Nghiên cứu tách và làm giàu antimon từ quặng antimon tân lạc hòa bình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐINH THỊ THUẬN NGHIÊN CỨU TÁCH VÀ LÀM GIÀU ANTIMON TỪ QUẶNG ANTIMON TÂN LẠC- HÒA BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐINH THỊ THUẬN NGHIÊN CỨU TÁCH VÀ LÀM GIÀU ANTIMON TỪ QUẶNG ANTIMON TÂN LẠC- HỊA BÌNH Chun ngành : Hóa Vơ Cơ Mã số : 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GVHDC: TS ĐÀO NGỌC NHIỆM GVHDP: TS HOÀNG THỊ HƢƠNG HUẾ Hà Nội, Năm 2017 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn TS Đào Ngọc Nhiệm - Trƣởng phịng Vật liệu Vơ - Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam TS Hoàng Thị Hƣơng Huế - giảng viên mơn Hóa vơ - Khoa Hóa học - ĐH Khoa học Tự nhiên giao đề tài nghiên cứu tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em trình làm luận văn Em xin chân thành cảm ơn TS Phạm Ngọc Chức tập thể anh chị em phịng Vật liệu Vơ - Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam tập thể giảng viên mơn Hóa Vơ - Khoa Hóa học – ĐH Khoa học Tự nhiên tạo điều kiện tốt cho em thời gian nghiên cứu, học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp Hà Nội, tháng năm 2017 Học viên Đinh Thị Thuận MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan antimon số hợp chất antimon 1.1.1 Tính chất vật lý tính chất hóa học antimon 1.1.2 Một số hợp chất antimon 1.2 Ứng dụng antimon 1.3 Nguồn quặng tình hình khai thác antimon giới 1.4 Đặc điểm nguồn quặng antimon tình hình khai thác Việt Nam 1.5 Các phƣơng pháp thu tách sản phẩm chứa antimon 10 1.5.1 Phƣơng pháp hỏa luyện 11 1.5.2 Phƣơng pháp thủy luyện 11 1.6 Cơ sở phƣơng pháp chiết 13 1.6.1 Khái niệm phƣơng pháp chiết lỏng- lỏng 13 1.6.2 Dung môi dùng chiết lỏng- lỏng 13 1.6.3 Hệ số phân bố 15 1.7 Thu tách antimon phƣơng pháp điện phân 15 1.7.1 Nguyên tắc chung 15 1.7.2 Các phản ứng xảy điện cực 15 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 17 2.1 Dụng cụ, thiết bị 17 2.2 Hóa chất 17 2.3 Pha dung dịch 18 2.4 Quy trình thu hồi antimon phƣơng pháp axit 18 2.5 Tính hiệu suất thu hồi Sb 21 2.6 Các phƣơng pháp xác định đặc trƣng vật liệu 21 2.6.1 Nhiễu xạ tia X 21 2.6.2 Phổ khối lƣợng cảm ứng plasma (ICP-MS) 21 2.6.3 Phân tích Sb phƣơng pháp chuẩn độ oxi hóa khử 22 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 3.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ nung quặng đến thành phần khoáng vật quặng 24 3.2 Nghiên cứu thu hồi Sb phƣơng pháp thủy luyện 27 3.2.1 Lựa chọn tác nhân thủy luyện quặng antimon 27 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng thời gian khuấy đến hiệu suất thu hồi antimon 30 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ axit/quặng (L/R) đến hiệu suất thu hồi antimon 31 3.2.4 Xác định độ tinh khiết sản phẩm antimon thu hồi 33 3.3 Nghiên cứu thu hồi Sb phƣơng pháp chiết lỏng – lỏng 34 3.3.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ axit đến hệ số phân bố trình chiết tác nhân chiết PC88A 34 3.3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ Sb đến đến hệ số phân bố trình chiết tác nhân chiết PC88A 36 3.3.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ tác nhân/dung môi đến đến hệ số phân bố trình chiết tác nhân chiết PC88A 37 3.3.4 Thu hồi antimon từ pha hữu 39 3.4 Thử nghiệm tinh chế kim loại Sb từ dung dịch Sb sau chiết 40 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Phƣơng pháp thu tách sản phẩm chứa antimony 11 Hình 1.2: Công thức cấu tạo PC88A 14 Hình 2.1: Sơ đồ tiến hành thí nghiệm 20 Hình 3.1: Giản đồ XRD mẫu quặng ban đầu 24 o Hình 3.2: Giản đồ XRD mẫu quặng nung 300 C 25 o Hình 3.3: Giản đồ XRD mẫu quặng nung 400 C 25 o Hình 3.4: Giản đồ XRD mẫu quặng nung 500 C 26 o Hình 3.5: Giản đồ XRD mẫu quặng nung 600 C 26 Hình 3.6: Hiệu suất thu hồi Sb dung dịch axit HCl H2SO4 29 Hình 3.7: Ảnh huởng nồng độ axit HCl đến hiệu suất thu hồi Sb 29 Hình 3.8 : Ảnh hƣởng thời gian khuấy đến hiệu suất thu hồi antimon 31 Hình 3.9: Ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng L/R đến hiệu suất thu hồi antimon 32 Hình 3.10: Giản đồ XRD bã thải sau hòa tách quặng 33 + Hình 3.11: Sƣ ̣phu t ̣ huôc ̣ s ̣ ốphân bốvào nồng độ [H ] 35 Hình 3.12 : Đồ thị phụ thuộc hệ số phân bố vào nồng độ dung dịch Sb 37 Hình 3.13: Đồ thị phụ thuộc hệ số phân bố vào tác nhân chiết PC88A .38 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Sản lƣợng khai thác antimon số nƣớc giới Bảng 1.2: Sản lƣợng sản xuất, tiêu thụ nƣớc xuất nhập antimon thỏi sản phẩm antimon dự kiến 10 Bảng 3.1: Thành phần quặng sau nung 600°C 27 Bảng 3.2: Ảnh hƣởng nồng độ axit HCl đến hiệu suất thu hồi antimon 28 Bảng 3.3: Ảnh hƣởng nồng độ axit H2SO4 đến hiệu suất thu hồi antimon 28 Bảng 3.4: Ảnh hƣởng thời gian khuấy đến hiệu suất thu hồi antimon 30 Bảng 3.5: Ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng L/R đến hiệu suất thu hồi antimon .32 Bảng 3.6: Thành phần nguyên tố mẫu antimon thu hồi………… 34 Bảng 3.7: Sự phụ thuộc hệ số phân bố vào nồng độ axit 35 Bảng 3.8: Sự phụ thuộc hệ số phân bố vào nồng độ Sb 36 Bảng 3.9: Sự phụ thuộc hệ số phân bố vào % tác nhân chiết PC88A 38 Bảng 3.10: Kết giải chiết antimon dung dịch HCl có nồng độ khác .39 MỞ ĐẦU Ngày nay, antimon đƣợc sử dụng rộng rãi công nghiệp Antimon siêu đƣợc dùng công nghiệp bán dẫn để sản xuất điốt, thiết bị phát tia hồng ngoại Hợp chất antimon đƣợc dùng sơn chịu nhiệt, vải chịu nhiệt, men màu, chất dẻo, nhựa, cao su, cơng nghiệp hóa chất, cơng nghiệp quốc phịng Hợp kim antimon dùng cơng nghiệp ô tô, in, đúc, thủy tinh, gốm điện tử điện tử - kĩ thuật Đặc biệt, antimon đƣợc sử dụng nhiều sản xuất sƣờn cực acquy (antimon chiếm 10 ÷ 12% khối lƣợng sƣờn cực) Tại Việt Nam, hàng năm cở sản xuất acquy phải nhập hàng trăm antimon tinh khiết Trong có nhiều mỏ chứa antimon đƣợc tìm thấy tỉnh nhƣ: Tun Quang, Hịa Bình, Thái Nguyên, Nghệ An…Cho tới nay, khai thác vùng quặng giàu antimon (hàm lƣợng antimon quặng chiếm từ 45 ÷ 60%) Nhiều loại quặng chứa antimon (đặc biệt loại quặng nghèo antimon) chƣa đƣợc khai thác chế biến hợp lý để có antimon kim loại tinh khiết đáp ứng nhu cầu nƣớc Mặt khác, việc xử lý bã thải việc thải bỏ loại quặng nghèo antimon gây lãng phí tài ngun đồng thời gây nhiễm lớn tới mơi trƣờng sống Do đó, chúng tơi chọn đề tài “Nghiên cứu tách làm giàu antimon từ quặng antimon Tân Lạc - Hịa Bình” Trong khn khổ luận văn nghiên cứu điều kiện tối ƣu hòa tách antimon từ quặng antimon, điều kiện chiết để thu đƣợc dung dịch antimon thử nghiệm điện phân thu kim loại antimon từ dung dịch antimon clorua CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan antimon số hợp chất antimon 1.1.1 Tính chất vật lý tính chất hóa học antimon Antimon (ký hiệu Sb) cịn có tên stibi (tên latinh stibium), nguyên tố hóa học thuộc nhóm VA bảng hệ thống tuần hồn, số thứ tự 51, khối lƣợng nguyên tử 121,76g/mol Sb có hai đồng vị bền 121 Sb (57,25%) 123 Sb (42,75%), điều chế đƣợc 20 đồng vị nhân tạo Antimon tồn vài dạng thù hình, dạng thù hình tinh thể màu xám có ánh kim Ngồi antimon cịn tồn số dạng thù hình khác nhƣ dạng vơ định hình vàng, đen keo Ở điều kiện bình thƣờng, trừ antimon tinh thể, dạng thù hình khơng bền có ý nghĩa mặt lý thuyết Antimon dạng tinh thể kim loại màu xám có ánh kim, cấu trúc giống nhƣ photpho đen, dẫn điện dẫn nhiệt, có tỷ khối d = 6,7g/cm , độ cứng (theo Moos) từ ÷ 3,5; giịn (dƣới nhiệt độ nghiền thành bột cối sứ) nhiệt độ nóng chảy 630°C, nhiệt độ sơi 1635°C, độ dẫn điện thấp (khoảng 3,76% so với đồng) Antimon số hợp kim thƣờng giãn nở đƣợc làm nguội [6] Antimon nguyên tố lƣỡng tính, vừa có đặc tính kim loại vừa có đặc tính phi kim Antimon thƣờng thể hai hóa trị III V, trạng thái hóa trị III phổ biến Ở nhiệt độ thƣờng antimon bền khơng khí, nhƣng nhiệt độ cao antimon dễ bị oxi khơng khí oxi hóa thành dạng oxit Ở dạng bột nhỏ, antimon bốc cháy khí clo tạo thành triclorua Sb khơng tan nƣớc điều kiện thƣờng, nhƣng nung nóng đỏ, Sb tác dụng với nƣớc tạo thành hydroxit giải phóng khí H Ở nhiệt độ cao, Sb dễ phản ứng với S, Se, P Sb bền với HF đặc, HCl, HNO loãng, nhƣng phản ứng với HCl H 2SO4 đặc nóng cho muối Sb (III), tác dụng với HNO3 đặc cho xSb2O5.yH2O, tác dụng dễ với H3PO4 số axit vô khác Antimon tác dụng với kim loại kiềm kim loại kiềm thổ tạo thành antimonua, nhƣng antimonua dễ bị phân hủy axit Antimon tạo thành hợp kim với nhiều kim loại Khi cho Sb vào Sn Pb làm tăng độ cứng độ bền axit hợp kim Hợp kim quan trọng Sb hợp kim chữ in [7] 1.1.2 Một số hợp chất antimon 1.1.2.1 Các antimon oxit Antimon tác dụng với oxi tạo nên hợp chất oxit tƣơng ứng: Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5 Ngồi cịn tồn số oxit khác nhƣ: Sb2O, SbO2 SbO  Oxit Sb2O3 Sb2O3 oxit phổ biến antimon Sb 2O3 tồn nhiều loại quặng Sb đặc biệt quặng valentinit Sb2O3 dạng tinh thể màu trắng, trở nên vàng đun nóng, trạng thái lỏng có màu xám – vàng Chúng có hai dạng thù hình dạng α-lập phƣơng dạng β – tà phƣơng Dạng lập phƣơng Sb 2O3 bền nhiệt độ dƣới 570°C, dạng tà phƣơng Sb 2O3 bền nhiệt độ đó, nóng chảy 650°C sôi 1560°C Dạng lập phƣơng Sb 2O3 gồm phân tử Sb4O6 giống nhƣ trạng thái khí, cịn dạng tà phƣơng gồm chóp SbO liên kết với thành mạch kép dài vô tận Sb2O3 tan nƣớc, khơng tan dung dịch loãng HNO H2SO4 nhƣng tan HCl axit hữu Mặt khác, Sb 2O3 tan dung dịch kiềm tạo thành hidroxoantimonit: Sb4O6 + 4NaOH + 6H2O = 4Na[Sb(OH)4] Khi đun nóng, Sb2O3 bị cacbon hidro khử dễ dàng đến kim loại Sb 2O3 đƣợc điều chế cách đốt cháy nguyên tố hay sunfua khơng khí: 2Sb2S3 + 9O2 = Sb4O6 + 6SO2 hồi Sb (%) Hiệu suất thu Hình 3.8 : Ảnh hƣởng thời gian khuấy đến hiệu suất thu hồi antimon Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian khuấy đến hiệu suất thu hồi antimon cho thấy: hiệu suất thu hồi phụ thuộc vào thời gian khuấy Khi thời gian khuấy 30 phút hiệu suất thu hồi antimon đạt 25,12 % Tuy nhiên, tăng thời gian khuấy lên 60 phút hiệu suất thu hồi antimon tăng lên 80,00 % tăng thời gian khấy lên 75 phút hiệu suất thu hồi đạt 93,08 % Tiếp tục tăng thời gian khấy hiệu suất thay đổi khơng đáng kể, chúng tơi lựa chọn thời gian khuấy 75 phút cho nghiên cứu 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ axit/quặng (L/R) đến hiệu suất thu hồi antimon Trong thí nghiệm chúng tơi thay đổi tỉ lệ khối lƣợng axit/quặng (L/R) lần lƣợt 1/1, 2/1, 3/1, 4/1, 5/1, 6/1 cố định yếu tố: nhiệt độ nung quặng 600°C, thời gian khấy 75 phút, nồng độ HCl 4M Sau tiến hành thu hồi antimon theo quy trình mục 2.4 Ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng L/R đến hiệu suất thu hồi antimon đƣợc bảng 3.5 hình 3.9 31 Bảng 3.5: Ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng L/R đến hiệu suất thu hồi antimon Hiệu suất thu hồi Sb (%) Ảnh hưởng tỉ lệ L/R đến hiệu suất thu hồi Sb Hình 3.9: Ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng L/R đến hiệu suất thu hồi antimon Các kết bảng 3.5 hình 3.9 cho thấy: tỷ lệ L/R 1/1 hiệu suất thu hồi antimon 20,5 % Khi tăng tỷ lệ L/R lên 2/1 hiệu suất thu hồi antimon tăng lên 50,24% Hiệu suất thu hồi antimon đạt 90,08% tăng tỷ lệ L/R = 3/1 Khi tăng tỷ 32 lệ L/R lên 4/1, 5/1 6/1 hiệu suất thu hồi antimon tăng khơng đáng kể Nhƣ vậy, thấy tỷ lệ L/R = 3/1 điều kiện thích hợp để hịa tách thu hồi antimon Từ nghiên cứu thấy điều kiện thích hợp để hịa tách thu hồi antimon dung dịch HCl từ quặng nghèo antimon Tân Lạc - Hịa Bình nhƣ sau: o - Mẫu quặng đƣợc nung 600 C - Thời gian khuấy 75 phút - Nồng độ axit HCl 4M - Tỷ lệ axit/ quặng (L/R) 3/1 3.2.4 Xác định độ tinh khiết sản phẩm antimon thu hồi Bã thải sau thu hồi antimon đƣợc xác định thành phần pha phƣơng pháp XRD Kết hình 3.10 Lin (Cps) Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - M-Ba 600 500 400 300 200 100 d=4.262 d=3.342 d=3.501 10 2-Theta - Scale File: ThuanK26 MBa.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: Operations: Smooth 0.050 | Smooth 0.040 | Smooth 0.030 | Import 03-065-0466 (C) - Quartz low, syn - SiO2 - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.91410 - b 4.91410 - c 5.40600 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P3221 (154) - - 113.056 - I/Ic PDF 3.3 - F30=1000(0.000 Hình 3.10: Giản đồ XRD bã thải sau hòa tách quặng 33 Kết cho thấy: bã thải sau thu hồi antimon xuất pic đặc trƣng SiO2 dạng quartz Nhƣ khẳng định phƣơng pháp hòa tách quặng antimon cách sử dụng axit HCl có hiệu Để xác định độ tinh khiết sản phẩm antimon thu hồi, tiến hành hòa tan sản phẩm antimon thu hồi nƣớc cƣờng thủy xác định hàm lƣợng phƣơng pháp ICP-MS Kết bảng 3.6 Bảng 3.6: Thành phần nguyên tố mẫu antimon thu hồi STT Kết qua bang ̉ ̉ làm giàu antimon lên 14 lần (tăng hàm lƣợng antimon từ 6,65 % lên 95,47%) Tuy nhiên mẫu thu đƣợc lẫn nguyên tố nhƣ Fe, Al SiO2 Để thu đƣợc antimon có độ cao áp dụng thử nghiệm phƣơng pháp chiết để làm giàu antimon 3.3 Nghiên cứu thu hồi Sb phƣơng pháp chiết lỏng – lỏng 3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ axit đến hệ số phân bố trình chiết tác nhân chiết PC88A Nồng đô a ̣ x it anh hƣơng lơn đến kha chiết cua cac nguyên tốhoa hoc ̣ ̉ Sƣ ̣taọ phức tác nhân với kim loaịcần chiết phu t ̣ huôc ̣ lớn vào nồng + a ̣ xit [H ] Vì việc nghiên cứu lựa chọn n ồng độ axit thích hợp làm tăng hệ số phân bốtrong quátrinh̀ chiết Sb làrất cần thiết Trong thí nghiệm cố định yếu tố: - Nồng độ dung dịch Sb 3+ ban đầu là: 0,1 M 34 - Tỷ lệ tác nhân/ dung môi 20% - Thời gian chiết phút - Thay đổi nồng độ axit HCl từ 1-5M Sau trình chiết nồng độ antimon pha nƣớc pha hữu đƣợc xác định phƣơng pháp chuẩn độ oxi hóa khử với dung dịch chuẩn KBrO môi trƣờng axit, chất thị metyl da cam (mục 2.6.3) Kết nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ axit đến hệ số phân bố đƣợc thể bảng 3.7 hình 3.11 Bảng 3.7: Sự phụ thuộc hệ số phân bố vào nồng độ axit TT Hệ số phân bố D + Hình 3.11: Sƣ ̣phu t ̣ hc ̣ s ̣ ốphân bốvào nồng độ [H ] 35 Kết quảcho thấy s ̣ ốphân bốphu t ̣ huôc ̣ lớn vào + nồng đô a ̣ xit Khi [H ] = (M) s ̣ ốphân bốthấp điều cho thấy sƣ p ̣ hân pha Ở [H+] = (M) hệ số phân bố lớn cho thấy khả phân pha tốt Vì khả + chiết Sb lên pha hƣƣ̃u cao [H ] = (M) 3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ Sb đến đến hệ số phân bố trình chiết tác nhân chiết PC88A Nồng độ Sb dung dịch đầu vào yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất thu hồi Sb Trong nghiên cứu này, thay đổi nồng độ Sb từ 0,05; 0,1; 0,25; 0,5; 0,75M Cố định yếu tố: - Tỷ lệ tác nhân/ dung môi 20% + - Nồng độ axit [H ]= 3M - Thời gian chiết phút Kết nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ Sb đến hệ số phân bố đƣợc thể bảng 3.8 hình 3.12 Bảng 3.8: Sự phụ thuộc hệ số phân bố vào nồng độ Sb Nồng độ TT Sb (M) 0,050 0,100 0,250 0,500 0,750 36 Hệ số phân bố D Nồng độ dung dịch Sb (M) Hình 3.12 : Đồ thị phụ thuộc hệ số phân bố vào nồng độ dung dịch Sb Từ bảng 3.8 cho thấy: Khi tăng nồng độ antimon từ 0,050 M đến 0,750M hệ số phân bố Sb giảm dần từ 2,33 đến 0,48 Để giảm chi phí thu hồi antimon nhƣng chọn đƣợc hệ số phân bố thích hợp cho q trình chiết tác nhân chiết PC88A, chọn nồng độ antimon 0,100M ứng với hệ số phân bố 1,50 3.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ tác nhân/dung mơi đến đến hệ số phân bố q trình chiết tác nhân chiết PC88A Trong thí nghiệm chúng tơi khảo sát lệ tác nhân/dung mơi thích hợp để lựa chọn đƣợc tỷ lệ tác nhân/dung mơi thích hợp tránh lãng phí thu đƣợc hiệu suất thu hồi Sb lớn Trong thí nghiệm chúng tơi cố định yếu tố: - Nồng độ dung dịch Sb 3+ ban đầu 0,1M - Thay đổi tỉ lệ tác nhân chiết/dung môi từ 10- 50 % Kết nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ tác nhân chiết đến hệ số phân bố đƣợc thể bảng 3.9 hình 3.13 37 Bảng 3.9: Sự phụ thuộc hệ số phân bố vào % tác nhân chiết PC88A % tác nhân TT chiết Hệ số phân bố D Hình 3.13: Đồ thị phụ thuộc hệ số phân bố vào tác nhân chiết PC88A Từ kết bảng 3.7 hình 3.13 ta thấy: tăng % tác nhân chiết hệ số phân bố tăng Điều tăng % tác nhân chiết làm tăng khả tạo phức Sb với tác nhân chiết Tuy nhiên, tăng % tác nhân chiết độ nhớt tăng gây kho khăn cho trình vận hành thiết bị Vì vậy, chúng tơi chọn % tác nhân chiết 20% 38 Nhƣ vậy, điều kiện thích hợp cho trình chiết antimon PC88A nhƣ sau: 3+ - Nồng độ dung dịch Sb ban đầu 0,1M - Nồng độ axit 3M - Tỉ lệ tác nhân chiết/dung môi 20 % 3.3.4 Thu hồi antimon từ pha hữu Sau trình chiết antimon tác nhân PC88A, nồng độ antimon pha hữu 0,060 M Trong thí nghiệm chúng tơi tiến hành giải chiết antimon pha hữu dung dịch HCl Thay đổi nồng độ axit HCl giải chiết từ – M, lắc phút Kết nghiên cứu giải chiết dung dịch Sb axit HCl đƣợc thể bảng 3.10 Bảng 3.10: Kết giải chiết antimon dung dịch HCl có nồng độ khác TT Từ kết giải chiết nhận thấy nồng độ axit cao khả giải chiết nhanh Với nồng độ axit HCl 6M, hiệu suất rửa giải đạt 83,33% Tăng nồng độ axit HCl từ đến M hiệu suất rửa giải đạt 96,67% sau lần rửa giải Tuy nhiên sau lần rửa giải với nồng độ axit HCl 6M cho hiệu suất thu hồi Sb cao (đạt 98,33%) Nhƣ chọn nồng độ axit HCl rửa giải 6M Nhƣ vậy, sau trình chiết antimon tác nhân PC88A giải chiết antimon bậc từ pha hữu dung dịch HCl 6M thu đƣợc antimon có độ 99,6% 39 3.4 Thử nghiệm tinh chế kim loại Sb từ dung dịch Sb sau chiết Dung dịch Sb thu đƣợc sau trình chiết có nồng độ 40g/l có độ 99,5% đƣợc đem thử nghiệm điện phân để thu đƣợc antimon tinh khiết Điều kiện điện phân [8]: - Hiệu điện U = 3,0 (V) -4 - Scatôt = Sanot = 20,25 cm (20,25.10 m ) (catot thép không gỉ, anot grafit) - Mật độ dòng I = 0,9A Sau điện phân, thu lấy Sb từ điện cực catot Sản phẩm Sb đƣợc xác định độ phân tích ICP – MS Kết cho thấy Sb có độ tinh khiết 99,87% Nhƣ phƣơng pháp hòa tách với axit HCl, sau dùng phƣơng pháp chiết lỏng-lỏng với PC88A để thu đƣợc dung dịch giàu antimon điện phân dung dịch thu đƣợc kim loại antimon có độ tinh khiết 99,87% 40 KẾT LUẬN Đã nghiên cứu ảnh hƣởng số yếu tố đến khả tách thu hồi antimon từ quặng antimon Tân Lạc – Hịa Bình cách xử lí sơ quặng (nung quặng), sau dùng phƣơng pháp thủy luyện với tác nhân hòa tan axit HCl tìm đƣợc điều kiện tối ƣu nhƣ sau: o - Nung quặng 600 C - Thời gian khuấy 75 phút - Nồng độ axit HCl 4M - Tỉ lệ khối lƣợng axit/quặng (L/R) 3/1 Hiệu suất thu hồi antimon từ điều kiện tối ƣu đạt 93,08 % Đã xác định đƣợc độ tinh khiết sản phẩm Sb 95,47% Đã xác định đƣợc điều kiện tối ƣu để làm giàu antimon phƣơng pháp chiết với tác nhân PC88A nhƣ sau: - Nồng độ Sb 3+ 0,1M - Nồng độ axit sử dụng trình chiết 3M - Tỉ lệ tác nhân chiết/ dung môi 20% - Nồng độ axit HCl sử dụng trình giải chiết 6M với số bậc rửa giải Đã thử nghiệm tinh chế antimon sau trình chiết phƣơng pháp điện phân thu đƣợc kim loại antimon có độ tinh khiết 99,87% 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Nguyễn Xuân An Phạm Văn Thắng dịch từ dịch Tiến sĩ PHDORTRUK.V.P (1990), Độ chứa quặng antimon Miền Bắc Việt Nam, tạp chí Địa chất, số 196-197, tr 1- Nguyễn Văn Bình (2008), Quặng Hóa Antimon miền bắc Việt Nam, NXB Khoa Học Tự Nhiên Công Nghệ Hà Nội Bộ Công thƣơng (2008), Quyết định số 05/2008/QĐ – BCT, Phê duyệt Quy hoạch phân vùng thăm dò, khai thác, chế biến sử dụng quặng thiếc, vonfram antimon giai đoạn 2007 – 2015, có xét đến năm 2025 Cơng ty Cổ phần chứng khốn sen vàng (2010), Báo cáo phân tích khai thác – ngành kim loại màu Lƣu Đức Hải, Chu Văn Ngọc (2004), Tài nguyên khoáng sản, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Trần Thị Hiến (2011), Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ tuyển quặng antimony mỏ Hậu Duệ, Hà Giang Hoàng Nhâm (2004), Hóa vơ cơ, tập 2, NXB Giáo dục Mạc Đình Thiết (2002), Nghiên cứu trình thu tách antimon từ quặng antimonite valentinite Việt Nam phương pháp điện phân Luận văn Thạc sĩ khoa học Trƣờng đại học Khoa học Tƣ nhiên – ĐHQGHN Tài liệu Tiếng Anh Anderson, C.G (1994), Antimony separation process, US Patent No.5, 290, 338 10 Anderson, C.G (2001), Hydrometallurgically treating antimony-bearing industrial wastes, JOM 53:18–20 doi: 10.1007/s11837-001-0156 11 Anderson, C.G (2012), ―The metallurgy of antimony‖, Chemie der Erde – Geochemistry, 72(4), pp 3-8 42 12 Anderson, C.G., Krys, L.E (1993), Leaching of antimony from a refractory precious metals concentrate, In: Hiskey, J.B., Warren, G.W (Eds.), Proceedings of the Fourth International Symposium on Hydrometallurgy, AIMESME, Salt Lake City, UT 13 Anderson, C.G., Nordwick, S.M., Krys, L.E (1992), Processing of antimony at the sunshine mine, In: Reddy, R.G., Imrie, W.P., Queneau, P.B (Eds.), Residues and Effluents—Processing and Environmental Considerations, AIMETMS, San Diego, CA 14 Chegwidden J (2011), Study of the antimony market, Roskill Consulting Group Ltd, London 15 Kim Soo Sik, et al (1975), “Leaching of antimony with ferric chloride”, Taehan Kwangsan Hakoe Chi, 12 (4), pp 35–39 16 Li Wenjie and Xu Benfu (1984), ―A trial process for direct hydrometallurgical production of antimony white”, Hunana Metallurgy, (4), pp 20–23 17 Preston, J S., Anna C Du Preez (1990), Solvent extraction processes for the separation of the rare earth metals, Proceeding of the International solvent extraction inferences, pp 383-399 18 Rydberg J., Michael Cox, Claude Musika, Gregory, R (2004) Solvent extraction principles and practice, nd, Taylo & Francis Group, LLC , USA 19 Satterthwaite K (2014), Flame retardant markets to 2018, Roskill Consulting Industrial Minerals Event, Budapest 20 Schmidt M, Liedke M, Domer U (2015), Rohstoffrisikobewer-tung Antimon, Deutsche Rohstoffagentur (DERA) in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), Berlin, Germany 21 Su Guohi (1981), New hydrometallurgical process for antimony, Research Report 43 22 Tang Motang, et al (1981), New techniques for treating the Dachang jamesonite concentrate, J Central South Inst Min.Metall, (4), pp 18–27 23 Thibault, J., et al (1997), September 12 Process for producing antimony trioxide, International Patent Application No PCT/CA97/00659 24 United States Antimony Corportation (2015), Uses and Formulations, http://www.usantimony.com/2013_uses_formulations.htm 25 U.S Geological Survey (2017), Mineral commodity summaries 2017: U.S Geological Survey, 202, https://doi.org/10.3133/70180197 44 ... tơi chọn đề tài ? ?Nghiên cứu tách làm giàu antimon từ quặng antimon Tân Lạc - Hịa Bình? ?? Trong khn khổ luận văn chúng tơi nghiên cứu điều kiện tối ƣu hịa tách antimon từ quặng antimon, điều kiện... NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐINH THỊ THUẬN NGHIÊN CỨU TÁCH VÀ LÀM GIÀU ANTIMON TỪ QUẶNG ANTIMON TÂN LẠC- HÒA BÌNH Chun ngành : Hóa Vơ Cơ Mã số : 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA... 1.5.2.1 .Hòa tan quặng antimon Đây giai đoạn chuyển antimon từ nguyên liệu (quặng) vào dung dịch Giai đoạn đòi hỏi phải chuyển đƣợc tối đa lƣợng antimon từ quặng vào dung dịch Để phá hủy hịa tan quặng,