Nghiên cứu điều chế zno chất lượng cao từ quặng kẽm bắc kạn bằng phương pháp amoni

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN NGỌC VƯỢNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ ZnO CHẤT LƯỢNG CAO TỪ QUẶNG KẼM BẮC KẠN BẰNG PHƯƠNG PHÁP AMONI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN NGỌC VƯỢNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ ZnO CHẤT LƯỢNG CAO TỪ QUẶNG KẼM OXIT BẮC KẠN BẰNG PHƯƠNG PHÁP AMONI Chun ngành: Hóa vơ Mã số: 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS NGHIÊM XUÂN THUNG Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Qua cơng trình này, em xin cảm ơn PGS.TS Nghiêm Xuân Thung tận tình hướng dẫn để cơng trình hồn thành Em xin cảm ơn tất thầy giáo, cô giáo môn Hóa Vơ thầy khoa Hóa Học – Trường ĐH KHTN – ĐH QG Hà Nội Xin chân thành cảm ơn tới đồng nghiệp Trung tâm Triển khai Công nghệ Viện Công nghệ Xạ nơi tác giả công tác bạn bè lớp động viên, khích lệ tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành luận văn Cũng xin dành tình cảm lịng biết ơn sâu sắc tới người thân gia đình ln chia sẻ động viên hỗ trợ Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2014 Học viên Trần Ngọc Vượng MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU PHẦN TỔNG QUAN 1.1 Tính chất lý hóa học ứng dụng ZnO 1.1.1 Tính chất ZnO 1.1.2 Ứng dụng bột ZnO 1.2 Một số phương pháp điều chế kẽm oxit 1.2.1 Phương pháp thăng hoa oxy hóa 1.2.2 Phương pháp hồn ngun oxy hóa 1.2.3 Phương pháp Thủy luyện axit vô 10 1.2.4 Phương pháp thủy luyện kẽm hệ amoniac tác nhân phối hợp 11 1.2.4.1 Giới thiệu phương pháp 11 1.2.4.2 Ngun tắc lựa chọn thơng số hịa tách quặng chung 11 1.2.4.3 Tinh chế dung dịch 14 1.3 Khái quát quặng kẽm vùng Bắc Kạn 15 PHẦN THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Các hóa chất thiết bị sử dụng đề tài 16 2.1.1 Hóa chất 16 2.1.2 Thiết bị 16 2.2 Các phương pháp đánh giá, kiểm tra chất lượng nguyên liệu sản phẩm 17 2.2.1 Phương pháp xác định hàm lượng kẽm 17 2.2.2 Phơng pháp chuẩn xác ®Þnh Pb b»ng Ditizon (HDz) 18 2.2.3 Phương pháp quang phổ plasma ghép nối phổ khối (ICP-MS) 19 2.2.4 Phương pháp phân tích nhiễu xạ Rơn ghen – XRD 20 2.2.5 Phơng pháp xỏc định diện tích bề mặt riêng sản phẩm ZnO 21 2.2.6 Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron MicroscopySEM) 25 Thực nghiệm 28 2.3.1 Đánh giá thành phần khoáng vật học quặng kẽm oxít hàm lượng kẽm thấp vùng Bắc Kạn 28 2.3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hòa tách quặng kẽm oxit vùng Bắc Kạn hệ tác nhân amoniac amoni cacbonat 28 2.3.2.1 Xác định tỷ lệ nguyên liệu tác nhân hòa tách 28 2.3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ amoniac amoni cacbonat tới khả hòa tách 29 2.3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng kích thước hạt quặng tới khả hòa tách 29 2.3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ tới q trình hịa tách 30 2.3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng thời gian tới q trình hịa tách 30 2.3.2.6 Khảo sát ảnh hưởng đảo trộn tới q trình hịa tách 30 2.3.3 Tinh chế dung dịch hòa tách 31 2.3.4 Nghiên cứu giải pháp công nghệ thu hồi kẽm dung dịch sau hòa tách dạng kẽm oxit chất lượng cao 31 2.3.4.1 Nghiên cứu khả thu nhận muối kẽm cacbonat bazơ từ dung dịch phức kẽm - amoniac - amonicacbonat 31 2.3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung thời gian nung tới chất lượng sản phẩm kẽm oxit 31 PHẦN KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 Đánh giá thành phần khoáng học thành phần hóa học quặng kẽm oxit vùng Bắc Kạn 33 3.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến khả hòa tách quặng kẽm oxit vùng Bắc Kạn hệ tác nhân amoniac amoni cacbonat 35 3.2.1 Xác định tỷ lệ nguyên liệu tác nhân hòa tách 35 3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ amoniac amoni cacbonat tới khả hòa tách 38 3.2.3 Ảnh hưởng kích thước hạt quặng tới khả hịa tách 40 3.2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ tới q trình hịa tách 42 3.2.5 Ảnh hưởng thời gian tới q trình hịa tách 45 3.2.6 Ảnh hưởng đảo trộn tới q trình hịa tách 48 3.3 Nghiên cứu giải pháp công nghệ điều chế kẽm oxit chất lượng cao từ dung dịch sau hòa tách .49 3.3.1.Nghiên cứu khả thu nhận muối kẽm cacbonat bazơ từ dung dịch phức kẽm - amoniac - amonicacbonat 49 3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung thời gian nung tới chất lượng sản phẩm kẽm oxit 50 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………… 59 DANH MỤC BẢNG Stt Kí hiệu Bảng 3.1 Tên bảng Kết phân tích thành phần hóa học mẫu quặng kẽm oxit Bắc Kạn theo phương pháp phân tích quang phổ plasma ghép nối phổ khối(ICP-MS) Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 10 Bảng 3.10 11 Bảng 3.11 12 Bảng 3.12 13 Bảng 3.13 14 Bảng 3.14 Khả hòa tan kẽm oxit hệ amoniac – amoni cacbonat Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu tác nhân hòa tách tới khả hòa tách kẽm Ảnh hưởng nồng độ amoniac amoni cacbonat tới khả hòa tách kẽm Ảnh hưởng kích thước hạt tới khả hịa tách kẽm Ảnh hưởng nhiệt độ tới khả hòa tách Ảnh hưởng thời gian tới hiệu suất hòa tách kẽm Ảnh hưởng yếu tố đảo trộn tới hiệu suất hòa tách kẽm Ảnh hưởng thời gian khuấy xục khí tới hiệu suất thu hồi muối kẽm Sự ảnh hưởng nhiệt độ nung tới chất lượng sản phẩm ZnO Sự ảnh hưởng thời gian nung tới chất lượng sản phẩm ZnO Kết đo bề mặt riêng sản phẩm ZnO thu theo phương pháp amoni Kết đo bề mặt riêng sản phẩm ZnO thu theo phương pháp thăng hoa oxy hóa So sánh chất lượng sản phẩm ZnO thu phương pháp amoni phương pháp thăng hoa oxy hóa DANH MỤC HÌNH VẼ Stt Kí hiệu Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 3.1 Hình 3.2 10 Hình 3.3 11 Hình 3.4 12 Hình 3.5 13 Hình 3.6 14 Hình 3.7 15 Hình 3.8 Tên hình vẽ Cấu trúc lục giác Wurzite tinh thể ZnO Cấu trúc mạng tinh thể kiểu lập phương giả kẽm Cấu trúc mạng tinh thể lập phương kiểu NaCl Thiết bị ICP-MS Máy phân tích nhiễu xạ tia X Siemens D5005 Thiết bị ASAP 2010 - Micromeritics vµ Autochem II 2920Micromeritics Sơ đồ nguyên lý máy chụp SEM Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu quặng kẽm oxit Bắc Kạn Đồ thị thể ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu tác nhân hòa tách tới nồng độ dung dịch kẽm sau hòa tách Đồ thị thể ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu tác nhân hòa tách tới hiệu suất hòa tách kẽm Đồ thị thể ảnh hưởng nồng độ amoniac amoni cacbonat tới nồng độ dung dịch kẽm sau hòa tách Đồ thị thể ảnh hưởng nồng độ amoniac amoni cacbonat tới hiệu suất hòa tách quặng Đồ thị thể ảnh hưởng kích thước hạt tới nồng độ dung dịch kẽm sau hòa tách Đồ thị thể ảnh hưởng kích thước hạt tới hiệu suất hòa tách quặng Đồ thị thể ảnh hưởng nhiệt độ tới nồng độ dung dịch kẽm sau hịa tách 16 Hình 3.9 17 Hình 3.10 18 Hình 3.11 19 Hình 3.12 20 Hình 3.13 21 Hình 3.14 22 Hình 3.15 23 Hình 3.16 24 Hình 3.17 Đồ thị thể ảnh hưởng nhiệt độ tới hiệu suất hòa tách quặng Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian tới nồng độ dung dịch kẽm sau hòa tách nhiệt độ thường Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian tới nồng độ dung dịch kẽm sau hòa tách nhiệt độ 50°C Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian tới hiệu suất hòa tách quặng nhiệt độ thường Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian tới hiệu suất hòa tách quặng nhiệt độ 50°C Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu sản phẩm kẽm oxit sau nung 600°C khoảng thời gian 120 phút Kết chụp bề mặt sản phẩm sau nung 600°C, thời gian 120 phút độ phóng đại 5000 lần Kết chụp bề mặt sản phẩm sau nung 700°C, thời gian 120 phút độ phóng đại 10000 lần Sơ đồ thí nghiệm điều chế kẽm oxít từ quặng kẽm oxít vùng Bắc Kạn phương pháp thủy luyện với hệ tác nhân amoniac amoni cacbonat DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BET ICP - MS IR HDz NR SEM VCNXH V NLNT XRD ZnO amoni ZnO TH OXH Brunauer-Emmet-Teller Inductively coupled plasma mass spectrometry Isoprene Rubber Dithizon Natural Rubber Scanning Electron Microscopy Viện Công nghệ Xạ Hiếm Viện Năng lượng Nguyên tử X Ray Diffraction – Nhiễu xạ Rơnghen Kẽm oxit điều chế theo phương pháp amoni Kẽm oxit điều chế theo phương pháp thăng hoa oxy hóa MỞ ĐẦU Kẽm kim loại phổ biến khai thác sử dụng từ lâu Hiện người ta chưa phát có kẽm kim loại tự nhiên Do kẽm có lực hóa học mạnh với oxy, lưu huỳnh nguyên tố khác nên kẽm thường tồn dạng khống tự nhiên Trong có nhóm thường gặp khống vật sunfua khống vật oxit Ở nước ta khoáng vật chứa kẽm phân bố tương đối rộng tập trung chủ yếu vùng Bắc Kạn, Thái Nguyên Quặng kẽm Bắc Kạn chưa thu hồi nguồn quặng có hàm lượng Zn tương đối nhỏ lượng tạp chất lớn Hiện phương pháp hòa tách quặng kẽm chủ yếu tác nhân axit sunfuric lỗng, khả hịa tách tương đối triệt để hòa tan nhiều tạp chất oxit chất tạp Fe, Cu, As Nếu sử dụng phương pháp hịa tách axit tốn hóa chất tạp chất đồng thời bị hòa tan vào dung dịch với kẽm Việc loại bỏ tạp chất dung dịch sau hòa tách tương đối phức tạp tốn kém, loại quặng quặng kẽm vùng Bắc Kạn Phương pháp thủy luyện sử dụng tác nhân amoniac tác nhân phối hợp khác muối amoni cacbonat, sunphát, clorua dựa sở kẽm kim loại lưỡng tính thc nhóm amoniacat Khi cho tiếp xúc nguyên liệu chứa kẽm dạng oxit, muối với dung dịch hòa tách cho phép hòa tan chọn lọc kẽm tạp chất không mong muốn Pb, Fe nói chung bị giữ lại dạng kết tủa loại bỏ theo phần bã không tan Từ dung dịch hòa tách cho phép thu hồi kẽm dạng 2ZnCO3.3Zn(OH)2 hay ZnCO3 3Zn(OH)2 chất dễ chuyển hóa thành sản phẩm kẽm oxit chất lượng cao hay hợp chất khác kẽm thuận lợi cho việc thu hồi amoniac tái sử dụng cho q trình hịa tách 10 Hình 3.10: Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian tới nồng độ dung dịch kẽm sau hòa tách nhiệt độ thường Hình 3.11: Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian tới nồng độ dung dịch kẽm sau hịa tách nhiệt độ 50°C 55 Hình 3.12: Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian tới hiệu suất hòa tách quặng nhiệt độ thường Hình 3.13: Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian tới hiệu suất hòa tách quặng nhiệt độ 50°C Từ kết bảng đồ thị ta nhận thấy hòa tách nhiệt độ thường thời gian hịa tách kéo dài hiệu hịa tách tăng lên Sau thời gian khoảng 120 phút việc kéo dài thời gian hịa tách khơng làm hiệu suất hịa tách tăng lên nhiều Tuy nhiên hòa tách nhiệt độ cao, 56 trình kéo dài lâu làm giảm hiệu suất q trình hịa tách, điều giải thích bay NH3 khỏi dung dịch hòa tách làm cho kẽm bị kết tủa dạng kẽm cacbonat bazơ vào phần bã khơng tan Vì để thuận lợi đồng cho việc tiến hành thí nghiệm thời gian hòa tách chế độ nhiệt độ phòng nhiệt độ 50°C chọn 120 phút 3.2.6 Ảnh hưởng đảo trộn tới q trình hịa tách Trong q trình thủy luyện, việc khuấy trộn ln yếu tố tác động tới khả hòa tách hiệu suất thu hồi Với nguyên liệu hòa tách quặng nghèo lượng bã lớn yếu tố đảo trộn cần thiết tỷ lệ thể tích R/L cao (200 g quặng/200ml dung dịch hịa tách, tỷ lệ thể tích R/L ≈ 0,5) Để khảo sát ảnh hưởng đảo trộn tới trình hịa tách Các thí nghiệm hịa tách tiến hành theo chế độ hòa tách tĩnh hòa tách có khuấy với tốc độ khuấy trộn 80 vịng / phút Các điều kiện công nghệ sau:  Nhiệt độ hòa tách: Nhiệt độ thường 50°C  Nồng độ tác nhân hòa tách: 80 g NH3/l 60g CO2/l  Thời gian hòa tách 120 phút  Khối lượng quặng 200 g  Thể tích dung dịch hịa tách 200 ml Các dung dịch sau hòa tách lọc bã tiến hành phân tích kết bảng 3.8: Bảng 3.8: Ảnh hưởng yếu tố đảo trộn tới hiệu suất hòa tách kẽm TT Nhiệt độ Kiểu hòa tách Nồng độ (gZnO/l) Hiệu suất t° phòng Tĩnh 31,0 35,6 t° phòng Khuấy 80v/ph 70,2 80,5 50°C Tĩnh 36,7 42,1 50°C Khuấy 80v/ph 74,5 85,5 57 Kết bảng cho thấy với nguyên liệu hòa tách loại quặng oxit Bắc Kạn hàm lượng Zn thấp việc hịa tách tĩnh khơng khả thi nhiệt độ thường nhiệt độ cao hiệu suất thu hồi kẽm thấp so với hịa tách có khuấy Do việc hịa tách có kèm theo q trình khuấy trộn yêu cầu bắt buộc việc hòa tách quặng kẽm oxit Bắc Kạn hệ tác nhân amoniac amoni cacbonat 3.3 Nghiên cứu giải pháp công nghệ điều chế kẽm oxit chất lượng cao từ dung dịch sau hòa tách 3.3.1.Nghiên cứu khả thu nhận muối kẽm cacbonat bazơ từ dung dịch phức kẽm - amoniac - amonicacbonat Để thu hồi kẽm dung dịch dạng ZnO, trước tiên tiến hành thu hồi kẽm dung dịch dạng kết tủa muối kẽm cacbonat bazơ cách loại NH3 khỏi dung dịch đun nóng 70-90°C có kèm theo xục khơng khí [4] Quá trình thu hồi kẽm theo phương pháp amoniac biểu diễn phương trình phản ứng sau: Giai đoạn thủy phân, thu hồi kẽm dạng muối kẽm cacbonat-bazơ : 5Zn(NH3)4CO3 + 4H2O = 2ZnCO3.3Zn(OH)2.H2O ↓ + 3CO2 + 20NH3↑ 4Zn(NH3)4CO3 + 4H2O = ZnCO3.3Zn(OH)2.H2O ↓ + 3CO2 + 16NH3↑ Với lượng 200 ml dung dịch phức kẽm - amoniac – amonicacbonat có nồng độ 70 g/l, tiến hành gia nhiệt kết hợp khuấy trộn khoảng thời gian khác thu lượng kết tủa muối cacbonat bazơ khác Lọc kết tủa, sấy khơ đem phân tích, tính hiệu xuất thu bảng giá trị bảng 3.9: 58 Bảng 3.9: Ảnh hưởng thời gian khuấy xục khí tới hiệu suất thu hồi muối kẽm TT Thời gian Khối lượng Hàm lượng Hiệu suất (phút) (g) ZnO (%) (%) 30 12,6 72,1 65,0 60 16,4 71,9 84,0 90 17,5 71,8 90,0 120 18,5 71,8 95,0 150 19,1 71,6 98,0 180 19,3 71,3 98,5 Từ kết bảng 3.9 ta thấy thời gian gia nhiệt xục khí kéo dài hiệu suất thu hồi kẽm cao Tuy nhiên đến khoảng thời gian 150 phút gần lượng kẽm dung dịch thu hồi dạng muối kẽm cacbonat bazơ Thời gian kéo dài hiệu suất tăng lên hàm lượng ZnO giảm hình thành lượng muối kẽm cacbonat trung tính [2] Vì thời gian thích hợp để gia nhiệt xục khí 150 phút Dung dịch sau lọc hết kết tủa dùng để quay vòng hòa tách quặng 3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung thời gian nung tới chất lượng sản phẩm kẽm oxit Giai đoạn nung thu sản phẩm ZnO xảy phản ứng sau: ZnCO3.3Zn(OH)2.H2O → 4ZnO + CO2 + 7H2O Trong giai đoạn này, sản phẩm sau sấy bị bung trình tách nước nội phân tử với khí CO2 phản ứng phân hủy nhiệt muối kẽm cacbonat bazơ tạo cho phép thu nhận bột ZnO thành phẩm Nhiệt độ nung ảnh hưởng lớn tới chất lượng sản phẩm thu Theo nghiên cứu trước muối kẽm cacbonat bazơ bắt đầu phân hủy nhẹ nhiệt độ 59 200°C sau tốc độ phân hủy tăng nhanh gần hoàn toàn đạt nhiệt độ 350°C [2] Nếu nhiệt độ thấp thời gian phân hủy lâu, hàm lượng ZnO sản phẩm thấp Nếu nhiệt độ q cao hạt ZnO bị kết khối ảnh hưởng tới diện tích bề mặt riêng sản phẩm, điều phù hợp với kết mà thu thực nghiệm Với sản phẩm ZnO chất lượng cao hàm lượng kẽm thơng thường phải lớn 99,5% để đạt chất lượng sản phẩm mong muốn nhiệt độ nung khảo sát khoảng nhiệt độ từ 350-700°C Tiến hành nung muối kẽm cacbonat bazơ khoảng thời gian 120 phút nhiệt độ khác nung 600°C khoảng thời gian từ 60 phút tới 180 phút Sự ảnh hưởng nhiệt độ nung thời gian nung thể bảng 3.10 bảng 3.11 đây: Bảng 3.10: Sự ảnh hưởng nhiệt độ nung tới chất lượng sản phẩm ZnO TT Nhiệt độ Thời gian (phút) Hàm lượng ZnO (%) 350 120 98,5 400 120 98,8 450 120 99,0 500 120 99,1 550 120 99,3 600 120 99,5 650 120 99,5 700 120 99,7 60 Bảng 3.11: Sự ảnh hưởng thời gian nung tới chất lượng sản phẩm ZnO TT Nhiệt độ Thời gian (phút) Hàm lượng ZnO (%) 600 60 99,1 600 90 99,3 600 120 99,5 600 150 99,5 600 180 99,6 Từ số liệu thu được, khẳng định nhiệt độ thời gian có ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm Để hàm lượng ZnO sản phẩm đạt tiêu chuẩn thương mại sử dụng thời gian nung 120 phút nhiệt độ 600°C Mặc dù nhiệt độ nung tương đối cao gây ảnh hưởng tới hình thái học sản phẩm diện tích bề mặt riêng sản phẩm Để xác định pha tạp chất xác định xem muối kẽm cacbonat bazơ phân hủy hồn tồn chưa chúng tơi sử dụng phương pháp nhiễu xạ tia X Hình 3.14: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu sản phẩm kẽm oxit sau nung 600°C khoảng thời gian 120 phút 61 Kết phân tích X-Ray mẫu cho thấy pick phù hợp với kẽm oxit không tồn pha tạp chất sản phẩm kẽm oxit Chứng tỏ sản phẩm ZnO thu có độ tinh khiết cao Tiến hành chụp bề mặt sản phẩm ZnO kính hiển vi điện tử quét (SEM) để đánh giá hình thái học bề mặt sản phẩm Hình 3.15 Kết chụp bề mặt sản phẩm sau nung 600°C, thời gian 120 phút độ phóng đại 5000 lần Hình 3.16 Kết chụp bề mặt sản phẩm sau nung 700°C, thời gian 120 phút độ phóng đại 10000 lần 62 Từ kết quả chụp bề mặt sản phẩm hình 3.15 3.16 đánh giá sản phẩm nung 600°C tương đối tơi xốp sản phẩm tạo thành sau nung 700°C bắt đầu xảy tượng kết tụ, qua đánh giá diện tích bề mặt riêng sản phẩm tạo thành nung kẽm cacbonat bazơ 600°C có diện tích bề mặt riêng lớn sản phẩm tạo thành nung kẽm cacbonat bazơ 700°C Kích cỡ hạt kẽm oxit nhỏ 0,5 µm Sản phẩm ZnO thu phương pháp amoni sản phẩm ZnO thu phương pháp thăng hoa oxy hóa Viện CNXH đo phương pháp BET Kết thu trình bày bảng kết 12 13 đây: Bảng 3.12: Kết đo bề mặt riêng sản phẩm ZnO thu theo phương pháp amoni 63 Bảng 3.13: Kết đo bề mặt riêng sản phẩm ZnO thu theo phương pháp thăng hoa oxy hóa Từ bảng kết bảng 12 bảng 13 nhận thấy sản phẩm ZnO thu theo phương pháp amoni có diện tích bề mặt riêng 26,4 m2/g vượt trội hẳn diện tích bề mặt riêng sản phẩm ZnO sản xuất theo phương pháp thăng hoa oxy hóa có giá trị vào khoảng m2/g Phân tích hàm lượng chì sản phẩm ZnO thu theo phương pháp amoni phương pháp chuẩn độ thấy giá trị hàm lượng Pb mẫu thấp ≈ 0,01% Bảng so sánh chất lượng sản phẩm ZnO thu theo phương pháp amoni sản phẩm ZnO chất lượng cao thu theo phương pháp thăng hoa oxy hóa trình bày bảng 3.14 64 Bảng 3.14: So sánh chất lượng sản phẩm ZnO amoni sản phẩm ZnO thăng hoa oxy hóa TT Loại sản phẩm %ZnO %Pb Diện tích bề mặt riêng (m2/g) ZnO amoni 99,5 0,01 26,4 ZnO TH oxh 99,5 0,05 6,0 Từ số liệu tổng hợp bảng 14 đánh giá chất lượng sản phẩm ZnO thu theo phương pháp amoni đạt tiêu chuẩn thương mại sản phẩm ZnO chất lượng cao, chí cịn có nhiều thơng số vượt trội hẳn Do diện tích bề mặt riêng lớn nên coi sản phẩm ZnO điều chế theo phương pháp amoni loại sản phẩm ZnO hoạt tính có giá trị kinh tế cao Sau thí nghiệm khảo sát, đánh giá kết luận chúng tơi đề xuất quy trình thí nghiệm điều chế kẽm oxit chất lượng cao từ quặng kẽm oxit vùng Bắc Kạn hình 3.17 65 Quặng kẽm Bắc Kạn Hòa tách (120 phút) Bã DD 80g NH3 60g CO2/l Lọc Kết tủa (t0 80oC); xục khí 150 phút Lọc, rửa, sấy Kẽm cacbonat bazơ Nung 600oC (120 phút) ZnO 99,5% Hình 3.17: Sơ đồ thí nghiệm điều chế kẽm oxít từ quặng kẽm oxít vùng Bắc Kạn phương pháp thủy luyện với hệ tác nhân amoniac amoni cacbonat 66 KẾT LUẬN Từ kết thí nghiệm thu chúng tơi có số kết luận sau: Đã tiến hành phân tích xác định hàm lượng Zn quặng kẽm oxit Bắc Kạn 7%, kẽm tồn dạng khoáng hỗn hợp Zn(ClO3)26H2O chiếm 18%, Na4Zn2Si3O10 chiếm 12% Hàm lượng tạp chất lớn chủ yếu Fe Pb Thực nghiệm cho thấy sử dụng hệ tác nhân chứa 80g NH3 60g CO2/l để hòa tách chọn lọc kẽm với tỷ lệ 200g quặng/200ml dung dịch, quặng nghiền nhỏ tới kích thước cỡ hạt nhỏ 0,125 mm Thời gian hòa tách 2h với tốc độ khuấy 80 vòng/phút nhiệt độ thường 50°C tùy điều kiện cho phép Hiệu suất hòa tách đạt từ 80% đến 85% Quá trình thu hồi kẽm thực q trình kết tủa kẽm dạng muối kẽm cacbonat bazơ cách tách loại NH3 nhiệt độ 80°C kèm xục không khí thời gian 150 phút Hiệu suất thu hồi đạt 98% Với điều kiện nung nhiệt độ 600°C, thời gian 120 phút từ kết tủa kẽm Cacbonat Bazơ thu ZnO có độ 99,5%, hàm lượng tạp chất Pb < 0,01%, kích thước hạt nhỏ 0,5 µm Diện tích bề mặt riêng sản phẩm đạt 26,4 m2/g 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Http://www.vinachem.com.vn/XBP/TT0103/0103.IV [2] Nguyễn Văn Tuấn (2008), “Nghiên cứu cải tiến thiết bị công nghệ sản xuất bột oxit kẽm chất lượng cao lò quay” 229.07.RD/HĐ – KHCN 2008, Công ty TNHH NN MTV Kim loại màu Thái nguyên – Bộ Công thương [3] Lê Minh Tuấn (2006), “Nghiên cứu công nghệ điều chế chất trợ xúc tiến lưu hóa cao su có chứa kẽm oxit hoạt tính”, BCKH 12/2006 Viện CNXH Viện NLNT VN [4] Lê Xn Khng (1997), “Lý thuyết q trình luyện kim”, Nhà xuất Giáo dục [5] Phạm Minh Tuấn (2008), “Hồn thiện cơng nghệ dây chuyền thiết bị cho sản xuất ZnO 98,5% quy mô 150tấn/năm”, DAT-NLNT/06-04 (2008), Viện CNXH - Viện NLNT VN [6] Phan Đình Thịnh (2007), BCKH 06/2007, “Hồn thiện cơng nghệ sản xuất kẽm cacbonat”, Viện CNXH, Viện NLNT VN [7]Vũ Thị Thanh Thủy (2009), “Chế tạo vật liệu ZnO có cấu trúc nanomet phương pháp hóa”, Luận văn Thạc sĩ khoa học, ĐHKHTN - ĐHQG Hà Nội Tiếng Anh [8] Daniel A D Boateng (1992), “Method for the solvent extraction of Zinc”, US patent 5135652 [9] Frank H Murphy, Matt W Oleksy (1989), “Recovery of Zinc and ammonium chloride”, US patent 4865831 [10] http://www.zinc.org/info/zinc_oxide_applications [11] Nicholas J Welham, Garry M Johnston, Matthew L Sutclife (2013), “Method for ammoniacal leaching”, US patent 8388729 B2 68 [12] Raymond Lee Nip (2003), “Method for preparing of zinc carbonate”, US patent 6555 075 [13] W.Herbert Burrows (1974), “Zinc oxide recovery process”, US patent 3849121 [14] Wikipedia-Online Dictionary [15] Yeonuk Choi, Serge Payant, Joo Kim (2004), “Product of zinc oxide from acid soluble ore using precipitation method”, US patent 6726889 B2 [16] Y Sawada (1996), Thermal analysis of basic carbonate – Thermochimica, Acta 273 69 ... chế ZnO chất lượng cao từ quặng kẽm Bắc Kạn phương pháp amoni ” đặt mục tiêu xác định quy trình cơng nghệ điều chế kẽm oxit chất lượng cao từ quặng kẽm vùng Bắc Kạn phương pháp amoni 11 PHẦN TỔNG... 3.3 Nghiên cứu giải pháp công nghệ điều chế kẽm oxit chất lượng cao từ dung dịch sau hòa tách .49 3.3.1 .Nghiên cứu khả thu nhận muối kẽm cacbonat bazơ từ dung dịch phức kẽm - amoniac - amonicacbonat... ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN NGỌC VƯỢNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ ZnO CHẤT LƯỢNG CAO TỪ QUẶNG KẼM OXIT BẮC KẠN BẰNG PHƯƠNG PHÁP AMONI Chun ngành: Hóa vơ Mã số: 60440113 LUẬN VĂN THẠC