TÁCH QUẶNG RUTIL

... Tuyển từ từ trường cao Không từ Không từ Tuyển từ từ trường cao MONAZITE Bàn đãi Không từ RUTILE Có từ Đuôi Cát thạch anh Đuôi Tuyển Tinh quặng ZIRCON IV Phương pháp tách TiO2 từ quặng rutil. .. nặng Có từ ILMENITE Tuyển từ từ trường thấp Dẫn điện Tuyển từ từ trường cao Có từ LEUCOXEN Không từ RUTIL Không từ Tuyển điện Không dẫn điện Tuyển từ từ trường thấp Có từ MONAZIT Không từ ZIRCON... giàu tách quặng Rutil từ sa khoáng Thừa Thiên Huế Quặng nguyên Bơm hút Tuyển trọng lực Tuyển thô Tuyển Sấy Tuyển từ tuyển điện Tinh quặng Cát thải III Quy trình làm giàu tách quặng Rutil từ sa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ

KHOA HÓA HỌC

TÌM HIỂU QUY TRÌNH LÀM GIÀU VÀ TÁCH

QUẶNG RUTIL TỪ SA KHOÁNG Ở THỪA

THIÊN HUẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH TiO2

NỘI DUNG

I Giới thiệu sơ lược về công ty TNHH NN Một thành viên

khoáng sản Thừa Thiên Huế

II Sơ lược về sa khoáng và titan đioxit

III Quy trình làm giàu và tách quặng rutil từ sa khoáng ở Thừa Thiên Huế

IV Phương pháp tách TiO2 từ quặng rutil

I Giới thiệu sơ lược về công ty TNHH NN Một thành viên khoáng sản Thừa Thiên Huế

công ty: Ilmenit (≥52%

TiO2), Rutile(≥85% TiO2),

Monazit(≥57% REO), vv…

I Giới thiệu sơ lược về công ty TNHH NN Một thành

viên khoáng sản Thừa Thiên Huế

Kết quả sản xuất kinh doanh của công ty năm 2012

ST

T Chỉ tiêu Đơn vị tính Kế hoạch năm

(2012)

Thực hiện Đạt kế hoạch

II Sơ lược về sa khoáng và titan đioxit

1 Sa khoáng

●Sa khoáng là sự tích tụ các khoáng vật có giá trị được hình

thành trong sự tách biệt trọng lực trong quá trình lắng đọng

●Môi trường hình thành bao gồm bồi tích, tàn tích, sa

khoáng biển và sa khoáng cổ

●Thành phần: Có tới trên 70 khoáng vật trong đó Ilmenit,

Rutil, Anatas, Zircon là các khoáng vật có giá trị

●Phân bố: Phân bố chủ yếu dọc bờ biển Việt Nam

II Sơ lược về sa khoáng và titan đioxit

II Sơ lược về sa khoáng và titan đioxit

Khối bát diện của titan đioxit

Tan kém trong nước, trong dung dịch axit loãng hay dung dịch kiềm, tan trong H2SO4 đặc nóng, trong hydroxit nóng chảy hay trong cacbonat nóng chảy của các kim loại kiềm và trong các oxit kim loại nóng chảy, thể hiện tính axit

→ TiO2 là một oxit lưỡng tính

III Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa

khoáng ở Thừa Thiên Huế

• Tình hình khai thác khoáng sản ở Thừa Thiên Huế:

Sa khoáng titan ở TTH nằm dọc ven biển kéo dài từ Quảng Điền đến Phú Lộc

Các khoáng vật chính: Ilmenit 28,5-72,6 kg/m3 , zircon 5,73-12,49 kg/m3 , rutil 1,6-3,92 kg/m3 và monazit 0,17-0,87 kg/m3

Năm 1999 khai thác và xuất khẩu 47.000 tấn Ilmenit, 1.800 tấn zircon, 220 tấn rutil và 50 tấn monazit

III Quy trình làm giàu và tách quặng rutil từ sa

khoáng ở Thừa Thiên Huế

1 Nguồn gốc quặng và sơ đồ khai thác tổng quát

Nguồn quặng chính của công ty Humexco là ở vùng Hải Quảng Ngạn và Kế Sung-Vinh Mỹ

Ngoài ra còn có khai thác ở các mỏ Phong Hải (Phong Điền), Vinh Xuân (Phú Vang), Quảng Lợi (Quảng Điền), và Hương Thọ

III Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa

khoáng ở Thừa Thiên Huế

Cát thải

III Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa

khoáng ở Thừa Thiên Huế

2 Quy trình tuyển thô (làm giàu quặng)

Trước đây khi muốn khai thác thì công nhân phải thực hiện các phương pháp thủ công bằng cách đưa các tầng cát xuống đáy các hồ có độ sâu từ 25-30m, do đó rất nguy hiểm và nguy cơ tai nạn lao động dễ xãy ra

→ Sử dụng mô hình bơm hút

Mô hình khai thác bằng bơm hút cát đạt trên bè nổi trong hồ khi thác, vận chuyển quặng nguyên khai về khu vực tuyển thô bằng hệ thông bơm cát, cụm thiết bị tuyển thô được đặt trên bờ moong, gần gương khai thác, tương đối cơ động, định kỳ di

chuyển theo khu vực khai thác

III Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa

khoáng ở Thừa Thiên Huế

III Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa

khoáng ở Thừa Thiên Huế

Quặng nguyên khai thác từ bơm

hút

Tuyển chính (6 vít)

Tuyển trung gian (4 vít)

Bơm Q.tinh

Tuyển tinh (3 vít) Bơm

thải

Bơm trung gian

Q.đuôi

III Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa

khoáng ở Thừa Thiên Huế

Ưu điểm của phương pháp

• Là mô hình có thiết bị khai thác trên bè rất thuận tiện cho việc khai thác ven biển

• - Có tính cơ động tương đối cao, hoàn chỗ dễ dàng, thực thu khá cao, thích hợp với mỏ có toàn bộ hay một phần thân quặng nằm dưới mức nước ngầm, nước biển, nguồn nước không quá khó khăn

Nhược điểm của phương pháp

• - Công nhân vận hành bơm hút phải thao tác đúng quy định thuần thục

• - Công nhân làm nhiệm vụ chọc tầng để đưa lượng quặng cấp liệu cho bơm hút được bảo đảm và bè đặt bơm hút luôn ở sát chân tầng quặng dễ gây mất

an toàn lao động khi có sự sụt lỡ tầng quặng lớn

III Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa khoáng ở Thừa Thiên Huế

*Tuyển trọng lực

Nguyên tắc: Dựa trên sự

chênh lệch tốc độ lắng của hạt

với khối lượng riêng và kích cỡ

khác nhau trong dòng nước

dưới tác dụng của lực ly tâm

Thiết bị tuyển trọng lực xoắn ốc

III Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa khoáng ở Thừa Thiên Huế

*Tuyển nổi

• Nguyên tắc:

Dựa trên khả năng thấm ướt

khác nhau của các khoáng vật

trong nước và khả năng bám

kết của các hạt sa khoáng vào

các bong bóng khi di chuyển

các hỗn hợp nhão

Thiết bị tuyển nổi

III Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa

khoáng ở Thừa Thiên Huế

Quặng sau khi đã trãi qua giai đoạn tuyển trọng lực

máy rung hệ thống máng bể tuyển nổi thêm thuốc tạo bọt và thuốc tập hợp

Thuốc tạo bọt là dầu thông Nhờ có tính kết dính, bền, có khả năng tạo lớp nên người ta cho dầu thông vào để tạo nên các bọt khí lớn nhằm tăng diện tích tiếp xúc giữa các bọt khí với các hạt sa khoáng, từ đó tách được nhiều khoáng hơn Sau khi thêm thuốc tạo bọt người ta lại thêm thuốc tập hợp vào nhằm tăng khả năng hấp phụ của bọt khí đối với các hạt khoáng do đó hiệu suất tuyển nổi cao hơn

*Quy trình tuyển quặng tinh

III Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa

khoáng ở Thừa Thiên Huế

• Qúa trình sấy

Sau khi qua quá trình tuyển nổi, các hạt sa khoáng được đưa vào nơi chứa Sau đó, các hệ thống băng chuyền sẽ đưa các hạt sa khoáng vào máy sấy, các hạt sẽ được sấy khô nhờ hệ thống bàn chà trong máy sấy, đồng thời hệ thống bàn chà còn làm

nhiệm vụ nghiền các hạt có kích thước lớn thành các hạt có kích thước nhỏ hơn

III Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa

khoáng ở Thừa Thiên Huế

• 3 Quy trình tuyển tinh

• 3.1 Phương pháp tuyển: tuyển từ và tuyển điện

Nguyên tắc: Dựa vào độ dẫn điện và tính chất từ của các

III Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa

khoáng ở Thừa Thiên Huế *Quy trình tuyển quặng tinh

Nếu trong quặng tinh tập hợp chứa nhiều Ilmenit phải tiến hành như sau:

III Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa

khoáng ở Thừa Thiên Huế Nếu quặng tinh tập hợp chứa ít Ilmenit

Tổng khoáng vật nặng

Tuyển điện

Tuyển từ từ trường thấp Tuyển từ từ trường cao

Tuyển từ từ trường cao Bàn đãi

IV Phương pháp tách TiO2 từ quặng rutil

*Có hai phương pháp để sản xuất TiO2 thương mại

+Phương pháp axit sunfuric

+Phương pháp clo hóa

●Phương pháp clo hóa

Quy trình này sử dụng khí clo trong quá trình clorua hóa nguyên liệu titan

- Clo hóa hỗn hợp quặng với cacbon

Quặng rutil được trộn với than cốc, sau đó dẫn khí Clo đi qua hỗn hợp Sản phẩm tạo thành là TiCl4 với CO2

TiO2 + 2Cl2 + C 2TiCl4 + CO2

IV Phương pháp tách TiO2 từ quặng rutil

Cách 1: TiCl4 được đốt cháy trong khí oxi ở 900-14000C tạo thành TiO2 và khí Clo

TiCl4 + O2 900-14000C 2Cl2 + TiO2 Qúa trình này có thể tiến hành liên tục cho hai dòng khí được đun nóng 900-14000C gặp nhau trong bình phản ứng Bình phản ứng được nung và giữ ở 7500C Theo ống khí, các hạt TiO2 (khói) sẽ được đưa vào bộ phận lọc bụi

IV Phương pháp tách TiO2 từ quặng rutil

Cách 2: Thủy phân dung dịch TiCl4

Cần chuẩn bị dung dịch nước TiCl4 bắng cách rót TiCl4 vào nước lạnh hoặc dung dịch axit HCl loãng.

TiCl4 + 3H2O = H2TiO3 + 4HCl

Sau đó nung H2TiO3 ở 850-9000C sẽ thu được TiO2

Cách 3: Phân hủy hơi TiCl4 bằng hơi nước (thủy phân trong pha khí)

TiCl4 tác dụng với hơi nước ở 300-4000C

TiCl4 + 3H2O = H2TiO3 + 4HCl Cho dòng khí no nước và dòng không khí với hơi TiCl4 đã được nung nóng 300-4000C vào trong bình Bình phản ứng cũng

đã được nung nóng tới 300-4000C Để tách TiO2 khỏi HCl có thể dùng màng lọc bằng gốm

IV Phương pháp tách TiO2 từ quặng rutil

Ưu điểm:

- Khí clo được thu hồi dùng lại

- Sản phẩm trung gian là TiCl4 đã có thể bán để dùng cho ngành sản xuất titan bọt

- Thành phẩm ở dạng rutil sạch, khoảng kích thước hạt hẹp hơn, được sử dụng rất rộng rãi trong ngành sơn, giấy, plastic

IV Phương pháp tách TiO2 từ quặng rutil

Nhược điểm:

-Phản ứng ở nhiệt độ cao, tiêu tốn nhiều năng lượng

-Bình phản ứng phải chọn loại vật liệu có thể chống sự phá hoại của HCl khi có mặt của hơi nước

KẾT LUẬN

• Với những ứng dụng to lớn và vai trò hết sức quan trọng của TiO2 trong lĩnh vực công nghiệp, công ty TNHH NN Một thành viên khoáng sản Thừa Thiên Huế đã và đang áp dụng nhiều công nghệ khai thác và tuyển quặng tiên tiến , phù hợp với tình hình sản xuất ở địa phương để có thể đáp ứng được chỉ tiêu về chất lượng và số lượng trong và ngoài nước

• Tuy nhiên những năm gần đây việc khai thác và chế biến titan đã gây ảnh hưởng xấu đến môi trường, đồng thời, hàm lượng quặng thải cao bên cạnh đó điều kiện làm việc của công nhân còn nhiều khó khăn và nguy hiêm Do đó nhà máy nên tăng cường các biện pháp bảo hộ lao động đặc biệt là bảo hộ phóng xạ và xây dựng hệ thống lọc bụi để hạn chế ô nhiễm không khí.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

• 1] Trương Đức Chính, “Một số vấn đề chế biến sâu quặng titan ở Việt Nam”, Tập đoàn công nghiệp Than-Khoáng sản Việt Nam.

• [2] Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ, Tập 3, Nxb Giáo dục

• [3] Trần Xuân Mậu, Giaó trình Cơ sở công nghệ hóa học, trường Đại học Khoa Học Huế.

• [4] Tài liệu do nhà máy sản xuất zircon cung cấp.

• [5] Đặng Xuân Tín, Bài giảng, Hóa học các nguyên tố hiếm.

• Tài liệu internet

29

CÁM ƠN QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN

ĐÃ CHU Ý LẮNG NGHE.