tách quặng monazite

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA HÓA

Đề tài: Tìm hiểu quy trình làm giàu và tách quặng Monazite từ sa khoáng ở Thừa Thiên Huế

và

tách tổng oxit đất hiếm từ quặng Monazite
SV thực hiện : Mai Thị Tình
GV hướng dẫn : ThS. Đặng Xuân Tín
Lớp: Hóa K35

9/30/15

1


NỘI DUNG

Tổng quan

1
2
3

9/30/15

Làm giàu và tách quặng Monazite

Tách tổng oxit đất hiếm từ quặng Monazite

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu nhà máy chế biến khoáng sản Thừa Thiên Huế

-

Thuộc công ty TNHH Nhà Nước Một Thành Viên Thừa Thiên Huế.

-

Sản phẩm được cung cấp cho thị trường như Nhật Bản, Trung Quốc, Malaysia và các nước Đông Nam Á.

9/30/15

Một trong những công ty hàng đầu khai thác và chế biến khoáng sản Titan ở Việt Nam.
Các sản phẩm chính: tinh quặng Ilmenite, Rutil, Monazite, bột Zircon, xỉ Titan.
Sản phẩm sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực sản xuất: gạch, gốm, thủy tinh, sơn, luyện kim… và nhiều ngành
công nghiệp khác.

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.2. Quặng sa khoáng
1.2.1. Nguồn gốc hình thành
- Sa khoáng là sự tích tụ các khoáng vật có giá trị được hình thành từ sự tách biệt trọng lực trong quá trình lắng

đọng.
- Môi trường hình thành các loại mỏ sa khoáng gồm: bồi tích, tàn tích, sa khoáng biển và sa khoáng cổ.
Sa khoáng phải thỏa mãn 2 yếu tố:




Nặng
Chịu được quá trình phong hóa

- Quặng Titan sa khoáng ven biển là kiểu quặng có giá trị lớn nhất của nước ta hiện nay

9/30/15

4


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.2.2. Thành phần
Thành phần chủ yếu:

•
•

9/30/15

Cát thạch anh (SiO2) chiếm 95-99 %
Còn lại là khoáng vật nặng, chủ yếu gồm:

–

–
–
–
–

Ilmenite (FeTiO3)
Zircon (ZrSiO4)
Rutil (TiO2)
Monazite (Ce, Ln, Th)[PO4, SiO4]
Một số khoáng vật khác: Leucoxen, Anataz, Manhetit, Xenotim,.. Nhưng với hàm lượng thấp.

5


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.2.3. Phân bố, trữ lượng

•

Trên thế giới: Mỏ Titan lớn nằm ở Australia, Ấn Độ, Nam Phi, Bắc Mĩ, Brazil, Trung Quốc…trữ lượng khoảng 1,5 tỉ
tấn.

•

Việt Nam: Gồm quặng sa khoáng và quặng gốc

–
–

Quặng gốc tập trung chủ yếu ở Thái Nguyên và Tuyên Quang với trữ lượng khoảng 4,83 triệu tấn.
Quặng sa khoáng phân bố chủ yếu từ Quảng Ninh đến Bà Rịa –

Vũng Tàu trữ lượng xác định khoảng 9,2 triệu tấn.
Vùng Đông Bắc Bộ trữ lượng 90 ngàn tấn.
Vùng ven biển Hải Phòng- Thái Bình- Nam Định có khoảng 11 ngàn tấn Ilmenite, 3 ngàn tấn Zircon.
Vùng Ninh Thuận- Bình Thuận khoảng 6 triệu tấn Ilmenite

9/30/15

6


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Riêng ở tỉnh Thừa Thiên Huế sa khoáng kéo dài ven biển từ huyện Quảng Điền đến huyện Phú Lộc.
- 2,4 ngàn tấn Ilmenite
- 510 ngàn tấn Zircon,
- trên 3 ngàn tấn Monazite.

9/30/15

7


CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH TÁCH VÀ LÀM GIÀU

9/30/15

Hình 1: Sơ đồ tuyển chung

8


CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH TÁCH VÀ LÀM GIÀU
2.1. Tuyển thô

-

Sử dụng phương pháp tuyển trọng lực và tuyển nổi.
Thiết bị tuyển trọng lực chủ yếu là tuyển lực xoắn ốc, bàn đãi.

Hình 2: Thiết bị tuyển lực xoắn ốc
9/30/15

9


CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH TÁCH VÀ LÀM GIÀU

-

Quá trình tuyển nổi: sử dụng chất hoạt động bề mặt để tách quặng từ hỗn hợp bùn quặng.

Hình 2: Bể tuyển nổi
9/30/15

10


CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH TÁCH VÀ LÀM GIÀU

2.2. Tuyển tinh

-

Sử dụng các phương pháp tuyển từ từ trường thấp, tuyển từ từ trường cao và tuyển điện để tách khoáng vật
nặng thành từng phần riêng biệt: Ilmenite, Rutil, Zircon, Monazite.

-

Nguyên tắc: Dựa trên sự khác biệt về độ dẫn điện hoặc tính chất từ của các thành phần nguyên liệu.

9/30/15

Tùy thuộc vào thành phần các khoáng vật chứa trong tinh quặng tập hợp mà sử dụng sơ đồ phối hợp tuyển
từ và tuyển điện khác nhau.

11


CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH TÁCH VÀ LÀM GIÀU

-

9/30/15

Đối với tinh quặng chứa nhiều Ilmenite

12

CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH TÁCH VÀ LÀM GIÀU

-

9/30/15

Đối với tinh quặng chứa ít Ilmenite

13


CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH TÁCH VÀ LÀM GIÀU

-

9/30/15

Để thu được tinh quặng chất lượng cao trong sơ đồ tuyển từ, tuyển điện các sản phẩm trên phải được tuyển đi tuyển
lại nhiều lần.

14


CHƯƠNG 3. TÁCH TỔNG OXIT ĐẤT HIẾM TỪ QUẶNG MONAZITE

•
•

•

9/30/15

Monazite là một khoáng vật photphat có màu nâu đỏ chứa các loại đất hiếm, thường tồn tại dạng tinh thể nhỏ riêng lẽ.
Có ít nhất 4 loại Monazite

–
–
–
–

Monazit-Ce (Ce, La, Pr, Nd, Th, Y)PO4
Monazit-La (La, Ce, Nd, Pr)PO4
Monazit-Nd (Nd, La, Ce, Pr)PO4
Monazit-Sm (Sm, Gd, Ce, Th)PO4

Các nguyên tố họ lantanit trong quặng monazite chủ yếu là ceri (45-48%), lantan (~24%), neodym (~17%),
praseodym (5%) và một lượng nhỏ samari, gadolinium, yttrium, europium…

15


CHƯƠNG 3. TÁCH TỔNG OXIT ĐẤT HIẾM TỪ QUẶNG MONAZITE

Quá trình xử lí tinh quặng Monaite gồm 5 giai đoạn:

-

Phân hủy tinh quặng để được những hợp chất hiếm và Th, tan được trong các axit vô cơ.
Chuyển đất hiếm và Th vào dạng dung dịch.
Tách đất hiếm và Th ra khỏi ion photphat.

Tách riêng đất hiếm và Th.
Điều chế các đất hiếm riêng rẽ.

Có hai phương pháp vẫn được sử dụng để tinh chế các nguyên tố đất hiếm từ quặng Monazite: chế hóa bằng axit và bằng
kiềm.

9/30/15

16


CHƯƠNG 3. TÁCH TỔNG OXIT ĐẤT HIẾM TỪ QUẶNG MONAZITE

3.1. Chế hóa bằng axit

9/30/15

17


CHƯƠNG 3. TÁCH TỔNG OXIT ĐẤT HIẾM TỪ QUẶNG MONAZITE

3.2. Chế hóa bằng axit

-

Phản ứng chuyển hóa muối photphat
2LnPO4 + 3H2SO4đ = Ln2(SO4)3 + 2H3PO4
Th3(PO4)4 + 6H2SO4 = 3Th(SO4)3 + 4H3PO4
ThSiO4 + 2 H2SO4 = Th(SO4)2 + SiO2 + 2H2O

-

Kết tủa oxalate đất hiếm bằng dung dich H2C2O4 bão hòa 80oC.

Ln2(SO4)3 + 3H2C2O4 = Ln2(C2O4)3 + 3H2SO4
Th(SO4)2 + 2H2C2O4 = Th(C2O4)2 + 2H2SO4

9/30/15

18


CHƯƠNG 3. TÁCH TỔNG OXIT ĐẤT HIẾM TỪ QUẶNG MONAZITE

3.1. Chế hóa bằng axit

-

Kết tủa của các oxalate được xử lý với dung dịch NaOH 2,5N nóng để chuyển thành Ln(OH) 3 và Th(OH)4.
Ln2(C2O4)3 + 6NaOH = 3Na2C2O4 + 2Ln(OH)3
Th(C2O4)2 + 4NaOH = 2Na2C2O4 + Th(OH)4

- Nung Ln(OH)3 + Th(OH)4 thu được tổng oxit đất hiếm: Ln2O3 và ThO2.

9/30/15

19

CHƯƠNG 3. TÁCH TỔNG OXIT ĐẤT HIẾM TỪ QUẶNG MONAZITE

3.2. Chế hóa bằng kiềm

9/30/15

20


CHƯƠNG 3. TÁCH TỔNG OXIT ĐẤT HIẾM TỪ QUẶNG MONAZITE

3.2. Chế hóa bằng kiềm

-

Các phản ứng chính xảy ra khi phân hủy quặng Monazite bằng dung dịch natri hiđroxit.
2LnPO4 + 6NaOH = 2Ln(OH)3 + 2Na3PO4
Th3(PO4)4 + 12NaOH = 3Th(OH)4 + 4Na3PO4

-

9/30/15

Hòa tách đất hiếm bằng HCl 12M ở 80 oC, để loại bỏ bả quặng.
Kết tủa oxalat đất hiếm bằng dung dịch H2C2O4 bão hòa 80oC.
Lọc rửa kết tủa, nung ta thu được tổng oxit đất hiếm.

21

KẾT LUẬN

-

9/30/15

Thừa Thiên Huế là một trong những nơi giàu tài nguyên sa khoáng ven biển.
Hiểu rõ nguồn gốc, thành phần, phân bố, trữ lượng sa khoáng trong nước và trên thế giới.
Biết được quy trình làm giàu, tách quặng từ sa khoáng ven biển Thừa Thiên Huế.
Có 2 phương pháp thường dùng để tách tổng oxit đất hiếm từ quặng Monazite: chế hóa bằng axit và chế hóa
bằng kiềm.
Nhà máy áp dụng công nghệ khai thác, chế biến phù hợp với quy trình sản xuất địa phương.
Sản phẩm đáp ứng được chỉ tiêu chất lượng và số lượng của khách hàng trong và ngoài nước.

22


Tài liệu tham khảo
[1]. Th.Đặng Xuân Tín (2004), Bài giảng hóa học các nguyên tố hiếm, Trường Đại học Khoa Học Huế.
[2]. Nguyễn Hoàng Vũ (2012), Khảo sát quá trình tách Thori oxit từ quặng Monazite ở Thừa Thiên Huế, Trường đại học
Sư Phạm TP Hồ Chí Minh.
[3]. Nguyễn Thành Anh (2014), Thu hồi đất hiếm từ bã thải tuyển quặng đồng sin quyền ứng dụng làm phân bón cho cây
chè và một số loại rau tại Đà Lạt, Lâm Đồng, Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam viện Hóa học, tr. 20-21.
Tài liệu internet
[4]. />[5]. />[6]. />[7]. />[8]. />[9]. />
9/30/15

23

CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE

9/30/15

24