Thu hồi xeri từ bã thải tuyển quặng đồng sin quyền

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM BÙI VIỆT HƢNG THU HỒI XERI TỪ BÃ THẢI TUYỂN QUẶNG ĐỒNG SIN QUYỀN Chun ngành: Hóa vơ Mã số: 60.44.01.13 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS Lƣu Minh Đại Thái Nguyên - 2013 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lƣu Minh Đại người hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện Khoa Học Vật Liệu, anh, chị em phịng Vật Liệu Vơ Cơ – Viện Khoa Học Vật Liệu – Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, thầy cô giáo trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập thực đề tài Cuối xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp, người thân gia đình luôn quan tâm, động viên, giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu Tác giả Luận văn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nôi dung luận văn công trình nghiên tơi hướng dẫn PGS.TS.Lưu Minh Đại Các số liệu kết nêu luận văn hoàn toàn trung thực XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Thái nguyên, tháng năm 2013 Tác giả luận văn PGS.TS Lê Hữu Thiềng Bùi Việt Hƣng XÁC NHẬN CỦA TRƯỞNG KHOA CHUYÊN MÔN TS Nguyễn Thị Hiền Lan Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục i Các ký hiệu dùng luận văn ii Danh mục hình luận văn iii Danh mục bảng luận văn iv MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Các đặc điểm tính chất nguyên tố đất 1.1.1 Vị trí, cấu tạo NTĐH 1.1.2 Số oxi hóa NTĐH 1.1.3 Một số hợp chất NTĐH 1.1.4 Khả tạo phức NTĐH 1.1.5 Một số ứng dụng NTĐH 1.2 Phương pháp thu tổng oxit đất tách riêng xeri 1.2.1 Làm giàu quặng 1.2.2 Tách tổng oxit đất 1.2.3 Phương pháp chiết 11 1.3 Quặng đồng Sin Quyền 16 Chƣơng 2: KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 19 2.1 Các loại hóa chất 19 2.2 Thiết bị 20 2.3 Các phương pháp nghiên cứu 20 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3.1 Tách tổng oxit đất khỏi bã thải đồng Sin Quyền nhà máy tuyển quặng đồng Sin Quyền H2SO4 20 2.3.2 Chiết thu hồi Ce từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền 21 2.4 Phương pháp phân tích 23 2.4.1 Xác định nồng độ axit 23 2.4.2 Phương pháp phân tích hàm lượng tổng oxit đất tinh quặng 23 2.4.3 Phương pháp phân tích hàm lượng đất dung dịch 23 2.4.4 Phân tích định lượng nguyên tố ICP 24 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 Thu tổng oxit đất từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền 25 3.1 Thủy luyện với axit H2SO4 25 3.1.1 Ảnh hưởng tỷ lệ khối lượng axit/ quặng đến hiệu suất thu hồi tổng oxit đất 25 3.1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung quặng đến hiệu suất thu hồi tổng oxit đất 26 3.1.3 Ảnh hưởng thời gian thủy luyện đến hiệu suất thu hồi tổng oxit đất 27 3.1.4 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn/lỏng hòa tách đến hiệu suất thu hồi tổng oxit đất 28 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN CH+ : Nồng độ ban đầu ion H+ CHNO3 : Nồng độ ban đầu axit nitric CRE3+ : Nồng độ ban đầu ion đất D : Hệ số phân bố RE : Nguyên tố đất TPPO : Triphenylphotphin oxit TBP : Tributylphotphat RE3+ : Ion kim loại đất [RE3+]n : Nồng độ cân ion đất pha nước [RE3+]hc : Nồng độ cân ion đất pha hữu NTĐH : Nguyên tố đất [H+]n : Nồng độ cân ion H+ pha nước [H+]hc : Nồng độ cân ion H+ pha hữu TiAp : Triizoamylphotphat DTPA : Axit dietylentriaminpentaaxetic Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN VĂN Hình Ảnh hưởng tỉ lệ axit/quặng đến hiệu suất thu nhận tổng oxit đất 26 Hình 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung quặng sơ đến hiệu suất phân hủy 27 Hình 3.3 Ảnh hưởng thời gian phân hủy đến hiệu suất hịa tách 28 Hình 3.4 Tỷ lệ quặng/ axit 28 Hình 3.5 Hiệu suất thu hồi tổng oxit đất theo nồng độ NaOH 29 Hình 3.6 Hiệu suất thu hồi tổng oxit đất theo nhiệt độ thủy luyện .30 Hình 3.7 Hiệu suất thu hồi theo tỷ lệ khối lượng NaOH/ quặng 31 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN Bảng 1.1: Thành phần hóa học bã thải đồng Sin Quyền sau tuyển 17 Bảng 3.1: Ảnh hưởng tỷ lệ axit/quặng đến hiệu suất thu hồi tổng oxit đất 26 Bảng 3.2 Ảnh hưởng thời gian thủy luyện đến hiệu suất thu hồi tổng oxit đất 27 Bảng 3.3: Hệ số phân bố D La, Ce, Nd nồng độ axit khác nhau: 32 Bảng 3.4: Hệ số phân bố D La, Ce Nd phụ thuộc vào chất muối đẩy Al(NO3)3, Ca(NO3)2, Mg(NO3)2, LiNO3, KNO3 NH4NO3 nồng độ 2M hệ TPPO 0,5M – Toluen - HNO3 0.5 M 33 Bảng 3.5: Ảnh hưởng nồng độ số muối đẩy đến hệ số phân bố La, Ce Nd 34 Bảng 3.6 Ảnh hưởng nồng độ axit nitric đến khả rửa giải NTĐH (III) từ pha hữu (%) 36 Bảng 3.7 Khả rửa, giải chiết Ce(IV) từ pha hữu HNO3 M + H2O2 10% 37 Bảng 3.8 Thành phần NTĐH tổng oxit đất thu hồi từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền 37 Bảng 3.9 Thành phần NTĐH sản phẩm đất 38 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Cùng với phát triển khoa học công nghệ, nguyên tố đất ngày ứng dụng nhiều lĩnh vực khác Nguyên tố đất (NTĐH) nguyên liệu thiếu lĩnh vực chế tạo vật liệu, vật liệu siêu dẫn … Vật liệu đất có mật độ lượng cao, giá thành rẻ, ứng dụng nhiều chế tạo động điện, máy vi tính NTĐH dùng lĩnh vực luyện kim để chế tạo hợp kim trung gian, làm tăng chất lượng thép hợp kim Trong lĩnh vực công nghệ thủy tinh NTĐH dùng làm chất khử mầu, tạo mầu cho thủy tinh chế tạo lăng kính, thấu kính chịu nhiệt, vật liệu mài bóng thiết bị quang học đặc biệt NTĐH sử dụng để sản xuất chất xúc tác công nghệ xử lí khí thải, cộng nghệ xúc tác hóa dầu tổng hợp hữu NTĐH sử dụng chế phẩm dinh dưỡng kích thích sinh trưởng cho trồng mang lại hiệu kinh tế cao nông nghiệp [2] Khu mỏ Sin Quyền đánh giá vùng quặng hỗn hợp gồm ba thành phần đồng, đất vàng Đồng chủ yếu dạng sunfua (chalcopyrit) Mỏ phát hiện, tìm kiếm thăm dị từ năm 1961- 1873, năm 1975 Hội đồng trữ lượng Nhà nước phê duyệt với trữ lượng 52,7 triệu quặng đồng cấp B + C1 +C2, hàm lượng đồng trung bình khoảng 1,03%, tương đương 551,2 nghìn Cu, kèm theo 334 nghìn Re2O3, 35 Au, 25 Ag, 843 nghìn S Vùng quặng có dải chính: dải Lùng Thàng - Pin Ngang Chải phía Tây dải quặng đồng - đất - molybđen Dải Sin Quyền - Nậm Mít dải quặng gồm quặng đồng - đất Dải Thùng Sáng - Lũng Pơ phía Đơng gồm mạch quặng thạch anh - sunfua chứa đồng Diện tích mỏ khơng lớn, trữ lượng quặng phân bố tập trung, thuận tiện cho việc khai thác, ảnh hưởng đến mơi trường đất đai nơng, lâm nghiệp [10] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hiện nay, công nghệ tuyển đồng Sin Quyền nhà máy thu khoáng sản đồng, sắt, lưu huỳnh Quặng thải cơng nghệ tuyển Đồng mỏ Sin Quyền chứa nguyên tố đất đối tượng nghiên cứu thu hồi đất Việc thu hồi khoáng sản chứa đất kĩ thuật thuỷ luyện thu hồi đất chưa triển khai Vì việc nghiên cứu đánh giá khả thu hồi đất từ bã thải tuyển đồng Sin Quyền cần thiết Trong đề tài đề cập đến vấn đề nghiên cứu phương pháp thủy luyện thu hồi tổng oxit đất từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền thu hồi Ce phương pháp chiết với Triphenyl photphinoxit (TPPO) dung dịch HNO3 – muối đẩy nhằm tận thu khống sản có ích đất đồng thời góp phần bảo vệ mơi trường Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 28 90 Hiệu suất (%) 85 80 75 70 65 60 55 50 Thời gian phân hủy (giờ) Hình 3.3 Ảnh hƣởng thời gian phân hủy đến hiệu suất hòa tách Kết nghiên cứu cho thấy tăng thời gian phân hủy hiệu suất thu hồi tổng oxit tăng nhanh, thời gian phân hủy tăng từ đến thi hiệu suất thu hồi không thay đổi Thời gian phân hủy tối ưu 3.1.4 Ảnh hƣởng tỷ lệ rắn/lỏng hòa tách đến hiệu suất thu hồi tổng oxit đất Các thí nghiệm tiến hành điều kiện: tỷ lệ axit/quặng 3/1, thời gian phân hủy giờ, nhiệt độ nung 5000C Tỷ lệ rắn/lỏng q trình hịa tách thay đổi từ 1/1 đến 1/5 Kết khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ lỏng rắn đến hiệu suất thu hồi tổng oxit đất cho hình 3.4 Hiệu suất % Ảnh hưởng tỷ lệ rắn/lỏng 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Hình 3.4 Tỷ lệ quặng/ axit Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 29 Kết nghiên cứu cho thấy tỷ rắn/lỏng từ 1/3 đến 1/5 hiệu suất gần không đổi Tỷ lệ tối ưu 1/4 3.2 Thủy luyện với natri hyđroxit 3.2.1 Ảnh hƣởng nồng độ dung dịch NaOH Các thí nghiệm tiến hành với 30 gam quặng kích thước -0,074 mm dung dịch NaOH có nồng độ thay đổi từ 1M đến 8M, thời gian thủy luyện giờ, tỷ lệ khối lượng dung dịch NaOH/quặng 5/1, nhiệt độ thủy luyện 3000C với hai loại quặng không xử lý nhiệt ban đầu quặng có xử lý nhiệt ban đầu 500oC Kết nghiên cứu trình bày hình 3.5 Hiệu suất thu hồi, % 100 80 60 Quặng không xử lý nhiệt ban đầu 40 Quặng có xử lý nhiệt ban đầu 20 10 11 Nồng độ dung dịch NaOH, mol/lit Hình 3.5 Hiệu suất thu hồi tổng oxit đất theo nồng độ NaOH Từ hình 3.5 nhận thấy hiệu suất thu hồi tổng oxit đất tăng lên theo chiều tăng nồng độ dung dịch NaOH sử dụng Khi nồng độ dung dịch NaOH 8M hiệu suất thu hồi đạt bão hòa Đối với quặng xử lý nhiệt ban đầu, hiệu suất thu hồi cao quặng không xử lý nhiệt ban đầu trình xử lý nhiệt ban đầu phá vỡ phần cấu trúc quặng, làm tăng khả phản ứng tạo điều kiện thuận lợi cho trình hịa tách Nồng độ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 30 dung dịch NaOH thích hợp để tiến hành thí nghiệm quặng xử lý nhiệt ban đầu 8M 3.2.2 Ảnh hƣởng nhiệt độ thủy luyện Các thí nghiệm tiến hành thủy luyện quặng xử lý nhiệt ban đầu 500oC, dung dịch NaOH 8M, tỷ lệ khối lượng dung dịch NaOH/quặng = 5/1, nhiệt độ thủy luyện thay đổi 100-300oC Kết nghiên cứu trình bày hình 3.6 Hiệu suất thu hồi, % 100 90 80 70 60 50 40 30 100 200 300 400 500 Nhiệt độ nung,0C Hình 3.6 Hiệu suất thu hồi tổng oxit đất theo nhiệt độ thủy luyện Kết thí nghiệm cho thấy, tăng nhiệt độ thủy luyện khả phản ứng hợp chất quặng với dung dịch NaOH xảy nhanh chóng dẫn đến hiệu suất thu hồi tổng oxit đất tăng lên Khi nhiệt độ phản ứng đạt 300 oC hiệu suất phản ứng gần không thay đổi, nhiệt độ thích hợp để thực q trình thủy luyện dung dịch NaOH 300 oC 3.2.3 Ảnh hƣởng tỷ lệ NaOH/quặng Các thí nghiệm thủy luyện tiến hành với quặng xử lý nhiệt ban đầu 500oC dung dịch NaOH 8M, tỷ lệ khối lượng dung dịch Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 31 NaOH/quặng (g/g) thay đổi từ 1/1 đến 7/1, nhiệt độ thủy luyện 300 oC, thời Hiệu suất thu hồi, % gian thủy luyện Kết nghiên cứu trình bày hình 3.7 100 80 60 40 20 0 Tỷ lệ khối lượng dung dịch NaOH:quặng (g/g) Hình 3.7 Hiệu suất thu hồi theo tỷ lệ khối lƣợng NaOH/ quặng Đường cong hình 3.7 cho thấy ban đầu tỷ lệ khối lượng dung dịch NaOH/quặng tăng hiệu suất thu hồi tăng nhanh, khoảng tỷ lệ tăng từ 5/1 đến 7/1 hiệu suất thu hồi tổng oxit đất tăng không đáng kể Tỷ lệ khối lượng dung dịch NaOH/quặng thích hợp để tiến hành thí nghiệm 5/1 3.3 Chiết thu hồi Ce từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền 3.3.1 Khảo sát điều kiện tối ƣu để chiết NTĐH hệ chiết Ln(NO3) – HNO3 – Muối đẩy – TPPO – Toluen 3.3.1.1 Ảnh hưởng nồng độ HNO3 đến hệ số phân bố nguyên tố đất Khi chiết nguyên tố đất từ môi trường axit nitric TPPO tương tự chiết TPB, Khi chiết đất TPPO khoảng nồng độ axit nhỏ 7M cân chiết xảy theo phương trình phản ứng: RE+(n) + 3NO3(n) + mTBP(hc) = RE(NO3)3.mTBP(hc) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 32 Và pha nước có nồng độ axit lớn 7M cân chiết xảy theo phương trình phản ứng: RE+(n) + 3NO3(n) + n(H + NO3-)+ mTBP(hc) = Hn[ RE(NO3)3+n].mTBP(hc) Các thí nghiệm tiến hành với tác nhân chiết TPPO 0,5M - toluen, nồng độ Ln(NO3)3 0,1M Nồng độ axit nitric thay đổi từ 0,1M đến 1M Kết thực nghiệm trình bày bảng 3.3 Bảng 3.3: Hệ số phân bố D La, Ce, Nd nồng độ axit khác nhau: [H+] DLa DCe DNd 0,10 0,0073 0,0074 0,0076 0,25 0,0184 0,0187 0,0191 0,50 0,0587 0,0595 0,0608 0,75 0,0551 0,0559 0,0571 1,00 0,0440 0,0446 0,0462 Từ bảng 3.3 nhận thấy NTĐH có số thứ tự nguyên tử lớn hệ số phân bố cao (điều hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu trước [3,6]) Trong phạm vi nồng độ axit nitric khảo sát, hệ số phân bố D NTĐH lớn nồng độ axit nitric đạt cân 0,5M 3.3.1.2 Ảnh hưởng chất muối đẩy đến hệ số phân bố NTĐH Nhằm mục đích tăng cường hệ số phân bố NTĐH, số muối đẩy với anion NO3- sử dụng Các thí nghiệm tiến hành hệ chiết Ln(NO3)3 0,1 M + HNO3 0,5M + TPPO 0,5 M toluene, tỷ lệ pha nước pha hữu 1:1 Nồng độ muối đẩy: Al(NO3)3, Ca(NO3)2, Mg(NO3)2, LiNO3, KNO3 NH4NO3 M Kết cho bảng sau: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 33 Bảng 3.4: Hệ số phân bố D La, Ce Nd phụ thuộc vào chất muối đẩy Al(NO3)3, Ca(NO3)2, Mg(NO3)2, LiNO3, KNO3 NH4NO3 nồng độ 2M hệ TPPO 0,5M – Toluen - HNO3 0.5 M Muối đẩy La Ce Nd KNO3 0.0512 0.0571 0.0626 NH4NO3 0.0549 0.0625 0.0713 LiNO3 0.1513 0.1649 0.1861 Ca(NO3)2 0.0911 0.0986 0.1052 Mg(NO3)2 0.1573 0.1781 0.2017 Al(NO3)3 0.1745 0.1847 0.1991 Từ kết bảng 3.4 cho thấy hệ số phân bố D nguyên tố đất hệ chiết có muối đẩy tăng nhiều so với hệ chiết khơng có muối đẩy Tùy vào loại muối đẩy mà hệ số phân bố tăng lên khoảng từ 2,6 lần đến 8,8 lần Ở điều kiện chiết, khả làm tăng hệ số phân bố D trình chiết muối đẩy xếp theo thứ tự giảm dần: Al(NO3)3 > Mg(NO3)2 > LiNO3 > Ca(NO3)2 > NH4NO3 > KNO3 Điều giải thích sau: Sự có mặt cation muối đẩy hệ chiết làm tăng trình phá vỡ lớp hidrat bao xung quanh ion NTĐH tạo điều kiện thuận lợi cho trình tạo phức với tác nhân chiết Bán kính cation muối đẩy bé điện tích cation muối đẩy lớn q trình xảy mạnh nên làm tăng mạnh hệ số phân bố NTĐH Ngồi có mặt muối đẩy nitrat làm tăng chuyển dịch cân chiết phía tạo phức nitrat đất hiếm, tạo solvat theo cân (1) Ln3+ (n) + 3NO3- (n) + x TPPO (hc)  Ln(NO3)3.xTPPO (hc) (1) 3.3.1.3 Ảnh hưởng nồng độ muối đẩy đến hệ số phân bố nguyên tố đất Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 34 Các thí nghiệm tiến hành điều kiện nồng độ NTĐH 0,1 M, HNO3 0,1 M, TPPO 0,5 M - Toluen, nồng độ muối đẩy thay đổi từ 0,5M đến 3M Kết trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5: Ảnh hƣởng nồng độ số muối đẩy đến hệ số phân bố La, Ce Nd Nồng độ Muối Đẩy(M) Muối đẩy 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 La 0.0198 0.0415 0.0715 0.1214 0.1745 0.2315 0.2915 Ce 0.0201 0.0512 0.0864 0.1329 0.1847 0.2429 0.3005 Nd 0.0239 0.0612 0.0991 0.1449 0.1991 0.2576 0.3149 La 0.0198 0.0379 0.0645 0.1135 0.1573 0.1937 0.2336 Mg(NO3)2 Ce 0.0201 0.0415 0.0831 0.1307 0.1781 0.2097 0.2493 Nd 0.0239 0.0527 0.1025 0.1576 0.2017 0.2437 0.2764 La 0.0198 0.0361 0.0594 0.1039 0.1513 0.1821 0.2039 Ce 0.0201 0.0398 0.0792 0.1168 0.1649 0.1965 0.2169 Nd 0.0239 0.0497 0.0937 0.1341 0.1861 0.2186 0.2365 La 0.0198 0.0314 0.0531 0.0753 0.0911 0.1072 0.1184 Ce 0.0201 0.0358 0.0596 0.0812 0.0986 0.1123 0.1249 Nd 0.0239 0.0427 0.0692 0.0869 0.1052 0.1248 0.1431 La 0.0198 0.0218 0.0365 0.0473 0.0549 0.0637 0.0769 Ce 0.0201 0.0247 0.0417 0.0521 0.0625 0.0712 0.0821 Nd 0.0239 0.0317 0.0493 0.0597 0.0713 0.0819 0.0921 La 0.0198 0.0207 0.0317 0.0435 0.0512 0.0611 0.0712 Ce 0.0201 0.0241 0.0367 0.0475 0.0571 0.0665 0.0758 Nd 0.0239 0.0293 0.0429 0.0526 0.0626 0.0742 0.0859 NTĐH Al(NO3)3 LiNO3 Ca(NO3)2 NH4NO3 KNO3 Từ kết bảng 3.5 ta thấy hệ số phân bố NTĐH tăng theo chiều tăng nồng độ muối đẩy mức độ khác tùy thuộc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 35 vào chất muối đẩy NTĐH khảo sát Khi tăng nồng độ muối đẩy, khả phá vỡ lớp hidrat bao quanh ion NTĐH mạnh tạo điều kiện thuận lợi cho q trình tạo phức, solvat hóa NTĐH TPPO Muối đẩy Al(NO3)3 có hiệu ứng tăng cường chiết tốt giá thành không cao lựa chọn làm muối đẩy cho trình chiết NTĐH 3.3.2 Thu hồi xeri từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền phƣơng pháp chiết với dung môi TPPO dung dịch HNO3 – Al(NO3)3 3.3.2.1 Khảo sát điều kiện rửa, giải chiết nguyên tố đất Các thí nghiệm nghiên cứu khả chiết, hiệu suất rửa giải NTĐH, thori từ pha hữu thực với La(NO 3)3, Nd(NO3)3, Pr(NO3)3, Y(NO3)3, Ce(NO3)4 có nồng độ ban đầu 0,1M Tác nhân chiết TPPO - Toluen Dung dịch HNO3 0,5M Sau chiết, pha hữu rửa chiết nguyên tố dung dịch HNO có nồng độ từ 1M đến 6M Khả rửa giải NTĐH từ pha hữu dung dịch HNO3 trình bày bảng 3.6 Bảng 3.6 cho thấy nồng độ axit tăng, khả rửa giải NTĐH(III) tăng Các NTĐH(III) rửa giải hoàn toàn khỏi pha hữu nồng độ HNO3 4M NTĐH IV – Ce(IV) tạo phức bền với hỗn hợp tác nhân chiết không bị giải chiết giải chiết lần HNO3 6M Ce(NO3)4 giải chiết khỏi pha hữu có mặt H2O2 để khử Ce(IV) Ce(III) Các kết khảo sát rửa giải NTĐH (III) trình bày bảng 3.6 giải chiết thu hồi Ce(IV) bảng 3.7 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 36 Bảng 3.6 Ảnh hƣởng nồng độ axit nitric đến khả rửa giải NTĐH (III) từ pha hữu (%) Lần rửa CHNO3 (M) Lần (%) Lần (%) Lần (%) Tổng (%) 69,40 68,72 66,20 53,12 93,11 92,19 88,67 79,81 98,67 98,65 97,92 83,42 99,90 98,91 98,90 92,15 99,90 99,90 99,90 98,40 99,90 99,90 99,90 99,30 25,10 24,85 23,91 13,24 4,27 4,20 4,08 11,73 1,23 1,21 1,18 12,90 0 0,99 0,97 7,65 0 0 1,50 0 0 0,6 vết vết vết 5,66 vết vết vết 4,86 0 0 1,01 0 0 vết 0 0 vết 0 0 vết 94,50 93,57 90,11 72,02 97,38 96,39 92,75 96,40 99,90 99,86 99,10 97,33 99,90 99,90 99,87 99,80 99,90 99,90 99,90 99,90 99,90 99,90 99,90 99,90 NTĐH La Pr Nd Y Ce(IV) La Pr Nd Y Ce(IV) La Pr Nd Y Ce(IV) La Pr Nd Y Ce(IV) La Pr Nd Y Ce(IV) La Pr Nd Y Ce(IV) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 37 Từ bảng 3.6 3.7, cho thấy để tách NTĐH (III) khỏi Ce pha hữu cần rửa chiết lần HNO3 M Sau giải chiết Ce dung dịch HNO3 4M với 10% H2O2 Bảng 3.7 Khả rửa, giải chiết Ce(IV) từ pha hữu HNO3 M + H2O2 10% Lần 1, (%) CHNO3 (M) Lần 2, (%) Lần 3, (%) Tổng cộng (%) 68,71 23,87 4,72 97,30 92,19 4,20 vết 96,39 97,75 1,20 vết 98,95 98,89 1,01 99,90 3.3.2.2 Chiết thu hồi xeri từ tổng đất bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền Hàm lượng NTĐH (III) xêri thu nhận từ bã thải nhà máy tuyển quặng đồng Sin Quyền bảng 3.8 Qua kết phân tích nêu trên, tổng nhẹ với hàm lượng xêri bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền chiếm cao (48,82%) Bảng 3.8 Thành phần NTĐH tổng oxit đất thu hồi đƣợc từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền TT Nguyên tố Hàm lượng (%) TT Nguyên tố Hàm lượng (%) La 34,1 Dy 0,24 Ce 48,82 10 H0 0,03 Nd 9,83 11 Er 0,14 Pr 4,55 12 Yb 0,01 Sm 0,78 13 Tm 0,07 Eu 0,2 14 Lu 0,01 Tb 0,08 15 Y 0,53 Gd 0,6 16 Th 0,0008 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 38 Trong trình chiết đất (III) xêri lên pha hữu Sử dụng axit HNO3 để giải chiết thu đất (III) pha axit Xeri (IV) lại pha hữu sau trình rửa giải để thu hồi NTĐH (III) Được giải chiết dùng HNO3 4M có chứa H2O2 10% Bảng 3.9 Thành phần NTĐH sản phẩm đất Thành phần NTĐH sản phẩm Ce(IV) NTĐH NTĐH (III) sạch, (%) xêri chiết 1, (%) xêri chiết 2, (%) Lu 0,08 - - Yb 0,1 - - Tm 0,08 Er 0,46 Ho 0,23 Y 5,35 Dy 1,78 Tb 0,42 Gd 3,48 Eu 0,25 Sm 5,80 Nd 32,42 Pr 8,41 Ce La 0,10 - 0,20 vết 0,10 - 0,40 vết 1,50 0,12 1,12 96,50 99,82 39,59 1,20 0,06 Phân đoạn NTĐH (III) có độ 99,19% Phân đoạn Ce (IV)mới đạt độ 96,5% Để thu Ce(IV) có độ cao q trình chiết, rửa chiết lập lại độ Ce(IV) đạt 99,82% trình bày bảng 3.9 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 39 KẾT LUẬN Từ kết thực nghiệm đạt được, luận văn thu kết sau: Lần nghiên cứu thu nhận tổng oxit đất từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền phương pháp thủy luyện với H2SO4 NaOH Kết cho thấy: Phương pháp thủy luyện bằng axit sunfuric có đ un nóng với loại quặng nung sơ đầu có khả thu hời tổng oxit đất cao Điều kiện tối ưu cho trình thủy luyện là: H2SO4 15M, nhiệt độ phân hủy 1800C giờ, tỷ lệ axit/quặng 4:1, nhiệt độ xử lý quặng ban đầu 500 0C giờ, hiệu suất thu hồi đạt 86,76% Với điều kiện tối ưu ở trên, thu hồi tổng oxit nguyên tố đất từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền với thành phần chủ yếu Ce chiếm 48,82%, La chiếm 34,10% Với điều kiện thích hợp để thu hồi tổng oxit đất NaOH là: tỷ lệ NaOH/quặng 5/1, nhiệt độ thủy luyện 300oC thời gian g cho hiệu suất thu hồi 85,41% Nghiên cứu ảnh hưởng số muối đẩy (Al(NO3)3, Mg(NO3)2 LiNO3, Ca(NO3)2, NH4NO3, KNO3) đến hệ số phân bố La, Ce Nd hệ chiết Ln(NO3)3 + HNO3 – TPPO – Toluene Thu hồi làm Ce, nguyên tố đất (III) phương pháp chiết với TPPO có mặt muối đẩy Al(NO3)3 trình rửa giải dung dịch HNO3 4M dung dich HNO3 + 10% H2O2 Quá trình phân chia sản phẩm gồm NTĐH(III) 99,19% Ce(IV) 99,82% Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lưu Minh Đại, Nguyễn Thành Anh, Võ Quang Mai Nghiên cứu thủy luyện bã thải tuyển quặng Sin Quyền thu hồi tổng oxit đất Tạp chí hóa học, T.49(3A), Tr40 – 45, 2010 Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Nghiên cứu ứng dụng đất nước ta, Tạp chí hóa học T5(ĐB) tr- 1-11, 2012 Võ Quang Mai Luận án Tiến sĩ Hoá học (2003) Võ Quang Mai, Tách phân chia đất từ quặng monazit Thừa Thiên Huế TBP PC88A, luận án tiến sỹ Hóa học, Viện Hóa học, 2004 Đặng Vũ Minh (1992), Tình hình nghiên cứu công nghệ ứng dụng đất hiếm, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Trung tâm Thông tin Khoa học, Hà Nội Đào Ngọc Nhiệm Luận văn thạc sỹ Hóa học (2006) Hồng Nhuận, Nghiên cứu điều kiện tách riêng rẽ xeri, lantan, praseođim, neođim từ tinh quặng đất đông Pao, luận án tiến sỹ Hóa học, Trường ĐHKHTN, Hà Nội, 2005 Võ Văn Tân (2000), “Mơ hình hố q trình thu hồi tổng oxit đất Mường Hum phương pháp ngâm chiết với axit nitric”, Tạp chí khoa học trường Đại học, Bộ Giáo dục Đào tạo Võ Văn Tân, Nghiên cứu tách phân chia đất Mường Hum phương pháp chiết với Tributylphotphat, Axit di-(2-etylhexyl) photphoric , luận án Tiến sĩ Hóa học, Trung tâm Khoa học Tự nhiên Công nghệ Quốc gia, Hà Nội, 2001 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 41 10.Trần Văn Trị cs Tài nguyên khoáng sản Việt Nam Tập II, khoáng sản kim loại, Viện nghiên cứu địa chất khoáng sản, Bộ Công Nghiệp, Hà Nội 1998, Tr61 – 61 11.Nguyễn Trọng Uyển, Trần Hồng Côn (1997), “Sự phát triển ngành khoa học Đất Việt Nam”, Tạp chí hố học T 35 (3b),tr 3-7 12.Nguyễn Văn Xá, Phạm Văn Thiêm, Nguyễn Minh Tuyển (1993), “Sử dụng nguyên tố đất hợp chất chúng kỹ nghệ thuỷ tinh gốm sứ”, Tạp chí cơng nghiệp nhẹ, số 6, tr – TIẾNG ANH 13.Agarwal, S K et al (1991), Superconductivity and possible carrier localization in YBa2Cu3-xO7-y As in Ref 47, pp 60 – 76 14.Alemendra, Ericksson Rocha, Ogasawara, Tsuneharu (1996), “Monazite leaching in an autoclave thermodynamic analysis”, Assoc Bras Metal Mater, 1995, 50th (Vol 4), pp – 14 15.De Silva F T, Ogasawara T, Barbosa J P, Mohnemius, A J (1997), Extraction of ytrium from Brazilian xenotime concentrate by sulfation and water – leaching, Trans, Ins Min Metall, 106 (Jan - April), pp 43 – 46 16.W Fisher, W Dietz, O Jubermann, Naturwissenchaften 25 (1937) 348 17.Gupta C K, Suri A K (1992), “Processing of xenotime to rare earth oxide intermediate”, rare Earths proc Int Symp, pp 127 – 137 18.Z Kolarik, S Drazanova, V Chotivka, J Inorg Nucl Chem 33 (1971) 1125-1133 19 Maestro P, Huguenin D (1995), “Industrial applications of rare Earths: Which way for the end of the century?”, J Alloys compd 225, pp 520 – 528 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 42 20.D.E Peppard, G.W Mason, S.W Moline in R.G Bautista, M M Wong (eds): Rare Earths; Extraction, Preparation and Applications, The Minerals, Metals and Materials Soc.,Warrendale 1989 21.D.E Peppard, E.P Horwitz, G.W Mason in R.G Bautista and M M Wong (eds): Rare Earths; Extraction, Preparation and Applications, The Minerals, Metals and Materials Soc.,Warrendale 1989 22.Thind P S, Mittal S K (1988), “Synthesis and physico-chemical properties of zirconium phosphoborate and its application in the quantitative separation of lanthanids”, Synth React Inorg Met Chem Vol 18 (6), pp 593 – 607 23.Tang Xike (1989), Rare earth Elements and Plant, China, Sci Tech Press, Beijing 24.Villani F… (1980), “Rare earth Technology and applications”, Pack Ridge, New jersey, USA, pp 24 – 26 25.Xu Guang Xian, Li Siaoguo (1991) “Theory of countercurrent extraction and its application in rare earth extraction industry”, Proceeding of the International Conference on rare earth minerals and minerals for electronics uses Jan 23 -25, 1991, Hatygi Thailand, pp 429 – 437 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3.1 Tách tổng oxit đất khỏi bã thải đồng Sin Quyền nhà máy tuyển quặng đồng Sin Quyền H2SO4 20 2.3.2 Chiết thu hồi Ce từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền 21 2.4 Phương pháp phân... 98,89 1,01 99,90 3.3.2.2 Chiết thu hồi xeri từ tổng đất bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền Hàm lượng NTĐH (III) xêri thu nhận từ bã thải nhà máy tuyển quặng đồng Sin Quyền bảng 3.8 Qua kết phân... nghiên cứu đánh giá khả thu hồi đất từ bã thải tuyển đồng Sin Quyền cần thiết Sau chúng tơi trình bày kết nghiên cứu nhận Thu tổng oxit đất từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền Phân đoạn khống