Với sự tăng lªn của hµm lượng khÝ than đ¸ vµ c¸c thµnh phần kh¸c, được đặc trưng bởi mức độ biến đổ...

Với sự tăng lªn của hµm lượng khÝ than đ¸ vµ c¸c thµnh phần kh¸c, được đặc trưng bởi mức độ biến đổi thấp th× nhiệt độ cốc hãa bị giảm xuống vµ sự giảm đi của c¸c thµnh phần đã trong [r]

Bộ Giáo Dục & Đào Tạo

***

Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

ViƯn Khoa Häc & C«ng NghƯ M«i Trêng

Bộ Môn : Các QTSX Cơ Bản Đề tài : Công nghệ luyện đồng

GVHD :ThS Đinh Bách Khoa Nhóm SVTH : Nguyễn Hải Dơng

Nguyễn Thanh Hiếu Mai Quang D¬ng

Hoàng Dơng

HàNội 2008

Công Nghệ Luyện Đồng

Tóm Tắt Công Nghệ Luyện Đồng

Sinh viên thực : Nguyễn Hải D¬ng

II Đặc thù cơng nghệ đợc phân cơng tìm hiểu Thuyết minh cơng nghệ sản xuất , phân tích u , nhợc điểm ;

Sinh viªn thực : Nguyễn Thanh Hiếu

III Đặc điểm sử dụng nguyên nhiên vật liệu , nớc lợng công nghệ sản xuất

Sinh viên thùc hiƯn : Mai Quang D¬ng

IV Vấn đề môi trờng công nghệ sản xuất bao gồm : dịng thải , quy mơ dịng thải , ớc tính chất thải quan trọng & sơ tóm tắt phơng án giải nhiễm theo hớng : quản lý , giảm thiểu xử lý Sinh viên thực : Hoàng Dơng

I Tình hình sản xuất giới nớc ; sơ lợc công nghÖ.

Đồng kim loại xuất khoảng 3000 năm trớc công nguyên ,sự xuất đồ đồng làm cho sản xuất ngời thay đổi đI nên tầm cao

Cho tới ngày ngành công nghiệp luyện đồng phát triển mạnh mẽ

I.1 Tình hình sản xuất đồng giới

Hiện giới với công nghệ tiên tiến cho đợc sản phẩm đồng có chất lợng cao với 99,99% Cu nguyên chất

Những nớc giới có ngành cơng nghiệp luyện đồng phát triển nh:

Chile,Indonexia,Trung Quốc,Conggo,Mehico….Chính nớc sở hữu công nghệ luyện đồng tiên tiến giới

Ơ Chile ngành sản xuât đồng ngành kinh tế đem lại lợi nhuận với tỉ trọng chiếm tới 38% tổng doanh thu kinh tế nớc (số liệu năm 2006).Cũng nớc mỏ đồng lớn th gii nh :

Mỏ Escondidec sản lợng khai thác năm 1,215 triệu Mỏ Elteniente sản lợng 438000 tấn/năm

Mỏ Chuquicamata sản lợng 760000 tấn/năm Mỏ Collahuasi sản lợng 495000 tấn/năm

Tng sản lợng khái thác nớc 5,6 triệu tấn/năm (2005).Chile có kế hoạch đầu t 15,22 tỷ $ vào ngành sản xuất đồng đẻ nâng sản lợng nên 6,34 triệu năm 2010

Ngoài Chile nớc khác sở hữu nhũng mỏ đồng lớn giới nh : Indonexia với mỏ Crusberg-papua lớn thứ giới công ty Freeport-Mcmoran Copper&Gold Mỹ chiu trỏch nhim khai thỏc sn lng

600000tấn/năm.(2005-2006)

Mỏ Teke Fubgurume Conggo thuộc công ty Phelps Đoge kiểm soát.Mỏ Gobi Monggolia thuộc công ty Ivanhoe Mines kiĨm so¸t

Má La Caridad ë b¸c Mehico Má Kansanshi ë Dambia

Ngồi Trung Quốc có ngành công nghiệp đồng phát triển với sản lợng khai thỏc l:650000 tn/nm

Tại Ân Độ xuất 500000 tấn/năm

Sn lng ng trờn th gii ngy tăng với ảnh hởng lớn từ Chile.Và năm 2010 dự đoán lợng tiêu thụ đồng giới khoảng 21,2 triệu tấn/năm Hiện có cơng nghệ đợc dùng phổ biến hỏa luyện thủy

luyện,ngồi cung có cơng nghệ khác nh ngâm triết đồng

I.2 Tình hình sản xuất đồng Việt Nam

Hiện lợng đồng tiêu thụ nớc nhập bên Nhu cầu sử dụng đồng nớc ngày cao làm cho nhà máy luyện đồng Tăng Loong Việt Nam đa đời Lào Cai (mỏ Xin

Qun)thc tỉng c«ng ty khoáng sản Việt Nam.Hiện công ty dà vào ho¹t

động từ quý năm 2008 dã cho lò mẻ đồng hỏa luyện có trọng lợng 20 Cu.Nhà máy vào hoạt động với công suất 10000 Cu thụ đợc 341 Kg Au 99,99%,146 kg Ag 99,95%,40000 axit sunfuric

Mỏ Xin Quyền đợc công ty Vincomin làm chủ nhóm khai thác khai thác 1,1 đến 1,2 triệu quặng Cu/năm Sản xuát khoảng 42000 quặng nguyên chất 25% Cu,110000 quặng Fe,20000 quặng sunfua

Hiện nhà máy sử công nghệ trung quốc để sản xuất đồng dơng cực (đồng catot 99,5%)qua cơng đoạn là:

Lấy tinh quặng đồng từ nhà máy tuyển nấu luyện lò thủy khấu sơn để sten 15% Cuồi tăng nấu luyện lò chuyển thành Cu 99%.Tinh luyện lò phản xajthanhf Cu 99,5%.ngoài bùn điện phân đợc nấu luyện đẻ thu Au

Ngoài nhà máy quan tâm tới vấn đề bảo vệ môi trờng

II Đặc thù cơng nghệ đợc phân cơng tìm hiểu Thuyết minh công nghệ sản xuất , phân tích u , nhợc điểm ;

II.1 Nguyên liệu luyện đồng

Nguyên liệu luyện đồng gồm quặng đồng, phế liệu công nghiệp chứa đồng phế phẩm sinh hoạt

Đồng đợc luyện từ phế phẩm chiếm khoảng 30% so với tổng sản lợng đồng đợc sản xuất hang năm

Quặng đồng chứa hàm lợng đồng ít,quặng chia làm loại: + Quặng sunfua đồng sắt

+ Quặng oxit đồng

Các tinh quặng đồng sau tuyển chứa tứ 8-35% Cu tuyển chọn lọc thu đợc tinh quặng đồng tinh quặng chì,kẽm,niken

II.2 Phơng pháp luyện đồng

Có phơng pháp luyện đồng : + Hỏa luyện + Thủy luyện

Hỏa luyện dung để xử lý quặng sunfua đồng

Thủy luyện áp dụng cho quặng oxit đồng tự nhiên

Tuy nhiên hỏa luyện thi thu hồi đợc đồng kim loai q cịn thủy luyện thi khơng.vì hỏa luyen đợc dùng nhiều Thống kê hàng năm 90% đồng sản xuất hỏa luyện,10%sản xuất thủy luyn

II.3 Sau mô hình trình sản xuất:

II.4 S đồ hỏa luyện đồng

Page Thiªu k tế

Luy n sten ệ đ ngồ

sten : h n ỗ h p c¸c ợ sunfua t p đ· nãi phần

luyện

Xỉ Sten

Th i luy nổ ệ

Xỉ Đ ng th«ồ

H a tinh luy nỏ ệ

Xỉ Đ ng th«ồ

Đi nệ phân

Mu i catotố

Bïn an«t X lý thu h i Ag, ổ Au, Cu, kim lo i quý

kh¸c Trợ dung Thu bụi SX H2SO4 KhÝ lß B iụ

Thu b iụ Tr dungợ

®dung

Tinh qu ngặ đồng

KhÝ lß KhÝ lß

B iụ Sản phẩm đầu vào Quặng ,tinh quặng phế liệu đồng…

Công nghệ sản xuất

II.4.1 Thiờu kết tinh quặng đồng :

Trong tinh quặng đồng chứa lợng S lớn, cịn đồng có hàm lợng khơng cao Q trình luyện tiến hành đồng thời lị phản xạ lị điện hiệu suất khử S thấp Sten thu đợc hàm lợng Cu khơng cao, q trình luyện Sten sau tốn Do phải tiến hành thiêu đốt để cháy bớt lu huỳnh, biến phần sắt sunfua thành sắt oxit dạng xỉ, khử bớt tạp chất có hại cho q trình luyện kim loại đồng thời cịn có tác dụng trộng phối liệu trớc luyện Quá trình luyện thiêu kết q trình oxy hóa đốt cháy sulfua biến chúng thành oxit Các phản ứng q trình thiêu hỏa tinh luyện đồng nh sau:

Page Khi nhiệt độ cao

2CuFeS2 = Cu2S + 2FeS + 1/2S2 FeAsS = FeS + As

FeS2 = FeS + 1/2 S2

Các phản ứng phản ứng tỏa nhiệt nên trình tự nhiệt Quá trình thiêu thờng tiến hành 850oC, trờng hợp thiêu kết phải tiến hành nhiệt độ chảy nhão nguyên liệu khoảng 1050-1100oC.

II.4.2 Qúa trình sten đồng

Sten đồng sản phẩm trung gian hỏa luyện tinh quặng đồng Là sản phẩm sunfua kim loại 80-90%la Cu2S, FeS2

Trong trình luyện đồng từ tinh quặng sulfua ngời ta phải tiến hành thông qua sản phẩm trung gian Sten đồng luyện thành đồng thơ lý sau:

- Sten đồng chất tập hợp tốt đồng, hầu hết đồng vào Sten dới dạng Cu2S, theo xỉ với lợng hạn chế

- Sten đồng có khả hòa tan tốt kim loại quý nh Au, Ag, Pt hầu hết kim loại quí tan vào sten, dới 1% vào xỉ theo đờng học - Nếu luyện thẳng đồng thô phải thiêu hết lu huỳnh quặng để

chuyển thành oxit, tốn nhiên liệu lợng đồng mát vào xỉ lớn kéo theo mát kim loại quý vào xỉ không thu hồi đợc lớn

Trong trình luyện xảy biến đổi hóa lý nh sau: FeS + Cu2S = FeS.Cu2S (sten)

FeS + 6Fe2O3 + SiO2 = 7(2FeO.SiO2) + 2SO2

6(MeO.Fe2O3) + 2FeS + 7SiO2 = 6MeO + 7(2Fe2O3.SiO2) + 2SO2

Các oxit tạp nh CaO tác dụng với SiO2 FeO tạo thành xỉ dễ chảy, chảy dồ xuống phía dới

Ngoài xảy phản ứng hoàn nguyên đồng thành đồng kim loại 2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2

Nhng có FeS đồng tác dụng để tạo thành Cu2S vào sten cịn sắt sắt bị oxi

kh«ng khí SO2 SO3 oxi hóa thành FeO vµo xØ

II.4.3 Luyện sten đồng thơ

Q trình đợc thực lị thổi gió, sử dụng oxi khơng khí oxi để thc hin phn ng

Quá trình chia thành giai đoạn chính: Giai đoạn 1: Oxi hóa tạo xỉ

Sử dụng không khí có áp suất cao thổi vào khối sten lỏng vào phản ứng oxy hóa sulfua xảy mÃnh liệt 3-4 lần

2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2 + 185500 cal

Nhng sau đó, lực đồng với lu huỳnh lớn sắt với lu huỳnh nên xảy phản ứng:

Cu2O + FeS = Cu2S + FeO

2FeO + SiO2 = 2FeO.SiO2 + 8100 cal

Do giai đoạn có phản ứng oxy hóa tạo xỉ sulfua sắt theo phản ứng tổng quát:

Vì giai đoạn phải không ngừng cung cấp bột thạch anh để tạo xỉ Kết thúc giai đoạn 1, nghiêng

2FeS + O2 + SiO2 = 2FeO.SiO2 + 2SiO2 + 233400cal

lò tháo xỉ ngoài, nạp tiếp liệu (sten), SiO2 thực trình thổi luyện Mỗi mẻ lun n¹p sten

2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2 + 225300 cal Giai đoạn 2: Oxy hóa hoàn nguyên

Kết thúc giai đoạn 1, tiến hành thổi gió giai đoạn

Phn ng giai on chủ yếu phản ứng oxy hóa sulfua đồng: khí lị cịn có lợng nhỏ oxit kẽm, oxit chì khoảng 1% đồng nguyên liu

Và phản ứng hoàn nguyên cđa Cu2O vµ Cu2S: 2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2 30000 cal

Giai đoạn kết thúc lò không khói trắng (SO2)

Sn phm q trình đồng thơ, xỉ khí lị Hiệu suất thu hồi đồng đạt đến 98% tùy

hàm lợng đồng Sten Đồng thô thu đợc có thành phần đồng khoảng 97-99%, ngồi Sb

antimoan); As; Ni; Bi; Au, Ag

Khí lò có thành phần chủ yếu SO2, áp dụng biện pháp chống hở hàm lợng SO2 cã thÓ

đạt từ 6-10% (Nồng độ SO2>3% sử dụng làm nguyên liệu điều chế axit sulfuric) Ngoài

2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + SO2 + 186000 cal

II.4.4 Tinh luyện đồng đồng sạch.

Cu2O + CH4 = CO2 + 2H2O + 8[Cu]

Giai đoạn hoàn nguyên tiến hành đến đồng lỏng khoảng 0,3-0,5% Cu2O Sau

trình hỏa tinh luyện, hầu hết kim loại quý nằm nguyên đồng Đồng đợc đúc thành

các anốt để tinh luyện điện phân đúc thành thỏi để sử dụng trờng hợp không cần

Trong đồng thô luyện từ Sten chứa nhiều chất tạp lợng đáng kể kim loại q Do

đó cần tiến hành trình tinh luyện để khử chất tạp thu đồng 99,95-99,99% Quá trình tinh

luyện đồng đợc diễn theo bớc: Hỏa tinh luyện điện phân B

íc 1: Ho¶ tinh lun

Đây phơng pháp oxy hóa, dựa vào sở lực hóa học kim loại tạp với oxy lớn đối

với đồng, oxit kim loại tạp tạo thành lại không tan vào đồng kim loại nên tách khỏi đồng thô dới

dạng xỉ Sử dụng oxi khơng khí để oxi hóa phần đồng thành oxit Cu2O, Cu2O tan vào đồng lỏng

oxi hóa chất tạp đồng lỏng theo phản ứng: [Me] + [Cu2O] = (MeO) + 2[Cu]

Thứ tự oxi hóa từ mạnh đến yếu kim loại nh sau: Al, Si, Mn, Zn, Fe, Ni, As, Sb, Pb, Bi Để

tăng cờng trình oxy hóa, ngời ta thờng dïng èng thÐp s

hơi nớc hay cắm gỗ, tre tơi vào đồng lỏng Sự bay hơi nớc chất bốc gỗ, tre

t¬i có tác dụng khuấy trộn, oxy hóa đuổi khí CO2, N2 nh oxit tạp tho¸t khái

khối đồng lỏng

Sau tinh luyện oxi hóa, hàm đợc oxit đồng đạt đến giá trị bão hòa (10-12% Cu2O) Để khử lợng

oxit này, tiến hành giai đoạn hoàn nguyên cách cắm gỗ khơ sục khí thiên nhiên (CH4) rải than bột lên mặt đồng lỏng

B

ớc 2: tinh luyện điện phân

Nguyờn lý dựa vào khác điện cực kim loại, dới tác dụng dòng điện, đồng anơt tan vào dung dịch sau tiết katôt, chất tạp nằm lại bùn anôt dung dịch điện phân Thờng sử dụng dung dịch điện phân H2SO4 với lợng 150-200g/l

Có thể chia tạp chất đồng thành loại

- Loại điện cực dơng đồng (Sb, Ag, Au) khơng phóng điện tan vào dung dịch nằm lại anot tạo thành bùn anôt tách khỏi đồng điện phân

- Các kim loại điện cực âm so với đồng phóng điện anơt đồng tan vào dung dịch Do điện cực âm đồng nên đến catot làm đồng (sau điện phân) chúng không tiết mà nằm lại dung dịch điện phân (để hạn chế tối đa kim loại không bám vào katôt cần phải khống chế nồng độ chúng đủ nhỏ)

- Các kim loại điện cực gần đồng (Bi, As) tan phần vào dung dịch tiếp catốt Muốn tách chúng cần định kỳ thay dung dịch điện phân dung dch mi

II.4.5 Ưu nhợc điểm công nghệ

*Ưu điểm:

õy l cụng ngh luyn ụng t quặng sunfua phơng pháp hỏa luyện mặt thu hồi đợc đồng mà thu hồi đơc kim loại quý khác.Bên cạnh

thì cịn thu hồi đợc lơng lu huỳnh lớn để phục vụ việc sản xuất axit sunfua ric Quy trình quay vịng làm cho việc sản xuất ng liờn tc

*Nhợc điểm:

Trc luyn đồng thơ,phải thiêu hồn tồn để đốt cháy lợng lu huỳnh làm tăng thời gian phí tổn trình thiêu đốt

Mất mát đồng vào xỉ lớn

Do mơi trờng hồn ngun mạnh nên kim loại Ag,Sb,Fe…cũng đợc hồn ngun hịa tan vào Cu thô, làm cho việc tinh luyện xảy khó

III Đặc điểm sử dụng nguyên nhiên vật liệu,nớc lợng công nghệ luyện đồng.

III.1 Nguyªn nhiªn vËt liƯu.

Nguyên liệu dùng cho trình luyện đồng đồng phế quặng đồng.Việc lựa chọn nguyên liệu tuỳ theo điều kiện kinh tế,công nghệ

Đồng luyện từ phế liệu chiếm khoảng 30% so với đồng luyện từ quặng Hiện ngời ta tìm thấy khoảng 240 khoáng vật ( quặng chứa đồng ) nhng có 10 loại số có ý nghĩa ngành công nghiệp luyện kim Quặng đợc chia làm hai loại , quặng sunfua khoáng sản sunfua tạo thành , quặng oxit khoáng oxit ,silicat cacbonat tạo thành Quặng đồng nghèo chứa đồng thấp 1% , quặng đồng trung bình chứa 1-3 % đồng , cao 3% gọi quặng giàu Đa phần khai thác quặng nghèo chứa 0,35% đồng , quặng đồng thờng cộng sinh với nhiều kim loại khác nh Ni , Co , Pb , Zn , Fe nên thành phần phức tạp Đa phần quặng đồng dạng sunfua

Dới số quặng phổ biến đợc sử dụng công nghệ luyện đồng

Quặng sunfua Công thức cấu tạo Thành phần %

Cu Fe S Sb As

Bornite Cu5 FeS4 63,5 11,1 25.4

Page 10 §ång

phÕ

Nguyªn nhiªn vËt liƯu

Q trình luyện đồng

Sản phẩm đồng

Chalcopyrite CuFeS2 34,8 30,4 34,8

Tennanite (Cu,Fe)12 As4 S13 35,6 31,2 19,3 13,9 Tetrahedrite Cu12 Sb4 S13 45,9 24,9 29,2

Chalcocite Cu2 S 40 60

Quặng oxit Công thức cấu tạo Thành phần %

Cu Fe S Sb As

Cuprite Cu2 O 88,9

Malachite CuCO3 Cu(OH)2 28,8

III.1.1 Qng sunfua.

III.1.1.1 Qng chalcopyrite

Trong quặng sunfua quặng chalcopyrite phân bố rộng Chalcopyrite có màu đồng thau , có ánh kim , có độ cứng lớn

Chalcopyrite,khng vật cũa Ẽổng,thuờc lợp sunfua CuFeS2 tỈp chất Xesi,telu ,kém,vẾng,bỈc,vvv,hệ tự phÈng .MẾu vẾng thau,Ình kim mỈch Tập hùp hỈt, khội,Ẽặc sit,hỈt xẪm nhiễm,mỈch,dỈng cần,dỈng then ,vvvườ cựng 3-4,khội l-ùng riàng 4,1-4,39 g/cm3 .Thởng gặp cÌc mõ nguổn gộc macma dung li ,scacnÈ,nhiệt hỈch,trầm tÝch.Phỗ biến cÌc mõ quặng Ẽổng sinh (LẾo Cai),mõ Ẽổng–niken Bản Xang (SÈn La )

III.1.1.2 Qng bornite

Bornite,khống vật đồng thuộc lớp Cu5 Fe S4 Hệ lập phơng ,đa hình ,tập

hợp hạt ,khối đặc sịt Màu sẫm ,đỏ màu đồng với tia màu sặc sỡ mặt ánh bán kim Độ cứng 3,0 ; khối lợng riêng 4,9 – 5,3 g/cm3 Thờng gặp mỏ quặng đồng đối làm giàu thứ nguyên chalcopyrite biến thành , mỏ cát kết ngậm đồng mỏ nhiệt điện Thờng

gặp mỏ đồng biển đồng ( Bắc Giang ) mỏ quặng đồng điểm quặng đồng Lai Châu , Sơn La , Hà Tây , Hồ Bình

III.1.1.3 Quặng chalcocite

Khoáng vật màu đen màu chì xám tối, Cu2S , ánh kim tinh thể hệ thoi dạng khối ngn qng Cu quan träng

III.1.1.4 Qng tennantite,

Tennantite nhóm khống chất đợc gọi “fahlerz” “fahlores” Nhóm có nghĩa “ tái quặng “ Nó có màu xám đen ,thép màu xám, sắt màu xám hay xám đen

III.1.1.5 Tetrahedrite

Tetrahedrite nhóm khống chất đợc gọi “fahlerz” “fahlores” Nhóm có nghĩa “ tái quặng “.Có màu xám bạc , Tetrahedrite Tennantite hai quặng có cấu trúc pha lê,nhng khác tỷ lệ % arsenic atimon atimon giàu tetrahedrite arsenic giàu tennantite

III.1.2 Qng oxit

III.1.2.1 Qng cuprite

Cuprite quặng đồng đỏ , khoáng vật đồng , phụ thuộc vào lớp oxit đơn giản Cu2O.Hệ lập phơng Tập hợp hạt nhỏ đặc sít , dạng đất Màu đỏ đến xám chì , ánh kim cơng nửa kim loại bề mặt vết vỡ Độ cứng 3,5 – , khối lợng riêng 5,85 – 6,15 g/cm3

III.1.2.2 Qng malachite

Malachite cacbonat khoáng sản thờng đợc biết đến nh “ đồng cacbonat “ với công thức CuCO3 Cu(OH)2 Hệ đơn nghiêng ,tạp chất : CuO , Fe2O3 , SiO2 , … vv , gặp tập hợp dạng nhũ đá thận , sợi phóng tia , dạng đất Màu xanh lục , ánh thuỷ tinh Độ cứng 3,5 – , khối lợng riêng 3,9 – 4,1 g/cm3 gặp đới oxi hoá mỏ quặng đồng ( Cu ) Cộng sinh với azumit , cuprit , limonit loại dạng nhũ đá , dạng thận dùng đá mỹ nghệ , loại dạng đất dùng làm bột màu Gặp mỏ đồng Biển Đông , Bắc Giang

III.2 Nớc lợng công nghệ luyện đồng.

Trong công nghiệp luyện đồng , nớc (nớc nhà máy) đợc dùng chủ yếu cho trình rửa quặng nguyên liệu đầu vào Lợng nớc thải từ nhà máy luyện đồng lớn,vì để tận dụng nguồn nớc ta tái chế sử dụng cho q trình sản xuất khác

Năng lợng công nghệ luyện đồng lợng điện than cốc Than cốc đợc sử dụng để nung chảy quặng

Than cốc sản phẩm tạo thành từ than đá , loại than chứa lu huỳnh tro nhờ quy trình luyện than đá thành than cốc điều kiện yếm khí 10000 C Các thành phần dễ bay nh nớc,khí than tro than bị loại bỏ gần nh hoàn toàn Cacbon phần tro cịn lại bị hồ tan lẫn vào Một phần cacbon bị chuyển sang dạng giống nh than chì ( hay graphít)

Thc tÝnh vËt lý cđa than cèc

Than cốc sản phẩm cứng xốp có màu xám , thu đợc nhờ q trình luyện cốc than mỡ ( loại than tạo ta chất kết dính kho đợc nung mơi trờng yếm khí ) Tính theo hàm lợng than cốc chứa khoảng 96-98% C, phần lại H,S,N,O Độ xốp đạt 49-53% , tỷ trọng riêng khoảng 1,80-1,95 g/cm3 ,tỷ trọng biểu kiến khoảng g/cm3 ,còn tỷ trọng dạng rời khoảng 400-500g/cm3

độ tro 9-12%, tỷ lệ chất dễ bay khoảng 1% Độ ẩm tơng đối khoảng 2-4% không lớn 0,5% khối lợng Giới hạn bền bị nôn 15-25 MPa, bị cắt ( đặc trng cho tính bền vững cắt ) 6-12 MPa, suất tủa nhiệt 29-30 MJ/kg

Thc tÝnh ho¸ häc cđa than cèc

Trên 9000C, than cc d dàng phc hi khí cacbonic (СО2) theo phản ứng sau:

С + СО2 = 2СО

Ở nhiệt độ khoảng 10000C, tốc độ phản ứng (khả phản ứng tiªu chuẩn than cc) tính g than cc 0,1-0,2 ml giây, nng lng ta 140-200 kJ/mol Tốc độ phản ứng với О2 (tức phản ng chảy ca than cc) theo phng trình:

+ =

Là cao hn mt cách k so vi phn ng 2, mc khong 5000C gn 0,1 ml giây, nng sut ta nhit khong 100-140 kJ/mol.

Các thuộc tÝnh hãa lý than cốc x¸c định cấu tróc nã, cấu tróc nã gần với cấu tróc lớp lục gi¸c graphÝt Cấu tróc than cốc đặc trưng s sp xp không hoàn ho: phn riêng r (các lp) c liên kt bi l c Van de Waals chiếm giữ số vị trÝ cã khả (vÝ dụ, xếp chồng lÉn nhau) Bªn cnh nguyên t cacbon li không gian ca than cc (c bit phn ngoi biên ca nó) có th phân b nguy ê n t d ị th ườ ng l u hu ỳ nh , nit , o xy

Cấu tróc vµ tÝnh chất than cốc phụ thuộc vµo thµnh phần mẻ than đá nhiệt độ vµ tốc độ đốt nóng mẻ than Vi s tng lên ca hàm lng khí than thành phn khác, c c trng bi mức độ biến đổi thấp th× nhiệt độ cốc hãa b gim xung s gim i ca thành phần nhiệt độ nµy, khả phản ứng kh nng chảy ca than cc nhn c cui tng lên tng hàm lng ca khí than m than bn độ tạo cục trung b×nh than cốc giảm xuống, độ x ố p tăng lên Sự tăng cao nhiệt độ cốc hãa cã khả tăng độ xốp than cốc Khi tăng thời gian cốc hóa gim tc t nóng xp than cốc tăng lªn

IV Vấn đề môi trờng công nghệ sản xuất bao gồm : dịng thải chính , quy mơ dịng thải , ớc tính chất thải quan trọng & sơ tóm tắt phơng án giải ô nhiễm theo hớng : quản lý , giảm thiểu xử lý

IV.1 Vấn đề chất thải rắn

Đa phần quặng đồng đợc sử dụng thờng có hàm lợng đồng thấp (chứa khoảng 0,35% đồng) nên khơng thể luyện trực tiếp trớc luyện phải tiến hành qua cơng đoạn tuyển khống nhằm nâng hàm lợng đồng lên 10-30%(Chất thải từ trình gọi quặng đuôi).Phơng pháp tuyển phong pháp tuyển quăng đồng phổ biến nay.Vấn đề đặt loại thuốc dùng trình tuyển hợp chất hữu chứa lu huỳnh,phốt pho,nitơ,asen(có thể gây ung th).Một số loại thuốc tuyển thờng dùng:

Xantat: R-O-C(=S)-SH

Tiocar bamat: RO-N(=R)-C(=S)-SH Đitiôphophat: (RO-)2P(=S)-SH

Hợp chất hữu chứa Asen

Bin phỏp x lớ thụng dụng đất đá phế thải q trình tuyển quặng chơn lấp, cần diện tích lớn hàng trăm hécta để chứa chúng,bên cạnh khơng đợc xử lí cẩn thẩn thuốc tuyển ngấm vào đất

Để luyện đồng từ tinh quặng sulfua ngời ta phải tiến hành thông qua sản phẩm trung gian sten đồng luyện đồng thơ,trong q trình lợng đồng mà số kim loại quí nh Au,Ag,Pt (khoảng 1% dới dạng xỉ lò theo đờng học).Xỉ thải không đơc tận thu kim loại thờng đợc mang chơn lấp có số nơi đợc dùng để đóng gạch,lát đờng Trong q trình luyện Sten đồng thơ,chất thải rắn chủ yếu xỉ q trình ơxi hố tạo xỉ sulfua sắt có sten đồng(xỉ có chứa FeO.SiO2) xỉ giai đoạn ơxi hố hoàn nguyên đồng(xỉ gồm lợng nhỏ oxit

kẽm,oxit chì khoảng 1% đồng nguyên liệu).Thờng loại xỉ đ-ợc chôn lấp

Trong đồng thô luyện từ Sten nhiều tạp chất lợng đáng kể kim loại q ,do để khứ tạp chất thu đồng 99,95-99,99% cần tiến hành trình tinh luyện đồng gồm hai bớc: hoả tinh luyện điện phân.Giai đoạn hoả tinh luyện phát sinh lợng xỉ(các oxit kim loại tạp không tan vào Cu).Một phần xỉ giai đoạn đợc tái sử dụng để luyện Sten đồng,phần lại đợc đem chơn lấp.Trong q trình điện phân,chất thải rắn chủ yếu bùn anơt(trong bùn có chứa nhiều kim loại quí nh Au,Ag

khơng đợc tận thu gây lãng phí lớn,tuy nhiên công nghệ nhà máy Việt Nam cịn thấp nên phần lớn bùn đợc đem chơn lấp)

Một số loại chất thảỉ rắn khác nh máy móc thiết bị hỏng,dụng cụ bảo hộ lao động công nhân,hay rác thải sinh hoạt công nhân không chất thải đặc thù nên biện pháp xử lí phân loại xử lí

IV.2 Vấn đề nớc thải

Nứơc thải công nghệ luyện đồng có từ nhiều nguồn với tính chất khác

Trong khâu tuyển quặng,nớc thải chủ yếu nớc rửa chứa tạp chất vơ có hàm lợng chất rắn lơ lửng cao.Trong hoả luyện nớc tham gia q trình làm nguội khí lị nung ( nớc thải loại chứa thành phần tạp chất quặng,đồng kim loại)

Một nguồn nớc thải khác nớc rửa sản phẩm,lắng gặn lọc sản phẩm,dung dịch thải thờng mang tính axít có chứa thành phần kim loại cần luyện nh số chất hoà tan hồ tan quặng nh As,Fe thơng thờng loại nớc thải đợc thu gom vào hồ chứa,lắng xử lí vi sinh

Khi điện phân,dung dịch thải chất điện phân đợc tháo liên tục để giữ cho tạp chất dung dịch dới hạn cho phép.Dung dịch chứa sunphat đồng,axít sunphuaric,tạp chất Ni,As.Bớc đầu việc xử lí dung dịch thu lại Cu cách điện phân với cực dơng khơng tan.Tuy q trình thờng có khả tạo asin dung dịch có As

AsO-+3H2=AsH3+3OH

-Do dung dịch đợc chiết li dung môi hũ trớc điện phân

Với mục đích khử bớt tạp chất dung dịch thu hồi kim loại có ích từ dung dịch có hàm lợng thấp ngời ta dùng q trình xi măng hoá.Các phản ứng xi măng hoá:

Fe + Cu+=Cu+Fe2+ Fe + 2H+=Fe2++H2

thêng kÌm theo giải phóng lợng nhỏ PH3,AsH3,bởi mặt sắt thờng chứa lợng nhỏ P,As dạng photphua asennua

Fe3P2 + 6H+=2PH3+3Fe2+ Fe3As2 + 6H+=2AsH3+3Fe2+

Hiện đồng đợc sản xuất mà không cần dùng mặt sắt cách chiết ly Cu dung môi hữu

Một số nguồn nớc thải khác nh :nớc làm mát thiết bị(loại nớc đợc quy ớc sạch,tuy không bẩn nhng sử dụng nhiệt độ cao kéo theo gỉ sắt thiết bị truyền nhiệt có cố làm cho nớc bị nhiễm bẩn,nớc thải loại làm cho nguồn nớc tăng nhiệt độ nguồn nứơc, mặt khác nghèo oxi hoà tan nên làm chết loại sinh vật),nớc thải sinh hoạt cơng nhân.Lợng nớc thải trung bình nhà máy 9-14m3/ha/ngày.Các loại nớc thải thờng đợc gom vào hồ chứa xử lí lắng,vi sinh trớc thải mơi trờng

IV.3 Vấn đề khí thải khói bụi

Trong nhà máy luyện đồng khói bụi,khí thải thờng phát sinh khâu tuyển quặng hoả luyện quặng đồng

Trong trình nghiền quặng bụi phát sinh tránh khỏi Để khắc phục bụi biện pháp thờng đợc áp dụng phun nớc(biện pháp dựa tợng hấp thụ bám dính hạt bụi bề mặt giọt nớc),cùng với trồng hàng rào xanh ngăn cách khu vực nghiền quặng với khu vục khác

Khi thu hồi Cu từ quặng sunfua , SO2 đợc tạo với số lợng lớn (SO2 khí độc gây tác hại tới hệ thần kinh.tiêu hố),khoảng 30% khí đ-ợc sử dụng để sản xuất H2SO4 lại đđ-ợc thải môi trờng ( SO2 đđ-ợc thải nồng độ khí thải 1-2%, thấp để dùng trực tiếp sản xuất axít).Hàng trăm SO2 từ nguồn đợc thải môi trờng năm.Có nhiều hớng để xử lí SO2 nh tạo khí xả giàu SO2 thích hợp cho việc sản xuất H2SO4 sản sinh lu huỳnh nguyên tố(cách xem lí tởng lu huỳnh dễ lu kho vận chuyển chuyển thành SO2 hay H2SO4 cần thiết.Về ph-ơng diện có phph-ơng pháp thuỷ luyện có triển vọng đờng dẫn đến lu huỳnh nguyên tố cách trực tiếp,tuy phơng pháp thuỷ luyện thờng tốn nên đợc áp dụng).Sau số biện pháp cụ thể:

Cải tiến cơng nghệ sản xuất H2SO4 để sử dụng khí lị luyện chứa 1% SO2 thay khí lị thơng thờng chứa 10% SO2.Thu gom có hiệu khí toả chuyển hố Sten trắng sử dụng lị điện thay cho lị phản xạ

Loại bỏ khơng gây ô nhiễm môi trờng:điều naỳ thực cách hấp thụ chất rắn nh CaO CaCo3 để tạo CaSO4

SO2 + 1/2 O2 + CaO =CaSO4

SO2 + 1/2 O2 + CaCO3 = CaSO4 + CO2

Khó khăn đề xuất phải xử lí lợng chất rắn lớn(thơng thờng phải dùng vơi,phải xử lí CaSO4 cần loại bỏ lu huỳnh.) Có nhiều cách khác để sử dụng SO2:

Chuyển SO2 thành H2SO4 lỗng cách oxi hố có xúc tác pha nớc ( SO2+1/2O2+H2O = H2SO4,axít đợc làm H2SO4 10-15% làm đậm dặc tới 70% hệ thống tuần hồn, đốt chìm)

Hấp thụ chọn lọc hydrôxit amon đa thị trờng bán dới dạng phân bón (SO2+1/2O2+2NH4OH=(NH4)2SO4+H2O ; phơng án dựa việc chuyển SO2thành SO3 sau phun NH3vào dịng khí để tạo tinh thể nhỏ mịn sunphat amôn đợc tách túi vải)

Tạo S nguyên tố: hấp thụ chọn lọc SO2bởi H2O ( độ hoà tan SO2 nớc 228g/l 00C;5,8g/l 900C.Để hấp phụ SO2cần nớc).Sau cho tơng tác với chất lỏng,qua nhiều bớc xử lí để tạo H2S-chất dễ chuyển đổi thành lu huỳnh nguyên tố( trình sử dụng NaAlO2 rắn dung dịch n-ớc xitrat natri,hỗn hợp nóng chảy Na2CO3-LiCO3-K2CO3.Trong hệ khí lị chứa lợng nhỏ SO2,lợng d O2lớn,kết hợp lại tạo thành sunphua kiềm,sau phản ứng với H2để tái sinh chất phản ứng tạo H2S).Cuối để tạo lu huỳnh nguyên tố ngời ta tiến hành hoàn nguyên C khí tự nhiên 1200c:

SO2+C=S+CO2

2SO2+CH4=2S+CO2+2H2O

Ngồi khí SO2và bụi trình tuyển quặng,trong nhà máy luyện đồng cịn có bụi khác hạt mịn vật liệu xử lí lị bị kéo theo ngồi,một phần số chúng đợc thu lại lí do:

Thu hồi hàm lợng kim loại có giá trị,phịng ngừa nhiễm mơi trờng Phơng pháp khử bụi chủ yếu phụ thuộc kích thớc hạt, nhiệt độ độ ẩm khí Thiết bị sử dụng sử dụng q trình xử lí đợc phân thiết bị thu bụi khô hoăc ớt ( Các thiết bị thu bụi khơ gồm có buồng thu bụi trọng lực có chắn , xiclon , thu bụi túi vải Trong thiết bị thu bụi ớt hạt bụi va chạm với nớc đợc thu dạng bùn , phải lọc,sấy bãlọc,tuần hoàn nớc.Thiết bị dùng trongphơng pháp ớt tháp rửa,thờng gồm từ đến thiết bị nối với nhau.Phơng pháp thu bụi ớt đợc a chuộng)

IV.4 Vấn đề vi khí hậu

Các chất thải từ giai đoạn công nghệ luyện đồng không ảnh h-ởng đến sức khoẻ công nhân làm việc nhà máy mà ảnh hh-ởng đến vùng lân cận

Hiện để giảm nồng độ chất độc hại đến giới hạn cho phép khí ngời ta thờng làm khuyếch tán chất vào khí (xây ống khói đa khí độc vào môi trờng) Biện pháp thờng tốn mà không giải triệt để vấn đề(nhà máy luyện đồng Copper Cliff Ontario Canada xây dựng năm 1972,với chiều cao ống khói 381m(vốn đầu t 25 triệu USD),mỗi ngày nhà máy thải môi trờng 2500 SO2,tuy phát đợc bất khí độc hại lớp khơng khí dới thấp xung quanh nhà máy nhng không dám đảm bảo khí khơng rơi xuống với nớc ma)

Nớc thải từ nhà máy luyện đồng(thờng có nhiệt độ cao, nghèo oxi) nớc từ bãi chôn lấp chất thải rắn(thờng chứa số kim loại thuốc tuyển quặng)nếu không đợc thu gom xử lí mà thải trực tiếp mơi trờng gây ô nhiễm nguồn nớc

Trong nhà máy luyện đồng thờng dùng khí ,hơi nớc,và vật liệu nóng chảy(muối nóng chảy,xỉ,sten,kim loại) và vật liệu thờng dễ gây cháy nổ nên cần đợc sử dụng phù hợp(để kim loại nóng chảy xỉ nóng chảy vào nuớc với mục đích làm nguội khơng làm ngợc lại gây nổ,Sten nóng chảy nguy hiểm tiếp xúc với nớc tạo H2S chất gây nổ) Một số vấn đề ô nhiễm khác nh :tiếng ồn nhà máy luyện đồng(trong trình tuyển quặng),dầu bảo dỡng thiết bị máy móc dùng nhà máy(do tính chất đặc biệt loại dầu bền điều kiện mơi trờng nên cần có biện pháp thu gom ),hay xạ nhiệt(trong trình thiêu kết,hoả luyện) ảnh hởng trực tiếp tới sức khoẻ ngời công nhân

Bên cạnh đó,do đặc thù nhà máy luyện đồng,ngời cơng nhân phải làm việc mơi trờng axít,ngời cơng nhân phải có thiết bị bảo hộ(nh quần áo,khẩu trang)

Hiện nay,ở Việt Nam phần lớn nhà máy hay sở luyện đồng (các làng nghề thủ công)thờng nằm gần khu dân c(mà khơng có vùng đệm),trong công nghệ nhà máy thờng lac hậu nên gây vấn đề ô nhiễm nghiêm trọng nhà máy khu dân c liền kề.Do cần phải di dời nhà máy,làng nghề khu vực riêng

Tµi liƯu tham khảo

1) Giáo trình trình sản xuất 2) Giáo trình công nghệ xử lí nớc thải

Tác giả : Trần Văn Nhân

3) Vn đề ô nhiễm công nghiệp mỏ luyện kim Tỏc gi : Fathi Habashi

Dịch giả : Lê Xuân Khuông 4) Đại cơng luyện kim

5) Kỹ thuật hoá học đại cơng (TS Hoàng Thị Diệu Vân)

6) http:// www.copper.com 7) http://vi.wikipedia.org 8) http://en.wikipedia.org