BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SẢN PHẨM TRUNG GIAN HÀM LƯỢNG 57 – 63% ZrO2 TRONG QUÁ TRÌNH TUYỂN QUẶNG ZIRCON LÊN 65% ZrO2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP AXIT SUNFURIC CNĐT: KS.
Trang 1BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SẢN PHẨM TRUNG GIAN HÀM LƯỢNG 57 – 63% ZrO2 TRONG QUÁ TRÌNH TUYỂN QUẶNG ZIRCON LÊN 65% ZrO2 BẰNG
PHƯƠNG PHÁP AXIT SUNFURIC
CNĐT: KS ĐINH QUANG HƯNG
9585
HÀ NỘI – 2012
Trang 2
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SẢN PHẨM TRUNG GIAN HÀM LƯỢNG 57 – 63% ZrO2 TRONG QUÁ TRÌNH TUYỂN QUẶNG ZIRCON LÊN 65% ZrO2 BẰNG
PHƯƠNG PHÁP AXIT SUNFURIC
(Thực hiện theo Hợp đồng đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp công nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số 06.12.RD/HĐ-KHCN, ngày 16 tháng 01 năm 2012 giữa Bộ Công Thương và Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim)
Cơ quan chủ trì : Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim
Cơ quan chủ quản : Bộ Công Thương Chủ nhiệm đề tài : KS Đinh Quang Hưng Những người thực hiện:
Trang 3NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN STT HỌ VÀ TÊN HỌC HÀM ĐƠN VỊ CÔNG TÁC
1 Đinh Quang Hưng KS luyện kim Viện khoa học và Công nghệ Mỏ -
Trang 42
MỤC LỤC
MỤC LỤC 2
TÓM TẮT 4
MỞ ĐẦU 5
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6
1.1. ZIRCONI SILICAT VÀ ỨNG DỤNG 6
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 8
1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước 8
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 11
1.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13
CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 18
2.1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 18
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu 18
2.1.1. Các bước cần triển khai 18
2.3. MẪU NGHIÊN CỨU 19
2.4. NGUYÊN VẬT LIỆU HÓA CHẤT DÙNG CHO NGHIÊN CỨU 20
2.5. THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 20
2.6. CÔNG TÁC PHÂN TÍCH 22
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23
3.2. NUNG SUNFAT HÓA 25
3.2.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ axit/quặng 25
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ axit sunfuric 27
3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ 28
3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian 29
3.3. HÒA TÁCH 31
3.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ hòa tách 31
3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian 32
3.4. KIỂM TRA VÀ ÁP DỤNG TRÊN QUY MÔ MỞ RỘNG 35
3.5. TỔNG HỢP KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 35
Trang 53.6. ĐỊNH HƯỚNG VỀ XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG 37
3.6.1. Xử lý khi thải trong quá trình nung sunfat hóa 37
3.6.2. Định hướng xử lý chất thải lỏng 37
3.6.3. Định hướng xử lý chất thải rắn 38
3.7. DỰ KIẾN SƠ BỘ TIÊU HAO NGUYÊN, NHIÊN VẬT LIỆU 38
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40
PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined.
Trang 64
TÓM TẮT
Tinh quặng zircon thu được qua quá trình tuyển chỉ đạt khoảng 60- 70 % khối lượng có hàm lượng ≥ 65% ZrO2 để xuất khẩu Lượng tinh quặng zircon còn lại nằm trong sản phẩm trung gian chiếm 30 - 40 % có hàm lượng 57 - 63% ZrO2, loại tinh quặng này chưa đạt tiêu chuẩn để xuất khẩu, giá bán loại này rất thấp so với tinh quặng có hàm lượng ≥65% ZrO2
Đề tài đã tiến hành nghiên cứu tổng quan cơ sở lý thuyết, các phương pháp nghiên cứu trên thế giới cũng như trong nước, và đưa ra quy trình xử lý sản phẩm trung gian hàm lượng 57 – 63% ZrO2 lên 65% ZrO2 bằng phương pháp axit sunfuric Đề tài đã nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật như nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ axit/quặng…các kết quả cụ thể như sau:
- Nung sunfat hóa:
+ Tỷ lệ axit/quặng: 44,16%
+ Nồng độ axit sunfuric: 90% H2SO4
+ Nhiệt độ nung sunfat hóa: 240oC
+ Thời gian nung sunfat hóa: 2,5 giờ
- Hòa tách:
+ Nhiệt độ hòa tách: 50oC
+ Thời gian hòa tách: 20 phút
+ Xử lý tách SiO2 bằng dung dịch 1,3% NaOH, ở nhiệt độ 97oC, trong thời gian 1,5 giờ
Kết quả phân tích thành phần hóa học của sản phẩm đã đạt được chỉ tiêu hàm lượng ZrO2 ≥ 65%, hiệu suất thu hồi zircon đạt 98% Đề tài đã đưa ra được
sơ đồ công nghệ có khả năng ứng dụng vào thực tiễn sản xuất để nâng cao giá trị quặng zircon
Trang 7MỞ ĐẦU
Zircon là khoáng sản có giá trị kinh tế cao, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, sản xuất như: Gốm sứ, luyện kim, thiết bị điện, Ở các nước phát triển nhu cầu sử dụng zircon ngày càng tăng, và ứng dụng trong nhiều lĩnh
vực mới
Ở Việt Nam nguồn khoáng sản zircon phần lớn đi kèm trong các mỏ titan
sa khoáng và tập trung nhiều ở các mỏ tại Hà Tĩnh, Huế và Bình Thuận Hiện nay loại khoáng sản này hầu hết xuất khẩu ở dạng thô Sản lượng tinh quặng zircon có hàm lượng ≥65% ZrO2 còn khiêm tốn so với tổng lượng khai thác Nguyên nhân là do công nghệ khai thác và chế biến còn hạn chế, sản phẩm trung gian có hàm lượng ZrO2 thấp là phổ biến do ZrO2 còn đi kèm nhiều tạp chất như: sắt, rutin, silimanite,… do vậy giá trị kinh tế mang lại không lớn, sản phẩm này cần phải được xử lý nhằm mang lại hiệu quả kinh tế hơn nữa
Để mang lại giá trị kinh tế cao hơn cho sản phẩm zircon trung gian, Bộ Công Thương đã cho phép Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim triển
khai đề tài: “ Nghiên cứu công nghệ xử lý sản phẩm trung gian hàm lượng 57 –
63% ZrO2 trong quá trình tuyển quặng zircon lên ≥ 65% bằng phương pháp axit sulfuric ” theo quyết định số 6968/QĐ-BCT, ngày 29 tháng 12 năm 2011 về việc
đặt hàng thực hiện các nhiệm vụ khoa học và công nghệ năm 2012
Mục tiêu của đề tài:
- Đưa ra được quy trình công nghệ xử lý sản phẩm trung gian từ 57 – 63% ZrO2 trong quá trình tuyển quặng zircon lên trên 65% ZrO2 bằng phương pháp axit sunfuric
- Hiệu suất thu hồi zircon đạt trên 80%
- Sơ đồ công nghệ có khả năng ứng dụng vào thực tiễn sản xuất
Trang 8Zircon thường được làm giàu đến 65% ZrO2 và được loại bỏ các tạp chất như Fe2O3, TiO2 bằng hệ thống tuyển từ có cường độ từ trường cao và tuyển điện sau đó đưa vào nghiền để tạo các sản phẩm bột
Zircon sau nghiền được sản xuất bởi quá trình nghiền khô hoặc nghiền ướt Công nghệ nghiền khô dùng để sản xuất các sản phẩm zircon có cỡ hạt từ 5 ÷ 74µm Đối với yêu cầu cỡ hạt zircon nhỏ hơn ta phải áp dụng công nghệ nghiền ướt liên tục hoặc gián đoạn Vật nghiền thường sử dụng bi cao nhôm hoặc bi zircon Sản phẩm zircon qua nghiền được phân làm hai dòng sản phẩm chính:
- Bột zircon: có cỡ hạt từ 45 ÷74µm
- Zirco siêu mịn: có cỡ hạt từ 1 ÷ 5µm
Do có những tính chất hóa lý đặc biệt, zircon được sử dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp khác nhau, các lĩnh vực ứng dụng zircon trên thế giới như bảng 1
Bảng 1 Các lĩnh vực ứng dụng của zircon
Ngành Gốm sứ Vật liệu chịu lửa Đúc Kính CRT, pha lê hóa chất Zircon Khác
Tỷ lệ %/2006 56,5 12,31 12,86 3,4 12,5 2,4 Tốc độ % tăng
trưởng 2000 - 2010 5,1 1,0 0,2 -13,6 5,5 1,7
Trang 9Các ứng dụng khác bao gồm: làm vỏ que hàn và làm vật liệu chống mài mòn trong các lò công nghiệp
Tại Việt Nam, zircon được sử dụng chủ yếu cho ngành gốm sứ và một phần nhỏ cho ngành đúc kim loại Hầu hết các nhà sản xuất gạch men, đồ sứ vệ sinh tráng men và các nhà sản xuất men gốm (frit) là các nhà tiêu thụ chính cho sản phẩm zircon siêu mịn
¾ Tình hình thị trường zircon trên thế giới và Việt Nam [10]
* Thế giới:
Những cơ sở nghiền zircon bột, zircon tiêu thụ gần 72% tổng lượng zircon thô (dạng nguyên hạt) Sáu cơ sở nghiền zircon lớn nhất thế giới chiếm 60% thị trường thế giới Sản lượng các nhà sản xuất chính chiếm 1,050 triệu tấn
* Tại Việt Nam:
Hiện nay hầu hết các nhà sản xuất ilmenit thành viên Hiệp hội Titan Việt Nam đều sản xuất sản phẩm zircon Trong vòng 15 năm qua từ một sản phẩm có giá trị thấp, zircon đã trở thành một sản phẩm đóng góp đáng kể vào lợi nhuận
của các cơ sở sản xuất
¾ Tiềm năng và trữ lượng zircon ở Việt Nam
Nếu so sánh về mặt tiềm năng tài nguyên thì trữ lượng ilmenit-zircon của Việt Nam chiếm khoảng 5% trữ lượng của toàn thế giới (chưa kể trữ lượng đang được Cục địa chất đánh giá) Hàm lượng khoáng vật zircon trong quặng titan sa khoáng Việt Nam là: 20-50 kg/m3
Vùng ven biển Hải Phòng - Thái Bình - Nam Định: Trữ lượng ước tính khoảng 3 ngàn tấn zircon
Vùng ven biển Nghệ An - Hà Tĩnh: Tổng trữ lượng vùng này được đánh giá là khoảng hơn 322 ngàn tấn zircon
Vùng ven biển Thừa Thiên - Huế : Trữ lượng và tài nguyên là 510 ngàn tấn zircon
Trang 10Phát hiện mới: Liên đoàn Địa Chất Trung Trung Bộ được Bộ Tài nguyên
và Môi trường và Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam giao nhiệm vụ " Đánh giá sa khoáng ven biển từ Khánh Hòa đến Bà Rịa - Vũng Tàu" từ năm 2005 ÷
2008 với đối tượng chính chứa sa khoáng là cát vàng, xám tạo thành do gió
Liên đoàn đã phát hiện tầng cát đỏ ven biển các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận chứa sa khoáng có ý nghĩa công nghiệp Tầng cát đỏ được thành tạo trong môi trường biển, chứa sa khoáng titan - zircon với hàm lượng không cao, phân bố tương đối đồng đều với quy mô rất lớn Theo nghiên cứu mẫu tuyển cát đỏ do
Viện khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim chủ trì, đã tách và tuyển nâng cao hàm lượng zircon lên 57% ZrO2
1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Trên thế giới đã có rất nhiều các nghiên cứu nâng cao hàm lượng zircon bằng các phương pháp như sau:
- Kết hợp các phương pháp tuyển trọng lực và tuyển nổi, nâng cao hàm lượng tinh quặng lên trên 63% ZrO2 Tuy nhiên phương pháp này vẫn còn lượng lớn sản phẩm trung gian có hàm lượng ZrO2 dưới 63%, sản phẩm này có giá trị kinh tế thấp và chưa đủ tiêu chuẩn xuất khẩu Phần đuôi thải cũng chưa tách được hết zircon gây lãng phí [1]
- Nghiên cứu nâng cao chất lượng zircon ở vùng SATTANKULAM Ấn Độ bằng phương pháp hòa tách axit nóng (HAL), nghiên cứu tập trung vào loại bỏ
Trang 11lớp oxit sắt bao phủ trên bề mặt hạt zircon và các tạp chất khác như rutin, ilmenite, silimanite,…[6]
+ Trong quy trình này, zircon được trộn với 40% axit sunfuric, sau đó hỗn hợp được nung nóng ở 150oC trong 2 đến 3 giờ, sản phẩm nung được khuấy trong nước khoảng 30 phút, sau đó rửa sạch và sấy khô
Sản phẩm của quy trình cho chất lượng tốt, bề mặt hạt khoáng zircon sáng trong hơn, hàm lượng zircon được nâng cao trên 65% ZrO2
Bảng 2 Chất lượng zircon ở vùng SATTANKULAM - Ấn Độ xử lý bằng phương pháp hòa tách axit nóng (HAL)
Hình 1a Hạt zircon trước khi xử lý
trong axit sufuric
Hình 1b Hạt zircon sau khi xử lý trong
axit sunfuric
- Nghiên cứu của Viện Mỏ và Luyện kim Nam Phi, sử dụng quy trình hòa tách axít nóng để xử lý nâng cao chất lượng quặng zircon và được ứng dụng vào dây truyền sản xuất zircon chất lượng cao của công ty Namakwa sand – Nam
Trang 1210
Phi Nghiên cứu tập trung chủ yếu vào loại bỏ lớp phủ oxit sắt trên bề mặt hạt khoáng zircon Sản phẩm thu được có hàm lượng zircon > 65% ZrO2.[5] Trong hình 2 biểu diễn sơ đồ công nghệ quy trình xử lý quặng zircon bằng axit sunfuric do viện Mỏ và Luyện kim Nam Phi công bố
Hình 2 Sơ đồ công nghệ xử lý quặng zircon bằng phương pháp hòa tách axit
nóng (HAL) do Viện Mỏ và Luyện kim Nam Phi công bố
Quá trình phản ứng diễn ra trong lò ống quay, ở đây quặng zircon và axit vừa được trộn đều với nhau vừa được gia nhiệt tới 160oC Quá trình đi của liệu được thể hiện trong hình 3
Trang 13Hình 3 Sơ đồ hoạt động của lò ống quay sử dụng cho hòa tách axit nóng
Thời gian của quá trình hòa tách trong khoảng 90 – 150 phút, lượng axit sunfuric khoảng 40%, tỷ lệ lỏng/rắn:1/2
Hình 4 Ảnh chụp hạt khoáng zircon sau khi xử lý bằng axit sunfuric do Viện
nghiên cứu Mỏ - Luyện kim Nam Phi tiến hành
1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước
Hiện nay tại Việt Nam tinh quặng zircon được thu hồi trong quá trình tuyển quặng ilmenite từ sa khoáng ven biển Lượng zircon thu được khi tuyển quặng ilmenite chiếm khoảng 5 - 15% khoáng vật nặng với sản lượng khoảng 100.000 tấn/ năm Tinh quặng zircon thu được qua tuyển từ , tuyển điện chỉ đạt khoảng 60- 70 % khối lượng có hàm lượng ≥ 65% ZrO2 để xuất khẩu Lượng tinh quặng zircon còn lại nằm trong sản phẩm trung gian chiếm 30 - 40 % có
Trang 1412
hàm lượng 57 - 63% ZrO2, loại tinh quặng này chưa đạt tiêu chuẩn xuất khẩu, giá bán loại này rất thấp so với tinh quặng có hàm lượng ≥65% ZrO2
Đề tài: “ Nâng cao chất lượng tinh quặng zircon bằng phương pháp tuyển
nổi ” do Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim tiến hành năm 2004, đã
đạt được thành công nhất định, nhưng vẫn tồn tại nhược điểm: Do tiến hành bằng phương pháp tuyển nổi, nên zircon trong quặng đuôi vẫn còn lớn, tỷ lệ thực thu thấp, càng nâng cao hàm lượng ZrO2 tỷ lệ thực thu càng thấp Ngoài sản phẩm chính hàm lượng ≥65% ZrO2 ra vẫn còn sản phẩm trung gian có hàm lượng ZrO2 < 65% và trong sản phẩm giàu rutil hàm lượng zircon vẫn còn cao như bảng 3 đã trình bày [1]
Bảng 3 Kết quả tuyển nổi quặng zircon
Tên sản phẩm Thu hoạch
γ (%)
Hàm lượng ZrO2 (%)
Thực thu ZrO2 (%) Quặng tinh zircon I 61,20 65,5 68,18
Quặng tinh zircon II 28,18 58,10 27,82
Sản phẩm giàu rutil 10,62 22,57 4,07
Quặng đầu 100,00 58,86 100,00
Hình 5 Phân bố chất lượng tinh quặng zircon sau tuyển
Cho đến nay, ở Việt Nam chưa có công trình nào nghiên cứu nâng cao hàm lượng ZrO2 bằng phương pháp axit
Trang 151.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Theo Collin và Famer (2003) ngoài các tạp chất như rutin, silimanit (Al2O3.SiO2), ilmenite, … các hạt cát khoáng vật nặng còn thường được phủ hoặc sơn oxit sắt hoặc loại đất sét tốt, những lớp phủ này làm ảnh hưởng đến tính chất từ, điện của các hạt khoáng zircon, do đó nó làm ảnh hưởng đến quá trình tuyển điện và tuyển từ trong quá trình tuyển zircon những lớp phủ sắt này được loại bỏ hóa học trong chu trình hòa tách axit Thông thường là hòa tách axit nóng (HAL) do nhiệt độ cao mà tại đó các phản ứng xảy ra
Khi tiến hành sunfat hóa, ilmenite phản ứng với axit sunfuric, phản ứng diễn ra như sau:
FeTiO3 + 5H2O + 2H2 SO4 → TiOSO4 + FeSO4.7 H2O
Ở nhiệt độ 150-180oC sắt II sẽ kết tinh Titan sulfat hyđroxit hoá ở 90oC theo phương trình sau:
TiOSO4 + 2H2O → TiO(OH)2 + H2SO4Trong môi trường axit sunfuric đặc nóng, rutil (TiO2) sảy ra phản ứng với
H2SO4 theo phương trình như sau:
TiO2 + H2SO4 (đặc nóng) = H2[TiO(SO4)] + H2O Khi có mặt nồng độ SO42- dư, các muối TiOSO4 và Ti(SO4)2 đều chuyển sang dạng Ti2(SO4)3 bền vững hơn
Trong dung dịch axit sunphat mạnh, sắt ba sunphat đơn được hình thành, các phản ứng như sau:
Fe3+ + SO42- → FeSO4+ log K = 2.03
FeSO4+ + SO42- → Fe(SO4)2- log K = 0.97
Chỉ có Fe3+ và FeSO4+ tồn tại trong dung dịch loãng vừa phải của muối sắt III Na2SO4 – HClO4, theo Cigan và các cộng sự (1980), dạng Fe(SO4)2- nồng độ
SO4 lớn hơn 0,3M Hằng số cân bằng của phản ứng tăng với sự tăng nhiệt độ, cái có thể biểu thị bằng phương trình như sau:
LnKof = 21.713 – 8895.59/T + 115509/T2
Trang 1614
Phương trình đơn trên cho thấy rằng hợp chất sắt – sunphat ổn định hơn khi nhiệt độ tăng Tăng sự ổn định muối sunphat với sự tăng nhiệt độ bởi vai trò của phản ứng sau:
SO42- + H+ → HSO4-
Khi một dung dịch có chứa chủ yếu sắt III – sunphat được nâng nhiệt độ hoặc được trung hòa, hợp chất sunphat sẽ bị thủy phân tạo thành hỗn hợp sắt sunphat – hydroxyt Phản ứng như sau:
2FeSO4+ + 2H2O → Fe2(OH)2(SO4)2+ + H2SO4
Sự thủy phân của dung dịch Fe3+- sulphat được thể hiện qua các phương trình sau:
Fe2(SO4)3 + 3H2O → Fe2(OH)3(SO4)2/3 + 2/3H2SO4
2/3 Fe2(SO4)3 + 2H2O → Fe3(OH)2(SO4)2/7 + H2SO4 Ngoại ra, trong zircon còn lẫn 1-2% SiO2 không có phản ứng với axit sunfuric, chỉ tác dụng với kiềm và Na2CO3
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2
¾ Nhiệt động học
Thông số nhiệt động học của các phản ứng loại bỏ các tạp chất về cơ bản là dựa trên năng lượng tự do Gibb Các phản ứng bao gồm rắn – lỏng và xảy ra ở nhiệt độ cao Giá trị nhiệt dung đẳng áp (Cp) thực tế và trạng thái cân bằng được
sử dụng cho việc xác định năng lượng nung nóng
Fe2O3 + 3H2SO4 ↔ 3H2O + Fe2(SO4)3 với K = 109 ở 160oC
Các phản ứng khác bao gồm:
FeSO4+ + 2H2O ↔ 3H+ + FeO*OH + SO4-2, với K = 10-3 ở 160oC
FeTiO3 + H2SO4 ↔ FeSO4 + TiO2 + H2O, với K = 1011 ở 160oC
FeO + H2SO4 ↔ FeSO4 + H2O, với K = 1014 ở 160oC
FeAl2O4 + 4H2SO4 ↔ Al2(SO4)3 + FeSO4 + 4H2O, với K = 1028 ở 160oC
Trang 171.4 TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ZIRCON
Yêu cầu về chất lượng quặng tinh zircon có thể khác nhau tùy thuộc vào lĩnh vực sử dụng Nếu zircon dùng để sản xuất bột zirflour ứng dụng cho lĩnh vực khuôn đúc, gạch chịu lửa, men frit, sản xuất các hóa chất có gốc zircon… thì hàm lượng các tạp chất khác như TiO2 chỉ cần trong khoảng 0,25-0,4%,
Fe2O3 là 0,13% Nếu zircon dùng làm men sấy gây đục dùng trong lĩnh vực gốm
sứ thủy tinh thì hàm lượng TiO2 là 0,15%, Fe2O3≤ 0,08%
- Tiêu chuẩn chung trên thế giới về chất lượng quặng tinh zircon được giới thiệu trong bảng 4 [1]
Bảng 4 Tiêu chuẩn chung quặng zircon
STT Thành phần Loại đặc biệt (%) Loại cao cấp (%)
1 ZrO2 + (HfO2) 65,00min 65,00min
2 TiO2 0,25max 0,15max
3 Al2O3 1,25max 0,9max
- Tiêu chuẩn chất lượng quặng tinh zircon của Úc được chia làm hai loại
là loại nhất và loại tiêu chuẩn đươc thị trường thế giới công nhận như trong bảng
5 đã nêu [1]
Bảng 5 Tiêu chuẩn tinh quặng zircon của Úc
STT Thành phần Loại nhất, (%) Loại tiêu chuẩn
(%)
1 ZrO2 + (HfO2) 65,00min 65,00min
2 TiO2 0,15max 0,25max
3 Fe2O3 0,10max 0,30max
- Tiêu chuẩn chất lượng quặng zircon mà Việt Nam nhập từ Trung Quốc và Nhật Bản được thể hiện trên bảng 6 [1]
Trang 18- Chất lượng quặng zircon của Việt Nam dùng cho ngành gốm sứ xây dựng
có hàm lượng zircon không đồng đều, thành phần theo bảng 7
Bảng 7 Chất lượng quặng zircon dùng trong ngành gốm sứ xây dựng Việt Nam.
1.5 GIÁ BÁN QUẶNG ZIRCON THEO HÀM LƯỢNG ZrO2
Theo thống kế và công bố giá quặng zircon trên các tạp trí khoáng sản, các
nhà phân phối trên thế giới và sàn giao dịch khoáng sản Châu Á (
asianmetal.com) thì biến động giá đối với quặng zircon là rất lớn Giá quặng
zircon hàm lượng 65% ZrO2 trung bình từ năm 2007 đến năm 2011 như trong
bảng 8
Quặng tinh tiêu chuẩn, rời 65%
ZrO2, giá Fob, giao ngay cảng Úc 770,8 768,5 878,8 844,6 1941,7
Quặng tinh tiêu chuẩn, rời 65%
ZrO2, giá Fob, giao ngay cảng Mỹ 771 786 834 839 1868,1
Quặng tinh tiêu chuẩn, rời 65%
ZrO2, giá Fob, giao ngay cảng
Nam Phi
757 802,5 850 1795,8
Trang 19Hình 6 Biểu đồ giá quặng zircon 65% ZrO2 từ năm 2009 đến quý 1 năm 2012
Như vậy giá trị zircon liên tục tăng, cho đến quý I năm 2012 giá quặng zircon ≥65% ZrO2 là ≥ 2500 USD/tấn, nó cũng cho ta thấy rằng nhu cầu sử dụng ngày càng tăng và nguồn cung cấp cũng ngày một hạn chế của nguồn khoáng sản này
Theo báo giá của các nước: Australia, Indonesia, Nam Phi…thì giá bán
đối với quặng zircon có hàm lượng 60% ZrO2 và ≥65% ZrO2 trong quý III năm
2012 được trình bày trong bảng 9
Bảng 9 Giá bán quặng zircon
Ta thấy rằng giá trị chệnh lệch là rất lớn, khoảng 1000 USD /tấn nếu nâng cao được chất lượng quặng zircon chất lượng thấp thì mang lại giá trị kinh tế cao
Đối với quặng zircon việc nâng cao hàm lượng oxit ZrO2 lên một vài % có
ý nghĩ kinh tế rất lớn và mỗi hàm lượng đều có những ứng dụng rất rõ ràng Chất lượng quặng càng cao thì ứng dụng cho những công nghệ càng tiên tiến
Trang 2018
CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM
2.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu, xác định được các thông số kỹ thuật và đưa ra quy trình xử lý sản phẩm trung gian hàm lượng 57-63% ZrO2 trong quá trình tuyển quặng zircon lên
≥ 65% ZrO2 bằng phương pháp axit sunfuric
- Sơ đồ công nghệ có tính khả thi có khả năng ứng dụng vào các cơ sở sản xuất nhằm nâng cao giá trị kinh tế cho sản phẩm zircon
- Đạt hiệu suất thu hồi ≥80%
- Có được 3kg sản phẩm đạt chất lượng ≥65% ZrO2 theo đăng ký R-D
2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1 Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết và tổng quan các vấn đề làm giàu quặng zirconi silicat trong nước và trên thế giới
- Tiếp cận trực tiếp và triển khai các thử nghiệm công nghệ với đối tượng nghiên cứu, tiến hành các thử nghiệm, phân tích đánh giá đối với hệ thống thiết bị
- Lựa chọn phương pháp xử lý làm giàu quặng theo nội dung đăng ký
- Nghiên cứu thực nghiệm khảo sát các thông số công nghệ trong quy mô phòng thí nghiệm, xác định thông số tối ưu
- Tiến hành thử nghiệm với quy mô mở rộng hơn
2.1.1 Các bước cần triển khai
- Chuẩn bị nguyên nhiên vật liệu
- Chuẩn bị hệ thống thiết bị thí nghiệm, tận dụng những thiết bị thích hợp sẵn
có, phù hợp với công nghệ quy mô phòng thí nghiệm
- Nghiên cứu thực nghiệm khảo sát các thông số công nghệ trong quy mô phòng thí nghiệm, xác định thông số tối ưu Thử nghiệm trên quy mô mở rộng
- Đánh giá, phân tích, hoàn chỉnh số liệu cơ sở để có thể triển khai áp dụng vào sản xuất
Trang 212.3 MẪU NGHIÊN CỨU
Mẫu nghiên cứu của đề tài là 30kg quặng zircon 62,28% ZrO2 của công ty Khoáng sản Thừa Thiên Huế Theo báo cáo của UBND tỉnh Thừa Thiên Huế về tình hình hoạt động khai thác, kinh doanh xuất khẩu khoáng sản titan trên địa bàn thì sản phẩm trung gian 60-63% ZrO2 của Công ty Khoáng sản Thừa Thiên Huế trong quá trình tuyển quặng zircon, có sản lượng trung bình 600tấn/tháng (7200 tấn/năm) chiếm khoảng 30% sản lượng zircon hàng năm Trong năm 2007 sản phẩm zircon 62% ZrO2 có sản lượng 3130 tấn như trong bảng 10
Bảng 10 Sản lượng và giá trị xuất khẩu khoáng sản 6 tháng đầu năm 2007
(theo báo cáo của UBND tỉnh Thừa Thiên Huế)
Sản phẩm Sản lượng
(tấn)
Giá trị (USD) Ilmenite 23.440 2.218.260
Zircon 60-63 % 3.130 1.703.500 Zircon 65 % 4.000 2.600.000 Bét Zircon 65 % 894 635.140 Tổng cộng 33.734 7.978.400 Hiện nay sản phẩm zircon trung gian có hàm lượng 62,1% ZrO2 của công
ty Khoáng sản Thừa Thiên Huế chiến tỷ lệ tương đối nhiều, chiến gần 30% sản lượng zircon của cả công ty
Hơn nữa sản phẩm này khi đem tuyển từ và tuyển điện không có hiệu quả,
do không tách được các tạp chất đi kèm, nguyên nhân là do tính dẫn điện và từ tính của các thành phần trong sản phẩm là gần đồng nhất Một trong các nguyên nhân trên là do bề mặt các hạt khoáng zircon còn bị bao phủ một lớp oxit sắt, và khoáng sét, Cho nên dùng phương pháp hóa là đạt hiệu quả cao nhất, vừa làm sạch bề mặt, vừa loại bỏ được các tạp chất đi kèm, hiệu suất thu hồi zircon lớn nhất, nâng cao được giá trị kinh tế
