CÔNG NGHỆ LUYỆN ĐỒNG VÀ CÁC CHẤT THẢI KÈM THEO CÙNG NGUỒN GỐC CỦA CHÚNG TRONG QUÁ TRÌNH LUYỆN ĐỒNG

Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
1
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
TIỂU LUẬN KHOA HỌC
ĐỀ TÀI
CÔNG NGHỆ LUYỆN ĐỒNG VÀ CÁC CHẤT THẢI KÈM THEO CÙNG NGUỒN GỐC
CỦA CHÚNG TRONG QUÁ TRÌNH LUYỆN ĐỒNG
GVHD : ĐINH BÁCH KHOA
SVTH : TRẦN DANH DƯƠNG
PHẠM VĂN HẢI
CHĂN THẠ VỊ LAY PHON
TRẦN THANH NGA
HÀ TÙNG GIANG
LỚP : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
VIỆN : KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Đại học bách khoa Hà Nội, tháng 11 năm 2014
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
MỤC LỤC
I. Giới thiệu chung 3
II. Nguyên vật liệu 5
II.1 Nguyên liệu luyện đồng 5
II.1.1 Quặng sunfua 6
II.1.1.1 Quặng chalcopyrite 6
II.1.1.2 Quặng bornite 6
II.1.1.3 Quặng chalcocite 6
II.1.1.4 Quặng tennantite 7
II.1.1.5 Quặng Tetrahedrite 7
II.1.2 Quặng ôxit 7

II.1.2.1 Quặng cuprite 7
II.1.2.2 Quặng malachite 7
II.2 Nước và năng lượng của công nghệ luyện đồng 7
II.2.1 Thuộc tính vật lý của than cốc 7
II.2.2 Thuộc tính hóa học của than cốc 8
III. Công nghệ sản xuất 8
III.1 Mô hình của quá trình sản xuất đồng : 9
III.2 Sơ đồ hỏa luyện đồng : [1] 9
III.2.1 Sơ đồ tổng quát 9
III.2.2. Sơ đồ quá trình luyện đồng 10
III.3. Tuyển quặng: 12
III.4. Thiêu kết tinh quặng đồng : 12
III.5. Quá trình sten đồng 12
III.6. Luyện sten và đồng thô 13
III.7. Tinh luyện đồng sạch 14
III.8 Vấn đề môi trường 15
III.8.1 Vấn đề chất thải rắn 15
III.8.2 Vấn đề nước thải 16
III.8.3 Vấn đề khí thải và bụi khói 17
III.8.4 Vấn đề khí hậu 19
IV. Nhận xét chung về công nghệ 19
IV.1 Ưu điểm 20
IV.2 Nhược điểm 20
Tài liệu tham khảo 20
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
2
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Đồng là một kim loại có màu vàng ánh đỏ, có độ dẫn điện và độ dẫn
nhiệt cao (trong số các kim loại nguyên chất ở nhiệt độ phòng chỉ có bạc có

độ dẫn điện cao hơn). Đồng có lẽ là kim loại được con người sử dụng sớm
nhất do các đồ đồng có niên đại khoảng năm 8700 trước công nguyên (TCN)
đã được tìm thấy.
Trong thời của nền văn minh Hy Lạp, đồng được biết với tên
gọi chalkos. Trong thời kỳ La Mã, nó được biết với tên aes Cyprium (aes là
thuật ngữ Latinh chung để chỉ các hợp kim của đồng như đồng đỏ và các
kim loại khác, và bởi vì nó được khai thác nhiều ở Síp). Từ những yếu tố
lịch sử này, tên gọi của nó được đơn giản hóa thành Cuprum và là tên gọi
Latinh của đồng.
Đồng có trữ lượng rất lớn trong tự nhiên nó tồn tại ở cả dạng đơn chất và
hợp chất nhưng chủ yếu tồn tại ở dạng hợp chất và có trong nhiều loại
khoáng chất khác nhau.Các khoáng chất có chứa các hợp chất của đồng
như : cacbonat azurit (2CuCO
3
Cu(OH)
2
) và malachit (CuCO
3
Cu(OH)
2
)
các sulfua như chalcopyrit (CuFeS
2
), bornit (Cu
5
FeS
4
), covellit (CuS), chalco
cit (Cu
2

S) và các ôxít như cuprit (Cu
2
O).
Phần lớn đồng trích xuất được từ các mỏ lộ thiên trong các khoáng
sản có ít hơn 1% đồng. Các ví dụ bao gồm: mỏ Chuquicamata ở Chilê và
mỏ El Chino ở New Mexico.
Đồng là vật liệu dễ dát mỏng, dễ uốn, có khả năng dẫn điện và dẫn
nhiệt tốt, vì vậy nó được sử dụng một cách rộng rãi trong sản xuất các sản
phẩm: Dây điện; que hàn đồng; tay nắm và các đồ vật khác trong xây dựng
nhà cửa; đúc tượng: Ví dụ tượng Nữ thần Tự Do, chứa 81,3 tấn đồng hợp
kim; cuộn từ của nam châm điện; Động cơ, đặc biệt là các động cơ điện;
động cơ hơi nước của Watt; rơ le điện, dây dẫn điện giữa các bảng mạch và
các chuyển mạch điện; ống chân không, ống tia âm cực và magnetron trong
các lò vi ba; bộ dẫn sóng cho các bức xạ vi ba; việc sử dụng đồng trong các
mạch IC đã trở nên phổ biến hơn để thay thế cho nhôm vì độ dẫn điện cao
của nó; là một thành phần trong tiền kim loại; trong đồ nhà bếp; phần lớn
các đồ dùng bằng niken trắng dùng ở bàn ăn (dao, nĩa, thìa) có chứa một
lượng đồng nhất định; trong chế tạo đồ đựng thức ăn bằng bạc (hàm lượng
bạc từ 92,5% trở lên), có chứa một số phần trăm đồng; gốm kim loại và
thủy tinh màu; các loại nhạc khí, đặc biệt là các loại nhạc khí từ đồng thau;
làm bề mặt tĩnh sinh học trong các bệnh viện hay các bộ phận của tàu thủy
để chống hà; các hợp chất, có ứng dụng trong phân tích hóa học; đồng (II)
Sulfat được sử dụng như là thuốc bảo vệ thực vật và chất làm sạch nước.
Ngoài ra, đồng là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho các loài động,
thực vật bậc cao. Đồng được tìm thấy trong một số loại enzym, bao gồm
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
3
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
nhân đồng của cytochrom c oxidas, enzym chứa Cu-Zn superoxid dismutas,
và nó là kim loại trung tâm của chất chuyên chở ôxy hemocyanin. Máu của

cua móng ngựa (cua vua) Limulus polyphemus sử dụng đồng thay vì sắt để
chuyên chở ôxy.
Theo tiêu chuẩn RDA của Mỹ về đồng đối với người lớn khỏe mạnh
là 0,9 mg/ngày.
Đồng được vận chuyển chủ yếu trong máu bởi protein trong huyết
tương gọi là ceruloplasmin. Đồng được hấp thụ trong ruột non và được vận
chuyển tới gan bằng liên kết với albumin.
Một bệnh gọi là bệnh Wilson sinh ra bởi các cơ thể mà đồng bị giữ
lại, mà không tiết ra bởi gan vào trong mật. Căn bệnh này, nếu không được
điều trị, có thể dẫn tới các tổn thương não và gan.
Người ta cho rằng kẽm và đồng là cạnh tranh về phương diện hấp thụ
trong bộ máy tiêu hóa vì thế việc ăn uống dư thừa một chất này sẽ làm thiếu
hụt chất kia.
Các nghiên cứu cũng cho thấy một số người mắc bệnh về thần kinh
như bệnh schizophrenia có nồng độ đồng cao hơn trong cơ thể. Tuy nhiên,
hiện vẫn chưa rõ mối liên quan của đồng với bệnh này như thế nào (là do cơ
thể cố gắng tích lũy đồng để chống lại bệnh hay nồng độ cao của đồng là do
căn bệnh này gây ra).
Từ thời xa xưa, con người đã biết khai thác và sử dụng đến đồng với
tư cách là vật liệu để tạo ra các công cụ lao động, vũ khí, đồ dùng thường
ngày, đồ trang sức và nó đã dần trở thành một loại nguyên liệu không thể
thiếu trong đời sống của con người. Đồng đã được ghi chép trong các tư liệu
của một số nền văn minh cổ đại, và nó có lịch sử sử dụng ít nhất là 10.000
năm. Hoa tai bằng đồng đã được tìm thấy ở miền bắc Iraq có niên đại 8.700
năm TCN. Khoảng 5.000 năm TCN đã có những dấu hiệu của việc luyện,
nấu đồng, việc tinh chế đồng từ các ôxít đơn giản của đồng như malachit hay
azurit. Các dấu hiệu sớm nhất của việc sử dụng vàng chỉ xuất hiện vào
khoảng 4.000 năm TCN.
Người ta còn tìm thấy các đồ vật bằng đồng nguyên chất và đồng đỏ ở
các thành phố Sumeria có niên đại 3.000 năm TCN, và các đồ vật cổ đại của

người Ai Cập bằng đồng và hợp kim của đồng với thiếc cũng có niên đại
tương tự. Trong một kim tự tháp, một hệ thống hàn đồng đã được tìm thấy
có niên đại 5.000 năm. Người Ai Cập đã phát hiện ra rằng nếu thêm một
lượng nhỏ thiếc vào sẽ làm cho kim loại trở nên dễ đúc hơn, vì thế các hợp
kim đồng đỏ đã được tìm thấy ở Ai Cập gần như là đồng thời cùng với đồng.
Việc sử dụng đồng ở Trung Hoa cổ đại có niên đại ít nhất là 2.000 năm
TCN. Vào khoảng 1200 năm TCN những đồ đồng đỏ hoàn hảo đã được sản
xuất ở Trung Quốc. Cũng lưu ý rằng các số liệu ngày, tháng này chịu ảnh
hưởng của các cuộc chiến tranh do đồng rất dễ nấu chảy và được tái sử
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
4
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
dụng. Tại châu Âu, Oetzi the Iceman, thi thể một người đàn ông được bảo
quản tốt có niên đại 3.200 TCN, đã được tìm thấy với chiếc rìu bịt đồng có
độ tinh khiết của đồng là 99,7%. Nồng độ cao của asen trong tóc của ông ta
có lẽ là do ông đã tham gia vào việc nấu đồng.
Ngày nay, với những ích lợi và tác dụng to lớn của đồng không chỉ
đối với nền kinh tế mà còn cả trong cuộc sống của con người, con người đã
không ngừng cải tiến các phương pháp kỹ thuật để khai thác và sản xuất
đồng. Số lượng các nhà máy sản xuất đồng trên thế giới ngày càng tăng,
cùng với đó là lượng đồng được khai thác hàng năm và chất lượng ngày
càng cao. Ở Việt Nam, nhà máy luyện đồng đầu tiên là nhà máy luyện đồng
thuộc Tổ hợp đông Sin Quyền Lào Cai được khánh thành chiều ngày
25/8/2008. Nhà máy đã đi vào hoạt động từ quý 4 năm 2008 và đã cho ra lò
mẻ đồng đầu tiên có trọng lượng 20 tấn. Chất lượng đồng là 99,5%.
Hiện tại có 2 công nghệ được dùng phổ biến nhất là hỏa luyện và thủy luyện.
Ngoài ra, cũng có công nghệ khác như ngâm triết đồng.
II. Nguyên vật liệu, năng lượng
II.1 Nguyên liệu luyện đồng
Nguyên liệu dùng cho quá trình luyện đồng là đồng phế và các quặng

đồng. Việc lựa chọn nguyên liệu tuỳ thuộc theo điều kiện kinh tế, công nghệ.
Đồng luyện từ phế liệu chiếm khoảng 30% so với đồng luyện từ quặng.
Hiện nay người ta đã tìm thấy khoảng 240 khoáng vật (quặng chứa
đồng) nhưng chỉ có 10 loại trong số đó có ý nghĩa đối với ngành công nghệ
luyện kim. Quặng đươc chia ra làm 2 loại chính : quặng sunfua do các
khoáng sản của sunfua tạo thành và quặng oxit do các khoáng oxit, silicat và
cacbonat tạo thành. Quặng đồng nghèo chứa đồng thấp hơn 1%, quặng đồng
trung bình chứa 1-3% đồng, cao hơn 3% gọi là quặng giàu. Đa phần hiện
nay khai thác quặng nghèo chứa 0,35% đồng, quặng đồng thường cộng sinh
với nhiều kim loại khác như Ni, Co, Pb, Zn, Fe nên thành phần rất phức tạp.
Đa phần quặng đồng ở dạng sunfua.[1]
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
5
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
Dưới đây là một số quặng phổ biến được sử dụng trong công nghệ luyện
đồng.[1]
Quặng sunfua Công thức cấu
tạo
Thành phần %
Cu Fe S Sb As
Bornite Cu
5
FeS
4
63,5 11,1 25,4
Chalcopyrite CuFeS
2
34,8 30,4 34,8
Tennanite (Cu,Fe)
12

As
4
S
13
35,6 31,2 19,3 13,9
Tetrahedrite Cu
12
Sb
4
S
13
45,9 24,9 29,2
Chalcocite Cu
2
S 40 60
Quặng oxit Công thức cấu
tạo
Thành phần %
Cu Fe S Sb As
Cuprite Cu
2
O 88,9
Malachite CuCO
3
.Cu(OH)
2
28,8
II.1.1 Quặng sunfua
II.1.1.1 Quặng chalcopyrite
Trong quặng sunfua thì quặng chalcopyrite phân bố rộng nhất.

Chalcopyrite có màu đồng thau, có ánh kim, có độ cứng lớn.
Chalcopyrite, khoáng vật của đồng thuộc lớp sunfua CuFeS
2
tạp chất Xexi,
telu,kẽm, vàng, bạc, vv…, hệ tứ phương. Màu vàng thau, ánh kim mạnh.
Tập hợp nhạt, dạng cần, dạng then,vv… Độ cứng 3-4, khối lượng riêng 4,1-
4,39 g/cm
3
. Thưòng gặp trong các mỏ nguồn gốc macma dung li, scacnơ,
nhiệt hạch, trầm tích. Phổ biến trong các mỏ đồng sinh quyển (Lào Cai), mỏ
đồng niken Bản Xang (Sơn La).[1]
II.1.1.2 Quặng bornite
Bornite, khoáng vật của đồng thuộc lớp Cu
5
FeS
4
. Hệ lập phương, đa
hình, tập hợp hạt, khối đặc sịt. Màu sẫm, đỏ màu đồng với các tia màu sặc sỡ
trên mặt, ánh bán kim. Độ cứng 3,0; khối lượng riêng 4,9-5,3 g/cm
3
. Thường
gặp trong các mỏ quặng đồng ở đối làm giàu thứ nguyên do chalcopyrite
biến thành, trong các mỏ cát kết ngậm đồng và mỏ nhiệt điện. Thường gặp
trong các mỏ đồng ở Lai Châu, Sơn La, Hà Nội 2, Hoà Bình.[1]
II.1.1.3 Quặng chalcocite
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
6
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
Khoáng vật màu đen hoặc màu xám chì xám tối. Thành phân chủ yếu
là Cu

2
S. Tinh thể hệ thoi hoặc dạng khôi, có ánh kim. Là nguồn quặng đồng
quan trọng.[1]
II.1.1.4 Quặng tennantite
Tennantite là một trong nhóm các khoáng chất được gọi là “fahlerz”
hoặc “fahlores”. Nhóm có nghĩa là “tái quặng”. Nó có màu xám đen, thép
màu xám, sắt màu xám hay xám đen.[1]
II.1.1.5 Quặng Tetrahedrite
Tetrahedrite là một trong nhóm các khoáng chất được gọi là “fahlerz”
hoặc “fahlores” có nghĩa là “tái quặng”. Có màu xám bạc, Tetrahedrite và
Tennanite là hai quặng có cùng cấu trúc pha lê, nhưng khác nhau tỉ lệ % của
arsenic và atimon. Atimon giàu trong tetrahedrite còn arsenic giàu trong
tennantite.[1]
II.1.2 Quặng ôxit
II.1.2.1 Quặng cuprite
Cuprite là quặng đồng đỏ, khoáng vật của đồng, phụ thuộc vào lớp
oxit đơn giản Cu
2
O. Hệ lập phương. Là tập hợp hạt nhỏ đặc sít, dạng đất.
màu đỏ đến xám chì, ánh kim cương . Độ cứng 3,5-4, khối lượng riêng 5,85-
6,15 g/cm
3
.[1]
II.1.2.2 Quặng malachite
Malachite là một cacbonat khoáng sản thường được biết đến như là
“đồng cacbonat” với công thức CuCO
3
.Cu(OH)
2
. Hệ đơn nghiêng, tạp chất:

CuO, Fe
2
O
3
, SiO
2
, … ,tập hợp dạng nhũ đá, sợi phóng tia, dạng đất. Màu
xanh lục, ánh thuỷ tinh. Độ cứng 3,5-4, khối lượng riêng 3,9-4,1 g/cm
3
,
thường gặp trong đới oxi hoá mỏ quặng đồng. Cộng sinh với azumit, cuprit,
limonit. Loại dạng nhũ đá, dạng thận dùng là đá mĩ nghệ, loại dạng đất dùng
làm bột màu. Thường gặp ở các mỏ đồng Biển Đông, Bắc Giang.[1]
II.2 Nước và năng lượng của công nghệ luyện đồng.
Trong công nghiệp luyện đồng, nước( nước nhà máy) được dùng chủ
yếu cho quá trình rửa quặng ở nguyên liệu đầu vào. Lượng nước thải từ các
nhà máy luyện đồng là rất lớn , vì vậy để tận dụng nguồn nước đó ta có thể
tái chế và sử dụng nó cho các quá trình sản xuất khác.
Năng lượng trong quá trình luyện đồng là năng lượng điện và than
cốc. Than cốc được sử dụng để nung chảy quặng.
Than cốc là sản phẩm tạo thành từ than đá, là loại than chứa ít lưu
huỳnh và ít tro nhờ quy trình luyện than đá thành than cốc ở điều kiện yếm
khí trên 1000
0
C. Các thành phần dễ bay hơi như nước, khí than và tro than
đã bị loại bỏ gần như hoàn toàn. Các bon và các phần tro còn lại bị hòa tan
lẫn vào nhau. Một phần các bon bị chuyển sang dạng giống như than trì
( hay graphit).
II.2.1 Thuộc tính vật lý của than cốc
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng

7
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
Than cốc là sản phẩm cứng và xốp có màu xám, thu được nhờ quá
trình luyện cốc của than mỡ ( loại than có thể tạo ra chất kết dính khô được
nung ở môi trường yếm khí). Tính theo hàm lượng thì than cốc chiếm
khoảng 96 -98 % C, phần còn lại là H,S,N,O. Độ xốp đạt 49 -53 %, tỉ trọng
riêng khoảng 1,80 -1,95 g/cm
3
,độ tro 9-12%, tỉ lệ các chất dễ bay hơi
khoảng 1%. Độ ẩm tương đối khoảng 2-4 % và không lớn hơn 0,5 % khối
lượng . Giới hạn bền khi bị nén là 15- 25 MPa, khi bị cắt ( đặc trưng cho tính
bền vững đối với sự cắt ) 6-12 Mpa, năng suất tỏa nhiệt 29 -30 MJ/kg.[1]
II.2.2 Thuộc tính hóa học của than cốc
Trên 900
0
C, than cốc dễ dàng phục hồi khí cacbonic (CO
2
) theo phản
ứng sau
C + CO
2
= 2CO
Ở nhiệt độ khoảng 1000
0
C, tốc độ của phản ứng ( khả năng phản ứng
tiêu chuẩn của than cốc ) tính trên 1g than cốc là 0,1 – 0,2 ml CO
2.
trên 1
giây, năng lượng tỏa ra là 140 -200 kJ/mol. Tốc độ phản ứng với O
2

( tức
phản ứng cháy của than cốc ) theo phương trình : C + O
2
= CO
2
.Là cao
hơn một cách đáng kể so với phản ứng cùng CO
2
, và ở mức khoảng 500
0
C
thì gần 0,1ml O
2
trên 1s, năng suất tỏa nhiệt khoảng 100 – 140 KJ/mol.
Các thuộc tính lí hóa của than cốc được xác định bởi cấu trúc của nó,
do cấu trúc của nó rất gần với cấu trúc lục giác của graphit. Cấu trúc của
than cốc được đặc trưng bởi sự sắp xếp không hoàn hảo : các phần riêng
rẽ( các lớp ) được liên kết bởi lực Van de Waals đó chiếm giữ 1 số các vị trí
có khả năng ( ví dụ : xếp trồng lên lẫn nhau). Bên cạnh các nguyên tử các
bon trong lưới không gian của than cốc ( đặc biệt trong các phần ngoại biên
của nó ) có thể phân bổ các nguyên tử dị thường như S,N,O.[2]
Cấu trúc và tính chất của than cốc phụ thuộc vào thành phần của mẻ
than đó, cũng như nhiệt độ và tốc độ đốt nóng của mẻ than này. Với sự tăng
lên của hàm lượng khí than đá và các thành phần khác, được đặc trưng bởi
mức độ biến đổi thấp thì nhiệt độ cốc hóa bị giảm xuống và sự giảm đi của
các thành phần đó trong nhiệt độ này, khả năng phản ứng và khả năng chảy
của than cốc nhận được cuối cùng là tăng lên do khi tăng hàm lượng của khí
than đá trong mẻ than thì độ bền và độ tạo cục trung bình của than cốc giảm
xuống, độ xốp của nó tăng lên. Sự tăng cao nhiệt độ cốc hóa cũng có khả
năng tăng độ xốp của than cốc. Khi tăng thời gian cốc hóa và giảm tốc độ

đốt nóng thì độ xốp của than cốc cũng được tăng lên.
III. Công nghệ sản xuất
Có 2 phương pháp luyện đồng : hỏa luyện và thủy luyện
Hỏa luyện dùng để xử lý quặng sunfua đồng.
Thủy luyện chỉ áp dụng cho quặng oxit và đồng tự nhiên.
Tuy nhiên hỏa luyện thì thu hồi được cả đồng và kim loại quý còn thủy
luyện thì không, vì vậy hỏa luyện vẫn được dùng nhiều hơn. Thống kê hàng
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
8
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
năm 90% đồng được sản xuất ra bằng hỏa luyện, 10% còn lại được sản xuất
bằng thủy luyện.
III.1 Mô hình của quá trình sản xuất đồng :
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
Sản phẩm đầu ra :
Đồng và các kim lại
quý
Sản phẩm đầu vào :
Quặng, tinh quặng,
phế liệu đồng…
9
Công nghệ sản xuất
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
III.2 Sơ đồ hỏa luyện đồng : [1]
III.2.1 Sơ đồ tổng quát
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
Trợ dung
SX
Luyện ra sten đông
CO

2
Thu bụiThiêu kết
Xỉ
Thổi luyện
Hỏa tinh luyện
Đồng thô
Điện
Muối catot
Thu bụiKhí lò
Đồng thô
Xỉ
Xỉ
Bùn anôt
Xử lý thu hồiAg, Au,
Cu,. Kim loại quý khác
Sten : hỗn hợp
các sunfua tạp
đã nói trong
phần luyện thế
Bụi
Khí lò
Tinh quặng
Bụi
Sten
Trợ
Tuyển quặng
Quặng đồng
10
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
III.2.2. Sơ đồ quá trình luyện đồng

`
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
Trợ dung
SX
FeS.Cu
2
S
SO
2,
CO, Thu bụiThiêu kết
FeO.SiO
2
,Cao
Thổi luyện
Hỏa tinh luyện
Đồng thô
Điện
Muối catot
Thu bụi
SO,CO
2
Đồng thô
FeO.SiO
2
Xỉ tổng hợp
Bùn anôt
Xử lý thu hồiAg, Au,
Cu,. Kim loại quý khác
Bụi
Khí lò

Quặng đồng 12%
Bụi
FeS.Cu
2
S
Trợ
Tuyển quặng
CuFeS
2
11
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
III.3. Tuyển quặng:
Quặng chalcopyrite (CuFeS
2
) chứa tới 34,75% ( quặng nguyên
chất)đồng lại có trữ lượng tương đối lớn nên được sử dụng nhiều trong luyện
kim đồng.
Đầu tiên quặng CuFeS
2
được nghiền nhỏ và làm giàu bằng phương
pháp tuyển trọng lực rồi bằng phương pháp tuyển nổi. Tinh quặng thu được
sau khi được làm giàu thường chứa đến 12% Cu.
III.4. Thiêu kết tinh quặng đồng :
Trong tinh quặng đồng chứa một lượng S rất lớn, còn đồng có hàm lượng
không cao. Quá trình luyện nếu tiến hành đồng thời trong lò phản xạ hoặc lò
điện thì hiệu suất khử S rất thấp do đó Sten thu được các hàm lượng Cu
không cao, các quá trình luyện Sten sau đó sẽ rất tốn kém. Do vậy phải tiến
hành thiêu đốt để cháy bớt lưu huỳnh, biến một phần sắt sunfua thành sắt
oxit dạng xỉ, khử bớt tạp chất có hại cho quá trình luyện ra kim loại đồng
thời còn có tác dụng trộn đều phối liệu trước khi luyện. Quá trình luyện

thiêu kết là quá trình oxy hóa đốt cháy các sunfua biến chúng thành oxit.
Các phản ứng chính trong quá trình thiêu hỏa tinh luyện đồng như sau :
Khi nhiệt độ cao :
2CuFeS
2
= Cu
2
S + 2FeS + ½ S
2
FeAsS = FeS + As
FeS
2
= FeS + ½ S
2FeS + 7/2 O
2
= Fe
2
O
3
+ 2SO
2

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

= SO
2
Ngoài ra có phản ứng của FeS với Cu
2
S:
FeS + Cu
2
O = FeO + Cu
2
S
Khi nhiệt độ thấp có thể xảy ra phản ứng tạo đồng và sắt sunfat:
CuS + 2O
2
= CuSO
4
FeS + O
2
= FeSO
4
Ngoài ra, một số oxit có tính axit sẽ tác dụng với các oxit mang tính
Bazơ tạo thành sản phẩm phức như 2CaO.SiO
2
; FeO.SiO
2
; MeO.Fe
2
O
3
…
Các phản ứng này đều là phản ứng tỏa nhiệt nên quá trình là tự nhiên. Quá

trình thiêu thường tiến hành ở 800 - 850
0
C, trường hợp thiêu kết phải tiến
hành ở nhiệt độ chảy nhão của nguyên liệu khoảng 1050 – 1100
0
C.
III.5. Quá trình sten đồng
Sten đồng là sản phẩm trung gian trong hỏa luyện tinh quặng đồng. Là
sản phẩm của các sunfua kim loại trong đó 80-90% là Cu
2
S, FeS
2.
Trong quá trình luyện đồng từ tinh quặng sunfua người ta phải tiến
hành thông qua sản phẩm trung gian là Sten đồng rồi mới luyện thành đồng
thô vì các lý do sau :
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
12
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
- Sten đồng là chất tập hợp tốt đồng, hầu hết đồng vào Sten dưới dạng
Cu
2
S, chỉ đi ra theo xỉ với lượng rất hạn chế.
- Sten đồng có khả năng hòa tan rất tốt các kim loại quý như Au,
Ag,Pt…hầu hết kim loại quý tan vào sten, chỉ dưới 1% đi vào xỉ theo
con đường cơ học.
- Nếu luyện thẳng ra đồng thô sẽ phải thiêu hết lưu huỳnh trong quặng
để chuyển thành oxit, khi đó rất tốn nhiên liệu và lượng đồng mất mát
vào xỉ lớn kéo theo mất mát kim loại quý vào xỉ không thu hồi được
lớn.
Trong quá trình luyện xảy ra các biến đổi hóa lý như sau :

FeS + Cu
2
S = FeS.Cu
2
S(Sten)
2FeS + 6Fe
2
O
3
+ SiO
2
= 7(2 FeO.SiO
2
) + 2SO
2
6(MeO.Fe
2
O
3
) + 2 FeS + 7SiO
2
= 6MeO + 7(2Fe
2
O
3
.SiO
2
) + 2SO
2
Các oxit tạp chất như CaO tác dụng với SiO

2
và FeO tạo thành xỉ dễ
chảy, chảy ra và đổ xuống phía dưới.
Ngoài ra cũng xảy ra phản ứng hoàn nguyên của đồng thành đồng kim
loại
2Cu
2
O + Cu
2
S = 6 Cu + SO
2
Nhưng nếu có FeS thì đồng ngay lập tức sẽ tác dụng để tạo thành
Cu
2
S vào sten còn sắt sẽ bị oxi không khí hoặc SO
2
và SO
3
oxi hóa thành
FeO đi vào xỉ.
III.6. Luyện sten và đồng thô
Quá trình này được thực hiện ở lò thổi gió, sử dụng oxi không khi
hoặc oxi sạch để thực hiện phản ứng
Quá trình chia thành 2 giai đoạn chính :
Giai đoạn 1 : Oxi hóa tạo xỉ
Sử dụng không khí có áp suất cao thổi vào khối sten vào các phản ứng
oxy hóa của các sunfua xảy ra mãnh liệt 3-4 lần.
2Cu
2
S + 3O

2
= 2Cu
2
O + 2SO
2
+185500 cal
Nhưng sau đó, vì ái lực của đồng với lưu huỳnh lớn hơn của sắt với
lưu huỳnh nên xảy ra phản ứng :
Cu
2
O + FeS = Cu
2
S + FeO
2FeO + SiO
2
= 2FeO.SiO
2
+ 8100 cal
Do đó giai đạn này chỉ có phản ứng oxy hóa và tạo xỉ của sunfua sắt
theo phản ứng tổng quát :
2FeS + O
2
+ SiO
2
= 2FeO.SiO
2
+2SiO
2
+ 233400 cal
Vì vậy ở giai đoạn 1 phải không ngừng cung cấp bột thạch anh để tạo

xỉ. kết thúc giai đoạn 1 nghiêng lò tháo xỉ ra ngoài, nạp tiếp nhiên liệu (sten),
SiO
2
và thực hiện quá trình thổi luyện. [1]
Giai đoạn 2: Oxy hóa hoàn nguyên
Kết thúc giai đoạn 1, tiến hành thổi gió giai ôạn 2.
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
13
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
Phản ứng ở giai đoạn này chủ yếu là phản ứng oxy hóa của sunfua
đồng : trong khí lò còn có một lượng nhỏ oxit kẽm, oxit chì và khoảng 1%
đồng trong nguyên liệu.
Phản ứng hoàn nguyên của Cu
2
O và Cu
2
S :
2Cu
2
O + Cu
2
S = 6Cu + SO
2
– 30000 cal.
Giai đoạn sẽ kết thúc khi lò không còn khói trắng (SO
2
).
Sàn phẩm chính của quá trình là đồng thô, xỉ và khí lò. Hiệu suát thu
hồi đồng có thể đạt đến 98% tùy hàm lượng đồng trong sten. Đồng thô thu
được có thành phần đồng khoảng 97-99%, ngoài ra còn Sb; As; Ni; Au; Ag.

Khí lò có thành phần chủ yếu là SO
2
, nếu áp dụng các biện pháp chống hở
thì hàm lương SO
2
có thể đạt từ 6-10%. ( Nồng độ SO
2
>3% có thể sử dụng
làm nguyên liệu điều chế axit sunfuric).[1]
III.7. Tinh luyện đồng sạch
4Cu
2
O + CH
4
= CO
2
+ 2H
2
O + 8[Cu]
Giai đoạn hoàn nguyên sẽ tiến hành đến khi trong đổng lỏng chỉ còn
khoảng 0,3-0,5%. Sau quá trình hỏa luyện, hầu hết các kim loại quý còn nằm
trong đồng. Đồng sẽ được đúc thành các tấm anôt để tinh luyện bằng điện
phân hoặc đúc thành thỏi để sử dụng trong trường hợp cần.
Trong đồng thô luyện từ sten còn chứa nhiều tạo chất và một lượng đáng
kể kim loại quý. Do đó cần tiến hành quá trình tinh luyện để khử tạp chất và
thu đồng sạch 99,95- 99,99%. Quá trình tinh luyện đồng được diễn ra theo 2
bước: hỏa tinh luyện và điện phân.
Bước1: Hỏa tinh luyện
Đây là phương pháp oxy hóa, dựa vào cơ sở ái lực hóa của các kim loại
tạp với oxy lớn hơn đối với tách đồng, các oxit kim loại tạp tạo thành lại

không tan vào đồng kim loại nên tách khỏi đồng thô dưới dạng xỉ. sử dụng
oxi không khí đê oxi hóa một phần đông thành oxit Cu
2
O, Cu
2
O tan vào
đồng lỏng sẽ oxi hóa các tạp chất trong đồng lỏng theo phản ứng:
[Me] + [Cu
2
O] = (MeO) + 2 [Cu]
Thứ tự oxi hóa từ mạnh đến yếu cuả các kim loại như sau: Al, Si, Mn, Fe,
Ni, As, Sb, Pb, Bi. Để tăng cường quá trình oxi hóa, người ta thường dùng
ống thép chứa hơi nước hay cắm gỗ, tre tươi vào đồng lỏng. sự bay hơi của
hơi nước và các chất bốc trong gỗ, tre tươi sẽ có tác dụng khuấy trộn, oxy
hóa và đuổi các khí CO
2
, N
2
,… cũng như oxit tạp chất thoát khỏi khối đồng
lỏng. Sau khi tinh luyện oxi hóa, hàm lượng oxit đồng đạt đến giá trị bão hòa
(10-12% Cu
2
O). Để khử lượng oxit này, tiến hành giai đoạn hoàn nguyên
bằng cách cắm gỗ khô hoặc sục khí thiên nhiên (CH
4
) hoặc rải than bột lên
mặt đồng lỏng.
Bước 2: Tinh luyện bằng điện phân
Nguyên lý dưa vào sự khác nhau về thế điện cực của các kim loại, dưới
tác dụng của dòng điện, đồng ở anôt sẽ tan vào dung dịch sau đó tiết ra ở

Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
14
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
catôt. Các chất tạp nằm lại ở bùn anôt hoặc trong dung dịch điện phân.
Thường sử dụng dung dịch điện phân là H
2
SO
4
với lượng 150-200g/l.
Có thể chia các tạp chất trong đồng thành 3 loại:
Loại có thế điện cực dương hơn đồng (Sb, Ag, Au) không phóng điện
và tan vào dung dịch sẽ nằm lại anôt tạo thành bùn anôt tách khỏi đồng điện
phân.
Các kim loại có thế điện cực âm so với đồng sẽ phóng điên ở anôt
cùng đồng tan vào dung dịch. Do thế điện cực âm hơn đồng nên khi đến
catôt làm bằng đồng sạch (sau điện phân), chúng sẽ không tiết ra mà nằm lại
ở dung dịch điện phân (để hạn chế tối đa các kim loại này không bám vào
catôt cần phải khống chế nòng độ của chúng đủ nhỏ).
Các kim loại có thế điện cực gần đồng (Bi, As) sẽ tan một phần vào
dung dịch và tiếp ở catôt. Muốn tách chúng cần định kì thay dung dịch điện
phân bằng dung dịch mới.
III.
III.8 Vấn đề môi trường
III.8.1 Vấn đề chất thải rắn
Đa phần quặng đồng được sử dụng hiện nay thường có hàm lượng đồng
thấp ( chứa khoảng 0,35% đồng) nên không thể luyện trực tiếp do đó trước
khi luyện phải tiến hành qua công đoạn tuyển khoáng nhằm nâng cao hàm
lượng đồng lên 10-30% ( chất thải từ quá trình này gọi là quặng đuôi).
Phương pháp tuyển nổi là phương pháp tuyển quặng đồng phổ biến hiện
nay. Vấn đề đặt ra là các loại thuốc dùng trong quá trình tuyển nổi là các hợp

chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh, phốt pho, nitơ, asen( có thể gây ung thư
phổi) nên phải có các biện pháp xử lý thích hợp. Một số loại thuốc tuyển
thương dùng:
Xantat: R-O-C(=S)-SH
Tiocar bamat: RO-N(=R’)-C(=S)-SH
Đitiôphophat: (RO-)
2
P(=S)-SH
Hợp chất hữu cơ có chứa asen
Biện pháp xử lý thông dụng hiện nay đối với đất đá phế thải trong quá
trình tuyển quặng là chôn lấp, do đó cần một diện tích lớn hàng trăm hecta
để chứa chúng. Bên cạnh đó nếu không được xử lý cẩn thận, các thuốc tuyển
nổi có thể ngấm vào trong đất gây hậu quả nghiêm trọng về sau.
Để luyện đồng tinh từ quặng sunfua, người ta phải tiến hành thông
qua sản phẩm trung gian là sten đồng rồi mới luyện đồng thô. Trong quá
trình này, một lượng đồng và một số kim loại quý như Au, Ag, Pt ( khoảng
1%) sẽ đi ra ngoài dưới dạng xỉ lò theo con đường cơ học. Xỉ thải ra ngoài
nếu không được tận thu kim loại thì thường được mang đi chôn lấp hoặc có
một số nơi sẽ dùng để đóng gạch, lát đường.
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
15
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
Trong quá trình luyện Sten đồng thô, chất thải rắn chủ yếu là xỉ của
quá trình oxi hóa tạo xỉ của sunfua sắt có trong sten đồng (xỉ này có chứa
FeO.SiO
2
) và xỉ trong giai đoạn oxi hóa hoàn nguyên đồng( gồm một lượng
nhỏ oxit kẽm, oxit chì và khoảng 1% đồng nguyên liệu). thường thì các loại
xỉ trên sẽ được chôn lấp.
Trong đồng thô luyện từ Sten còn chứa nhiều tạp chất và một lượng

đáng kẻ các kim loại quý. Do đó để khử tạp chất và thu đồng sạch 99,95 -
99,99%, cần tiến hành quá trình tinh luyện đồng gồm hai bước: hỏa tinh
luyện và điện phân. Giai đoạn hỏa tinh luyện phất sinh ra một lượng xỉ( các
oxit kim loại tạp không tan vào đồng). Một phần xỉ của giai đoạn này sẽ
được tái sử dụng để luyện ra Sten đồng, phần còn lại sẽ được đem chôn lấp.
Trong quá trình điện phân, chất thải rắn chủ yếu là bùn anôt (trong bùn có
chứa nhiều kim loại quý như Au, Ag) nếu không tận thu sẽ gây lãng phí lớn.
Tuy nhiên, do công nghệ của các nhà máy Việt Nam còn thấp nên phần lớn
bùn được đem di chôn lấp.
Một số chất thải rắn khác như máy móc thiết bị hỏng, dụng cụ bảo hộ
lao động của công nhân, hay rác thải sinh hoạt của công nhân. Vì không là
chất thải đặc thù nên biện pháp xử lý sẽ là phân loại rồi xử lý.
III.8.2 Vấn đề nước thải
Nước thải trong công nghệ luyện đồng có tư nhiều nguồn với tính chất
khác nhau.
Trong khâu tuyển quặng, nước thải chủ yếu là nước rửa chứa các tạp
chất vô cơ có hàm lượng chất rắn lơ lửng cao. Trong hỏa luyện, nước thải là
nước tham gia quá trình làm nguội khí lò nung ( nước thải loại này chứa
thành phần tạp chất của quặng, đồng kim loại).
Một số nguồn nước thải khác là nước rửa sản phẩm, lắng gặn lọc sản phẩm,
dung dịch thải này thường mang tính axit chứa thành phần kim loại cần
luyện cũng như một số chất hòa tan do hòa tan quặng như As, Fe. Thông
thường các loại nước thải này sẽ được thu gom vào các hồ chứa, lắng rồi xử
lý vi sinh.
Khi điện phân, dung dịch thải của chất điện phân được tháo liên tục để
giữ cho tạp chất trong dung dịch ở giới hạn cho phép. Dung dịch này chứa
sunphat đồng, axit sunfuric, tạp chất Ni, As. Bước đầu trong việc xử lí dung
dịch này là thu lại Cu bằng cách điện phân với cực dương không tan. Tuy
vậy trong quá trình này thường có khả năng tạo asin do trong dung dịch có
As.

AsO + 3H
2
= AsH
3
+ 3OH
-
Do đó dung dịch được triết li bằng dung môi hữu cơ trước khi điện
phân.
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
16
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
Với mục đích khử bớt tạp chất trong dung dịch thu hồi kim loại có ích
từ dung dịch có hàm lượng thấp, người ta dùng quá trình xi măng hóa. Các
phản ứng xi măng hóa:
Fe + Cu
2+
= Cu + Fe
2+
Fe + 2H
+
= Fe
2+
+ H
2
Thường kèm theo giải phóng một lượng nhỏ PH
3
, AsH
3
bởi mạt sắt
thường chứa một lượng nhỏ P, As ở dạng photphua và asennua.

Fe
3
P
2
+ 6H
+
= 2PH
3
+ 3Fe
2+
Fe
3
As
2
+ 6H
+
= 2AsH
3
+ 3Fe
2+
Hiện nay, đồng sạch được sản xuất mà không cần mạt sắt bằng cách
chiết li Cu bằng dung môi hữu cơ.
Một số nguồn nước thải khác như: nước làm mát thiết bị ( loại nước
này được quy ước là sạch, tuy không bẩn nhưng khi sử dụng ở nhiệt độ cao
nó kéo theo gỉ sắt ở các thiết bị truyền nhiệt và khi có sự cố sẽ làm cho nước
bị ô nhiễm bẩn. nước thải loại này làm cho tăng nhiệt độ nguồn nước, mặt
khác do nghèo oxi hòa tan nên có thể làm cho chết các loại sinh vật), nước
thải sinh hoạt của công nhân. Lượng nước thải trung bình của một nhà máy
là 9-14m
3

/ha/ngày. Các loại nước thải này thường được gom vào các hồ xử lí
lắng, vi sinh trước khi thải ra môi trường.[3]
III.8.3 Vấn đề khí thải và bụi khói
Trong các nhà máy luyện đông, khói bụi và khí thải thường phát sinh
trong khâu tuyển quặng và hỏa luyện quặng đồng.
Trong quá trình nghiền quặng, bụi phát sinh la không thể tránh khỏi. để khắc
phục bụi, biện pháp thường được áo dụng hiện nay là phun nước ( biện pháp
này dựa trên hiện tượng hấp thụ bám dính các hạt bụi trên bề mặt giọt nước),
cùng với đó có thể là trồng các hàng rào cây xanh ngăn cách khu vực nghiền
quặng với các khu vực khác.[4]
Khi thu hồi Cu từ quặng sunfua, SO
2
được tạo ra với số lượng lớn
(SO
2
là một khí độc gây tác hại đến hệ thàn kinh, tiêu hóa), khoảng 30% khí
này hiện nay được sử dụng để sản xuất axit H
2
SO
4
còn lại được thải ra môi
trường (SO
2
được thải đi vì nồng độ của nó trong khí thải chỉ 1-2%, quá thấp
đẻ dùng trực tiếp sản xuất axit). Hàng trăm tấn SO
2
từ nguồn này được thải
ra môi trường mỗi năm. Có nhiều hướng để xử lý SO
2
như tạo khí thải giàu

SO
2
thích hợp cho việc sản xuất axit H
2
SO
4
hoặc sản sinh ra lưu huỳnh
nguyên tố( cách này xem ra là lý tưởng vì lưu huỳnh dễ lưu kho và vận
chuyển, có thể chuyển thành SO
2
hay H
2
SO
4
khi cần thiết. Về phương diện
này chỉ phương pháp thủy luyện là có triển vọng vì nó là con đường duy
nhất dẫn đến lưu huỳnh nguyên tố một cách trực tiếp. Tuy vậy do phương
pháp thủy luyện thường rất tốn kém nên ít được áp dụng). Sau đây là một số
biện pháp cụ thể:
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
17
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
Cải tiến công nghệ sản xuất H
2
SO
4
để sử dụng khí lò luyện chỉ chứa
1% SO
2
thay vì khí lò thông thường chứa 10% SO

2
. thu gom hiệu quả khí
tỏa ra khi chuyển hóa Sten trắng hoặc sử dụng lò điện thay cho lò phản xạ.
Loại bỏ không gây ô nhiễm môi trường: điều này thực hiện bằng cách
hấp thụ bởi một chất rắn như CaO hoặc CaCO
3
để tạo ra CaSO
4
SO
2
+ ½ O
2
+ CaO = CaSO
4
SO
2
+1/2 O
2
+CaCO
3
= CaSO
4
+ CO
2
Khó khăn của đề xuất này là phải xử lý một lượng chất rắn lớn ( thông
thuờng phải dùng 3 tấn vôi và phải xử lý tên 4 tấn CaSO
4
khi cần loại bỏ 1
tấn lưu huỳnh).Có nhiều cách khác nhau để sử dụng SO
2

:
Chuyển SO
2
thành H
2
SO
4
loãng bằng cách oxi hóa có xúc tác trong
pha nước (SO
2
+ ½ O
2
+ H
2
O = H
2
SO
4
, axít được làm ra là H
2
SO
4
10-15% có
thể làm đậm đặc tới 70% bởi hệ thống tuần hoàn, đốt chìm).
Hấp thụ chọn lọc trong hiđroxit amon rồi đưa ra thị trường bán dưới
dạng phân bón ( SO
2
+ 1/2O
2
+ 2NH

4
OH = (NH
4
)
2
SO
4
+ H
2
O ; phương án
này dựa trên việc chuyển SO
2
thành SO
3
sau đó phun hơi NH
3
vào dòng khí
để tạo ra các tinh thể nhỏ mịn sunfat amon được tách bởi các túi vải).
Tạo ra S nguyên tố: hấp thụ chọn lọc SO
2
bởi H
2
O ( độ hòa tan của
SO
2
bởi nước là 228g/l ở 0
o
C; 5,8g/l ở 90
o
C. Để hấp thụ 1 tấn SO

2
cần 1 tấn
nước). Sau đó cho tương tác với một chất lỏng, qua nhiều bước xử lí để tạo
ra H
2
S- chất dễ chuyển đổi thành S nguyên tố( quá trình này sử dụng
NaAlO
2
rắn, dung dịch nước của xitrat natri, hỗn hợp nóng chảy của
Na
2
CO
3
-LiCO
3
-K
2
CO
3
. Trong hệ này, khí lò chứa một lượng nhỏ SO
2
, lượng
dư O
2
lớn, kết hợp lại taọ thành sunfua kiềm, sau đó phản ứng với H
2
để tái
sinh chất phản ứng và tạo H
2
S). Cuối cùng để tạo ra lưu huỳnh nguyên tố,

người ta tiến hành hoàn nguyên bằng C hoặc khí tự nhiên ở 1200
o
C :
SO
2
+ C = S + CO
2
2SO
2
+ CH
4
= 2S + CO
2
+ 2H
2
O
Ngoài khí SO
2
và bụi trong quá trình tuyển quặng, trong các nhà máy
luyện đồng còn có bụi khác là các hạt mịn của vật liệu xử lí trong lò bị kéo
theo khi ra ngoài, một phần trong số chúng được thu lại là vì 2 lí do :
Thu hồi hàm lượng kim loại có giá trị, phòng ngừa ô nhiễm môi
trường.
Phương pháp khử bụi chủ yếu phụ thuộc khích thước hạt, nhiệt độ và
độ ẩm của khí. Thiết bị sử dụng trong quá trình xử lí được phân ra thiết bị
thu bụi khô hoặc ướt ( các thiết bị thu bụi khô gồm buồng thu bụi trọng lực
có tấm chắn, xiclon, thu bụi túi vải. trong các thiết bị thu bụi ướt, các hạt bụi
va chạm với nước được thu ở dạng bùn, tiếp theo phải lọc, sấy bã lọc, tuần
hoàn nước. Thiết bị dùng trong phương pháp ướt là tháp rửa, thường gồm từ
2 đến 3 thiết bị nối với nhau. Phương pháp thu bụi ướt rất được ưa chuộng).

III.8.4 Vấn đề khí hậu
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
18
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
Các chất thải từ các giai đoạn trong công nghệ luyện đồng không chỉ
ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân làm việc trong nhà máy mà còn ảnh
hưởng đến các vùn lân cận.
Hiện nay để giảm nồng độ các chất thải độc hại đến giới hạn cho phép
trong khí quyển, người ta thường làm khuyếch tán các chất đó vào trong khí
quyển ( xây những ống khói đưa các khí độc vào môi trường). Biện pháp
này thường rất tốn kém mà không giải quyết triệt để được vấn đề ( nhà máy
luyện đồng Copper Cliff Ontario ở Canada xây dựng năm 1972 với chiều
cao ống khói là 381m, vốn đầu tư là 25 triệu USD, mỗi ngày nhà máy này
thải ra môi trường 2500 tấn SO
2
, tuy không thể phát hiện được bất kì một khí
độc hại nào trong lớp không khí ở dưới thấp xung quanh nhà máy nhưng
không dám đảm bảo lượng khí này không rơi xuống cùng với nước mưa).
Nước thải từ các nhà máy luyện đồng( thường có nhiệt độ cao, nghèo
oxi) và nước thải từ các bãi chôn lấp chất thải rắn ( thường chứa một số kim
loại và thuốc tuyển quặng) nếu không được thu gom xử lí mà thải trực tiếp
ra môi trường sẽ gây ô nhiễm nguồn nước.
Trong các nhà máy luyện đồng thường dùng khí, hơi nước và các vật
liệu nóng chảy ( muối nóng chảy, xỉ, Sten, kim loại) và các vật liệu này
thường rất dễ gây cháy nổ nên cần được sử dụng phù hợp ( để kim loại nóng
chảy hoặc xỉ nóng chảy vào nước với mục đích làm nguội chứ không làm
ngược lại vì sẽ gây nổ, Sten nóng chảy nguy hiểm khi tiếp xúc với nước vì
sẽ tạo ra H
2
S là chất gây nổ).

Một số vấn đề ô nhiễm khác như : tiếng ồn trong các nhà máy luyện
đồng (trong quá trình tuyển quặng), dầu bảo dưỡng của các thiết bị máy móc
dùng trong nhà máy ( do tính chất đặc biệt của loại dầu này là rất bền trong
điều kiện thường nên cần có biện pháp thu gom), hay bức xạ nhiệt ( trong
quá trình thiêu kết, hỏa luyện) ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người công
nhân.
Bên cạnh đó, do đặc thù của nhà máy luyện đồng, người công nhân
phải làm việc trong môi trương axit, người công nhân phải có thiết bị bảo hộ
( như quần áo, khẩu trang).
Hiện nay, ở Việt Nam phần lớn các nhà máy hay cơ sở luyện đồng
( các làng nghề thủ công) thường nằm gần khu dân cư ( ma không có các
vùng đệm), trong khi công nghệ của các nhà máy thường lạc hậu nên gây ra
vấn đề ô nhiễm nghiêm trọng trong nhà máy và các khu dân cư liền kề. Do
đó cần phải di dời các nhà máy, làng nghề ra các khu vực riêng.
IV. Nhận xét chung về công nghệ
IV.1 Ưu điểm
Đây là công nghệ luyện đồng từ quặng sunfua bằng phương pháp hỏa
luyện, một mặt thu hồi được đồng, mặt khác có thể thu hồi được cả những
kim loại quý khác. Bên cạnh đó còn thu hồi được lượng lưu huỳnh lớn để
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
19
Nhóm : 12 Lớp: KTMT_K54_Viện khoa học và công nghệ môi trường_ ĐHBKHN
phục vụ việc sản xuất axit sunfuric. Quy trình thì quay vòng làm cho việc
sản xuất đồng được liên tục.
IV.2 Nhược điểm
Trước khi luyện ra đồng thô, phải thiêu hoàn toàn để đốt cháy lượng
lưu huỳnh do đó làm tăng thời gian và phí tổn của quá trình thiêu đốt. Mặt
khác, lượng đồng mất mát vào xỉ khá lớn. Do môi trường hoàn nguyên mạnh
nên các kim loại như Ag, Sb, Fe,… cũng được hoàn nguyên và hòa tan vào
Cu thô làm cho việc tinh luyện này xảy ra rất khó.

Tài liệu tham khảo
[1] Đại cương luyện kim
[2] Kỹ thuật hóa học đại cương
( TS Hoàng Thị Diệu Vân)
[3] Giáo trình công nghệ xử lí nước thải
( Tác giả: Trần Văn Nhân)
[4] Vấn đề ô nhiễm trong công nghiệp mỏ và luyện kim
Giáo trình các quá trình sản xuất cơ bản.
Đề tài : Công nghệ luyện đồng và các chất thải kèm theo nguồn gốc trong quá trình luyện đồng
20