Nghiên cứu công nghệ chế biến sâu tinh quặng đồng sunfua

Ảnh hưởng của nồng độ dung môi hòa tan đến quá trình hòa tách .... Nội dung của phương pháp này là thổi gió để oxi hóa quặng sunfua Cu – Ni – Co trong dung dịch NH3 ở nhiệt độ cao và áp

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân dưới sự hướng

dẫn của thầy PGS.TS Huỳnh Đăng Chính

Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng, tuân thủ đúng nguyên tắc, kết quả trình bày trong luận văn được thu thập được trong quá trình nghiên cứu là trung thực chưa

từng được ai công bố hoặc sử dụng để bảo vệ một học hàm nào

Nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Hà Nội, tháng 01 năm 2016

Học viên

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành là kết quả của quá trình học tập, nghiên cứu lý luận và tích lũy kinh nghiệm thực tế của tác giả Những kiến thức mà thầy cô giáo truyền thụ đã làm sáng tỏ những ý tưởng, tư duy của tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn và kính trọng sâu sắc đối với thầy PGS.TS Huỳnh Đăng Chính – Viện trưởng viện Kỹ thuật Hóa học trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, người thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Để có được kết quả như ngày hôm nay, tôi không thể không kể đến sự giúp đỡ bảo ban của các thầy cô trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; Ban lãnh đạo cùng các đồng nghiệp trường Đại học Công nghiệp Việt Trì đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình đặc biệt là bố mẹ đã giúp đỡ tôi những lúc khó khăn, vất vả nhất Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp đã động viên tạo mọi điều kiện thuận lợi và đóng góp những ý kiến quý báu để giúp tôi hoàn thành luận văn này

Hà Nội, năm 2016

Trần Thị Thu Hà

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3

1.1 Nguyên liệu luyện đồng 3

1.1.1 Quặng đồng 3

1.1.2 Đặc điểm, thành phần, cấu trúc của quặng CuFeS 2 3

1.2 Các công nghệ tinh chế CuSO 4 từ quặng 5

1.2.1 Phương pháp hỏa luyện 5

1.2.2 Phương pháp thủy luyện đồng 6

1.2.2.1 Cơ sở lý thuyết 6

1.2.2.2 Vấn đề dung môi hòa tách 7

1.2.2.3 Phương hướng phát triển thủy luyện đồng 10

1.3 Công nghệ chiết (Solvent extraction) 11

1.3.1 Nguyên lý quá trình 11

1.3.2 Quá trình hòa tách bằng H 2 SO 4 11

1.3.3 Quá trình chiết 13

1.3.3.1 Đặc điểm quá trình 13

1.3.3.2 Cơ sở lý thuyết của phương pháp chiết lỏng - lỏng 14

1.3.3.3 Các thông số công nghệ của quá trình 16

1.3.3.4 Giới thiệu một số dung môi chiết 18

1.3.3.5 Dung môi chiết LIX 984N 21

1.4 Quá trình cô đặc 23

1.4.1 Các phương pháp cô đặc 24

1.4.1.1 Phương pháp nhiệt 24

1.4.1.2 Phương pháp lạnh 24

1.4.2 Các yếu tố kỹ thuật của quá trình cô đặc 24

1.4.2.1 Nhiệt độ sôi 24

1.4.2.2 Thời gian cô đặc 24

1.4.2.3 Cường độ bốc hơi 25

1.5 Giới thiệu đồng sunfat 25

1.5.1 Công thức cấu tạo 25

1.5.2 Tính chất vật lý 26

1.5.3 Tính chất hóa học 26

1.5.4 Ứng dụng 27

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 29

2.1 Chuẩn bị mẫu 29

2.2 Hóa chất, thiết bị 29

2.2.1 Hóa chất 29

2.2.2 Thiết bị nghiên cứu thực nghiệm 29

2.3 Pha chế hóa chất 30

2.3.1.Pha dung dịch Na 2 S 2 O 3 tiêu chuẩn 30

2.3.2 Dung môi chiết LIX 984N 20% 31

2.3.3 Hồ tinh bột 1% 31

2.3.4 KI 10% 31

2.4 Phương pháp phân tích số liệu hàm lượng đồng 31

2.4.1 Phân tích định lượng hàm lượng đồng 31

2.4.2 Phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X (XRD - X Ray Diffraction)……… …32

2.4.3 Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X (XRF- X Ray Fluorescence) 35

2.5 Phương pháp điều chế đồng sunfat tinh thể 36

2.6 Tóm tắt quy trình làm thực nghiệm 37

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 Phân tích thành phần cấu trúc của mẫu quặng bằng phương pháp XRD 38

3.2 Phân tích hàm lượng các nguyên tố trong mẫu quặng bằng phương pháp

XRF……… …39

3.3 Quá trình hòa tách 40

3.3.1 Ảnh hưởng của áp suất tới quá trình hòa tách 40

3.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hòa tách 42

3.3.3 Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình hòa tách 43

3.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ axit H 2 SO 4 44

3.3.5 Ảnh hưởng tỷ lệ R:L (g:ml) tới quá trình hòa tách 44

3.4 Quá trình chiết 46

3.4.1 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình chiết 47

3.4.2 Ảnh hưởng của số bậc chiết đến quá trình chiết 48

3.5 Quá trình giải chiết 50

3.5 1 Ảnh hưởng của nồng độ axit H 2 SO 4 50

3.5.2 Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình giải chiết 51

3.5.3 Ảnh hưởng tỷ lệ O:A (ml:ml) tới quá trình giải chiết 52

3.6 Quá trình cô đặc 53

3.7 Xây dựng quy trình hòa tách, chiết và cô đặc đồng sunfat 55

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Quặng đồng và dung môi hòa tan quặng 9

Bảng 1.2 Đặc điểm của ketoxime, aldoxime hoặc hỗn hợp ketoxime và aldoxime… 19

Bảng 1.3 Giới thiệu một số dung môi chiết đồng 19

Bảng 1.4 Tính chất vật lý của đồng sunfat 26

Bảng 2.1 Hóa chất sử dụng trong thí nghiệm 29

Bảng 2.2 Thiết bị sử dụng trong phòng thí nghiệm 30

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của mẫu quặng theo XRF 39

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của áp suất tới quá trình hòa tách 40

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình hòa tách 42

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình hòa tách 43

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của nồng độ tới quá trình hòa tách 44

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ R:L (g:ml) tới quá trình hòa tách 45

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình chiết 47

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của số bậc chiết đến quá trình chiết 49

Bảng 3.9 Ảnh hưởng của nồng độ axit H2SO4 tới quá trình giải chiết 50

Bảng 3.10 Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình giải chiết 51

Bảng 3.11 Ảnh hưởng tỷ lệ O:A tới quá trình giải chiết 52

Bảng 3.12 Thành phần hóa học của mẫu quặng sau cô đặc theo XRF 54

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Bản đồ biểu diễn sự phân tán của quặng đồng ở phía Bắc – Việt Nam 4

Hình 1.2 Sơ đồ tinh chế quặng đồng bằng phương pháp thủy luyện 7

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ chiết CuSO4 11

Hình 1.4 Sự phân bố của chất tan giữa hai pha lỏng 14

Hình 1.5 Quá trình chiết và giải chiết đồng từ pha hữu cơ 23

Hình 1.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khối lượng của CuSO4 27

Hình 3.1 Giản đồ XRD của mẫu quặng CuFeS2 38

Hình 3.2 Giản đồ XRF của mẫu quặng CuFeS2 39

Hình 3.3 Ảnh hưởng của áp suất tới quá trình hòa tách 41

Hình 3.4 Màu sắc của mẫu hòa tách ở P = 1 atm, P = 9,89 atm 42

Hình 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình tách 42

Hình 3.6 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hòa tách 43

Hình 3.7 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi hòa tan đến quá trình hòa tách 44

Hình 3.8 Ảnh hưởng của tỷ lệ đến quá trình hòa tách 45

Hình 3.9 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình chiết 48

Hình 3.10 Ảnh hưởng của số bậc chiết đến quá trình chiết 49

Hình 3.11 Ảnh hưởng của nồng độ axit H2SO4 đến quá trình giải chiết 50

Hình 3.12 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình giải chiết 51

Hình 3.13 Ảnh hưởng của tỷ lệ A:O đến quá trình giải chiết 52

Hình 3.14 Màu sắc các pha dung dịch qua các quá trình hòa tách, chiết, giải chiết 53

Hình 3.15 CuSO4.5H2O sau tiến hành cô đặc làm lạnh từ từ (b) và đột ngột (a) 54

Hình 3.16 Giản đồ XRF của mẫu CuSO4.5H2O sau tiến hành cô đặc 54

MỞ ĐẦU

Hiện nay, tổng trữ lượng quặng đồng ở nước ta tương đối lớn nhu cầu sử dụng đồng hay các thành phẩm từ quặng đồng như CuSO4, CuCl2, CuO… cho sự phát triển của công nghiệp, nông nghiệp, y học, giáo dục hay đời sống hàng ngày ngày càng cao Mặt khác, cơ sở chế biến sâu quặng đồng ở nước ta còn ít, các sản phẩm đi từ quặng đồng hầu hết phải nhập khẩu từ nước ngoài gây lãng phí tài nguyên và kinh tế của đất nước Để phần nào khắc phục tình trạng đó, việc nghiên cứu chế biến đồng sunfat từ quặng đồng là vấn đề cần thiết

Tùy theo đặc điểm khoáng vật học của quặng mà áp dụng công nghệ hỏa luyện hay thủy luyện để chế biến quặng Công nghệ hỏa luyện thường nhanh, cho năng suất cao, cường độ nấu luyện lớn, trình độ cơ giới hóa và tự động hóa cao cho thấy đây là kỹ thuật nấu luyện đồng tiên tiến, trang bị hiện đại, sản lượng đồng thô lớn, được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay Tuy nhiên quy trình công nghệ này tương đối phức tạp, đòi hỏi trình độ thao tác kỹ thuật tương đối cao, yêu cầu đối với liệu lò rất khắt khe, không tự xử lý được liệu cục, tinh quặng phải sấy kỹ, lượng khói bụi lớn Ngày nay chỉ có nhà máy luyện kim cỡ lớn mới sử dụng kỹ thuật này Để đáp ứng với nhu cầu sử dụng, áp dụng với các nhà máy cỡ nhỏ và vừa đồng thời tránh ô nhiễm môi trường – mối quan tâm hàng đầu của toàn nhân loại thì việc nghiên cứu quy trình công nghệ thủy luyện là rất cần thiết, đặc biệt cho đối tượng các mỏ quặng đồng Việt Nam thường nhỏ lẻ và nhiều loại thù hình

Vì vậy, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu công nghệ chế biến sâu tinh quặng đồng sunfua” cho luận văn của mình

Mục tiêu luận văn này là:

Chế biến sâu tinh quặng đồng sunfua vùng phía Bắc bằng công nghệ thủy luyện thành CuSO4.5H2O

Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết:

- Phân tích đánh giá tinh quặng đồng sunfua;

- Nghiên cứu điều kiện phản ứng hòa tách tinh quặng đồng trong H2SO4;

- Nghiên cứu công nghệ chiết tách để tinh chế và làm sạch CuSO4;

- Nghiên cứu điều kiện kết tinh và sấy CuSO4.5H2O

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 Nguyên liệu luyện đồng

Nguyên liệu dùng để luyện đồng bao gồm quặng đồng, các phế liệu trong công nghiệp và đời sống Đồng được luyện từ quặng là chủ yếu, nó chiếm khoảng

70% tổng lượng đồng được sản xuất hàng năm

1.1.1 Quặng đồng

Hàm lượng đồng trong vỏ trái đất là khoảng 0,01% Trong thiên nhiên có tới 250 khoáng vật chứa đồng

Theo thành phần hóa học, quặng đồng được chia ra làm 2 loại cơ bản:

- Quặng sunfua là dạng cơ bản, chiếm tới 85 ÷ 90% tổng lượng quặng đồng;

- Quặng oxit

Theo hàm lượng đồng, người ta phân biệt: quặng nghèo (<1% Cu); quặng trung bình (1 ÷ 3% Cu); quặng giàu (>3% Cu)

Theo cấu tạo quặng, người ta phân ra quặng mịn xít và quặng xâm nhiễm

Là quặng của kim loại màu, quặng đồng thể hiện đầy đủ tính ba đặc điểm sau:

- Phức tạp: Ngoài đồng ra nó còn chứa các hợp chất của các kim loại màu nặng khác như Ni, Zn, Pb, As, Sb,… các hợp chất của kim loại hiếm như Te, Se,

Bi, U… các kim loại quý như Au, Ag

- Đa kim: Thường gặp quặng đồng đi liền với Co, Ni, Fe, Cu – Ni, Cu – Co…

- Nghèo: Hàm lượng trung bình của quặng là 1 ÷ 2% Cu

1.1.2 Đặc điểm, thành phần, cấu trúc của quặng CuFeS 2

Quặng đồng Việt Nam thuộc vào 4 loại có nguồn gốc hình thành khác nhau

là: magma, thuỷ nhiệt, trầm tích, biến chất Quặng đồng phân tán ở các tỉnh Cao Bằng, Lạng Sơn, Sơn La, Quảng Ninh, Hà Bắc, Quảng Nam - Đà Nẵng, Lâm Đồng Các mỏ quặng đồng ở những tỉnh này thường có trữ lượng nhỏ, thành phần khoáng đa dạng, bao gồm nhiều loại như quặng sunfua, cacbonat nhưng

thường gặp là quặng chalcopyrites Tổng trữ lượng các mỏ đã thăm dò ước đạt khoảng 600.000 tấn quặng đồng

Những vùng tụ khoáng quặng đồng quan trọng ở nước ta là:

- Vùng tụ khoáng Sinh Quyền (Lào Cai)

- Vùng tụ khoáng Bản Phúc (Sơn La)

- Vùng tụ khoáng Mộc Châu (Sơn La)

- Vùng tụ khoáng Vạn Sài (Sơn La)

- Điểm quặng Bản Giàng (Sơn La)

- Vùng tụ khoáng Suối Nùng (Quảng Ngãi)

Ngoài các vùng quặng chính như trên, còn có rất nhiều điểm quặng khác phân bố rải rác ở các tỉnh Thanh Hóa, Lạng Sơn,

Hình 1.1 Bản đồ biểu diễn sự phân tán của quặng đồng ở phía Bắc – Việt Nam

a Tính chất vật lý

Chalcopyrites rất đa dạng về cấu trúc và màu sắc,

có màu vàng thau đến vàng kim Độ cứng Mohs từ 3,5

÷ 4 Vết vạch được xác định là màu đen nhuốm xanh

lá có ánh nhờn Nó thường ở khối lớn, hiếm ở dạng

tinh thể Độ bền: giòn Tỷ trọng riêng: 4,1 ÷ 4,3

g/cm3 Chiết suất: trong đục

Bởi màu sắc và hàm lượng đồng cao,

chalcopyrites thường được gọi là "đồng vàng"

Công thức hóa học CuFeS2

Phân tử gam: 183,54 g/mol

Có tính khử trong môi trường axit dưới tác dụng của nhiệt độ:

3CuFeS2 + 20 HNO3đặc= 3CuSO4 + Fe2(SO4)3 + Fe(NO3)3 + 17NO + 10H2O (1.1)

2 CuFeS2 + 18 H2SO4đặc = 2 CuSO4 + Fe2(SO4)3 + 17 SO2 + 18 H2O (1.2)

1.2 Các công nghệ tinh chế CuSO 4 từ quặng

Dựa vào thành phần, tính chất của quặng có thể đưa ra những công nghệ sao

cho hiệu quả, hợp lý, kinh tế nhất Trên thế giới hiện có hai xu hướng chế biến

quặng đồng đó là: hỏa luyện và thủy luyện

1.2.1 Phương pháp hỏa luyện

Hỏa luyện là nung oxi hóa đốt cháy các sunfua biến chúng thành oxit Các

phản ứng chính trong quá trình hỏa luyện như sau:

2CuFeS2 = Cu2S + 2FeS + 1/2S2 (1.3) 2FeS + 7/2O2 = Fe2O3 + 2SO2 (1.4)

Cu2S + 2O2 = 2CuO + SO2 (1.5)

Các phản ứng trên đều là phản ứng tỏa nhiệt nên quá trình là tự nhiệt Quá trình thường thiêu ở nhiệt độ 850oC

Sau đó các oxit được hòa tan bằng axit H2SO4

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O (1.6)

Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O (1.7)

Như vậy hỏa luyện đồng là quá trình xử lý nhiệt, gồm 2 quá trình chính là tạo sten đồng và hòa tan bằng axit Sten đồng là hợp kim của các sunfua kim loại, trong đó chiếm chủ yếu (80 ÷ 90%) là Cu2S và FeS Sten đồng có 1 đặc tính rất quí là có khả năng hòa tan tốt các kim loại quí và hiếm

Phương pháp này được dùng với quặng đồng sunfit - có chứa lượng đồng lớn

độc hại làm ô nhiễm khí quyển [19]

1.2.2 Phương pháp thủy luyện đồng

1.2.2.1 Cơ sở lý thuyết

Thủy luyện đồng là phương pháp luyện kim dựa trên nguyên lý hòa tách, kết tủa và xử lý bằng điện hóa để xử lý quặng đồng, thu hồi đồng kim loại Phương pháp này thường được dùng với các quặng đã bị oxi hóa, có chứa CuO, Cu2O, cacbonat một vài silicat; đang được sử dụng rộng với các quặng chancopyrites và covelltie

Phương pháp này đang được sử dụng ở các nước có nền công nghiệp phát triển như USA, Australia, Chi Lê Hiện nay mới chiếm khoảng 10 ÷ 15% lượng đồng được sản xuất ra hàng năm ở nước ta Tuy nhiên, cùng với yêu cầu xử lý

ngày càng nhiều quặng đồng oxit nghèo, sự dồi dào của các sản phẩm hóa học và yêu cầu bảo vệ môi trường, phương pháp thủy luyện đồng chắc chắn sẽ ngày càng hoàn thiện và phát triển hơn

Hình 1.2 Sơ đồ tinh chế quặng đồng bằng phương pháp thủy luyện 1.2.2.2 Vấn đề dung môi hòa tách

Hiện nay trong công nghiệp thường sử dụng 3 loại dung môi chính:

a Axit sunfuric loãng (5% H 2 SO 4 loãng)

Dung môi này được dùng để hòa tách quặng oxit đồng chứa ít tạp tính bazơ:

CuCO3.Cu(OH)2 + H2SO4 = 2CuSO4 + CO2↑ + 3H2O (1.8) CuSiO3.2H2O + H2SO4 = CuSO4 + SiO2 + 3H2O (1.9)

Cơ sở hóa học của quá trình hòa tách bằng dung môi này là các khoáng đồng oxit có thể tác dụng với NH4OH và (NH4)2CO3 tạo thành muối phức đồng amôn hòa tan trong dung dịch nước:

CuCO3.Cu(OH)2 + NH4OH + (NH4)2CO3 = Cu(NH3)4CO3 + 8 H2O (1.11) Tương tự, melaconit cũng bị hòa tan:

CuO + 2NH4OH + (NH4)2CO3 = Cu(NH3)4CO3 + H2O (1.12) Cuprit tạo thành muối phức amôn Cu(I):

c Dung dịch muối sắt (III) sunfat Fe 2 (SO 4 ) 3

Dung môi này được dùng để hòa tách quặng đồng tự nhiên, đồng oxit và cả đồng sunfua đơn giản như Cu2S và CuS Nó hòa tách rất yếu đối với chancopyrites CuFeS2 Trong môi trường nước, Fe2(SO4)3 bị thủy phân mạnh Vì vậy trong thực

tế người ta dùng nó cùng với axit H2SO4 để chống thủy phân

Cu2S + 2Fe2(SO4)3 = 2CuSO4 + 4FeSO4 + S (1.15) CuS + Fe2(SO4)3 = CuSO4 + 2FeSO4 + S (1.16)

Các phản ứng này xảy ra rất chậm (10 ÷ 12 ngày đêm) Dung môi này được đun nóng lên trên 35oC Dung môi này rất ít khi dùng độc lập mà thường chỉ là phần bổ sung cho dung môi H2SO4 để tăng cường hiệu suất hòa tách đồng tự nhiên

và các đồng sunfua có lẫn trong quặng đồng oxit [19]

Bảng 1.1 Quặng đồng và dung môi hòa tan quặng

Dễ hòa tan

Fe2(SO4)3 +

H2SO4

Không phải tất cả các loại quặng oxit đồng đều hòa tan trong dung môi như

nhau, vì ngoài thành phần chính là oxit đồng chúng còn chứa các sunfua Do vậy

việc lựa chọn quy trình, điều kiện chế độ hòa tách cho từng loại quặng là rất quan

trọng

Trong một số trường hợp trước khâu hòa tan cần phải thiêu kết quặng [8] 1.2.2.3 Phương hướng phát triển thủy luyện đồng

a Kết hợp thủy luyện và hỏa luyện đồng – Phương pháp Sherritt Gordon Nội dung của phương pháp này là thổi gió để oxi hóa quặng sunfua Cu – Ni – Co trong dung dịch NH3 ở nhiệt độ cao và áp suất cao, sau đó dùng H2 hoàn nguyên ra bột đồng

b Người ta đã thử nghiệm áp dụng công nghệ Ôtôcla để hòa tách quặng đồng

ở nhiệt độ cao, áp suất cao Phương pháp này cho phép xử lý tổng hợp quặng sunfua đa kim như Cu – Ni – Co; Cu – Ni; Cu – As

c Áp dụng thiêu sunfat hóa và clorua hóa đối với tinh quặng Điều đó cho phép hòa tách bằng dung môi đơn giản là nước có pha thêm một ít H2SO4 hoặc HCl

Cũng theo hướng tìm dung môi mới, người ta đã dùng axit HNO3 để hòa tách quặng đồng sunfua với các phản ứng chính sau đây:

3CuS + 8HNO3 = 8NO + 3 CuSO4 + 4H2O (1.17) 3CuFeS2 + 20HNO3 = 3(FeSO4)NO3 + CuSO4 + 17NO + 10H2O (1.18) 2FeS2 + 20HNO3 = Fe2(SO4)3 + H2SO4 + 4H2O + 10NO (1.19)

d Cùng với việc phát triển các sản phẩm hóa học, người ta đã bắt đầu nghiên cứu áp dụng phương pháp chiết li lỏng để thu hồi đồng từ các dung dịch rất loãng

e Hòa tách bằng ngâm chiết vi sinh vật: Thành tựu của ngành vi sinh học đã phát hiện có một số nhóm vi khuẩn tồn tại không cần chất hữu cơ Chúng gây ra các phản ứng hòa tách các hợp chất đồng sunfua khi có mặt của không khí, theo cơ chế sau:

Đầu tiên chancopyrites bị phân hóa do oxi của không khí:

CuFeS2 + 4O2 = CuSO4 + FeSO4 (1.20) Sau đó nhờ vi sinh, như nhóm Thiobacillus ferrooxidans làm xúc tác cho phản ứng tạo ra ion sắt Fe3+:

2FeSO4 + H2SO4 + ½ O2 = Fe2(SO4)3 + H2O (1.21)

Fe2(SO4)3 sinh ra sẽ là tác nhân hòa tách đối với các sunfua như Cu2S, FeS2,

CuFeS2

Quy trình này đã được nhà sản xuất đồng lớn nhất thế giới là công ty Codeco

(Chi Lê) áp dụng có hiệu quả đối với quặng chalcopyrites Phương pháp ngâm

chiết sinh học thường được thực hiện tại các nước có nền khoa học công nghiệp

cao, cho phép tận thu đồng từ quặng nghèo, ít gây hại đến môi trường [19] 1.3 Công nghệ chiết (Solvent extraction)

1.3.1 Nguyên lý quá trình

Chiết là quá trình gồm hai giai đoạn nâng cấp ion đồng trong dung dịch từ

cấp thấp vào dung môi chiết chọn lọc phản ứng với đồng Đồng được chiết từ các

dung môi sau đó được giải chiết bằng các dung dịch axit mạnh [23]

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ chiết CuSO4Công nghệ chiết CuSO4 ít tác động tới môi trường vì không có nước thải ra

môi trường Dòng dung dịch được hồi lưu trở lại quá trình hòa tách, tiết kiệm dung

môi

1.3.2 Quá trình hòa tách bằng H 2 SO 4

Phản ứng hòa tách:

2CuFeS2 + 18H2SO4 = 2CuSO4 + Fe2(SO4)3 + 17SO2 + 18H2O (1.22)

Khi khảo sát quá trình hòa tan quặng phải quan tâm đến:

Tác dụng hóa học của dung môi đến sự hòa tan tinh quặng Phản ứng hóa học xảy ra mạnh mẽ ở bề mặt tiếp xúc giữa hai pha rắn và lỏng, tại đó tạo nên lớp dung dịch tĩnh bão hòa gọi là lớp khuếch tán

Lớp khuếch tán bao quanh hạt quặng, ngăn cản bề mặt quặng tiếp xúc với dung môi, chỉ cho phép ion hoặc các phân tử khuếch tán từ dung dịch bão hòa ra dung môi và dung môi vào lớp bão hòa

Chính quá trình động học này đảm bảo cho sự hòa tan quặng không dừng lại Như vậy tốc độ hòa tan phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán của dung môi qua lớp khuếch tán

Tốc độ hòa tan tính theo phương trình Fick I:

dm

dτ = D S.CBH − C

δ (1.23) Trong đó:

dm

dτ : Tốc độ hòa tan của chất rắn;

CBH: Nồng độ bão hòa ion kim loại hòa tan;

C: Nồng độ dung dịch ngoài khu vực phản ứng (dung môi);

δ: Chiều dày lớp khuếch tán;

S: Diện tích tiếp xúc hạt quặng;

D: Hằng số khuếch tán

Đầu tiên dung môi tiếp xúc với bề mặt hạt quặng Trên bề mặt phân chia pha xảy ra phản ứng hóa học tạo nên các hợp chất hóa học mới Các chất này hòa tan vào dung môi

Nồng độ ion hòa tan tăng dần lên, tốc độ hòa tan giảm dần, lớp dung dịch sát

bề mặt dần tiến đến bão hòa

Trong quá trình này, chất hòa tan khuếch tán ra phía ngoài, ngược lại dung môi khuếch tán vào phía trong

Nếu lớp dung dịch bão hòa, không thực hiện được quá trình khuếch tán thì quá trình hòa tan dừng lại

a Nhiệt độ

Khi tăng nhiệt độ hệ số khuếch tán tăng và nồng độ bão hòa ion kim loại hòa tan tăng, do đó tốc độ hòa tan tăng Ngoài ra tăng nhiệt độ sẽ tăng tốc độ phản ứng

có lợi cho quá trình hòa tan

b Nồng độ dung môi hòa tan

Thường sử dụng dung môi sạch để hòa tan tinh quặng Nồng độ dung môi cao sẽ hòa tan nhanh Nếu trong dung môi hòa tan chứa nồng độ tinh quặng thấp thì tốc độ hòa tan càng cao Nồng độ tạp chất C càng bé thì CBH – C càng lớn, tốc

độ hòa tan càng lớn

Nếu nồng độ tạp chất trong dung môi lớn thì CBH – C càng lớn, tốc độ hòa tan sẽ thấp

c Thời gian, tốc độ khuấy

Mục đích khuấy là làm giảm chiều dày lớp khuếch tán δ, làm cho độ chênh lệch nồng độ lớp khuếch tán so với dung môi không lớn để tăng tốc độ hòa tan Khuấy càng mạnh tốc độ hòa tan càng lớn

Song tốc độ khuấy chỉ đạt đến một giá trị nào đó, nếu tiếp tục tăng sẽ không

có tác dụng tăng hòa tan Vì tăng tốc độ khuấy sẽ không khử chiều dày lớp khuếch tán Khi khuấy chất lỏng chuyển động mãnh liệt trong lòng dung dịch Còn trên bề mặt chất rắn chất lỏng chuyển động tầng Vì vậy vẫn tồn tại lớp dung dịch khá mỏng theo hướng chuyển động tầng Mặt khác giữa chất lỏng và chất rắn (lớp dung dịch bão hòa) tồn tại lực liên kết nhất định

Dù có khuấy mạnh thế nào thì chiều dày của lớp khuếch tán vẫn không bị triệt tiêu

Tốc độ khuấy dung dịch chỉ cần đạt đến giá trị có lợi, thích hợp là đủ [8] 1.3.3 Quá trình chiết

1.3.3.1 Đặc điểm quá trình

Chiết dung môi hay chiết lỏng - lỏng là quá trình phân bố các chất giữa hai pha lỏng không trộn lẫn vào nhau Bản chất của quá trình chiết là sự chuyển chất

được chiết từ pha này vào pha khác chứa tác nhân chiết qua bề mặt tiếp xúc giữa các pha

Phương trình phản ứng xảy ra giữa ion kim loại Mn+ và dung môi trong quá trình chiết xảy ra như sau:

Mn+

(aq) + nHL(o) ↔ MLn,(o) + n H+

(aq) (1.24)

Hình 1.4 Sự phân bố của chất tan giữa hai pha lỏng [10]

1.3.3.2 Cơ sở lý thuyết của phương pháp chiết lỏng - lỏng

Hiện nay có nhiều phương pháp tính toán các thông số của một quá trình chiết nhưng chủ yếu là phương pháp tĩnh và phương pháp động

Phương pháp tĩnh

Đây là phương pháp cho phép tính toán trạng thái cân bằng (trạng thái tĩnh) Phương pháp này được sử dụng để tính toán sơ bộ một số thông số công nghệ cơ bản

Phương pháp được xây dựng dựa trên hai nguyên lý:

1 Nguyên lý bảo toàn vật chất: Tổng lưu lượng kim loại (mmol/phút hoặc g/phút ) ở các đầu ra bằng lưu lượng kim loại cần chiết của dung dịch nguyên liệu

2 Nguyên lý chiết cân bằng ở vùng chiết và vùng giải chiết: Ở trạng thái cân bằng, nồng độ kim loại cần tách trong pha hữu cơ ở trong vùng chiết được coi là gần như không đổi Khi đó tỉ lệ giữa nồng độ này trên pha hữu cơ và pha nước

trong vùng chiết và vùng giải chiết không đổi Các hệ chiết thỏa mãn điều kiện này được gọi là hệ có tỉ lệ chiết hỗn hợp không đổi

Phương pháp động

Phương pháp động là phương pháp dựa trên trạng thái thay đổi liên tục của các pha (pha hữu cơ và pha nước) đến khi các cấu tử được chiết đạt trạng thái cân bằng Quá trình này là quá trình chiết dung môi liên tục ngược dòng Trong hai phương pháp trên, tôi chọn phương pháp nghiên cứu là phương pháp tĩnh Trong báo cáo của luận văn, các thông số trên được tính toán sao cho khả năng ứng dụng của hóa chất, dụng cụ thí nghiệm có thể đáp ứng một cách cơ bản nhất mà vẫn đạt được hiệu quả cao với yêu cầu đã đề ra ban đầu

a Hệ số phân bố

Hệ số phân bố được xác định bằng tỷ số giữa tổng nồng độ cân bằng các dạng chứa ion tách trong pha hữu cơ và tổng nồng độ cân bằng các dạng chứa ion tách trong pha nước thường được kí hiệu là D được tính bằng công thức:

D = Ch/c

Cn (1.25) Trong đó:

Ch/c: Tổng nồng độ cân bằng các dạng chứa ion tách trong pha hữu cơ

Cn: Tổng nồng độ cân bằng các dạng chứa ion tách trong pha nước

Hệ số phân bố phụ thuộc vào nhiệt độ của quá trình chiết, thành phần và bản chất của hai pha như nồng độ ion cần tách, muối, chất tạo phức, độ pH của dung dịch nước cũng như bản chất và nồng độ của tác nhân chiết, dung môi pha loãng,

sự tương tác của các dung môi chiết trong hệ chiết hỗn hợp nhiều dung môi

b Hiệu suất chiết (E%)

Hiệu suất chiết được tính theo công thức:

Cn+Chc (1.26) Trong đó:

Cn, Chc lần lượt là nồng độ ion tách ở pha nước và pha hữu cơ lúc cân bằng

c Hệ số tách β

Đây là đại lượng đặc trưng quan trọng nhất của quá trình chiết phân chia 2 nguyên tố ra khỏi nhau Hệ chiết được gọi là có chọn lọc khi giá trị β > 1, β càng lớn khả năng phân chia càng tốt Hệ số tách β được tính bằng công thức:

β = D1

D2 = C1hc C2n

C2hc.C1n (1.27) Trong đó:

D1, D2: Hệ số phân bố của nguyên tố thứ nhất và hệ số phân bố của nguyên

tố thứ hai trong cùng điều kiện chiết

C1hc, C2hc: Nồng độ cân bằng của nguyên tố thứ nhất và nguyên tố thứ hai trong pha hữu cơ

C1n, C2n: Nồng độ cân bằng của nguyên tố thứ nhất và nguyên tố thứ hai trong pha nước

Phương pháp phân tích người ta tiến hành giải chiết nhiều bậc Nếu β càng lớn, số bậc chiết trong hệ càng ít, năng suất của một đơn vị thể tích thiết bị càng lớn, chi phí hoá chất càng nhỏ Vì vậy, vấn đề quan trọng là phải tìm ra những hệ chiết có hệ số phân chia β đủ lớn để áp dụng vào công nghệ tách và làm sạch

1.3.3.3 Các thông số công nghệ của quá trình

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp chiết bằng dung môi Đối với một quy trình chiết tinh chế một hay nhiều kim loại bất kỳ, việc nghiên cứu các thông số chiết một cách cơ bản như dung môi sử dụng, tác nhân chiết, môi trường axit, bản chất của ion kim loại, thiết bị nghiên cứu là một yêu cầu tất yếu Dưới đây là một vài yếu tố:

a Tác nhân chiết

Tác nhân chiết ảnh hưởng lớn tới độ tinh khiết của kim loại, hiệu suất thu hồi kim loại Có rất nhiều tác nhân chiết được sử dụng phổ biến hiện nay chủ yếu là các tác nhân chiết mang tính thương mại thông dụng, bao gồm tác nhân chiết trao đổi ion, tạo phức chelat và solvat hóa Tác nhân chiết cần thoả mãn các điều kiện sau:

- Có độ chọn lọc cao đối với các nguyên tố kim loại cần tách;

- Có độ tan lớn trong dung môi hữu cơ, ít tan trong nước;

- Dễ dàng giải chiết nguyên tố kim loại từ pha hữu cơ;

- Ổn định trong quá trình chiết và có thể tái chế nhiều lần;

- Không hấp thụ axit sunfuric;

- Hòa tan trong dung môi xăng dầu rẻ tiền;

- Không độc hại và không gây ung thư

Với phương pháp chiết dung môi, yếu tố quan trọng nhất là tác nhân chiết Việc nghiên cứu nguyên liệu mới có khả năng được ứng dụng cao làm tác nhân chiết mới thì việc tách các kim loại đặc biệt như đồng bằng chiết dung môi ngày càng mở rộng hơn

b Ảnh hưởng của nồng độ axit vô cơ trong pha nước

Nồng độ axit pha nước ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ chiết của các ion kim loại Từ cơ chế của quá trình chiết và giải chiết, phản ứng chiết làm tăng nồng độ axit pha nước còn phản ứng giải chiết làm giảm nồng độ axit pha nước Do đó, tại các vùng của hệ thống chiết đều không duy trì được nồng độ axit đã chọn Như vậy để đảm bảo hiệu quả chiết cao thì một khó khăn đặt ra là cần duy trì ổn định nồng độ axit trong toàn bộ hệ thống chiết

Trong thí nghiệm nghiên cứu chiết đồng, để tránh sự tạo gel trên pha hữu cơ

và tạo kết tủa đồng hidroxit ở dưới pha nước thì hầu hết các thí nghiệm phải có nồng độ axit ban đầu trong nguyên liệu không được quá nhỏ Các thí nghiệm ở chương sau sẽ chỉ dẫn cụ thể

c Ảnh hưởng của dung dịch giải chiết

Dung dịch giải chiết sử dụng là axit H2SO4 vì thế ảnh hưởng chính là môi trường pH, nồng độ kim loại trong dung dịch (ảnh hưởng của pH trình bày ở phần trên)

d Ảnh hưởng của tạp chất và phụ gia

Mangan: Mangan thường gắn liền với đồng Việc kiểm soát mangan trong

dung dịch trong quá trình chiết là rất quan trọng vì nó sẽ là tạp chất ảnh hưởng đến

độ tinh khiết của CuSO4

Sắt: Sắt là nguyên tố phổ biến đi kèm với đồng Chính vì thế nó là nguyên tố

cạnh tranh chủ yếu với đồng trong việc hấp thụ dung môi Cần phải lựa chọn khoảng pH thích hợp để lượng sắt hấp thụ vào dung môi là ít nhất

Silica: Silica là tạp chất không tan khi có mặt trong dung dịch sẽ làm chậm

quá trình phân pha

e Các ảnh hưởng khác

Nhiệt độ nghiên cứu thực nghiệm: Nếu nhiệt độ không ổn định, việc pha chế dung dịch như dung môi, tác nhân chiết sẽ gây sai số cao vì tỉ trọng của chúng phụ thuộc lớn vào nhiệt độ khi tiến hành thực nghiệm

Độ kín của ống chiết: Nếu ống dùng để tiến hành quá trình chiết hay giải chiết mà hở thì các pha dễ bị bay hơi Khi đó tỉ lệ chiết pha hữu cơ : pha nước (O:A) sẽ bị sai lệch và kết quả đo của mẫu sẽ có sai lệch Chính vì vậy, ống chiết phải tuyệt đối kín

Độ tinh khiết của hóa chất sử dụng

Thời gian lưu, thời gian ly tâm

1.3.3.4 Giới thiệu một số dung môi chiết

Dung môi dùng để chiết đồng có thể là các oximes Có hai loại được sử dụng là: ketoxime và aldoxime Ketoximes là thuốc thử hydroxyoxime đầu tiên được sử dụng trong thương mại và là chất phản ứng độc nhất trong 12 năm Không thích hợp với dung dịch chứa hàm lượng đồng cao hoặc môi trường axit yếu Aldoximes

là sự phát triển dựa trên vấn đề chiết của ketoximes Aldoximes chiết mạnh Tuy nhiên, đồng chỉ giải chiết được với H2SO4 nồng độ lớn làm giảm tốc độ chiết và

độ ăn mòn thiết bị đặc biệt trong công nghiệp Vì vậy, aldoximes chỉ được sử dụng khi kết hợp với ketoximes Dung môi chiết phổ biến trong năm 2002 là hỗn hợp

aldoximes – ketoximes [23]

Bảng 1.2 Đặc điểm của ketoxime, aldoxime hoặc hỗn hợp ketoxime và

aldoxime [23]

Bảng 1.3 Giới thiệu một số dung môi chiết đồng [23]

R-n C4H9(C2H5)2CHCH R’-nC4H9(C2H5)2CHCH

- Có nhiều tính chất cần thiết của một dung môi cho quá trình SX/EW

- Tuy nhiên LIX 63 không phù hợp với quá trình giải chiết đồng ở pH = 3 mà ở

pH cao hơn pH > 4

- Tuy nhiên ta có thể trung hòa nhưng không kinh tế vì mẫu ở pH thấp hơn

Đặc tính Ketoxime Aldoxime Hỗn hợp Aldoxime-

Ketoxime (LIX 984N)

Sự chiết Cu và tốc độ tạo dải Nhanh Rất nhanh Nhanh

LIX 64N

- LIX 64N là hỗn hợp của LIX 64 và LIX 63 LIX 64N đã khắc phục được nhược điểm của LIX 64 LIX 64N trong những năm gần đây được lựa chọn là dung môi thương mại cho quá trình chiết đồng từ dung dịch hòa tan có tính axit

- Khả năng chiết tốt, động học của quá trình chiết nhanh Sự phân pha nhanh

- Độ nhớt thấp

- Độ chọn lọc Fe kém

- Chiết pH = 1,5 ÷ 2, đi xuống nếu ở pH <1

LIX 54

R- I C7H15

- LIX 54 là dung môi thương mại cho phục hồi đồng từ giải pháp ammoniac

- Độ nhớt thấp

- Quá trình giải chiết dễ

- Phụ thuộc vào sự không bền hóa học trong điều kiện amoniac, chuyển đổi nó vào ketamine và các sản phẩm khác

- Khả năng chiết theo thứ

tự Zn, Cu, Mn, Co, Ni

- Cyanex 272 thích hợp với việc tách Co từ Ni

- Cyanex 302 giải chiết với H2SO4 ở nồng độ cao 13,5M

- Cyanex 301 không tách được đồng từ pha hữu cơ với nồng độ axit cao H2SO4 18M

1.3.3.5 Dung môi chiết LIX 984N

SX đã trở thành một quá trình quan trọng cho việc khôi phục đồng từ các giải pháp hòa tách của quặng chất lượng thấp trong hai thập kỷ qua Sự tách biệt giữa đồng và sắt với chiết dung môi là cơ bản trong tinh chế đồng sạch Trong những năm gần đây, rất nhiều nghiên cứu về dung môi chiết xuất đồng trong môi trường axit hoặc amoniac bằng cách sử dụng hàng loạt dung môi LIX đã được báo cáo Hiện nay, LIX 984N và M5640 được sử dụng rộng rãi như là thuốc thử khai khoáng LIX 984N là một hỗn hợp của LIX 860N và LIX 84 trộn theo tỷ lệ 1/1 Các thành phần hoạt động là 2-hydroxy-5-nonylacetyloxime và 2-hydroxy-5-

dodecalkyl salicylaldoxime [23]

a Tính chất vật lý [23]

- Cấu tạo vật lý: Chất lỏng có màu hổ phách, có độ nhớt cao

- Trọng lượng (25°/25°C): 0,935 – 0,955 g/cm³

- Điểm chớp cháy 1 (điểm chớp cháy cốc kín): > 17

b Tính chất hóa học [23]

Dung môi Lix 984N-C là hỗn hợp của dung môi Lix 860N-IC và Lix84-IC

được trộn theo tỷ lệ 1/1, là hỗn hợp của 5- nonyl-salicylaldoxime và 2- hydroxyl -

5- nonyl-acetophenone (aldoximes và ketoxim)

2-hydroxyl-5-nonyl-Cơ sở của quá trình chiết được thể hiện bởi 2 phương trình:

- Quá trình chiết: Đồng đi vào pha hữu cơ theo phản ứng

2RHorg + Cu2+

aq → R2Cuorg + 2H+

aq (1.28) Trong đó:

RH : Dung môi chiết ;

Cu2+: Lượng đồng trong dung dịch;

R2Cu: Phức đồng sau phản ứng với dung môi hữu cơ;

H+: Axit trong dung dịch sản phẩm

Khi thực hiện quá trình chiết Cu đi vào pha hữu cơ thay thế ion 2H + trong nhóm phenol hình thành liên kết hóa học với 2O- tạo phức vòng càng, không phân

cực và có màu nâu vàng Khi đó lượng Cu trong dung dịch nước giảm, độ axit tăng Quá trình này được tiến hành trong môi trường axit sunfuric nồng độ thấp

- Quá trình giải chiết: Tiến hành trong môi trường axit sunfuric nồng độ cao

2H+

aq + R2Cuorg → 2RHorg + Cu2+

aq (1.29) Trong đó:

H+: Lượng axit dùng để giải chiết;

R2Cu: Phức đồng sau phản ứng với dung môi hữu cơ;

RH: Lượng pha hữu cơ sau giải chiết;

Cu2+: Lượng đồng được giải chiết

LIX 984N là dung dịch đặc, nhớt nên ảnh hưởng đến quá trình bơm, khuấy trộn, phân pha vì vậy ta phải pha loãng dung dịch Sử dụng dầu hỏa đã được đề hidro hóa tránh ảnh hưởng lại của liên kết đôi (phản ứng trùng hợp tạo polymer) LIX 984N là dung môi chiết đồng chọn lọc với sắt và niken trong khoảng pH

= 1,5 ÷ 2,5 Tuy nhiên tốc độ chiết chậm, dung dịch đặc nhớt phải dùng thêm

dung môi pha loãng [23]

Hình 1.5 Quá trình chiết và giải chiết đồng từ pha hữu cơ

Aldoxime: A = H, Ketoxime:A = CH3 [23]

1.4 Quá trình cô đặc

Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng cách tách bớt một phần dung môi qua dạng hơi

1.4.1 Các phương pháp cô đặc

1.4.1.1 Phương pháp nhiệt (đun nóng)

Dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất

lỏng

1.4.1.2 Phương pháp lạnh

Khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó thì một cấu tử sẽ tách ra dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà quá trình kết tinh

đó xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp và đôi khi phải dùng đến máy lạnh

1.4.2 Các yếu tố kỹ thuật của quá trình cô đặc

Trong quá trình cô đặc có 3 thông số cơ bản cần phải chú ý: nhiệt độ sôi, thời gian sản phẩm lưu lại trong thiết bị (thời gian cô đặc) và cường độ bốc hơi

1.4.2.1 Nhiệt độ sôi

Khi tiến hành một quá trình cô đặc thực phẩm người ta đun nóng khối sản phẩm tới nhiệt độ sôi Nước trong sản phẩm bốc hơi cho đến khi nồng độ chất khô

đã đến nồng độ yêu cầu thì ngừng cô đặc và cho sản phẩm ra khỏi thiết bị

Nhiệt độ sôi của sản phẩm phụ thuộc vào áp suất hơi ở trên bề mặt, nồng độ chất khô, tính chất vật lý và hóa học của sản phẩm

Khi áp suất hơi trên bề mặt của sản phẩm càng thấp thì nhiệt độ sôi của sản phẩm càng thấp Vì vậy việc tạo độ chân không trong thiết bị cô đặc sẽ giảm được nhiệt độ sôi của sản phẩm Hay nói cách khác là điều chỉnh nhiệt độ sôi bằng cách thay đổi độ chân không

Khi nồng độ chất khô trong sản phẩm càng lớn thì nhiệt độ sôi càng cao Trong quá trình cô đặc nồng độ chất khô tăng dần nên nhiệt độ sôi của sản phẩm cũng tăng dần

1.4.2.2 Thời gian cô đặc

Là thời gian lưu lại của sản phẩm trong thiết bị cô đặc cho sự bốc hơi nước ra khỏi nguyên liệu để đạt đến độ khô yêu cầu

Thời gian cô đặc phụ thuộc vào phương pháp làm việc của thiết bị và cường

độ bốc hơi của sản phẩm Các thiết bị cho nguyên liệu vào, sản phẩm ra liên tục và sản phẩm có cường độ bốc hơi lớn thì thời gian lưu lại của sản phẩm trong thiết bị càng ngắn

1.4.2.3 Cường độ bốc hơi

Cường độ bốc hơi của sản phẩm phụ thuộc cường độ trao đổi nhiệt giữa hơi nóng và sản phẩm bốc hơi Cường độ trao đổi nhiệt được đặc trưng bằng hệ số truyền nhiệt của quá trình cô đặc Hệ số truyền nhiệt càng lớn, cường độ bốc hơi

càng cao [9]

1.5 Giới thiệu đồng sunfat

CuSO4 là chất bột màu trắng, hút mạnh hơi

ẩm của không khí tạo thành chất màu xanh Khi

ngậm nước, nó thường có năm phân tử nước gắn

liền với nó Nó có thể khử nước bằng cách đun

nóng Khi nước được đưa thêm vào nó, nó sẽ bị

ngậm nước một lần nữa Lợi dụng tính chất này,

người ta dùng đồng (II) sunfat khan để phát hiện nước ở lẫn trong hợp chất hữu

cơ

1.5.1 Công thức cấu tạo

CuSO4.5H2O là những tinh thể tam tà màu

xanh lam, màu này được hình thành do trong

dung dịch có ion Cu2+ được phối trí kiểu bát

diện lệch Bao quanh ion Cu2+ có 4 phân tử nước

cùng nằm trên một mặt phẳng, hai nhóm SO42-

nằm ở 2 phía của mặt phẳng và trên cùng một

trục còn phân tử H2O thứ năm, bằng liên kết hidro, liên kết với một phân tử H2O của mặt phẳng và với một nhóm SO42- [9]