tiểu luận xử lý nước thải quặng titan

Tiểu luận xử lý nước thải quặng Titan GVHD: ThS Trương Thanh Tâm


SVTH : Huỳnh Đức Kỳ - Hóa dầu K31 – ĐH Quy Nhơn 1

TIỂU LUẬN
XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN QUẶNG TITAN


• Tầm quan trọng của titan trong công nghiệp :
Titan là một trong những kim loại chiến lược của thế kỷ 21. Do có đặc tính bền, nhẹ (tỷ trọng 4,5),
có nhiệt độ nóng chảy cao (1725
0
C) và nhiệt độ sôi cao (3400
0
C), nên titan là kim loại không thể
thiếu trong công nghiệp quốc phòng, hàng không, vũ trụ và các ngành y tế, thể thao,…
Một hợp chất của titan là Pigment Titan dioxit (TiO2) có vai trò quan trọng trong công nghiệp và
đời sống, trong nhiều lĩnh vực chưa có gì thay thế được.
Ứng dụng các đặc tính không độc, độ mịn, độ che phủ cao, bền hóa học và rất bền màu, dùng cho
mỹ phẩm để chặn các tia tử ngoại; sơn phủ bền màu cho ôtô, cho sản xuất kính, diệt khuẩn, chống
rêu mốc,…
• Tiềm năng khai thác Titan trong nước :
Việt Nam có nguồn tài nguyên quặng titan khá phong phú và được phân bố rộng rãi trên nhiều
vùng lãnh thổ. Quặng titan ở Việt Nam có hai loại: quặng gốc và qu:ặng sa khoáng.
Nước ta có nguồn tài nguyên quặng titan phong phú, phân bố rộng rãi trên nhiều vùng
lãnh thổ nhưng chủ yếu tập trung ở các vùng ven biển từ Thanh Hoá đến Bình Thuận.
• Tình hình khai thác titan ở nước ta :
Công nghệ khai thác và chế biến thô:
Hiện tại công nghệ thiết bị khai thác, tách lọc khóang vật nặng và tuyển quặng tinh từ sa
khoáng titan ở trong nước đã làm được. Có thể sử dụng cho các đơn vị sản xuất. Trong

thành phần quặng tinh có Ilmenit, Rutil, Anataz, Zircon và một số loại khác.
Tiểu luận xử lý nước thải quặng Titan GVHD: ThS Trương Thanh Tâm


SVTH : Huỳnh Đức Kỳ - Hóa dầu K31 – ĐH Quy Nhơn 2




Công nghệ làm giàu quặng tinh quặng:
Ilmenit (FeTiO3) trong quặng sa khoáng chứa 52-55 % TiO2, trong quặng tụ khoáng
chứa 40 - 48 % TiO2. Nó là nguyên liệu chính để sản xuất chất màu TiO2 và Ti. Giá xuất
khẩu FOB Úc 75-85 USD/tấn ilmenite 52-55 % TiO2. Rutil tự nhiên và anataz trong
Tiểu luận xử lý nước thải quặng Titan GVHD: ThS Trương Thanh Tâm


SVTH : Huỳnh Đức Kỳ - Hóa dầu K31 – ĐH Quy Nhơn 3

quặng tinh cũng được dùng để sản xuất chất màu TiO2. Trong thành phần của ilmenit
chứa nhiều sắt nên trước qui trình sản xuất chất màu TiO2 người ta phải xử lý loại bớt sắt
làm giàu quặng
Hiện có nhiều qui trình làm giàu tinh quặng đang sử dụng trong ngành titan thế giới. Ta
qui về hai dạng sau:
Phương pháp nung khử tạo ra xỉ titan chứa 75- 90% TiO2: Phương pháp này phát triển
rất sớm. Về cơ bản có hai qui trình: xử lý một bước và xử lý hai bước. Qui trình một
bước, có suất đầu tư thấp, sử dụng lò nhiệt quặng hở thông thường, tiêu tốn nhiều năng
lượng 2700-3.200 kwđiện/tấn xỉ, tiêu tốn nguyên vật liệu cao, năng suất thấp, ô nhiễm
môi trường cao. Hiện nay nhiều nước đang cho thanh lý dây truyền thiết bị theo qui trình
này.
Qui trình tiên tiến xử lý hai bước mới ra đời vài năm gần đây, do rất ít nhà công nghệ

titan chuyên nghiệp nắm giữ. Nó cho phép giảm suất tiêu hao điện xuống còn và thấp hơn
1500kw/tấn xỉ, đồng thời cho ra sản phẩm chất lượng tốt ổn định hơn, suất tiêu tốn
nguyên vật liệu thấp hơn, năng suất cao hơn, xử lý ô nhiễm môi trường triệt để. Qui trình
xử lý hai bước đang thay thế dần qui trình một bước.
Phương pháp hoá học sản xuất rutile tổng hợp (SR) chứa trên 90 % TiO2: Phương pháp
này kết hợp vừa xử lý nhiệt (nung) vừa dùng hoá chất (H2SO4, HCl, một số loại
muối,vv…). Thành phần sắt trong ilmenite không tách thành gang như trong phương
pháp sản xuất xỉ mà ở dạng oxít, hoặc clorua. Phương pháp hóa học sinh ra khá nhiều
chất độc hại trong qúa trình sản xuất và trong thành phần thải ra. Do vậy luôn yêu cầu rất
nghiêm nhặt công nghệ xử lý chất thải để đảm bảo an toàn độc hại cho nhân viên trực tiếp
sản xuất và chống ô nhiễm môi trường. SR được dùng trong công nghiệp que hàn,
pigment, titan kim loại.
Sau qui trình làm giàu quặng ilmenit ta thu được rutil nhân tạo hoặc xỉ titan. Sản phẩm
này dùng làm nguyên liệu cho ngành sản xuất chất màu TiO2, que hàn, titan bọt hoặc
xuất khẩu sẽ tạo ra giá trị cao hơn nhiều so với xuất khẩu tinh quặng như hiện nay.
Công nghệ sản xuất chất màu dioxyt titan:
Có hai qui trình công nghệ hiện đang dùng nhiều trên thế giới để sản xuất pigment TiO2.
Qui trình axít sunphuric (Sulphate process)
Qui trình dùng axít sunphuric đậm đặc để hòa tách . Ưu điểm của qui trình là nguyên liệu
vào có thể dùng ilmenit hoặc xỉ titan hàm lượng TiO2 thấp (75%) là loại rẻ tiền. Nhược
điểm là lượng chất thải axít loãng và sunfua sắt khá lớn. Khi dùng nguyên liệu đầu vào là
tinh quặng ilmenite, chất thải sunfat sắt khoảng 3,5 - 4 tấn /1 tấn chất màu. Còn axít
loãng phải trung hòa bằng vôi để tạo thành thạch cao. Khâu xử lý chất thải khá phức tạp
và tốn kém.
Tiểu luận xử lý nước thải quặng Titan GVHD: ThS Trương Thanh Tâm


SVTH : Huỳnh Đức Kỳ - Hóa dầu K31 – ĐH Quy Nhơn 4

Qui trình clorua hóa (Chloride process):

Trong qui trình clorua hoá nguyên liệu vào là xỉ titan 85 - 90% TiO2, rutil nhân tạo và
rutil tự nhiên. Ưu điểm của phương pháp clorua hoá là:
- Lượng chất thải ít hơn so với phương pháp Sulphate. Khoảng 0,2 tấn chất thải/1 tấn chất
màu. 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, vv…. chiếm 80% thị trường pigment thế giới.
Nhược điểm của phương pháp này là sản phẩm phụ là clorua sắt ít được sử dụng phải
đem chôn sâu. Do có nhiều ưu điểm hơn so với qui trình sulphate nên trên thế giới người
ta chuyển sang dùng phương pháp clorua hoá nhiều hơn.
• Hậu quả đi kèm trong quá trình khai thác và chế biến quặng Titan :
N h i ề u k h u r ừ n g p h ò n g đã bị chặt phá, xâm lấn để lấy đất khai thác quặng.
Thải ra xung quanh môi trường khối lượng cát thải lớn .
Quá trình khai thác và tuyển quặng ảnh hưởng lớn đến nguồn nước :
+Làm tăng lượng bốc hơi, giảm khả năng cung cấp nước mưa cho tầng chứa nước.
+ Hạ thấp quá mức mực nước cục bộ dẫn đến suy giảm trữ lượng, gây nhiễm
mặn tầng chứa nước. Tại một số mỏ sát ven biển, do việc bơm nước biển vào
để khai thác và tuyển quặng đó làm nhiễm mặn tầng chứa nước nhạt.
+ Nước thải sản xuất chứa hàm lượng bùn cặn, hàm lượng kim loại nặng, các chất dầu
mỡ cao là nguyên nhân chính gây ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt của nhân dân địa
phương trong vùng mỏ.
+Trong quá trình khai thác và tuyển quặng titan đòi hỏi sử dụng rất nhiều nước, vì vậy nguồn
nước sau khi sử dụng sẽ bị nhiễm xạ ở mức độ khác nhau.
Hàm lượng các kim loại nặng như Fe , Cu ,As ,Zn , Pb ,Mn ,các oxit kim loại và muối clorua
trong nước xỉ cao do quá trình làm giàu quặng .
Chất thải axít loãng và sunfua sắt, clorua sắt trong quá trình sản xuất chất màu dioxyt
titan.
• Xử lý nước thải như thế nào ?

Tiểu luận xử lý nước thải quặng Titan GVHD: ThS Trương Thanh Tâm


SVTH : Huỳnh Đức Kỳ - Hóa dầu K31 – ĐH Quy Nhơn 5


Quy trình công nghệ xử lý





Tiểu luận xử lý nước thải quặng Titan GVHD: ThS Trương Thanh Tâm


SVTH : Huỳnh Đức Kỳ - Hóa dầu K31 – ĐH Quy Nhơn 6


THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ :
Nước thải từ quá trình chế biến theo hệ thống thu gom chảy vào bể thu gom nước thải. Phía trước
bể gom đặt song chắn rác để loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn trong nước thải.

Bể gom: thu gom hết nước thải trên kênh dẫn bơm vào bể xử lý.

Tiểu luận xử lý nước thải quặng Titan GVHD: ThS Trương Thanh Tâm


SVTH : Huỳnh Đức Kỳ - Hóa dầu K31 – ĐH Quy Nhơn 7


Sau đó nước thải được bơm lên bể lắng cát, cát thu được từ bể này được đưa qua bể chứa cát .










Nước thải từ bể lắng cát được đưa sang bể điều hòa nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ. Tại bể
điều hòa, bố trí máy khuấy trộn chìm nhằm mục đích hòa trộn đồng đều nước thải trên toàn diện
Tiểu luận xử lý nước thải quặng Titan GVHD: ThS Trương Thanh Tâm


SVTH : Huỳnh Đức Kỳ - Hóa dầu K31 – ĐH Quy Nhơn 8

tích bể, ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn ở bể, sinh ra mùi khó chịu, đồng thời cũng châm hóa chất
vào đây để điều chỉnh pH trong nước thải.

Tiểu luận xử lý nước thải quặng Titan GVHD: ThS Trương Thanh Tâm


SVTH : Huỳnh Đức Kỳ - Hóa dầu K31 – ĐH Quy Nhơn 9

Sau đó, nước thải được bơm lên bể tuyển nổi để loại bỏ dầu và các chất lơ lững trong nước thải.










Nước thải tiếp tục chảy từ bể tuyển nổi xuống bể keo tụ kết hợp lắng, đồng thời dùng bơm định
lượng châm chất keo tư vào hòa trộn với nước thải để tạo ra các bông cặn. Ở đây các chất màu
Tiểu luận xử lý nước thải quặng Titan GVHD: ThS Trương Thanh Tâm


SVTH : Huỳnh Đức Kỳ - Hóa dầu K31 – ĐH Quy Nhơn 10

và cặn lơ lửng bị kết tủa lại còn nước thải chảy qua cột lọc áp lực để giữ lại cặn lơ lửng, và khử
cả lượng màu, mùi còn lại trong nước thải

Các chất thường dùng cho quá trình keo tụ là muối sắt và muối nhôm.
Sau đó nước thải được đưa sang cột trao đổi ion.
Tiểu luận xử lý nước thải quặng Titan GVHD: ThS Trương Thanh Tâm


SVTH : Huỳnh Đức Kỳ - Hóa dầu K31 – ĐH Quy Nhơn 11

. Quá
trình này ứng dụng để loại bỏ các cation và anion trong nước thải. Các cation sẽ trao đổi với ion
hydrogen hay sodium, các anion sẽ trao đổi với ion hydroxyl của nhựa trao đổi ion.


Nước thải sau khi qua cột trao đổi ion đạt tiêu chuẩn theo quy định hiện hành của nhà nước được
xả ra nguồn tiếp nhận .




Trên đây chỉ là quy trình công nghệ xử lý nước thải trong quá trình chế biến quặng Titan thành
các sản phẩm giá trị, để quá trình bảo vệ sinh thái bền vững cần phối hợp nhiều biện pháp khác
nhau :
Tiểu luận xử lý nước thải quặng Titan GVHD: ThS Trương Thanh Tâm


SVTH : Huỳnh Đức Kỳ - Hóa dầu K31 – ĐH Quy Nhơn 12

Đề xuất mô hình ngăn ngừa và giảm thiểu ô nhiễm môi trường :

- Quản lý nước mặt và nước ngầm: Một số vấn đề chính trong quản lý nước bao gồm: Thiết kế
hồ chứa quặng thải để lắng bùn; tái sử dụng nước đã lắng trong từ các ao đó cho quá trình khai
thác - tuyển thô để hạn chế quá trình khai thác nước ngầm. Đối với khu vực xưởng tuyển hoặc
khu vực lưu trữ quặng cũng thiết kế hệ thống kênh rãnh thoát nước mặt để thu thập toàn bộ dầu
mỡ thải, bùn cặn… vào hồ chứa. Không khai thác ở quá sát mép biển (khu vực khai thác cần
cách mép biển vài trăm mét) để tránh nước biển xâm nhập vào tầng nước ngầm gây nhiễm mặn
tầng chứa nước ngọt trong các cồn cát.
- Quản lý quặng đuôi – Xây dựng bãi chứa quặng đuôi (cát) thải ra từ quá trình khai thác - tuyển
thô và tuyển tinh. Kiểm tra chất lượng quặng thải (về hàm lượng quặng còn lại, kim loại nặng)
trước khi quyết định sử dụng vào mục đích tận thu hay sử dụng cho quá trình hoàn thổ phục hồi
môi trường sau này hoặc làm vật liệu xây dựng hay vật liệu san nền cho các công trình xây
dựng…
- Kiểm soát bụi và tiếng ồn - Thiết kế và xây dựng các ống khói lên cao để tránh bụi khuếch tán
cục bộ trong khu vực sản xuất; sử dụng hệ thống thu bụi và phun ẩm cho ống khói. Lắp đặt hệ
thống thu bụi hay lọc bụi cho các thiết bị tuyển gây bụi. Đặt nhiều hệ thống thông gió tại khu vực
xưởng tuyển tinh. Sử dụng hệ thống băng tải kép kín vận chuyển quặng vào và ra khỏi xưởng
tuyển tinh. Tinh quặng thành phẩm đưa vào các thùng chứa kín trước khi chở đi. Các khu vực có
điểm bốc dỡ quặng (như từ dây chuyền tới xe tải, từ dây chuyền tới bãi tập kết quặng…) cần
được phun ẩm. Xe chở quặng cũng cần được phun ẩm và phủ bạt kín trước khi hoạt động.
Trồng nhiều cây xanh ven đường giao thông và xung quanh khu vực xưởng tuyển tinh; xung
quanh khu vực khai thác để hạn chế gió gây bụi và cải thiện chất lượng không khí quanh khu vực.
Thiết kế đường giao thông giữa khu vực khai thác và xưởng tuyển cách xa khu dân cư, thiết kế
nhà máy tuyển gần với khu vực khai thác; nâng cấp chất lượng đường giao thông vận chuyển
quặng. Đầu tư, sử dụng trang thiết bị có độ gây ồn thấp; có vách ngăn cách ly thiết bị gây tiếng
ồn lớn với môi trường xung quanh. Quan trắc nồng độ bụi và tiếng ồn theo định kỳ đã đề ra trong
báo cáo ĐTM hoặc có thể quan trắc với tần suất cao hơn khi thay đổi điều kiện sản xuất, công
nghệ và thiết bị sử dụng.
- Kiểm soát khí thải độc hại - Kiểm soát các khâu gây khí thải độc hại qua sơ đồ dây chuyền
công nghệ sản xuất. Thiết kế hệ thống kiểm soát khí thải cho thiết bị. Đối với các lò sấy/ đốt: sử
dụng quạt hút và quạt chống nóng công nghiệp để giảm hơi nóng cho khu vực xưởng. Quan trắc

định kỳ nồng độ các loại khí thải độc hại (SO2, NOx, CO…) theo hướng dẫn trong báo cáo ĐTM.
- Lựa chọn và áp dụng công nghệ - thiết bị tiên tiến - Sử dụng biện pháp khai thác theo hình thức
cuốn chiếu: khai thác xong hoàn thổ môi trường ngay để tận dụng tối đa diện tích đã khai thác
xong chuyển đổi sang mục đích sử dụng khác như trồng cây hoa màu, cây công nghiệp/ ăn quả
hoặc trồng rừng, làm khu du lịch… Khai thác đến đâu mới phát quang thảm thực vật đến đó để
giữ ẩm và chất màu cho đất. Đầu tư đổi mới thiết bị và công nghệ tiên tiến, chế biến sâu để thu
hồi tối đa hàm lượng quặng.
- Nâng cao nhận thức môi trường - Tuyên truyền nâng cao nhận thức về môi trường cho cán bộ,
công nhân trong mỏ thông qua các buổi hội thảo chuyên đề, phương tiện truyền thông đại chúng
của địa phương, các khoá đào tạo. Hướng dẫn cán bộ, công nhân mỏ thực hành quan trắc và thực
thi các hướng dẫn bảo vệ môi trường cho khu vực sản xuất và khu vực xung quanh mỏ.
Tiểu luận xử lý nước thải quặng Titan GVHD: ThS Trương Thanh Tâm


SVTH : Huỳnh Đức Kỳ - Hóa dầu K31 – ĐH Quy Nhơn 13

- Quản lý hành chính .