồi việc tìm  thấy đồng trong các loại quặng khác nhau, người ta còn tìm thấy đồng ở dạng kim loại  (đồng tự nhiên) ở một nơi Đồng đã được ghi chép trong các tư liệu của một số nền văn minh cổ đại, và nó  có lịch sử sử dụng ít nhất là 10.000 năm. Hoa tai bằng đồng đã được tìm thấy ở miền  bắc Iraq có niên đại 8.700 năm TCN. Khoảng 5.000 năm TCN đã có những dấu hiệu  của việc luyện, nấu đồng, việc tinh chế đồng từ các ơxít đơn giản của đồng như  malachit hay azurit. Các dấu hiệu sớm nhất của việc sử dụng vàng chỉ xuất hiện vào  khoảng 4.000 năm TCN Người ta còn tìm thấy các đồ vật bằng đồng ngun chất và đồng đỏ ở các thành  phố Sumeria có niên đại 3.000 năm TCN, và các đồ vật cổ đại của người Ai Cập bằng  đồng và hợp kim của đồng với thiếc cũng có niên đại tương tự. Trong một kim tự tháp,  một hệ thống hàn đồng đã được tìm thấy có niên đại 5.000 năm. Người Ai Cập đã phát  hiện ra rằng nếu thêm một lượng nhỏ thiếc vào sẽ làm cho kim loại trở nên dễ đúc hơn, vì  thế các hợp kim đồng đỏ đã được tìm thấy ở Ai Cập gần như là đồng thời cùng với đồng.  Việc sử dụng đồng ở Trung Hoa cổ đại có niên đại ít nhất là 2.000 năm TCN. Vào khoảng  1200 năm TCN những đồ đồng đỏ hồn hảo đã được sản xuất ở Trung Quốc. Cũng lưu ý  rằng các số liệu ngày, tháng này chịu ảnh hưởng của các cuộc chiến tranh do đồng rất dễ  nấu chảy và được tái sử dụng. Tại châu Âu, Oetzi the Iceman, thi thể một người đàn ơng  được bảo quản tốt có niên đại 3.200 TCN, đã được tìm thấy với chiếc rìu bịt đồng có độ  tinh khiết của đồng là 99,7%. Nồng độ cao của asen trong tóc của ơng ta có lẽ là do ơng đã  tham gi vào việc nấu đồng Việc sử dụng đồng đỏ đã phát triển trong thời đại của các nền văn minh được đặt  tên là thời đại đồ đồng hay thời đại đồng đỏ. Thời kỳ q độ trong các khu vực nhất định  giữa thời kỳ đồ đá mới và thời kỳ đồ sắt được đặt tên là thời kỳ đồ đồng, với một số cơng  cụ bằng đồng có độ tinh khiết cao được sử dụng song song với các cơng cụ bằng đá Đồng thau, một hợp kim của đồng với kẽm, được biết đến từ thời kỳ Hy Lạp  nhưng chỉ được sử dụng rộng rãi bởi người La Mã Đồng là ngun liệu quan trọng của cơng nghiệp. Xét về khối lượng tiêu thụ, đồng  xếp hàng thứ ba trong các kim loại, chỉ sau thép và nhơm. Do tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt,  độ bền khá cao nên đồng và hợp kim đồng được sử dụng rộng rãi làm dây dẫn điện trong  các thiết bị điện cơng nghiệp và dân dụng. Ngồi ra, đồng và hợp kim đồng còn được sử  dụng nhiều trong chế tạo máy, xây dựng, sản xuất điện cực,  Các hợp chất đồng như  đồng oxit, đồng sunfat, đồng oxyclorua cũng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như  nơng nghiệp, đóng tàu, bảo quản gỗ, 2.Sơ lược về quặng đồng Trong thiên nhiên, quặng đồng tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như tinh thể,  cục, mẩu, tấm,  Về mặt hóa học, đồng tồn tại phổ biến nhất là ở quặng chứa đồng  có gốc sunfua, ngồi ra cũng ở dạng cacbonat hoặc oxit. Những quặng đồng quan trọng  nhất là chalcopyrit CuFeS2, bornit Cu3FeS3, chalkosin Cu2S, bournonit 2PbS.Cu2S.Sb2S3,  ngồi ra còn một số loại quặng đồng có ý nghĩa kinh tế là: malachit Cu2{(OH)2/CO3)},  azurit 2CuCO3.Cu(OH)3, cuprit Cu2O, chrysocol CuSiO3.2H2O,  Phần lớn quặng đồng  trên thế giới chỉ có hàm lượng đồng khoảng 2% nên khơng thể sử dụng trực tiếp để  chế biến mà phải được xử lý làm giàu quặng Tên khống vật Cơng thức hố  Hàm lượng Cu % Chalcopyrite học CuFeS2 34.6 4.2 Bocnit Cu3FeS3 55.6 4.9­5.4 Cancodi Cu2S 79.9 5.5­5.8 Covelin CuS 68.5 4.6 Malakhit CuCO3.Cu(OH)2 57.4 3.9 Azurit 2CuCO3.Cu(OH)2 55.1 3.7­3.8 cuprit Cu2O 88.8 5.8­6.1 melaconit CuO 79.9 5.8­6.3 khôicon CuSiO3.2H2O 36.2 2.0­2.2 Đồng tự nhiên Cu 99.9 8.9  (g/cm3) 3.Quặng đồng ở Việt Nam Quặng đồng Việt Nam thuộc vào 4 loại có nguồn gốc hình thành khác nhau là:  magma, thuỷ nhiệt, trầm tích, biến chất. Quặng đồng phân tán ở các tỉnh Cao Bằng, Lạng  Sơn, Sơn La, Quảng Ninh, Hà Bắc, Quảng Nam­Đà Nẵng, Lâm Đồng  Các mỏ quặng  đồng ở những tỉnh này thường có trữ lượng nhỏ, thành phần khống đa dạng, bao gồm  nhiều loại như quặng sunfua, cacbonat, nhưng thường gặp là quặng chalcopyrit. Tổng trữ  lượng các mỏ đã thăm dò ước đạt khoảng 600.000 tấn đồng Những vùng tụ khống quặng đồng quan trọng ở nước ta là: ­ Vùng tụ khống Sinh Quyền (Lào Cai) ­ Vùng tụ khống Bản Phúc (Sơn La) ­ Vùng tụ khống Vạn Sài (Sơn La) ­ Điểm quặng Bản Giàng (Sơn La) ­ Vùng tụ khống Suối Nùng (Quảng Ngãi) Ngồi các vùng quặng chính như trên, còn có rất nhiều điểm quặng khác phân bố  rải rác ở các tỉnh Thanh Hóa. Lạng Sơn, Lào Cai Đánh giá tình hình phân bố, trữ lượng và chất lượng quặng đồng tại một số mỏ  quặng đồng chính: a Vùng tụ khống Sinh Quyền (Lào Cai) Mỏ đồng Sinh Quyền (Lào Cai) nằm ở hữu ngạn Sơng Hồng, cách Lào Cai 25  km về  phía Tây Bắc. Có thể tiếp cận vùng tụ khống này cả bằng đường sắt và  đường ơtơ rải nhựa từ Hà Nội đến Lào Cai, sau đó đi đường đất đến làng Sinh Quyền.  Vào mùa mưa, khi nước sơng lên cao, có thể vận chuyển quặng từ mỏ theo đường  thuỷ trên Sơng Hồng Khu mỏ Sinh Quyền được đánh giá là vùng quặng hỗn hợp gồm ba thành phần  chính là đồng, đất hiếm và vàng. Đồng ở đây chủ yếu là ở dạng sunfua (chalcopyrit).  Mỏ đã được phát hiện, tìm kiếm và thăm dò từ những năm 1961­1873, năm 1975 được  Hội đồng trữ lượng Nhà nước phê duyệt với trữ lượng 52,7 triệu tấn quặng đồng cấp  B+C1+C2, hàm lượng đồng trung bình khoảng 1,03%, tương đương 551,2 nghìn tấn  Cu, kèm theo 334 nghìn tấn R2O, 35 tấn Au, 25 tấn Ag, 843 nghìn tấn S Vùng quặng này có 3 dải chính: dải Lùng Thàng ­ Pin Ngang Chải ở phía Tây là  dải quặng đồng ­ đất hiếm ­ molybđen. Dải giữa Sinh Quyền­Nậm Mít là dải quặng  chính gồm quặng đồng ­ đất hiếm. Dải Thùng Sáng­Lũng Pơ ở phía Đơng gồm các  mạch quặng thạch anh ­ sunfua chứa đồng. Diện tích mỏ khơng lớn, trữ lượng quặng  phân bố tập trung, rất thuận tiện cho việc khai thác, ít ảnh hưởng đến mơi trường và  đất đai nơng lâm nghiệp.Mỏ đồng Sinh Quyền có 17 thân mỏ, trong đó 10 thân quặng  sau đây được xếp loại là có giá trị kinh tế b Vùng tụ khống Bản Phúc (Sơn La) Mỏ đồng Bản Phúc là vùng tụ khống đồng ­ niken dạng sunfua lớn nhất nước ta,  nằm ở khu vực Tà Khoa, tỉnh Sơn La. Vùng này đã được thăm dò từ những năm 1959­ 1963. Các thân quặng nằm ở độ cao 100 ­ 520 m trên mực nước biển. Có thể tiếp cận  vùng quặng này bằng đường số 6 từ Hà Nội qua n Bái đến Tà Khoa (khoảng 340  km). Quặng có thể được vận chuyển bằng tàu thuyền theo Sơng Đà, từ Tà Khoa qua  đập thuỷ điện Hồ Bình đến Hải Phòng (khoảng 400 km).Khối núi quặng Bản Phúc là  một trong những khối núi quặng hình elip lớn nhất, dài 940 m, rộng 440 m, có tổng diện  tích 0,248 km2 Các nghiên cứu địa chất cho thấy, thân quặng chính của mỏ Bản Phúc gồm chủ  yếu là pyrhotit, pentlandit và chalcopyrite.Quặng phân tán rải rác xung quanh thân  quặng chính, ngồi đồng còn chứa các khống với thành phần Fe, Zn, Pb, Co, Ni,  như  sau: pyrit, sphalerit, galen, nicolit, skuterudit, ramebergit, violarite, thạch anh, Tổng trữ lượng vùng tụ khống Bản Phúc ước đạt 3 triệu tấn quặng, với trữ  lượng kim loại trong quặng khoảng 200.000 tấn Ni­Cu. Trữ lượng đã khảo sát và chứng  minh được là : 115.000 tấn Ni, 41.000 tấn Cu, 161.000 tấn lưu huỳnh, 3.400 tấn Co, 14  tấn Te , 67 tấn Se c Vùng tụ khống Vạn Sài (Sơn La) Vùng tụ khống Vạn Sài thuộc Sơn La, trữ lượng ước tính khoảng 811 tấn, hàm  lượng Cu đạt 1,53% d Hai điểm quặng Hồng Thu và Quang Tân Trai (Lai Châu) Hai điểm quặng Hồng Thu và Quang Tân Trai thuộc tỉnh Lai Châu, đã được khai  thác từ thời xa xưa. từ những năm 1990 trở lại đây, dân địa phương vẫn khai thác tự do  để lấy quặng đồng chất lượng cao e Điểm quặng Bản Giàng (Sơn La) Điểm quặng Bản Giàng thuộc Sơn La có quặng đồng tự sinh f Vùng tụ khống đồng Suối Nùng (Quảng Ngãi) Vùng tụ khống đồng Suối Nùng thuộc tỉnh Quảng Ngãi mới được phát hiện.  Thành phần khống vật chủ yếu là chalcopyrit với hàm lượng Cu đạt 1,04%, ngồi ra  còn có bạc, vàng, arsen, thiếc, vonfram. Ước tính, trữ lượng đồng khu vực này có thể  lên đến vài trăm ngàn tấn Ngồi các vùng quặng chính như trên, còn có rất nhiều điểm quặng khác phân bố  rải rác ở các tỉnh Thanh Hóa, Lạng Sơn, Lào Cai 4. Tình hình khai thác và sản xuất tại Việt Nam Hiện nay, các mỏ trữ lượng nhỏ dạng khống cacbonat đã được các địa phương  khai thác và chế biến theo phương pháp thủ cơng, đơn giản. Sản phẩm là các loại  muối đồng phục vụ trực tiếp cho ngành nơng nghiệp a Mỏ đồng Sinh Quyền Trước đây, mỏ đồng Sinh Quyền Xí nghiệp liên doanh giữa cơng ty kim loại màu  Thái Ngun và cơng ty khống sản Lào Cai khai thác quặng và tuyển thành tinh quặng  đồng có hàm lượng 18­20% Cu nhằm mục đích xuất khẩu. Xí nghiệp liên doanh được  nhà nước cho phép khai thác một khối lượng quặng ngun sinh là 615.000 tấn, tương  ứng 9.796 tấn đồng kim loại, chiếm khoảng 1,8% trữ lượng tồn mỏ. Xí nghiệp liên  doanh này được xây dựng năm 1982, năm 1994 bắt đầu đi vào hoạt động. Mỗi năm Xí  nghiệp sản xuất khoảng 3.200 tấn tinh quặng với hàm lượng trung bình 18% Cu. Do xí  nghiệp liên doanh có quy mơ nhỏ, thiết bị nhỏ lẻ nên khó đầu tư chiều sâu hoặc mở  rộng. Vì vậy,cuối năm 2000 chính phủ đã có quyết định thực hiện dự án đầu tư tổ hợp  đồng Sinh Quyền Sáng 17­9­2003 tại huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai, Tổng cơng ty Khống sản VN đã  khởi cơng xây dựng dự án tổ hợp đồng Sin Quyền, dự án kim loại màu lớn nhất nước  ta từ trước đến nay Mỏ đồng Sin Quyền được phát hiện năm 1961. Theo kết quả khảo sát, thăm dò  trữ lượng quặng đồng tại mỏ là trên 50 triệu tấn, đủ khai thác trong vòng 50 năm Tổ hợp đồng Sinh Quyền được xây dựng với sự giúp đỡ kỹ thuật của Trung Quốc, đã  di vào hoạt động năm 2006. Các thơng số chủ yếu của dự án đồng như sau: ­ Địa điểm: Mỏ và xưởng tuyển tại xã Cốc Mì, huyện Bát Xát, Lào Cai. Nhà máy  luyện đồng tại khu vực xã Tà Loỏng, huyện Cam Đường ­ Cơng nghệ khai thác: lộ thiên kết hợp với hầm lò. Nếu mỏ khai thác với sản lượng  1,0 ­ 1,5 triệu tấn quặng /năm thì thời gian khai thác là 40 năm, trong đó 16 năm khai thác lộ  thiên và 24 năm khai thác hầm lò ­ Cơng nghệ tuyển khống bao gồm các bước sau: đập nghiền ­ tuyển nổi lấy tinh  quặng thơ ­ nghiền lại tinh quặng thơ ­ tuyển nổi chọn riêng tinh quặng đồng, tinh quặng  pyrit, tinh quặng đất hiếm. Quặng đi cho qua tuyển từ để thu hồi tinh quặng sắt. Cơng nghệ  khử nước được thực hiện theo hai giai đoạn cơ đặc và lọc. Tinh quặng đồng được làm khơ  bằng máy lọc sứ ­ Cơng nghệ luyện kim: áp dụng phương pháp Thuỷ Khẩu Sơn (luyện bể) của Trung  Quốc, thổi luyện sten đồng trong lò để chuyển ra đồng thơ rồi tinh luyện bằng điện phân, xử  lý bùn dương cực để thu hồi vàng bạc. Thu hồi khí lò luyện kim có chứa khí SO2 để sản xuất  axit sunfuric Nhà máy luyện đồng đặt tại Tằng Loỏng cách mỏ 65km, được trang bị các thiết bị  luyện đồng theo cơng nghệ mới nhất của Trung Quốc. Mỗi năm nhà máy luyện 420.000  tấn tinhquặng đồng để ra được 10.200 tấn kim loại đồng với hàm lượng 99,95%;  340kg vàng (99,95%), 113.200 tấn tinh quặng sắt, 145kg bạc và 40.000 tấn sulfuric  acid Dự án có số vốn đầu tư 987,2 tỉ đồng (trong đó có 40,5 triệu USD) vay vốn ưu đãi của  Trung Quốc, thơng qua việc mua thiết bị và cơng nghệ   ­ Sản lượng khai thác của tổ hợp đồng Sinh Quyền dự kiến là 1,0 đến 1,2 triệu  tấn quặng ngun khai             ­ Sản lượng hàng năm của nhà máy tuyển dự kiến sẽ là: + Tinh quặng đồng 25,6% Cu: 42.900 tấn Loại phế liệu Cu Sn Zn Pb Fe Không thể phân loại 30   1.6 12 1.5 ­ Bimêtan ­ ­ 90 Đồng thau bẩn 60 2.5 23.5 2.5 ­ 2. Thực trạng khai thác và chế biến đồng a Cơng nghệ chế biến quặng đồng Trên thế giới hiện có hai xu hướng kinh điển trong chế biến quặng đồng, đó là:            ­ Hoả luyện: Nung oxi hóa quặng đồng để chuyển thành CuO, sau đó đem khử  thành đồng kim loại và tinh chế bằng điện phân ­ Thủy luyện: Nung oxi hóa quặng đồng để chuyển thành CuO, sau đó hồ tan  CuO bằng axit để thu được dung dịch muối đồng, tiếp theo là tinh chế dung dịch này  và tách đồng bằng phương pháp điện phân Xu hướng hiện đại là tách đồng bằng quy trình ngâm chiết vi sinh vật (sử dụng vi   khuẩn Thiobacillus ferrooxidans), sau đó kết tủa đồng bằng điện phân. Quy trình này đã  được nhà sản xuất đồng lớn nhất thế giới là cơng ty Codeco (Chi Lê) áp dụng có hiệu    đối với quặng chalcopyrit. Phương pháp ngâm chiết sinh học thường được thực   hiện tại các nước có nền khoa học cơng nghiệp cao, cho phép tận thu đồng từ  quặng   nghèo, ít gây hại đến mơi trường b Tình hình khai thác và sản xuất tại Việt Nam Hiện nay, các mỏ  trữ  lượng nhỏ  dạng khống cacbonat đã được các địa phương  khai thác và chế  biến theo phương pháp thủ  cơng, đơn giản. Sản phẩm là các loại   muối đồng phục vụ trực tiếp cho ngành nơng nghiệp.  3. Phương pháp thuỷ luyện đồng 14 a Cơ sở lí thuyết        +Thuỷ luyện đồng: là phương pháp luỵên kim dựa trên ngun lí về hồ tách, kết  tủa và xử lí bằng điện hố để xử lí quặng đồng, thu hồi đồng kim loại          Phương pháp này thường được dùng với các quặng :quặng đồng oxit nghèo chứa  ít vàng và bạc; quặng đồng tự nhiên và nước mỏ ở vùng khống sản đồng           Hiện nay thủy luyện đồng mới chiếm khỏng 10­ 15% lượng đồng được sản  xuất ra hàng năm. Tuy nhiên, cùng với u cầu xử lý ngày càng nhiều quặng đồng  oxit  nghèo, sự dồi dào của các sản phẩm hóa học và u cầu bảo vệ mơi trường,  phương  pháp thủy lun đồng chắc chằn sẽ ngày càng hồn thiện và  phát triển hơn Vấn đề dung mơi hồ tách:thường sử dụng 3 loại dung mơi chính: ­ Axit sunfuric lỗng( 5% H2SO4 lỗng): CuCO3.Cu(OH)2, CuSiO3.2H2O, CuO,  Cu2O bị hồ tan trong mơi trường ,dung mơi này được dùng để hòa tách quặng oxit  đồng chứa ít tạp tính bazơ. Nó rất dễ tái sinh khi điện phân để kết tủa đồng cực âm Các phản ứng hòa tách chủ yếu: CuCO3.Cu(OH)2 + H2SO4 = 2CuSO4 + CO2 + 3H2O     CuSiO3.2H2O + H2SO4 = CuSO4 +SiO2 + 3H2O CuO +  H2SO4 = CuSO4 +H2O            Cu2O chỉ hòa tan được một phần trong H2SO4 ­ Dung dịch muối sắt III sunfat: dung mơi này được dùng để hòa tách quặng đồng  tự nhiên , đồng oxit  và cả đồng  sunfua đơn giản. nó hòa tách rất yếu đối với  chalcopyrit – CuFeS2   . Trong mơi trường nước  Fe2(SO4)3  bị thủy phân mạnh. Vì vậy  trong thực tế người ta dùng nó cùng với axit H2SO4 để chống thủy phân .Dung mơi này  hồ tan tốt Cu2S và CuS  Các phản ứng hòa tách chủ yếu: Cu2S + 2 Fe2(SO4)3 = 2CuSO4 + 4FeSO4 + S CuS + Fe2(SO4)3 = CuSO4 + 2FeSO4 + S Các phản ứng này xảy ra rất chậm  (10­12 ngày đêm). Dung mơi này được đun  nóng lên trên 350C. Dung mơi này rất ít khi dùng độc lập mà thường chỉ là phần bổ  15 sung cho dung mơi H2SO4 để tăng cường hiệu suất tách đồng tự nhiên và các đồng  sunfua có lẫn trong quặng đồng oxít ­ Dung dịch amon [NH4OH­(NH4)2CO3] : dung mơi này dùng để hòa tách quặng  đồng tự nhiên , đồng oxit chứa nhiều tạp chất tính bazơ.  Do đặc tính dễ bay hơi của  NH3 và các hợp chất của nó, việc tái sinh và rửa bã rất đơn giản, dễ dàng Các phản ứng hòa tách chủ yếu: Cơ sở hòa tách của q trình hòa tách bằng dung mơi này là các khóang đồng oxít có  thể tác dụng với NH4OH và (NH4)2CO3 , tạo thành muối phức đồng amơn hòa tan trong  dung dịch nước:     CuCO3.Cu(OH)2 +   NH4OH  + (NH4)2CO3 =  2Cu(NH3)4CO3 + 8H2O Tương tự, melaconit cũng bị hòa tan: CuO + 2 NH4OH + (NH4)2CO3 = Cu(NH3)4CO3 + H2O Cuprit tạo thành muối phức amơn đồng một: Cu2O + 2 NH4OH + (NH4)2CO3  =   Cu2(NH3)4CO3 + 3H2O Đồng tự nhiên cũng bị hòa tách bởi muối phức đồng amơn: Cu  + Cu(NH3)4CO3 =  Cu2(NH3)4CO3 Các đồng sunfua và kim lọai qúy khơng hòa tan trong dung dịch muối amơn. Dung mơi  này cũng khơng tác dụng với Fe2O3 và CaCO3. Do đó, nếu quặng đồng oxít chứa nhiều  sắt và đá vơi thì phải dùng dung mơi amơn chứ khơng dùng axít sunfuric để hòa tách + Các phương pháp kết tủa đồng từ dung dịch: ­ Điện phân với cực dương khơng hồ tan, người ta dùng bể điện phân với cực  dương là hợp kim   Pb – Sb  hay Pb – Ca; cực âm là lá đồng sạch; dung dịch điện phân  là CuSO4 và H2SO4 Phản ứng cơ bản của phương pháp: CuSO4 + H2O = Cu + H2SO4 + 0.5O2      Khi trong dung dịch có chứa ion sắt III sẽ tham gia phóng điện để trở  thành ion   sắt II , gây mất mát điện năng. Do đó trước khi điện phân người ta phải khử  hết ion   sắt III. Tuy nhiên, do bản than phản ứng điện phân ln tạo ra oxi tự do, vì vậy nó ln  oxi hóa sắt II và các kim loại tạp, kéo theo các phản  ứng phóng điện gây tổn thất điện  16 năng. Đó là lí do tại sao hiệu suất Faraday của phương pháp điện phân với cực dương   khơng tan ln ln nhỏ hơn so với phương pháp điện phân với cực dương hòa tan Phương pháp này chỉ  thích hợp cho dung dịch chứa ≥ 15g Cu/l. Nếu nồng độ  thấp hơn thì H+  sẽ cùng phóng điện. Mặt khác, trong q trình điện phân, các tạp chất    tích lũy trong dung dịch. Vì vậy phải theo chu kỳ nhất định, lấy ra một phần dung  dịch điện phân, đem đi khử các tạp chất. Nói cách khác phương pháp điện phân kết tủa   đồng này khơng thích hợp với dung dịch q nghèo đồng và bị  bẩn do các tạp chất  khác Xi măng hố bằng bột Fe (Phương pháp nội điện phân) :Ngun tắc của nó là  ­ dùng một kim lọai âm hơn đồng, đẩy đồng ra khỏi gốc sunfat và kết tủa ở dạng đồng  kim lọai.                                          Phản ứng cơ bản của phương pháp này là:    Phản ứng :               CuSO4  +  Fe  =  Cu  +  FeSO4 Áp dụng đối với dung dịch có hàm lượng đồng thấp (hàm lượng đồng có khi chỉ xấp xỉ  0.1 g Cu/l) Trong dung dịch dùng để  ximăng hóa khơng được chứa Fe 2(SO4)3 bởi vì nó sẽ  gây ra phản  ứng phụ  có hại đối với sắt và đồng đã kết tủa, làm tốn thêm bột sắt và   gây ra sự hòa tan lại đồng đã kết tủa Phương pháp chưng cất kết tủa đồng: ­ Phương pháp này được dùng kết tủa đồng từ dung dịch amơn. Khi đun nóng dung dịch   đồng thì muối phức đồng  amơn bị phân hủy theo phản ứng sau: 2Cu2(NH3)4CO3+O2=4CuO+8NH3+2CO2 Cu2(NH3)4CO3= CuO+4NH3+CO2        NH3  và CO2  bốc hơi lên, lại được tá sinh thành NH4OH và Cu2(NH3)4CO3   đem đi hòa  tách quặng đồng. CuO rất sạch sẽ được hồn ngun bằng than cho đồng kim lọai rất   b Thiết bị và cơng nghệ thuỷ luyện đồng  Đối với q trình hồ tách bằng axit: Thiết bị hồ tách phổ biến là các thùng hồ tách theo phương pháp thấm tràn qua  lớp liệu dạng cục nhỏ, cỡ hạt trung bình 10 mm. Thùng hòa tách này có dạng hình chữ  17 nhật, dài 30­50 m, rộng 20­35, cao 5­6 m. Nó được làm bằng bê tơng cốt thép, bên trong   lót gạch chịu axit  Dung  dịch   tuần hòan  từ  dưới  lên   ngược  lại  Thời  gian hòa  tách  thường kéo dài 10­15 ngày .Có thề  tiến hành hòa tách liên tục hay gián đọan. Để  hòa  tách liên tục, người ta đặt một dãy các thùng nối tiếp nhau. Dung dịch và quặng được   tuần hòan theo ngun tắc ngược dòng: dung mơi tươi, mạnh tiếp xúc với bã quặng   nghèo đồng ở thùng cuối cùng. Còn dung dịch dịch giàu đồng từ thùng cuối lại tiếp xúc  với quặng tươi  Đối với q trình hồ tách bằng amơn: Thiết   bị   hoà   tách   thường       thùng   thép   ,tiết   diện   tròn,   có   nắp   đậy   kín.  Phương pháp hồ tách cũng theo phương pháp thấm tràn tương tự  như  hòa tách bằng   axít. Mỗi thùng chứa được gần 500 tấn quặng. kích thước thùng : đường kính 9­16 m,   cao 4.5 ­5 m  Đối với q trình xi măng hố kết tủa đồng: Thiết bị dùng có hiệu quả hơn cả là máng xi măng hố làm bằng gỗ hay bê tơng.  Máng có chiều rộng 0.3­3 m ;sâu 0.5­1.5 m ;chiều dài phụ thuộc vào lượng dd ,nồng độ  dd và họat độ của bột sắt .Dọc theo chiều dài của máng có đáy giả dạng lưới, trên đó  đổ bột sắt hay phơi vụn. Dung dịch được thấm qua đáy giả từ dưới lên            Người ta còn dùng bể xi măng hóa bằng gỗ hay xi măng, tiết diện hình chữ  nhật; rộng 1.5­3 m ; dài 3­5 m ; sâu 0.8­2.5 m            Cũng có thể dùng thùng xi măng hóa bằng gỗ , có máy khuấy, tiết diện tròn có  đường kính khỏang 7.5m, cao xấp xĩ 3m c  Các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật : Hiệu suất thu hồi đồng;   Ở  khâu hồ tách, nếu dùng dung mơi axit hiệu suất đạt 85­95%.Đối với dung mơi   amơn hiệu suất đạt 76­90% Khi kết tủa đồng bằng phương pháp điện phân với cực dương khơng hồ tan hiệu suất   thu hồi đồng cực âm là 99.95% .Còn nếu dùng phuơng pháp ximăng hóa thì hiệu suất   thu hồi đồng từ dung dịch chỉ đạt 70­95% 18 Các tiêu hao chủ yếu                  Tiêu hao dung mơi: Khi hòa tách bằng axít H2SO4 và điện phân kết tủa đồng thì tiêu hao dung mơi khơng   lớn hơn 0.5­ 2 kg H2SO4   cho 1kg đồng kim lọai (vì phần lớn H2SO4 được tái sinh) Khi hòa tách bằng dung mơi amơn ,tiêu hao ammoniac trung bình dao đồng từ  0.15 –   0.25 kg NH3 /tấn quặng                   Tiêu hao hơi nước: Khi hòa tách bằng dung mơi amơn thì tiêu hao rất nhiều hơi nuớc ~ 20­45 kg hơi   nước/tấn quặng. Đặc biệt khi đó tiêu tốn nhiều hơi nước để phân hủy Cu2(NH3)4CO3 :  khoảng 500­900 kg hơi nuớc cho 1m3   dung dịch. Tiêu hao tổng cộng hơi nước là 100­ 750 kg/tấn quặng                   Tiêu hao điện năng: Khi điện phân đồng với cực dương khơng hòa tan là  2000­ 2500 Kwh/t. Cu cực âm với  hiệu suất dòng điện là 80­90%                 Tiêu hao sắt để kết tủa đồng khi thực hiện ximăng hóa   là 1.5­ 2.5kg Fe/kg Cu d Phương hướng phát triển thuỷ luyện đồng  Kết hợp thủy luyện với hỏa luyện đồng: Nội dung của phương pháp này là thổi gió để  oxi hóa quặng sufua Cu­Ni­Co trong dd   ammoniac ở nhiệt độ cao và áp suất cao, sau đó dùng H2  hồn ngun ra bột đồng  Người ta đã thử  nghiệm áp dụng cơng nghệ  ơtơcla để  hòa tách quặng đồng  ở  nhiệt độ  cao và áp suất cao. Phương pháp này cho phép xử  lý tổng hợp quặng   sufua đa kim  như Cu­Ni­Co ; Cu­Ni ; Cu­As  Áp dụng thiêu sunfat hố và clorua hố đối với tinh quặng. Điều đó cho phép hòa  tách bằng dung mơi đơn giản là nước có pha thêm một ít H2SO4 họăc HCl Cũng theo huớng tìm dung mơi mới, người ta đã dùng axít nitric để  hòa tách quặng  đồng sunfua với các phản ứng chính sau đây: 3CuS + 8HNO3 =  8NO + 3CuSO4  + 4H2O 3CuFeS2 + 20 HNO3 = 3Fe(SO4)NO3 + CuSO4  +  17NO + 10H2O  19 2FeS2 + 10HNO3 = Fe2(SO4)3  +  H2SO4  + 4 H2O + 10 NO  Cùng với việc phát triển các sản phẩm hóa học, người ta đã bắt đầu nghiên cứu  áp dụng phương pháp trích li lỏng để thu hồi đồng từ các ding dịch rất lỗng  Hồ tách bằng vi sinh vật: thành tựu của nghành vi sinh học đã phát hiện có một   số  nhóm vi khuẩn tồn tại khơng cần chất hữc cơ. Chúng gây ra các phản  ứng  hòa tách các hợp chất đồng sunfua khi có mặt oxi khơng khí, theo các cơ chế sau  đây: Đầu tiên chalcopyrit bị phân hóa do oxi của khơng khí: CuFeS2  + 4O2 = CuSO4 + FeSO4 ;     Sau đó nhờ vi sinh, ví dụ  như nhóm thiobacillus ferrooxidans, làm xúc tác cho phản   ứng tạo ra ion sắt III:   2FeSO4 + H2SO4 + 0.5O2  =   Fe2(SO4)3   +  H2O Fe2(SO4)3 sinh ra là tác nhân hòa tách đối với các sufua như Cu2S, FeS2, CuFeS2  20 Sơ đồ ngun lý của q trình thủy luyện đồng 4. Các phương pháp tinh luyện đồng Thành phần hố học của đồng thơ thu được từ quặng và phế liệu 21 Đồng thô Cu Fe Ni S Zn As Sb Từ Quặng 98.6­99.3 0.01­0.09 0.05­0.09 0.3­0.5 0.03­0.06 0.01­0.1 0.01­0.1  CuSO4 Khi cho tác dụng với khí amoniac NH3, pentahidrat tạo tinh thể [Cu(NH3)4]SO4.H2O  màu chàm đậm. Tinh thể hidrat này cũng tách ra khi cho thêm rượu vào dung dịch của  CuSO4 trong amoniac đậm đặc Hidrat CuSO4.5H2O là hóa chất thơng dụng nhất của đồng. Nó được dùng vào việc tinh  chế đồng kim loại bằng phương pháp điện phân, dùng làm thuốc trừ sâu trong cơng  nghiệp và dùng để điều chế nhiều hợp chất của đồng Phương pháp điều chế đồng sulfat tinh thể Để điều chế đồng sulfat tinh thể người ta thực hiện 2 giai đoạn chủ yếu sau: a) Giai đoạn 1 : điều chế CuSO4.5H2O Oxi hóa đồng thành đồng oxit rùi cho tác dụng với dung dịch H2SO4  Cu + O2 = CuO CuO + H2SO4 + 5H2O = CuSO4.H2O + H2O b) Giai đoạn 2 : làm khan CuSO4.5H2O ở 250 oC thành CuSO4 tinh thể CuSO4.H2O = CuSO4 + 5H2O 27   IV.  KẾT LUẬN: Bài đã luận trình bày những nét sơ  lược về  một trong nhưng kim loại chiến   lược là đồng, quặng chứa đồng và nhưng phương pháp chế  biến tinh luyện kim loại   đồng từ quặng và phương pháp điều chế CuSO4 tinh thể. Từ đó giúp cho những người   quan tâm nắm bắt được sơ lược nhất về kim loại đồng. Bài viết còn nhiều thiếu xót   do tài liệu về quặng đồng khá ít nên mong các bạn có thế phát triển và bổ sung thêm 28 ... Mỏ đồng Bản Phúc Vấn đề quặng thải và sản phẩm đi kèm Vấn đề thu c tuyển Tình hình thị trường II. Phương pháp điều chế đồng từ quặng đồng Nguyên liệu a Quặng và tinh quặng đồng b Quặng và tinh quặng đồng ở Việt Nam... Điện phân luyện đồng c Phương hướng phát triển tinh luyện đồng III. Phương pháp điều chế CuSO4 tinh thể Sơ lược về đồng sulfat Phương pháp điều chế đồng sulfat tinh thể IV. Kết luận LỜI MỞ ĐẦU I. QUẶNG ĐỒNG ... lược là đồng, quặng chứa đồng và nhưng phương pháp chế biến tinh luyện kim loại   đồng từ quặng và phương pháp điều chế CuSO4 tinh thể.  Từ đó giúp cho những người   quan tâm nắm bắt được sơ lược nhất về kim loại đồng.  Bài viết còn nhiều thiếu xót