5. Cấu trúc luận văn
1.2.2. Các phương pháp phân hủy quặng
Cĩ nhiều cách để phá mẫu quặng monazit, phổ biến nhất là hai phương pháp hĩa ướt và phương pháp khơ [6],[33],[39].
Phương pháp hĩa ướt: phá hủy quặng bằng axit vơ cơ như H2SO4, HF, HClO4, HNO3, HCl. Hoặc phá hủy bằng kiềm như NaOH rắn, NaOH 40 %, cacbonat kim loại kiềm [1],[39].
Phương pháp khơ: phá hủy quặng ở nhiệt độ cao với các chất khử hoặc chất oxi hĩa như: Clo với sự cĩ mặt của cacbon, hay clo hĩa bằng COCl2 [1],[6]. Việc lựa chọn phương pháp phá mẫu phụ thuộc chủ yếu vào thành phần của nguyên liệu. Nĩi chung axit H2SO4 được dùng cho hầu hết các trường hợp kể cả những trường hợp chất lượng nguyên liệu thay đổi. Phá mẫu bằng xút chỉ
dùng cho những quặng cĩ thành phần quặng monazit cao. Các monazit cĩ giá trị thấp chứa nhiều silicat phá bằng xút sẽ rất phức tạp.
- Phá hủy quặng bằng axit H2SO4 [6],[33]
Đun nĩng bột mịn của quặng monazit trong axit sunfuric đặc (lấy dư gấp 3 lần) ở 200-400 oC trong 3-4 giờ. Pha lỗng sản phẩm vào nước ở nhiệt độ dưới 20 oC.
2RE(PO4) + 3H2SO4 → RE2(SO4)3 + 2H3PO4 (1.53) Th3(PO4)4 + 6H2SO4 → 3Th(SO4)2 +4H3PO4 (1.54)
Thori trong quặng monazit cĩ thể tồn tại phần nhỏ dưới dạng là ThSiO4, khi đĩ ta cĩ phương trình phản ứng sau:
ThSiO4 + 2H2SO4 → Th(SO4)2 + SiO2 + 2H2O (1.55)
Sơ đồ 1.1. Sơ đồ chế hĩa quặng monazit – phương pháp axit.
-Phá hủy quặng bằng xút [6],[39]
Đun nĩng bột quặng monazit trong dung dịch NaOH 45 % (lấy dư gấp 3 lần) ở 150 oC. Các phản ứng xảy ra trong quá trình phân hủy quặng như sau:
2LnPO4 + 6NaOH → 2Ln(OH)3 + 2Na3PO4 (1.56) Th3(PO4)4 + 12NaOH → 3Th(OH)4 +4Na3PO4 (1.57)
Monazite
Bã rắn
Kết tủa muối bazơ của Thori Dung dịch (La, RE)2(SO4)3
Tinh thể muối sunfat của đất hiếm nhĩm nhẹ
Dung dịch muối sunfat của đất hiếm nhĩm nặng H2SO4 đặc
NH4OH
Na2SO4
Sơ đồ 1.2. Sơ đồ chế hĩa quặng monazit – phương pháp kiềm.
-Phân hủy quặng bằng clo hĩa (phương pháp khơ) [6]
Phá mẫu quặng bằng clo chỉ cĩ ý nghĩa khi hợp chất clorua của các NTĐH chủ yếu là nhĩm nhẹ (được dùng để sản xuất hỗn hợp kim loại nhĩm Xeri). Hỗn hợp quặng monazit trộn với C cùng với chất kết dính đĩng thành những viên gạch và đưa vào clo hĩa ở nhiệt độ 700 - 1000 oC.
LnPO4 +2C +3Cl2 → LnCl3 +POCl3 + CO+CO2 (1.58) Th3(PO4)4 +8C + 12Cl2 → 3ThCl4 + 4POCl3 + 4CO+ 4CO2 (1.59)
1.3.Phương pháp tách nguyên tố Thori và Urani