nghiên cứu công nghệ thu hồi vàng từ bã điện phân thiếc và thu hồi thiếc trong bùn của quá trình tách sắt trong tinh quặng thiếc gốc

1

tổng công ty khoáng sản tkv
công ty tnhh 1tv kim loại màu nghệ tĩnh






báo cáo tổng kết đề tài
nghiên cứu thu hồi vàng từ b điện
phân thiếc và thu hồi thiêc trong
bùn quá trình hoà tách sắt trong
tinh quặng thiếc gốc

cNDA: KS. nguyễn đình duệ






6868
19/5/2008

nghệ an -3 /2008

2
Mở đầu


Thiếc là một trong kim loại màu có nhiều ứng dụng quan trọng trong
nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là ngành hàng không, điện tử, thực
phẩm Trên thế giới, nhu cầu sử dụng kim loại màu nói chung và thiếc nói
riêng ngày càng cao.
Khoáng sàng thiếc có hai loại: Quặng gốc và quặng sa khoáng.
Quặng sa khoáng nhìn chung dễ khai thác và dễ tuyển. ở nớc ta hiện nay
khai thác quặng sa khoáng gặp nhiều khó khăn do phần trữ lợng thiếc có
hàm lợng kinh tế ngày càng cạn kiệt, mặt khác hầu hết sa khoáng đều nằm
phần đất trồng trọt nên khai thác ảnh hởng tới nông nghiệp. Khai thác
quặng thiếc gốc phần nào sẽ giải quyết đợc vấn đề trên. Tuy nhiên quặng
gốc là quặng đa kim có thành phần vật chất phức tạp, chi phí khai thác cao,
công nghệ tuyển luyện rất khó khăn.
Năm 2005, Công ty đã thực hiện đề tài: Nghiên cứu giảm hàm lợng
sắt, nâng cao thực thu khi tuyển quặng gốc Suối Bắc Quỳ Hợp Nghệ An
công nghệ giảm hàm lợng sắt, bằng kết hợp phơng pháp, tuyển trọng lực,
tuyển từ, ngâm chiết bằng axit, và đề tài đã đợc áp dụng vào sản xuất taị
công ty. Từ công nghệ sản xuất trên một lợng thiếc chiếm 2 đến 3% lợng
thiếc đa vào ngâm chiết đã mát đi theo dung dịch thải dới dạng bùn, vì
vậy cần có biện pháp thu hồi, tận thu triệt để nguồn tài nguyên.
Năm 2006 công ty đã tiến hành đầu t xây dựng dây chuyền điện
phân thiếc đa chất lợng thiếc thơng phẩm từ 99,75 lên thiếc 99,95%,
hiện nay dây chuyền đã sản xuất có hiệu quả. Quá trình điện phân bùn anôt
có chứa một số kim loại quý hiếm đặc biệt là vàng (khoảng 25g/tấn) cha
có biện pháp thu hồi.
Do đó năm 2007 Công ty đã đợc bộ công nghiệp cho phép thực
hiện đề tài: Nghiên cứu thu hồi thiếc trong bùn ngâm chiết axit, và thu hồi

vàng trong bùn điện phân thiếc

3
Nội dung chính của đề tài:
Lấy mẫu nghiên cứu thành phần vật chất: Phân tích thành phần độ
hạt, phân tích thành phần khoáng vật, phân tích từ
Trên cơ sở phân tích nghiên cứu mẫu, đồng thời thí nghiệm tuyển
mẫu công nghệ để xác định phơng pháp tuyển hợp lý nhất.
Lập luận lựa chọn sơ đồ công nghệ hợp lý để áp dụng sản xuất Công ty
Kết quả đề tài:
Xác định đợc sơ đồ công nghệ làm giàu thiếc và tách sắt, dùng
phơng pháp tuyển trọng lực, kết hợp thiêu và ngâm chiết bằng axit.
Kết quả thí nghiệm đề tài đặt yêu cầu chất lợng thiếc có hàm lợng
40%, sắt nhỏ hơn 5%, chỉ tiêu thu hồi đặt 50%.
Lựa chọn đợc sơ đồ công nghệ thu hồi vàng trong bùn điện phân thiếc.
Công ty là một đơn vị sản xuất kinh doanh nên điều kiện nghiên cứu
còn có nhiều hạn chế nhất định, do đó không thể tránh khỏi nhng sai sót.
Tác giả rất mong đợc sự góp ý của các đồng nghiệp.



4
Phần 1
Nghiên cứu công nghệ thu hồi thiếc
từ bùn hoà tách sắt trong tinh quặng thiếc

I. Quặng thiếc gốc và công nghệ tuyển
Quặng thiếc gốc chiếm tới 70% tổng tài nguyên khoáng sản chứa thiếc
trên toàn thế giới. Quặng thiếc gốc đặc trng bởi thành phần vật chất phức
tạp, hàm lợng thiếc nghèo, công nghệ làm giàu phức tạp, bao gồm nhiều

giai đoạn, nhiều phơng pháp tuyển.
Công nghệ tuyển thiếc gốc thờng có hai khâu: Tuyển thô thờng sử
dụng phơng pháp tuyển trọng lực, khâu tuyển tinh sử dụng phơng pháp
tuyển nổi trọng lực tuyển tách các khoáng vật sunfua, tuyển tách khoáng
vật chứa sắt bằng tuyển từ, ngâm chiết axit hoặc kết hợp thiêu và ngâm
chiết axit.
1. Công nghệ tuyển tách các khoáng vật chứa sắt trong quặng thiếc.
Đối với khoáng vật chứa sắt tồn tại dạng hạt, các khoáng vật sun fua
thờng dùng phơng pháp kết hợp tuyển nổi - trọng lực hoặc phơng pháp
nung từ hoá tuyển từ. Phơng pháp tuyển nổi trọng lực đợc sử dụng khá
phổ biến trong thực tế, vì chúng có những đặc điểm nổi bật chi phí tuyển rẻ,
ít gây ô nhiễm môi trờng.
Đối khoáng vật chứa sắt dạng hạt, các khoáng vật ôxit nh limônit,
Hêmatit, Mactit để tách các khoáng vật này thờng dùng phơng pháp
tuyển từ.
Đặc biệt đối với các khoáng vật chứa: Fe, Pb. Bi, Sb trong tinh
quặng thiếc có liên kết rất chặt chẽ với Caxiterit và xâm nhiễm lẫn nhau đến
mức nghiền mịn cũng không thể tách chúng ra đợc, vì vậy không thể khử
bằng phơng pháp tuyển nổi hoặc tuyển trọng lực. Một số hạt Caxiterrit rất
bé bị bao bọc bởi lớp oxit sắt nên không thể khử sắt bằng phơng pháp
tuyển từ. Đối với tinh quặng thiêu chỉ mới khử đợc Asen, Lu huỳnh còn
các kim loại khác chỉ chuyển đợc từ dạng sunfua sang dạng oxit nằm lại

5
trong tinh quặng. Tất cả những trờng hợp trên dẫn tới phải dùng phơng
pháp hoà tách để khử sắt.
Dung môi để hoà tách tinh quặng phải đảm bảo tính trơ đối với thiếc
nhng có thể hoà tan các kim lại khác. Qua nhiều năm nghiên cứu ngời ta
đã chọn đợc dung môi axit Clohydric là phù hợp nhất.
Những phản ứng hoá học xẩy ra khi hoà tách tinh quặng thiếc bằng

axit Clohyđoric.
Fe
2
O
3
+ 6HCl = 2FeCl
3
+ 3H
2
O
Fe
3
O
4
+ 8HCl = 2FeCl
2
+ FeCl
3
+ 4H
2
O
FeO + HCl = FeCl
2
+ H
2
O
FeO + Sb
2
O
5

+12HCl = FeCl
2
+ 2SbCl
5
+ 6H
2
O
FeO + As
2
O
5
+ 2HCl+2H
2
O = FeCl
2
+ 2H
3
AsO
4
Sb
2
O
4
+ 8HCl = SbCl
3
+ SbCl
5
+ 4H
2
O

Bi
2
O
3
+ 6HCl = 2BiCl
3
(3H
2
O)
PbOSiO
2
+ 2HCl +nH
2
O = PbCl
2
+SiO
2
(n+1)H
2
O
CaWO
4
+ 2HCl = 2CaCl
2
+ H
2
WO
4

CuO + 2HCl = CuCl

2
+ 3H
2
O
(Fe,Mn)WO
4
+2HCl = (Fe,Mn)Cl
2
+H
2
WO
4

CaWO
4
+ 2HCl = CaCl
2
+ H
2
O

Ngoài axit Wonframic và keo SiO
2
(n+1)H
2
O các muối khác tan tốt
trong axit Clohydric. Các dạng oxit khác nhau mức độ tan khác nhau. Oxit
hoá trị càng cao càng khó tan, tuy nhiên với nồng độ axit Clohydríc hợp lý
có thể hoà tan trên 90% oxit khó tan nhất. Nồng độ axit càng cao thì suất
hoà tan càng cao. Nồng độ axit ảnh hởng tới sự thuỷ phân BiCl

3
và FeCl
3
,
nồng độ axit trên 20% thì đảm bảo hai loại Clorua trên tan tốt trong dung
dịch.
Suất hoà tan phụ thuộc vào độ d axit, với lợng axit tỉ lệ 1:1 so với
lý thuyết thì độ hoà tan Sb, Pb, Fe đặt hiệu suất cao.
Nhiệt độ ảnh hởng tới suất hoà tan, nó không những làm tăng tốc độ
phản ứng hoá học mà còn tăng mức độ khuếch tán, thông thờng ngời ta hoà
tách nhiệt độ 110
0
C, trờng hợp không cho phép hoà tách nhiệt độ cao có thể
kéo dài thời gian hoà tách, tỉ lệ R/L = 1/4, nồng độ axit từ 20 đến 30%.

6
2. Thiêu oxi hoá tinh quặng thiếc.

Các khoáng vật tồn tại trong tinh quặng thiếc dạng sunfua gồm:
Cu
2
SnS
4
, FeS
2,
FeAsS, FeAsS
2
, FeAs
2
, Sb

2
S
3
, Pb
2
Sb
2
S
5
, Pb
S
khi nung nhiệt
độ 600 - 700
0
C các khoáng vật bị phân huỷ và bị oxi hoá về dạng các ôxit,
có từ tình và dễ hoà tan trong axit.
Quá trình thiêu xẩy ra các phản ứng nh sau:

FeS
2
FeS +1/2 S
2

Cu
2
Fe
2
S Cu
2
S + 2FeS + 1/2 S

2

2CuFeS
2
Cu
2
S +2FeS +1/2S
2
4FeAsS 4FeS + As
4

Pb
2
Sb
2
S
5
PbS + Sb
2
S
3


Và bị oxi hoá theo phản ứng

2FeS + 7/2 O
2
= Fe
2
O

3
+2SO
2

FeAsS + 10/2O
2
= Fe
2
O
3
+ As
2
O
3
+ 2SO
2

SnS + 2O
2
= SnO
2
+ SO
2

Cu
2
S + 2O
2
= 2CuO +SO
2

Sb
2
S
3
+ 9/2O
2
= Sb
2
O
3
+ 3SO
2

PbS + 3/2O
2
= PbO + SO
2


Để hạn chế tạo thành oxit có hoá trị cao, cần thiêu trong môi trờng d
oxi ít, tinh quặng thiếc thờng đợc thiêu trong lò phản xạ, lò ống quay,
hoặc lò lớp sôi, hiện nay thờng thiêu trong lò lớp sôi. Nhiệt độ thiêu
thờng 800 đến 900
0
C, thời gian thiêu kéo dài trong khoảng 8h, thu hồi
thiếc khoảng 98%, suất bay bụi khoảng 8 đến 10%
II. Mẫu công nghệ và nghiên cứu thành phần vật chất
Sơ đồ công nghệ hoà tách sắt trong quặng thiếc gốc đang thực hiện
tại Công ty (Hình1)

7
1. Giới thiệu sự hình thành và mục tiêu nghiên cứu mẫu công nghê.
Quặng đầu

HCl(30%)


Hoà tách động


Rửa axit(nớc tự nhiên)



Sấy khô Bể xử lý DD



Tinh quặng Bùn lắng DD sau XL và bùn tràn



Lấy mẫu nghiên cứu

Hình .1. Sơ đồ vị trí lấy mẫu công nghệ
Nguồn gốc mẫu nghiên cứu là bùn quặng đi theo dung dịch thải, dây
chuyền sản suất ngâm chiết khử sắt trong quặng thiếc gốc bằng
axitclohydric. Sơ đồ công nghệ (Hình.1)
Năm 2005 Công ty đã áp dụng đề tài nghiên cứu giảm hàm lợng

sắt, nâng cao thực thu khi tuyển quặng gốc Quỳ Hợp Nghệ An. Quá trình
thực hiện hoà tách động tinh sắt trong quặng thiếc bằng axit clohyđoric.
Quặng thiếc sau khi hoà tách các tạp chất bằng dung dịch HCL, tiến
hành rửa bằng nớc sạch để thu tinh quặng đa đi xử lý: Tuyển từ, thiêu,
tuyển trọng lực

8
Dung dịch thải đợc xử lý bằng hoà tan trong sữa vôi, để trung hoà
axit, tuy nhiên do một số hạt khoáng vật chứa thiếc có kích thớc quá bé, lơ
lửng trong môi trờng, mặt khác sau khi hoà tách dung dịch có độ sệt cao,
đặc quánh nên đã cuốn trôi hạt quặng lơ lửng theo dòng bùn tràn thải ra
môi trờng. Trong nội dung đề tài"Giảm hàm lợng sắt nâng cao thực thu
khi tuyển quặng gốc Suối Bắc Quỳ Hợp Nghệ An" tác giả cha có giải pháp
thu hồi thiếc trong bùn mịn này, để hoàn thiện công nghệ, có biện pháp thu
hồi triệt để tài nguyên, trong đề tài này tác giả tập trung nghiên cứu tìm giải
pháp thu hồi bùn và xử lý nâng cao hàm lợng thiếc, khử sắt, đa tinh
quặng bùn đảm bảo tiêu chuẩn luyện thiếc
2. Phơng pháp lấy mẫu công nghệ.
Căn cứ điều kiện thực tế, chọn phơng pháp lấy mẫu cắt dòng.
Dùng gáo lấy mẫu chuyên dùng cắt ngang dòng bùn thải, chu kì cắt 5
phút một lần, toàn bộ mẫu đợc nhập chung vào để làm mẫu cơ sở, mẫu cơ
sau khi sấy khô, chuyển thành bột, có màu nâu vàng. Mẫu này đợc dùng
làm mẫu nghiên cứu.
3. Nghiên cứu thành phần vật chất
Mẫu bùn quặng sau khi lấy xong tiến hành phân tích rây bằng
phơng pháp rây ớt, thông qua các rây có lỗ lới: 0,25; 0,14; 0,074`mm;
các cấp sản phẩm lần lợt đem đun bay hơi chất lỏng, phần bã rắn kết tủa
đa cân trọng lợng trên cân điện tử, sau đó tính thành phần cho từng cấp
hàm lợng và cụ thể nh sau.
Bảng 1.Kết quả phân tích thành phần độ hạt

TT Các cấp hạt Trọng lợng (gam)
Tỉ lệ phân bổ cấp
hạt (%)
1 + 0,25 180 5,32
2 - 0,25+0,14 172 5,08
3 - 0,14+0,074 222 5,56
4 - 0,074 2808 83,97
5 Cộng 3382 100

9
Cấp hạt - 0,074mm là chủ yếu chiếm tới 83,97%, các cấp hạt lần lợt
nghiền mịn, phân tích hoá thiếc xác định sự phân bổ thiếc theo cấp hạt mẫu
thí nghiệm.
Bảng 2. Sự phân bổ thiếc trong từng cấp hạt

TT Cấp hạt
Trọng
lợng(gam)
Hàm lợng
Sn(%)
Phân bổ Sn theo
cấp hạt(%)
1 + 0,25 180 6,09 4,06
2 - 0,25+0,14 172 7,08 4,52
3 - 0,14+0,074 222 7,35 6,05
4 - 0,074 2808 8,21 85,32
5 Cộng 3382 7,98 100

Bảng .3.Sự phân bổ sắt trong từng cấp hạt

TT Cấp hạt
Trọng lợng
(gam)
Hàm lợng
Fe(%)
Phân bổ Fe theo
cấp hạt(%)
1 + 0,25 180 32,11 4,56
2 - 0,25+0,14 172 33,15 4,49
3 - 0,14+0,074 222 39,56 6,92
4 - 0,074 2808 37,96 84,02
5 Cộng 3382 37,51 100

Thiếc và sắt cũng phân bổ chủ yếu cấp hạt - 0,074mm, hàm lợng
thiếc , sắt trong từng cấp hạt giao động không đáng kể. Vì vậy rất khó khăn
cho việc lựa chọn giới hạn cho cấp hạt đa tuyển.
Bảng.4. Kết quả phân tích hoá mẫu nghiên cứu
Hàm lợng khoáng vật (%)
TT
Tên gọi
Sn Fe Pb Sb As
1 Mẫu nghiên cứu 7,98 37,51 0,15 0,8 0,046
Để xác định độ tinh khiết của hạt Caxiterit độ hạt 0,5mm, đã tiến
hành nhặt 5 hạt và tiến hành phân tích microzon.

10
Bảng 5. Kết quả phân tích Mỉcozon hạt caxiterit
Thành phần các khoáng vật
TT Số hạt

FeO ZrO
2
SnO
2
SiO
2
Sm
2
O
3
1 5 9,18 3,5 79,89 0,73 0,998
Để lựa chọn phơng pháp tuyển cần thông qua kết quả phân tích các
khoáng vật, nhng trên cơ sơ thiết bị hiện có của Công ty nhóm tác giả đã
lựa chọn phơng pháp thử nghiệm trực tiếp, vì vậy không tiến hành phân
tích khoáng vật.
Kết luận
Các tạp chất có hại cho luyện kim chủ yếu là sắt, còn các tạp chất khác
hàm lợng thấp, do đó nội dung đề tài tập trung vào vấn đề làm giàu thiếc
và khử sắt.
Thành phần độ hạt tập trung chủ yếu cấp - 0,074mm, và thiếc và sắt
phân bổ phần lớn cũng ở cấp hạt này. Hàm lợng thiếc, sắt trong các cấp
hạt giao động trong phạm vi hẹp. Có thể chọn cấp hạt đa tuyển theo hai
nhóm chính, cấp hạt +0,074mm và - 0,074mm, để phù hợp chế độ làm việc
thiết bị tuyển khoáng.
Để làm giàu thiếc và tuyển tách các khoáng vật chứa sắt có thể sử
dụng phơng pháp tuyển trọng lực, tuyển từ, hoặc kết hợp tuyển nổi - trọng
lực, nung từ hoá - tuyển từ, trờng hợp đặc biệt phải sử dụng phơng pháp
hoà tách, có thể phải thiêu trớc khi hoà tách.
Đối với cấp hạt - 0,074mm việc thực hiện các phơng pháp tuyển
trọng lực, tuyển từ, hay các phơng pháp kết hợp nêu trên đều rất khó khăn,

tuy nhiên ta có thể tuyển sơ bộ bằng phơng pháp trọng lực để làm giàu
thiếc giảm hàm lợng sắt thực hiện trên bàn đãi bùn( Giới hạn cấp hạt
tuyển - 0,074mm), sau đó tuyển tách sắt bằng tuyển từ hay hoà tách.
III. Nghiên cứu công nghệ tuyển khoáng
Các tạp chất ảnh hởng tới quá trình nấu luyện chủ yếu là sắt, nên
công nghệ ở đây tập trung vấn đề xử lý sắt và nâng cao hàm lợng thiếc. Để
khử sắt ta có thể tiến hành theo các phơng pháp nh trình bày trên, tuy
nhiên việc lựa chọn phơng pháp phù hợp cho đối tợng quặng, nhóm tác
giả đã lựa chọn phơng pháp nghiên cứu tuyển thử nghiệm mẫu.

11
1. Thí nghiệm tuyển từ.
Mẫu thí nghiệm sau khi đợc sấy khô đánh tơi, dạng bột, tiến hành
rây phân tích thành hai cấp hạt. Cấp +0,074mm dùng làm mẫu thí nghiệm
tuyển từ khô, cấp - 0,074mm dùng làm mẫu thí nghiệm tuyển từ ớt.
Sau khi lấy mẫu phân tích hoá Fe và Sn, cân xác định trọng lợng
mẫu nghiên cứu và tiến hành thí nghiệm tuyển từ trên máy tuyển từ đĩa có
ba đĩa với cờng độ từ trờng khác nhau.
Mẫu thí nghiệm


Tuyển từ yếu



Tuyển từ trung

Tuyển từ mạnh




Sản phẩm không từ Sản phẩm có từ
Hình.2.Sơ đồ công nghệ thí nghiệm tuyển từ khô
Bảng.6. Kết quả thí nghiệm tuyển từ khô

Hàm lợng (%) Mức thu hồ i (%)
TT Sản phẩm
Sn Fe Sn Fe
Thu hoạch
(%)
1 Sản phẩm không từ 8,05 37,4 92,86 87,46 90,09
2 Sản phẩm có từ 5,62 49,18 7,14 12,54 9,91
3 Mẫu thí nghiệm 7,81 38,87 100 100 100

12
Cấp hạt - 0,074mm, theo kinh nghiệm với cỡ hạt mịm thực hiện
tuyển từ khô cho hiệu quả rất thấp, để tuyển từ có hiệu quả hơn chọn
phơng pháp tuyển từ ớt.
Quá trình thí nghiệm tuyển từ ớt đợc thực hiện nh sau: Bùn quặng
độ hạt - 0,074mm hoà tan trong nớc tạo thành dung dịch bùn loãng, sau đó
dùng thanh từ nam châm đất hiếm có cờng độ từ trờng cực mạnh hút
nhiều lần, sau khi kết thúc phân thành hai sản phẩm. Sản phẩm có từ và sản
phẩm không từ.
Bảng.7. Kết quả thí nghiệm mẫu tuyển từ ớt

Hàm lợng

(%)
Mức thu hồi
(%)
TT Sản phẩm
Trọng
Lợng
Sn Fe Sn Fe
Thu
hoạch
(%)
1 Sản phẩm không từ 180 8,3 36,29 91,91 84,87 90,9
2 Sản phẩm có từ 18 7,31 64,67 8,09 15,13 9,91
3 Mẫu thí nghiệm 198 8,21 38,87 100 100 100

Nhận xét
Kết quả thí nghiệm tuyển từ trên: Tuyển từ khô và tuyển từ ớt đều
cho chỉ tiêu thu hồi thấp, hàm lợng sắt trong các sản phẩm thay còn rất cao
(37,4%, 36,29%), nh vậy để tách sắt trong trờng hợp này không thể trực
tiếp tuyển từ đợc mà có thể thông qua khâu nung từ hoá- tuyển từ hoặc sử
dụng phơng pháp hoà tách bằng axit, qua kinh nghiêm thực tế, đối cấp hạt
mịn sử dụng phơng pháp hoà tách cho kết quả tốt hơn.
2. Thí nghiệm bằng phơng pháp hoà tách axit
Để đảm bảo cho BiCl
3
và FeCl
3
không bị thuỷ phân, tỉ lệ axit đợc chọn
nồng độ axit d lớn hơn 20%, quá trình thí nghiệm lựa chọn hoà tách động,
không gia nhiệt (hỗn hợp quặng và axit đóng vào chai nhựa và lắp trên thiết bị
quay tốc độ 100v/phút), dung môi axit Clohyđric nồng độ 30%. Chu kì mỗi lần

chiết là 8h. Sơ đồ thí nghiệm hoà tách sắt bằng HCL (hình.3)

13
Bảng 8.Kết quả thí nghiệm hoà tách sắt bằng axit clohydric
TT
Tên sản phẩm
Thời gian hoà
tách(h)
Hàm lợng
sắt(%)
Ghi chú
1 Quặng đầu 0 38,87
2 Sản phẩm 1 8 19,3 Rửa lần 1
3 Sản phẩm 2 16 11,77 Lấy mẫu KT
4 Sản phẩm 3 20 10,6 Rửa lần 2
Mẫu thí nghiệm

AxitClohydrric

Hoà tách động


Lọc tách dung dịch cũ


AxitClohydrric


Hoà tách động

Lọc tách dd cũ, rửa axit


Sấy khô



Tinh quặng Dung dịch, bùn quặng
Hình3. Sơ đồ thí nghiệm hoà tách sắt bằng HCL

14
Nhận xét
Nếu sử dụng phơng pháp hoà tách bằng axit Clohydric thì hàm lợng
sắt trong quặng đầu giảm đáng kể từ 38,87% xuống còn 10,06%, tuy nhiên
với mục tiêu đa hàm lợng sắt xuống nhỏ hơn 5%, theo tiêu chuẩn tinh
quặng luyện thiếc thì cha đặt yêu cầu, vì vậy cần phải tiếp tục nghiên cứu
để đạt mục tiêu đã đề ra.
3. Thí nghiệm tuyển trọng lực.
Để làm giàu thiếc cần đợc thí nghiệm tuyển sơ bộ trên bàn đãi bùn
cho phép tuyển cấp hạt nhỏ hơn 0,074mm.
Mẫu thí nghiệm, phân cấp rây thành hai nhóm: +0,074mm và-
0,074mm, lần lợt tuyển trên bàn đãi.
Thiết bị rây thực hiện trên máy rây thí nghiệm kiểu rung, lới sàng lỗ
0,074mm, thực hiện sàng ớt, sản phẩm dới sàng tự chảy về khay chứa
mẫu, để lắng tự nhiên, sau đó khử nớc thu hồi sản phẩm. Sản phẩm trên
lới thu hồi định kỳ.
Nhóm +0,074 tuyển trên bàn đãi mịn cho phép tuyển cấp hạt -
0,5+0,074
Nhóm -0,074 tuyển trên bàn đãi bùn cho phép tuyển cấp hạt -

0,074mm
Thiết bị bàn đãi, dùng loại bàn đãi thí nghiệm Liên Xô cũ, có các
thông số kỹ thuật nh sau:
Bàn đãi bùn: Công suất động cơ: 0,75KW
Tần số lắc : 350lần/phút
Biên độ : 8mm
Bàn đãi mịn: Công suất động cơ: 0,75KW
Tần số lắc : 320lần/phút
Biên độ : 12mm
Sơ đồ công nghệ thí nghiệm tuyển trọng lực theo (hình.4)



15
Quặng đầu



Bàn đãi gằn




Bàn đãi gằn




Tinh quặng Đuôi thải

Hình.4. Sơ đồ công nghệ thí nghiệm tuyển trọng lực

Bảng.8.Kết quả thí nghiệm tuyển trọng lực trên bàn đi

Hàm lợng
(%)
Mức thu hồi
TT
Tên sản
phẩm
TLợng
Sn Fe Sn Fe
Ghi chú
1 Tinh quặng 14,9 29,51 34,48 55,11 13,21
2 Đuôi thảI 85,1 4,21 39,64 44,89 86,79
3 Quặng đầu 100 7,98 38,87 100 100

Để nâng cao chỉ tiêu thu hồi khi tuyển trọng lực mẫu, đối cấp hạt
0,074mm, cần phải đợc khử bùn. Hệ thống khử bùn thờng sử dụng xoáy
lốc, phân ly côn Để đơn giản nhất và phù hợp điều kiện thực tế tại công
ty nhóm tác giả đã lựa chọn phơng pháp kết hợp rửa thủ công qua phân ly
côn khử bùn, với đặc tính kỹ thuật thiết bị cho phép thải cấp - 0,03mm.


16
Bảng.9. Kết quả thử nghiệm mẫu rửa

TT
Tên sản phẩm Trọng lợng
Hàm

lợng(%)
Thu hồi(%)
1 Bùn lắng 635 8,35 66,43
2 Bùn tràn 365 7,34 33,57
3 Mẫu đầu 1000 7,98 100

Nhận xét
Sử dụng phơng pháp tuyển trọng lực trên bàn đãi cho phép nâng
hàm lợng thiếc từ 7,98% lên 29,51% (k=3,7), đặc biệt thải bỏ đợc
86,68% sắt trong quặng không phải qua khâu ngâm chiết bằng axit
clohydric có chi phí gia công lớn.
Thí nghiệm rửa cho tỉ lệ thu hồi thấp, vì vậy trớc khi tuyển trọng lực
không nên rửa thải bùn.
Kết quả thí nghiệm hoà tách sắt, hàm lợng sắt trong sản phẩm còn
mức cao (10,06%). Ví vậy để tăng hiệu quả khâu hoà tách cần thí
nghiệm thiêu oxy hoá trớc khi ngâm tách sắt, với mục tiêu chuyển hoá
toàn bộ sắt về dạng oxit dẽ hoà tan trong axit.
Mặt khác theo kết quả phân tích microzon đối với năm hạt caxiterit
cấp -0,5mm có hàm lợng SnO
2
79,89%, FeO 9,18%, Vì vậy cần phải
nghiền xuống cấp hạt nhỏ hơn để dễ dàng hoà tan sắt dạng xâm nhiễm
rất mịn.
4. Thí nghiệm thiêu trớc khi hoà tách.
Sản phẩm sau khi đãi tiến hành rây qua sàng lỗ lới 0,2mm, cấp +0,2
nghiền về cấp hạt -0,2mm. Sau đó đa vào lò thiêu, quá trình thiêu nhiệt độ
700
0
C- 800
0

C, thời gian thiêu 8giờ. Quặng sau khi thiêu đợc tiến hành hoà
tách bằng axit clohydric nồng độ 30%. Sơ đồ công nghệ theo (Hình.5)
Ngâm chiết giai đoạn một thực hiện trong thời gian 8giờ, tỉ lệ R/L : 1/4,
Giai đoạn hai, tỉ lệ axit nồng độ 30% cũng chọn tỉ lệ R/L: 1/4 (Phù hợp
điều kiện sản xuất sau này), quá trình thực hiện, sau 4giờ bắt đầu lấy mẫu

17
dung dịch xác định nồng độ sắt trong dung dịch, lần lợt sau 1 giờ tiếp theo lại
tiến hành lấy mẫu xác định nồng độ sắt dung dịch, kết quả sau 14 giờ nồng độ
sắt trong dung dịch gần nh bão hoà. Tiến hành lọc thu hồi sản phẩm.
Bảng.10.Kết quả thí nghiệm kết hợp thiêu oxi hoá
hoà tách sắt bằng HCl
Hàm lợng(%) Mức thu hồi(%)
TT Tên sản phẩm Tlợng
Sn Fe Sn Fe
Ghi chú
1 Tinh quặng 70,5 40,4 5,3 96,7 10,84
2 ThảI 19,5 5,01 - 3,3 -
3 Quặng đầu 100 29,46 34,48 100 100

Nhận xét
Nếu nghiền nhỏ tới cấp hạt - 0,2mm, sau đó kết hợp thiêu oxi hoá và
hoà tách bằng axit clohydric cho sản phẩm cuối cùng Sn có hàm lợng
40,4%, sắt đặt 5,3%.
IV. Lựa chọn sơ đồ công nghệ tuyển bùn thải quá trình
hoà tách sắt từ quặng thiếc gốc.
Từ kết quả thí nghiệm thăm dò cho thấy không thể sử dụng trực tiếp
phơng pháp tuyển từ, hoặc hoà tách bằng axit để nâng cao hàm lợng thiếc
và giảm hàm lợng sắt theo yêu cầu, trong bùn thải sản phẩm quá trình hoà
tách sắt từ quặng thiếc gốc.

Nhng có thể sử dụng phơng pháp tuyển trọng lực trên bàn đãi mịn
và bàn đãi bùn với các chế độ làm việc thích hợp thì nâng hàm lợng thiếc
lên khoảng 30%, thải bỏ tới 86% sắt trong quặng đầu.
Kết hợp quá trình thiêu và hoà tách bằng axit có thể nâng hàm lợng
thiếc tới 40%, giảm sắt xuống 5%.
Từ nhận xét trên sơ đồ công nghệ đợc lựa chọn theo(Hình.6)
V. Quy trính công nghệ đề nghị áp dụng vào sản xuất
Để áp dụng đề tài và sản xuất vấn đề khó khăn là thu hồi bùn xử lý,
để giảm chi phí vận hành nhóm tác giả đã chọn phơng án lắng tự nhiên,

18
nhng nếu sử dụng bể lắng đòi hỏi phải có kích thớc bể rất lớn, sau khi thí
nghiệm lọc qua bể lọc bùn bằng vải(Lọc bùn điện phân) nhóm đã lựa chọn
dùng bể lọc bằng cát.
Hệ thống bể lọc gồm 3 bể 45m
3
: Bể 1 lọc bùn dung dịch sau khi lọc
qua thành cát dầy 600mm thu về bể 2, tại bể số 2 đợc bơm sữa vôi để
trung hoà axit, bể 3 là bể kiểm tra, sau khi kiểm tra dung dịch đặt nồng độ
cho phép thải ra môi trờng sẽ xả tự chảy ra ngoài, trờng hợp không đủ
tiêu chuẩn tiếp tục trung hoà.
Bùn thu hồi theo định kì thời gian, để gia công khử sắt và làm giàu thiếc.
Quặng thu đợc dạng bùn sệt, có vón cục, để đánh tơi và phân cấp
nhóm tác giả đã lựa chọn phơng pháp rửa qua máng đặt máng nằm ngang.
Bùn tràn quá trình rửa cấp trực tiếp vào bàn đãi bùn, do nồng độ bùn quá
loãng nên trong giai đoạn này sẽ bổ sung bột xỉ nghiền (hiện có), để cải
thiện môi trờng. Bùn lắng trên máng tiếp tục cấp vào bàn đãi bùn đồng
thời phân cấp bằng lới sàng 0,074mm đặt trực tiếp trên hộp cấp liệu bàn
đãi, sản phẩm trên sàng tuyển lại trên bàn đãi mịn.
Thiết bị tuyển trọng lực

+ Bàn đãi bùn có các thông số:
Cấp hạt liệu đa tuyển - 0,074mm
Năng suất 100 Kg/h
Tần số lắc 320-350lần/phút
Biên độ 8-12mm
Công suất động cơ 0,5Kwh
+ Bàn đãi mịn
Cấp hạt liệu đa tuyển -0,5+0,074mm
Năng suất 300Kg/h
Tần số 270 - 320lần/phút
Biên độ 12-18mm
Công suất động cơ 0,5Kwh
Phân cấp sàng 0,2mm cũng đợc thực hiện bằng sàng gắn trực tiếp
trên bàn đãi, sản phẩm +0,2mm nghiền qua máy đập trục thí nghiệm, đờng
kính trục 400mm, công suất động cơ 4,5Kwh.

19
+ Thiêu oxi hoá
Thiết bị thiêu oxi hoá thực hiện trong lò thiêu phản xạ, lò có diện tích
2m
2
, lò xây bằng gạch sa mốt, cấp nhiệt bằng đốt than cục quảng ninh.
Quy trình thiêu
Giai đoạn 1: Thiêu trong 4h nhiệt độ thiêu 600
0
C
Giai đoạn 2: Thiêu trong 4h, nhiệt độ thiêu 800
0
C
+ Hoà tách sắt

Thiết bị thùng hoà tách bằng nhựa, đờng kính 1400mm, chiều cao
800mm, dung tích 1,23m
3
., Máy khuấy động cơ 2,5Kwh, tốc độ 100v/phút
Quy trình công nghệ hoà tách.
Trọng lợng mỗi mẻ 1000Kg.
Nồng độ axit hoà tách tỉ lệ 1/4
Thời gian khuấy 8h
Số lần khuấy 2
Sau khi mỗi lần khuấy dừng để tự lắng, tháo dung dịch trong lại tiếp
tục hoà tách.
Rửa quặng, cho máy khuấy làm việc, sau đó ngừng khuấy lắng tự
nhiên, xả nớc trong ra ngoài, cứ thực hiện nh vậy đến 4 lần.
Sơ đồ tổng hợp thu hồi thiếc trong bùn hoà tách sắt từ tinh quặng
gốc.(hình.7)

VI. Kết luận
Bằng phơng pháp thực nghiệm nhóm tác giả đã tính toán, lựa chọn
tìm ra giải pháp thu hồi bùn quặng bằng phơng pháp lọc tự nhiên qua bể
cát, giảm chi phí vận hành, xử lý đợc ô nhiễm môi trờng, đã đợc áp
dụng vào sản xuất tại Công ty và đang trong giai đoạn chạy thử nghiệm.
Đã thành lập đợc sơ đồ công nghệ, làm giàu thiếc trên bàn đãi, thải
bỏ 86% sắt không thông qua phơng pháp hoà tách có chi phí vận hành cao.
Tách sắt bằng phơng pháp kết hợp thiêu oxi hoá và hoà tách bằng dung
dịch axit clohydric.
Đã lựa chọn thiết bị hiện có tại Công ty, chạy thử nghiệm từng công đoạn
kết quả cho sản phẩm tinh quặng đặt 40% thiếc, 5% sắt, tỉ lệ thu hồi 52%.
Đã lựa chọn sơ đồ công nghệ và thiết bị để đề nghị áp dụng vào sản
xuất tại Công ty.

20
Quặng sau đãi


Sấy khô



Sàng phân cấp
+0,2mm
- 0,2mm
Thiêu oxi hoá
HCl(30%) Đập trục


Hoà tách



Lọc dung dịch

HCl(30%)


Hoà tách

Lọc dung dịch
CaO


Sấy khô Xử lý dung dịch



Tinh quặng Dung dịch thải
Hình.5. Sơ đồ thí nghiệm thiêu kết hợp hoà tách

21
Bùn quặng




Phân cấp (+0,074,-0,074)





Bàn đãi gằn
(Tuyển theo cấp hạt)

Bàn đãi gằn
(Tuyển theo cấp hạt)


Phân cấp (0,2mm)

- 0,2mm Đập

Thiêu oxi hoá


HCl(30%)


Hoà tách



Tinh quặng Thải dung dịch Thải cát
Hình.6. Sơ đồ công nghệ xử lý bùn thải quá trình ngâm tách axit

22
Dung dịch thải(Quá trình khử Fe)


Bể lọc cát
CaO


Bùn lắng Bể xử lý DD

Rửa bùn(Máng thủ công Bể kiểm tra DD

(Bùn lắng) (B.tràn)

Phân cấp (0,074) Bể thải hoặc xử lý tiếp+


+0,074 -0,074
Bàn đãi mịn Bàn đãi bùn Bàn đãi bùn



Phân cấp(0,2mm) Thải

+0,2mm
Đập trục Thiêu oxi hoà HCl (tái sinh)

Hoà tách (HCl)


Lắng gạn dung dịch

HCl(30%)

Hoà tách (HCl)


Rửa axit

Dung dịch tái sinh

Tinh quặng Dung dịch thải

Hình.7. Sơ đồ thu hồi thiếc trong bùn khử sắt bằng HCL

23
Phần 2
Nghiên cứu công nghệ thu hồi vàng
từ b điện phân thiếc

I. Đặt vấn đề
Gần đây Công ty TNHH - 1TV Kim loại màu Nghệ Tĩnh đã áp dụng
công nghệ mới tinh luyện thiếc bằng phơng pháp điện phân và đã sản xuất
đợc thiếc sạch thơng phẩm loại Sn1 99,95% Sn.
Trong lu trình công nghệ tinh luyện điện phân này, ngoài sản phẩm
thiếc sạch còn thu đợc một loại bã điện phân thiếc, thờng gọi là bùn anôt
thiếc. Công ty đã sử dụng bùn này làm hồi liệu để tận thu thiếc.
Giải pháp nêu trên mang tính chất đối phó, vì tuy có thể thu hồi đợc
phần thiếc có trong bùn anôt, nhng không lấy ra đợc các kim loại quý
hiếm nh vàng, bạc và bismut tích tụ ở trong.
Trớc tình trạng đó, trong đề tài cấp Bộ của Công ty có một phần
nghiên cứu công nghệ thu hồi vàng từ bùn anôt thiếc, nhằm tăng cờng hiệu
quả kinh tế kỹ thuật cho quá trình điện phân tinh luyện thiếc hiện hành ở
Công ty.
Vấn đề cần đặt ra để suy nghĩ trớc khi bắt tay vào nghiên cứu là việc
thu hồi vàng từ bùn anôt thiếc không thể tiến hành một cách riêng rẽ mà
phải gắn chặt với việc tận thu thiếc. Nói một cách khác, thu hồi vàng chỉ là
một công đoạn trong lu trình công nghệ xử lý bùn anôt
II. Tổng quan về tình hình xử lý bùn anôt thiếc

Trong quá trình tìm hiểu và thu thập tài liệu, chúng tôi nhận thấy có
quá ít công trình về bùn anôt thiếc. Không những thế, ngay cả vấn đề
nghiên cứu và sản xuất thiếc nói chung cũng ít đợc công bố [1].
Riêng vấn đề vàng chứa trong bùn anôt thiếc hầu nh cha đợc nói
đến ở các tài liệu của nớc ngoài. Gần đây, ở trong nớc chí có một thông
tin của Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim [2] có đề cập đến vấn
đề vàng chứa trong bùn anôt thiếc.
1. Thành phần bùn anôt thiếc
Tơng tự các loại bùn anôt thu đợc khi điện phân các kim loại màu
nặng khác, trong bùn anôt thiếc có chứa nhiều kim loại cơ bản (thiếc) và
các kim loại tạp có thế điện cực lớn khó tan nh: Bi, Cu, Sb, Pb Bảng 11

24
dới đây thống kê số liệu về bùn anôt của một số công ty trên thế giới và ở
Việt Nam [1], [3], [4], [5].
Bảng 11: Thành phần bùn anôt thiếc của một số công ty trên thế giới

Thành phần (%) Công ty
Sản
phẩm
Sn Sb As Bi Pb Cu Fe
Thiếc thô 93-95 1,3 0,1-0,9 0,02-
0,15
1-2 0,1-0,5 <0,3
LongKim
(Mỹ)
Bùn anôt 30-40 12-15 2-4 <0,3 10-20 1-2 2-3
Estanifera
Volk
Bedonda

(Brazil)
Bùn anôt 25-38 3-5,5 1-1,5 1,2-5 18-36 7-12 0,3-2
Thiếc thô 90-95 Tạp chất chủ yếu là Pb
Thiếc
catot
99,92-
99,98
0,0035 Sb+Cu+Fe:<0,001
7
Cappar Pass
Chempur
Bùn anôt 25-35 30-40 Sb, Cu, Bi rất ít
Công ty Kim
loại màu
Thái Nguyên
Bùn anôt 39,91-
42,75
0,17-
2,03
0,18-
4,1
7,6-
15,94
1,5-6,4 5,63-
7,54
0,5-1,52
Từ số liệu thống kê trên, chúng tôi nhận rằng:
- Thành phần bùn anốt của các cơ sở sản xuất rất khác nhau do có sự
khác biệt về thành phần hoá học của thiếc thô đợc sản xuất từ các nguồn
quặng khác nhau và công nghệ tinh luyện.

- Nhìn chung, hàm lợng thiếc trong bùn anôt khá cao (khoảng từ 25
đến 42,75%).
- Bùn anôt ở Việt Nam, (Công ty kim loại mầu Thái Nguyên) có đặc
điểm nổi bật khác ở các nớc ở chỗ, trong bùn có chứa hàm lợng thiếc,
bismut và đồng khá cao (tới 42,75%Sn, 15,94Bi và 7,54Cu). Đây là nguồn
nguyên liệu quý cần phải đợc nghiên cứu xử lý.
2. Tổng quát về xử lý bùn anôt thiếc:
Hầu nh không có tài liệu nào ở nớc ngoài cụ thể nói về xử lý bùn
anôt thiếc.

25
Theo tạp chí Mining mag [6], khi nói về quá trình luyện thiếc và
antimon ở các nhà máy Vintto thuộc Bilivia chỉ cung cấp một thông tin
ngắn nh sau: Bùn anôt đợc sấy và cho vào một trong hai lò quay cùng với
xỉ và tro của lò nấu catôt. Có lẽ đây là cách xử lý bùn anôt cùng với xỉ, tro
bằng phơng pháp hoá khói.
Theo Gudin, IA.P. Sayn [3], thì việc xử lý bùn anôt thiếc có thể tiến
hành theo sơ đồ tổng quát sau: (hình 8)
Theo sơ đồ này, bùn anôt thiếc có thể trực tiếp hoà tách hoặc trớc đó
phải thiêu oxi hoá. Bã giầu SnO
2
thu đợc xem nh là một loại tinh quặng
thiếc. Từ đó có thể xử lý tiếp (luyện hoàn nguyên) để tận thu thiếc. Các tạp
chất có trong bùn anôt thiếc phần lớn chuyển vào dung dịch. Tuy không nói
rõ nhng có thể hiểu rằng dung môi hoà tách là HCl. Chính vì vậy, bismut
là kim loại quý hiếm cần đợc thu hồi, sau khi bị thuỷ phân sẽ tạo thành
BiOCl. Từ sản phẩm trung gian này dễ dàng thu đợc kim loại bismut.

Bùn anôt thiếc
Hoà tách trực tiếp
Thiêu oxi hoá
Hoà tách
Bã giầu SnO
2
Dung dịch

Xi măng hoá Thuỷ phân
BiOCl
Hoàn nguyên
Kim loại Bi

Nấu chảy