TÁCH QUẶNG RUTIL

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ
KHOA HÓA HỌC
NIÊN LUẬN
TÌM HIỂU QUY TRÌNH LÀM GIÀU VÀ TÁCH
QUẶNG RUTIL TỪ SA KHOÁNG Ở THỪA
THIÊN HUẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH TiO2
TỪ QUẶNG RUTIL
Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Kim Phượng
GV hướng dẫn: TS Đặng Xuân Tín
Lớp: Hóa K35


NỘI DUNG
I. Giới thiệu sơ lược về công ty TNHH NN Một thành viên
khoáng sản Thừa Thiên Huế

II. Sơ lược về sa khoáng và titan đioxit
III. Quy trình làm giàu và tách quặng rutil từ sa khoáng ở Thừa
Thiên Huế

IV. Phương pháp tách TiO2 từ quặng rutil


I. Giới thiệu sơ lược về công ty TNHH NN
Một thành viên khoáng sản Thừa Thiên Huế
• Thành lập vào năm 1987
• Trụ sở đặt tại 53 Nguyễn
Gia Thiều, TP Huế
• Đây là một trong những
công ty hàng đầu về khai
thác và chế biến khoáng sản

titan của Việt Nam
• Các sản phẩm chính của
công ty: Ilmenit (≥52%
TiO2), Rutile(≥85% TiO2),
Monazit(≥57% REO), vv…


I. Giới thiệu sơ lược về công ty TNHH NN Một thành

viên khoáng sản Thừa Thiên Huế
Kết quả sản xuất kinh doanh của công ty năm 2012
ST
T

Chỉ tiêu

Đơn vị tính

Thực
hiện

Tỷ đồng

Kế hoạch
năm
(2012)
520

720

Đạt kế
hoạch
năm
138%

1

Doanh thu

2

Kim ngạch xuất
khẩu

Triệu đồng USD

25

32

128%

3

Lợi nhuận

Tỷ đồng

110

150

136%

4

Nộp ngân sách

Tỷ đồng

130

210

161%

5

Thu nhập bình quân

Triệu/VNĐ/người/
tháng

6

8

133%

II. Sơ lược về sa khoáng và titan đioxit
1. Sa khoáng
●Sa khoáng là sự tích tụ các khoáng vật có giá trị được hình
thành trong sự tách biệt trọng lực trong quá trình lắng đọng.
●Môi trường hình thành bao gồm bồi tích, tàn tích, sa
khoáng biển và sa khoáng cổ.
●Thành phần: Có tới trên 70 khoáng vật trong đó Ilmenit,
Rutil, Anatas, Zircon là các khoáng vật có giá trị.
●Phân bố: Phân bố chủ yếu dọc bờ biển Việt Nam


II. Sơ lược về sa khoáng và titan đioxit
2. Titan đioxit
Cấu trúc thực tế của nó gồm 4 dạng tồn tại là rutile, anatase,
brooktile và TiO2 vô định hình

Cấu trúc dạng tinh thể của anatase và rutil


II. Sơ lược về sa khoáng và titan đioxit
Tan kém trong nước, trong
dung dịch axit loãng hay dung
dịch kiềm, tan trong H2SO4
đặc nóng, trong hydroxit nóng
chảy hay trong cacbonat nóng
chảy của các kim loại kiềm và
trong các oxit kim loại nóng
chảy, thể hiện tính axit.
→ TiO2 là một oxit lưỡng
tính.

Khối bát diện của titan đioxit


III. Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa
khoáng ở Thừa Thiên Huế
• Tình hình khai thác khoáng sản ở Thừa Thiên Huế:
Sa khoáng titan ở TTH nằm dọc ven biển kéo dài từ
Quảng Điền đến Phú Lộc.
Các khoáng vật chính: Ilmenit 28,5-72,6 kg/m3 , zircon
5,73-12,49 kg/m3 , rutil 1,6-3,92 kg/m3 và monazit 0,17-0,87
kg/m3 .
Năm 1999 khai thác và xuất khẩu 47.000 tấn Ilmenit,
1.800 tấn zircon, 220 tấn rutil và 50 tấn monazit.


III. Quy trình làm giàu và tách quặng rutil từ sa
khoáng ở Thừa Thiên Huế
1. Nguồn gốc quặng và sơ đồ khai thác tổng quát
Nguồn quặng chính của công ty Humexco là ở vùng Hải KhêQuảng Ngạn và Kế Sung-Vinh Mỹ.
Ngoài ra còn có khai thác ở các mỏ Phong Hải (Phong Điền), Vinh
Xuân (Phú Vang), Quảng Lợi (Quảng Điền), và Hương Thọ


III. Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa
khoáng ở Thừa Thiên Huế
Quặng nguyên
Bơm hút
Tuyển trọng lực
Tuyển thô
Tuyển nổi

Sấy
Tuyển từ và tuyển
điện
Tinh quặng

Cát thải


III. Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa
khoáng ở Thừa Thiên Huế
2. Quy trình tuyển thô (làm giàu quặng)
Trước đây khi muốn khai thác thì công nhân phải thực hiện
các phương pháp thủ công bằng cách đưa các tầng cát xuống đáy
các hồ có độ sâu từ 25-30m, do đó rất nguy hiểm và nguy cơ tai
nạn lao động dễ xãy ra.
→ Sử dụng mô hình bơm hút
Mô hình khai thác bằng bơm hút cát đạt trên bè nổi trong hồ
khi thác, vận chuyển quặng nguyên khai về khu vực tuyển thô
bằng hệ thông bơm cát, cụm thiết bị tuyển thô được đặt trên bờ
moong, gần gương khai thác, tương đối cơ động, định kỳ di
chuyển theo khu vực khai thác


III. Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa
khoáng ở Thừa Thiên Huế


III. Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa
khoáng ở Thừa Thiên Huế
Quặng nguyên khai thác từ bơm

hút
Q.đuôi

Q.T
Tuyển chính (6 vít)
TG
Bơm trung
gian

Bơm
Q.tinh

Tuyển trung gian (4 vít)
Tuyển tinh (3 vít)

TG
Bơm
thải
Cát thải

Q.đuôi

Q.T
Q. đuôi

TG
Quặng tinh


III. Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa

khoáng ở Thừa Thiên Huế
Ưu điểm của phương pháp
• Là mô hình có thiết bị khai thác trên bè rất thuận tiện cho việc khai thác ven
biển
• - Có tính cơ động tương đối cao, hoàn chỗ dễ dàng, thực thu khá cao, thích
hợp với mỏ có toàn bộ hay một phần thân quặng nằm dưới mức nước ngầm,
nước biển, nguồn nước không quá khó khăn
Nhược điểm của phương pháp
• - Công nhân vận hành bơm hút phải thao tác đúng quy định thuần thục
• - Công nhân làm nhiệm vụ chọc tầng để đưa lượng quặng cấp liệu cho bơm
hút được bảo đảm và bè đặt bơm hút luôn ở sát chân tầng quặng dễ gây mất
an toàn lao động khi có sự sụt lỡ tầng quặng lớn


III. Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa
khoáng ở Thừa Thiên Huế
*Tuyển trọng lực
Nguyên tắc: Dựa trên sự
chênh lệch tốc độ lắng của hạt
với khối lượng riêng và kích cỡ
khác nhau trong dòng nước
dưới tác dụng của lực ly tâm

Thiết bị tuyển trọng lực xoắn ốc


III. Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa
khoáng ở Thừa Thiên Huế
*Tuyển nổi
• Nguyên tắc:

Dựa trên khả năng thấm ướt
khác nhau của các khoáng vật
trong nước và khả năng bám
kết của các hạt sa khoáng vào
các bong bóng khi di chuyển
các hỗn hợp nhão.
Thiết bị tuyển nổi


III. Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa
khoáng ở Thừa Thiên Huế
*Quy trình tuyển quặng tinh
Quặng sau khi đã trãi qua giai đoạn tuyển trọng lực
máy rung
thuốc tập hợp

hệ thống máng

bể tuyển nổi

thêm thuốc tạo bọt và

Thuốc tạo bọt là dầu thông. Nhờ có tính kết dính, bền, có khả
năng tạo lớp nên người ta cho dầu thông vào để tạo nên các bọt khí
lớn nhằm tăng diện tích tiếp xúc giữa các bọt khí với các hạt sa
khoáng, từ đó tách được nhiều khoáng hơn. Sau khi thêm thuốc tạo
bọt người ta lại thêm thuốc tập hợp vào nhằm tăng khả năng hấp
phụ của bọt khí đối với các hạt khoáng do đó hiệu suất tuyển nổi
cao hơn.

III. Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa
khoáng ở Thừa Thiên Huế
• . Qúa trình sấy
Sau khi qua quá trình tuyển nổi, các hạt sa khoáng được
đưa vào nơi chứa. Sau đó, các hệ thống băng chuyền sẽ đưa các
hạt sa khoáng vào máy sấy, các hạt sẽ được sấy khô nhờ hệ thống
bàn chà trong máy sấy, đồng thời hệ thống bàn chà còn làm
nhiệm vụ nghiền các hạt có kích thước lớn thành các hạt có kích
thước nhỏ hơn


III. Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa
khoáng ở Thừa Thiên Huế
• 3. Quy trình tuyển tinh
• 3.1. Phương pháp tuyển: tuyển từ và tuyển điện
Nguyên tắc: Dựa vào độ dẫn điện và tính chất từ của các
thành phần nguyên liệu

* Quy trình tuyển:
Sa khoáng sau khi sấy khô
hầm chứa
máy tuyển từ.
Lúc đầu, dưới tác dụng của nam châm trong máy thì các hạt có
từ tính như ilmenite, manhetit, zircon, rutil sẽ tách ra khỏi các hạt
không có từ tính theo hai hướng khác nhau


III. Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa
khoáng ở Thừa Thiên Huế

*Quy trình tuyển quặng tinh
Nếu trong quặng tinh tập hợp chứa nhiều Ilmenit phải tiến
hành như sau:
Tổng khoáng vật nặng

Có từ
ILMENITE

Tuyển từ từ trường thấp
Dẫn điện

Tuyển từ từ trường cao
Có từ
LEUCOXEN

Không từ
RUTIL

Không từ
Tuyển điện

Không dẫn điện

Tuyển từ từ trường thấp
Có từ
MONAZIT

Không từ
ZIRCON

III. Quy trình làm giàu và tách quặng Rutil từ sa
khoáng ở Thừa Thiên Huế
Nếu quặng tinh tập hợp chứa ít Ilmenit
Tổng khoáng vật nặng
Không dẫn điện

Dẫn điện
Có từ

Tuyển điện

Tuyển từ từ trường thấp

LLMENITE
Có từ
LEUXECON

Tuyển từ từ trường cao

Không từ

Không từ

Tuyển từ từ trường cao

MONAZITE

Bàn đãi

Không từ
RUTILE

Có từ

Đuôi

Cát thạch anh

Đuôi
Tuyển nổi

Tinh quặng
ZIRCON


IV. Phương pháp tách TiO2 từ quặng rutil
*Có hai phương pháp để sản xuất TiO2 thương mại
+Phương pháp axit sunfuric
+Phương pháp clo hóa
●Phương pháp clo hóa

Quy trình này sử dụng khí clo trong quá trình clorua hóa nguyên liệu titan
- Clo hóa hỗn hợp quặng với cacbon
Quặng rutil được trộn với than cốc, sau đó dẫn khí Clo đi qua hỗn hợp.
Sản phẩm tạo thành là TiCl4 với CO2
TiO2 + 2Cl2 + C 2TiCl4 + CO2


IV. Phương pháp tách TiO2 từ quặng rutil

Cách 1: TiCl4 được đốt cháy trong khí oxi ở 900-14000C tạo thành
TiO2 và khí Clo
TiCl4 + O2 900-14000C 2Cl2 + TiO2
Qúa trình này có thể tiến hành liên tục cho hai dòng khí được đun
nóng 900-14000C gặp nhau trong bình phản ứng. Bình phản ứng được
nung và giữ ở 7500C. Theo ống khí, các hạt TiO2 (khói) sẽ được đưa
vào bộ phận lọc bụi


IV. Phương pháp tách TiO2 từ quặng rutil
Cách 2: Thủy phân dung dịch TiCl4
Cần chuẩn bị dung dịch nước TiCl4 bắng cách rót TiCl4 vào
nước lạnh hoặc dung dịch axit HCl loãng.
TiCl4 + 3H2O = H2TiO3 + 4HCl
Sau đó nung H2TiO3 ở 850-9000C sẽ thu được TiO2

Cách 3: Phân hủy hơi TiCl4 bằng hơi nước (thủy phân trong pha
khí)
TiCl4 tác dụng với hơi nước ở 300-4000C
TiCl4 + 3H2O = H2TiO3 + 4HCl
Cho dòng khí no nước và dòng không khí với hơi TiCl4 đã
được nung nóng 300-4000C vào trong bình. Bình phản ứng cũng
đã được nung nóng tới 300-4000C. Để tách TiO2 khỏi HCl có thể
dùng màng lọc bằng gốm


IV. Phương pháp tách TiO2 từ quặng rutil
Ưu điểm:
- 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