Nghiên cứu hòa tách một số tạp chất trong quặng apatit Lào Cai loại II bằng axit sunfuric

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ
MỤC LỤC

TRANG

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo trong trường đã
tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời
gian qua.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Lê Xuân Thành. Thầy đã tận tình
giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt thời gian quá trình làm đồ án tốt
nghiệp. Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm những kiến
thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc nghiêm túc, hiệu quả. Đây là
những điều cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác sau này.
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp này mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng
không tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy em kính mong nhận được những ý kiến đóng góp,
chỉ bảo của quý thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 6 năm 2016

Doãn Thị Ái

1


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

MỞ ĐẦU
Công đoạn khai thác và quá trình công nghệ chế biến quặng apatit là một quá
trình đa dạng, phức tạp và phong phú. Quá trình này bao gồm nhiều giải pháp và quy
trình kỹ thuật khác nhau đang tồn tại trong thực tế ở nước ta.
Theo những tài liệu điều tra thăm dò địa chất thì quặng apatit ở nước ta có trữ
lượng ước tính đạt tới hàng nghìn triệu tấn, phân bố ở phía Bắc và tập trung chủ tại
Lào Cai. Apatit Lào Cai là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất phân bón. Trữ lượng
quặng apatit đã được thăm dò và dự báo tính đến ngày 31/12/2010 vào khoảng
2689,45 triệu tấn gồm 4 loại quặng (quặng loại I, loại II, loại III và loại IV). Quặng
loại I là quặng apatit gần đơn khoáng,có hàm lượng P 2O5 28 ÷ 36% .Loại 2 là quặng
apatit - đôlômit có hàm lượng P2O5 18÷26%, loại 3 là quặng apatit - thạch anh, có hàm
lượng P2O5 14 ÷ 16 % và loại 4 là quặng apatit – đôlômit –thạch anh, có hàm lượng
P2O5 10 ÷ 13%. Trữ lượng loại 1 : 35,65 triệu tấn, loại 2 813,69 triệu tấn, loại 3 :
196,11 triệu tấn và loại 4 : 1.346,71 triệu tấn. Ngành công nghiệp sản xuất phân bón
supe photphat từ lâu ở nước ta và gần đây là phân bón diamoniphotphat (DAP) sử
dụng quặng loại I và loại III sau tuyển. Ngành sản xuất phân lân nung chảy sử dụng
quặng loại II. Trong bối cảnh quặng loại I ngày càng cạn kiệt và quặng loại II có trữ
lượng lớn hơn rất nhiều nên việc nghiên cứu nâng cao quặng loại này có ý nghĩa vô
cùng quan trọng.

Doãn Thị Ái

2


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

Hiện nay có nhiều công trình nghiên cứu hòa tách các tạp chất trong quặng khỏi
apatit bằng axit: HCl, H3PO4, CH3COOH… Dung dịch sau hòa tách có thể chế biến
tiếp để tách riêng các muối canxi và magie để tiện lợi cho sử dụng. Ưu điểm của việc
nghiên cứu tách các tạp khoáng cacbonat bằng axit sunfuric là tách riêng được muối
magie dưới dạng muối tan, cũng như có khả năng hòa tan các tạp nhôm oxit, sắt oxit.
Khoáng apatit còn lại có lẫn CaSO4 thích hợp cho việc sản xuất axit photphoric theo
công nghệ di/hemihidrat, do không còn khả năng tạo bọt và tạo ra các muối magie tan
trong axit photphoric thu được gây khó khăn cho việc điều chế phân bón
diamoniphotphat tiếp theo.
Vì vậy, đề tài của em là “Nghiên cứu hòa tách một số tạp chất trong quặng apatit
Lào Cai loại II bằng axit sunfuric ” được đưa ra nhằm góp một phần định hướng giải
quyết vấn đề cấp thiết nêu trên. Các nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp là :

- Xác định đặc tính của quặng apatit Lào Cai loại II
- Nghiên cứu tách các tạp chất từ quặng apatit Lào Cai loại II
- Xác định đặc tính thành phần tinh quặng
- Nghiên cứu khả năng phân hủy tinh quặng trong sản xuất axit photphoric
- Nghiên cứu thu hồi MgO từ dung dịch sau làm giàu

Doãn Thị Ái

3


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ QUẶNG APATIT

1.1. Nguồn gốc quặng apatit
Quặng apatit Lào Cai là một loại quặng phosphat có nguồn gốc trầm tích biển,
thành hệ tiền Cambri chịu các tác dụng biến chất và phong hoá. Các khoáng vật
phosphat trong đá trầm tích không nằm ở dạng vô định như ta tưởng trước đây mà nằm
ở dạng ẩn tinh, phần lớn chúng biến đổi giữa floroapatit Ca5(PO4)6F2 và cacbonatfloroapatit Ca5([PO4],[CO3])3F. Hầu hết các phosphat trầm tích dưới dạng cacbonatfloroapatit gọi là francolit. Dưới tác dụng của biến chất các đá phi quặng biến thành đá
phiến, dolomit và quaczit, còn đá chứa phosphat chuyển thành quặng apatit-dolomit.
[1]
Quặng apatit có công thức hóa học là Ca 10X2(PO4)6 rút gọn là Ca5X(PO4)3 với X: F,
Cl, OH, CO3 … thường gặp là Ca5F(PO4)3. Trong thực tế một phần canxi được thay thế
bằng các kim loại khác như Ba, Mg, Mn, Fe, Sr… Trong thành phần của apatit có
nhiều nguyên tố vi lượng như Sr, Mg, Fe, Al…

1.2. Phân loại

Doãn Thị Ái

4


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

 Phân loại theo thạch học [1] :
Căn cứ vào đặc điểm thạch học người ta chia toàn bộ khu mỏ apatit Lào Cai thành 8
tầng, ký hiệu từ dưới lên trên (theo mặt cắt địa chất) là tầng cốc san (KS) KS1, KS2,...
KS7, KS8. Trong đó, quặng apatit nằm ở các tầng KS4, KS5, KS6 và KS7. Trong từng
tầng lại được chia thành các đới phong hóa hóa học và chưa phong hoá hoá học.
•

•

Tầng KS4 (còn gọi là tầng dưới quặng) là tầng nham thạch apatit cacbonat - thạch anh
- muscovit có chứa cacbon. Nham thạch của tầng này thường có màu xám sẫm, hàm
lượng chất chứa cacbon tương đối cao, khoáng vật chứa cacbonat là
đolomit và canxit trong đó đolomit nhiều hơn canxit. Tầng này gồm 2 loại phiến thạch
chính là dolomit -apatit - thạch anh và apatit - thạch anh - dolomit, chứa khoảng 3540% apatit, các dạng trên đều chứa một lượng cacbon nhất định và các hạt pyrit phân
tán xen kẽ nhau, chiều dày của tầng này từ 35-40m.
Tầng KS5 (còn gọi là tầng quặng): Đây là tầng apatit cacbonat. Nham thạch apatit
cacbonat nằm trên lớp phiến thạch dưới quặng và tạo thành tầng chứa quặng chủ yếu
trong khu vực bể photphorit. Nằm dọc theo trung tâm khu mỏ Lào Cai từ Đông Nam
lên Tây Bắc chạy dài 25 km. Quặng apatit hầu như đơn khoỏng thuộc phần phong hoá
của tầng quặng (KS5) có hàm lượng P2O5 từ 28-40% gọi là quặng loại 1, chiều dày
tầng quặng dao động từ 3-4m tới 10-12m. Ngoài ra, còn có các phiến thạch apatit đolomit, đolomit -apatit - thạch anh - muscovit.
KS6, KS7 (còn gọi là tầng trên quặng). Nằm trên các lớp nham thạch của tầng
quặng và thường gắn liền với các bước chuyển tiếp trầm tích cuối cùng. Nham thạch
của tầng này khác với loại apatit cacbonat ở chỗ nó có hàm lượng thạch anh, muscovit
và cacbonat cao hơn nhiều và hàm lượng apatit giảm. Phiến thạch của tầng này có màu
xỏm xanh nhạt, ở trong đới phong hoá thường chuyển thành màu nâu sẫm. Về thành
phần khoáng vật, khoáng vật tầng trên quặng gần giống như tầng dưới quặng nhưng ít
muscovit và hợp chất chứa cacbon hơn và hàm lượng apatit cao hơn rõ rệt. Chiều dày
của tầng quặng này từ 35-40m.
 Phân loại theo thành phần vật chất [1]
Dựa vào sự hình thành và thành phần vật chất nên trong khoáng sàng apatit Lào Cai
phân chia ra 4 loại quặng khác nhau.

•

Quặng loại I: Là loại quặng aptatit hầu như đơn khoáng thuộc phần không phong hóa
của tầng quặng KS5 hàm lượng P2O5 chiếm khoảng từ 28-40%.

Doãn Thị Ái

5


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

•

Quặng loại II: Là quặng apatit - dolomit thuộc phần chưa phong hóa của tầng quặng
KS5 hàm lượng P2O5 chiếm khoảng 18-25%.

•

Quặng loại III: Là quặng apatit - thạch anh thuộc phần phong hóa của tầng dưới quặng
KS4 và trên quặng KS6 và KS7, hàm lượng P 2O5 chiếm khoảng từ 12-20%, trung bình
khoảng 15%.

•

Quặng loại IV: Là quặng apatit-thạch anh-dolomit thuộc phần chưa phong hóa của
tầng dưới quặng KS4 và các tầng trên quặng KS6 và KS7 hàm lượng P 2O5 khoảng 810%.
Xuất phát từ điều kiện tạo thành của tầng quặng và dựa vào kết quả phân tích thành
phần vật chất, vị trí phân bố, đặc tính cơ lý và công nghệ, quặng apatit Lào cai được
chia làm 2 kiểu: kiểu quặng apatit nguyên sinh và kiểu apatit phong hoá. Các tầng cốc
san được chia làm 2 đới: đới phong hoá hoá học và đới chưa phong hoá hoá học.
1.3. Phân bố và trữ lượng

1.3.1. Phân bố
Tỉnh Lào Cai là tỉnh duy nhất của Việt Nam có khoáng sản apatit, đây là một mỏ
lớn đã được phát hiện và khai thác từ lâu; công tác điều tra địa chất, tìm kiếm, thăm dò
loại khoáng sản này cũng đã được tiến hành từ rất sớm, có thể gọi đây là vùng mỏ
apatit Lào Cai; song căn cứ vào sự phân bố các vỉa quặng cũng như mức độ tìm kiếm,
thăm dò có thể chia vùng mỏ thành 3 phân vùng và 21 khu mỏ như sau:
- Phân vùng Bát Xát - Lũng Pô gồm các khu mỏ Nậm Chạc, Trịnh Tường và Bản
Vược.
- Phân vùng Bát Xát - Ngòi Bo gồm các khu mỏ Bắc Nhạc Sơn, Làng Mòn, Ngòi Đum
- Đông Hồ, Làng Tác, Ngòi Đum - Làng Tác, Cam Đường 1,2,3; Mỏ Cóc, Làng Cáng
1, 2, 3, 4 và Làng Mô.
- Phân vùng Ngòi Bo - Bảo Hà gồm các khu mỏ Ngòi Bo - Ngòi Chát, Phú Nhuận,
Ngòi Chăm - Làng Thi và Tam Đỉnh - Làng Phúng.
Về mức độ tìm kiếm thăm dò: đã có 3 khu mỏ được thăm dò khai thác, 8 khu mỏ
được thăm dò tỷ mỷ, 3 khu mỏ được thăm dò sơ bộ, 3 khu mỏ được tìm kiếm tỷ mỷ và
3 khu mỏ được tìm kiếm sơ bộ và tìm kiếm đánh giá. Như vậy, có thể nói vùng mỏ
apatit Lào Cai đã được đầu tư thích đáng trong công tác điều tra cơ bản và thăm dò
khoáng sản [6].
1.3.2. Trữ lượng

 Theo “Báo cáo thuyết minh điều chỉnh, bổ sung bản đồ khoanh vùng khu vực cấm,
tạm thời cấm HĐKS tỉnh Lào Cai”(2010):

Doãn Thị Ái

6


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

Tổng trữ lượng và tài nguyên dự báo của khoáng sản apatit đến độ sâu 600m là 2,1
- 2,5 tỷ tấn; trong đó, trữ lượng đã được thăm dò đến cấp A+B+C 1 là 446 triệu tấn
và cấp A+B+C1+C2 là 909 triệu tấn, chia ra 4 loại như sau:
+ Quặng loại I với hàm lượng P 2O5 là 36 - 42% có trữ lượng cấp A+B+C 1 là 33 triệu
tấn và cấp A+B+C1+C2 là 48 triệu tấn. Loại quặng này có thể sử dụng trực tiếp để sản
xuất super lân, không cần phải làm giàu.
+ Quặng loại II với hàm lượng P2O5 là 22 - 35% có trữ lượng cấp A+B+C1 là 124 triệu
tấn và cấp A+B+C1+C2 là 257 triệu tấn. Loại quặng này có thể sử dụng trực tiếp để sản
xuất phân lân nung chảy, không cần phải làm giàu.
+ Quặng loại III với hàm lượng P 2O5 là 16 - 18% có trữ lượng cấp A+B+C 1 là 174
triệu tấn và cấp A+B+C1+C2 là 246 triệu tấn. Đối với loại quặng này, để có thể sử dụng
được cần phải làm giàu để nâng hàm lượng P2O5 lên trên 30 - 32%.
+ Quặng loại IV với hàm lượng P 2O5 là 10 - 16% có trữ lượng cấp A+B+C1 là 115
triệu tấn và cấp A+B+C1+C2 là 358 triệu tấn. Loại quặng này hiện chưa được khai thác
và sử dụng và cần có kế hoạch nghiên cứu công nghệ làm giàu đạt chất lượng đáp ứng
các yêu cầu sử dụng.
 Theo khảo sát của Bộ Công Thương (2012):
Quặng apatit được thăm dò và xác định trữ lượng là 778 triệu tấn, trong đó quặng
loại I là 31 triệu tấn, quặng loại II là 234 triệu tấn, quặng loại III là 222 triệu tấn và
quặng loại IV là 291 triệu tấn. Trữ lượng đã thăm dò và dự báo khoảng 2,45 tỉ tấn.

1.4. Tình trạng khai thác quặng ở Việt Nam hiện nay

 Theo “Báo cáo thuyết minh điều chỉnh, bổ sung bản đồ khoanh vùng khu vực cấm, tạm
thời cấm HĐKS tỉnh Lào Cai”(2010):
Tổng trữ lượng và tài nguyên dự báo khoáng sản apatit Lào Cai khoảng trên 2,2 tỷ
tấn, khu vực tập trung trữ lượng apatit lớn nhất kéo dài hàng trăm km từ A Mú Sung
(Bát Xát) đến Làng Phúng (Văn Bàn), trong đó đa số các mỏ đã được thăm dò, tìm

kiếm chi tiết. Mỏ Apatit Lào Cai đã được Công ty TNHH một thành viên Apatit - Tổng
công ty Hoá chất Việt Nam khai thác từ năm 1955 và quy hoạch thăm dò, khai thác,
chế biến giai đoạn 2007 - 2010 có xét đến 2020. Toàn bộ khu mỏ Apatit Lào Cai thuộc
đối tượng Trung ương quản lý và dự trữ tài nguyên quốc gia.
Giai đoạn 2007 - 2010 công tác khai thác apatit trên địa bàn tỉnh tiếp tục tại các
mỏ lớn khu vực Cam Đường, mỏ Cóc, Làng Tác, Đông Hồ, Làng Cáng 3, đồng thời
mở rộng khai thác khu vực Bắc Nhạc Sơn với sản lượng quặng loại I và tinh quặng đạt
1,5 - 2 triệu tấn/năm. Công tác chế biến tập trung nâng cấp nhà máy tuyển Tằng
Loỏng, duy trì hoạt động của nhà máy tuyển Cam Đường 1, tiến hành các bước đầu tư
xây dựng Nhà máy tuyển Bắc Nhạc Sơn (350 nghìn tấn/năm).

Doãn Thị Ái

7


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

Giai đoạn 2011 - 2015 tiếp tục khai thác các khai trường còn lại của giai đoạn
trước, đầu tư thăm dò khu vực Làng Phúng huyện Văn Bàn và đưa vào khai thác bổ
sung cho các khai trường khu vực Cam Đường khi đó đã hết tài nguyên, sản lượng
khai thác từ 2,0 - 2,5 triệu tấn/năm; xây dựng mới một nhà máy tuyển (Cam Đường 2)
tại khu vực Đông Hồ công suất 120 nghìn tấn/năm.
Giai đoạn 2015 - 2020 sẽ tiếp tục thăm dò khu vực Phú Nhuận, Tam Đỉnh, Nậm
Chạc, Trịnh Tường, Bản Vược và đưa vào khai thác, chế biến.
Hướng sử dụng nguyên liệu khoáng apatit là cung cấp cho các cơ sở sản xuất phân bón
và hoá chất trong nước, trong đó nhu cầu nguyên liệu apatit trên địa bàn Lào Cai phục
vụ cho 3 nhà máy sản xuất phốt pho vàng; 1 nhà máy sản xuất super lân; 1 nhà máy

sản xuất phân NPK.

 Ngày 4/4/2011: Ứng dụng thành công tuyển quặng Apatit loại II để sản xuất DAP :
Công ty TNHH sản xuất và thương mại Nam Thịnh – TP HCM kết hợp với đơn vị tư
vấn là Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng khoa học về khoáng sản đã thành công trong
việc ứng dụng công nghệ tuyển quặng Apatit loại II để sản xuất phân DAP.

 Ngày 7/4/2011: Trên cơ sở đề nghị của Bộ Công Thương, Phó Thủ tướng Hoàng
Trung Hải đồng ý Công ty TNHH một thành viên Apatit Việt Nam được xuất khẩu
quặng apatit tại Lào Cai đến hết năm 2012, với sản lượng không quá 500.000 tấn/năm,
sau khi đáp ứng đủ nhu cầu trong nước.

 Tháng 11/2012: Những năm gần đây, sản lượng quặng apatit do công ty apatit khai
thác đạt khoảng từ 2 đến 2,5 triệu tấn/năm. Từ đầu năm cho đến hết tháng 9/2012, sản
lượng quặng apatit đã khai thác và chế biến đạt hơn 1,8 triệu tấn. Cuối tháng 10 vừa
qua, cơ quan chức năng tại Lào Cai đã phát hiện, từ nhiều năm nay công ty apatit đã
khai thác quặng apatit không phép tại bốn khai trường (khai trường số 11 - 12 - 13 14), còn khai trường số 17 khai thác sai lệch so với giấy phép của tỉnh Lào Cai cấp.
Nói về việc khai thác quặng apatit không phép nêu trên, ông Nguyến Quang Huy –
Tổng giám đốc công ty apatit thừa nhận : “Việc khai thác này đã diễn ra từ hàng chục
năm về trước và đã trải qua nhiều đời giám đốc điều hành doanh nghiệp để lại. Giờ
đây, một số khai trường đã đóng cửa và số còn lại đang tiến hành các phương án đóng
cửa khai thác”. Ông Huy cho biết: Thực tế trước đây đã có thời điểm phát hiện ra việc
khai thác không phép, nên Cty đã ngừng khai thác để làm thủ tục xin cấp phép. Tuy
nhiên, theo ông Huy thì năm 2006, đã có một lần Cty gửi hồ sơ về Bộ Tài nguyên và
Môi trường, nhưng do thủ tục cấp phép gặp nhiều khó khăn nên Cty lại tiếp tục khai
thác, dù biết là không có phép.
1.5. Các phương pháp tuyển quặng [4,8]

Doãn Thị Ái

8


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

1.5.1. Phương pháp vật lí
a)Tuyển phân tán (sàng nung)

-

-

Cơ sở dựa vào kích thước của các hạt quặng. Dùng phương pháp này khi quặng
cấu tạo từ các khoáng bền (dẻo) và khoáng không bền (dòn). Khoáng dòn dễ nghiền
vụn hơn khoáng dẻo và khi rung thì lọt qua lỗ sàng.
Có thể dùng một loại sàng với kích thước khác nhau và như vậy thu được vài phân
đoạn.
Thiết bị dùng hai loại sàng: mặt phẳng và thùng quay.
Sàng mặt phẳng có một độ nghiêng nào đó thuận lợi cho sự trượt những phân đoạn
thô. Nhờ cơ chế máy mặt sàng lắc và rung giúp cho những hạt kích thước nhỏ dễ lọt
qua lỗ sàng.
Sàng thùng quay: vật liệu cần sàng nạp vào một hình trụ quay có lỗ. Thiết bị này dùng
để phân chia những vật liệu có kích thước khác nhau.[8]
b)Tuyển trọng lực
Phương pháp này dựa trên nguyên tắc các hạt có trọng lượng riêng khác nhau thì
sẽ có tốc độ rơi khác nhau trong dòng lỏng hoặc khí. Làm giàu quặng apatit bằng
phương pháp ướt.

Quặng nghiền được khuấy đều trong nước, chảy thành dòng qua các bể lắng. Bề
rộng các buồng lắng lớn dần lên, do đó tốc độ dòng nước giảm dần nên các hạt nặng
lắng trước, các hạt nhẹ lắng sau.
Nhiều lúc, để tăng cường hiệu quả phân tuyển thường nghiện mịn hạt, và sử dụng
các thiết bị truyển quặng trọng lực như máng dốc xoắn ốc, máy ly tâm, thiết bị cyclone
v.v... .[8]

Doãn Thị Ái

9


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

c)Tuyển nổi

•
•

•
•
•
-

Là phương pháp làm giàu phổ biến dùng quy mô lớn, nó có thể tách quặng thành
nhiều loại khác nhau. Quá trình tuyển nổi dựa vào tính chất thấm ướt khác nhau của
các loại quặng.
Nếu hạt đủ nhỏ và không thấm nước (kị nước) thì trọng lực không thăng được sức

căng bề mặt của nước và nổi lên. Trái lại nếu hạt thấm nước (ưa nước) thì sẽ chìm
xuống. do vậy khi tuyển nổi quặng phải được nghiền mịn đến cỡ hạt khoảng
0.1÷0.3mm.
Để tăng nhanh quá trình trong thực tế người ta tiến hành như sau:
Pha thêm vào trong nước những chất làm nổi: chất tạo bọt, chất lựa chọn, chất cản nổi,
chất điều chỉnh.
Chất tạo bọt: để tạo thành bọt có độ bền cao, đây là những chất hoạt động bề mặt, tạo
nên các màng trên bề mặt bọt:
Chất lựa chọn: có tác dụng làm tăng độ kị nước của các quặng cần làm nổi. Bằng cách
tạo trên chúng một màng kị nước. Chúng là những chất có cấu trức không đối xứng
phần phân cực nhỏ và phần không phân cực lớn. Khi được hấp phụ nhóm phân cực
quay về phía hạt quặng, còn không phân cực quay về nước tạo thành màng kị nước.
Chất lựa chọn: chỉ hấp phụ một số loại quặng.
Chất cản nổi: có tác dụng làm tăng độ ưa nước của những hạt quặng không định làm
nổi, thường sử dụng là những chất điện li.
Chất điều chỉnh: làm tăng hiệu quả của quá trình.
Thổi không khí qua hỗn hợp quặng trong dung dịch nước từ dưới lên để tạo thành
những bọt không khí bền. Các bọt này sẽ nổi lên mặt dung dịch và kéo theo các hạt
quặng kị nước. Khiến trên bề mặt sẽ có 1 lớp bọt quặng. Còn các hạt khác ở trạng thái
lơ lửng và chìm dần xuống đáy.
Tuyển nổi quặng apatit có thể thực hiện theo tuyển nổi thuận hoặc tuyển nổi
nghịch:
- Tuyển nổi thuận : khâu tuyển tuyển nổi thạch anh được thực hiện ở môi trường axit
yếu, thuốc tập hợp sử dụng là amin và dầu diezel, thuốc tạo bọt dùng dầu thông; khâu
tuyển apatit được thực hiện sau khi bùn quặng được khuấy tiếp xúc với các thuốc
tuyển như axit oleic, armaxT, dầu diezel và thuốc MD là thuốc tập hợp đang sử dụng ở
nhà máy tuyển quặng apatit Lào Cai, thuốc tạo bọt bổ sung thêm là dầu thông.
- Tuyển nổi ngược: các khoáng tạp được lần lượt tuyển tách ra khỏi bùn quặng trong
khi apatit được đè chìm bằng diphosphoric axit. Khoáng vật chất than được tuyển nổi
trong môi trường axit yếu với thuốc tập hợp là dầu diezel và thuốc tạo bọt là dầu thông;

dolomit được tuyển nổi bằng thuốc tập hợp hỗn hợp giữa armaxT và dầu diezel, thạch anh
được tách sau cùng bằng thuốc tập hợp amin và thuốc tạo bọt dầu thông.

Doãn Thị Ái

10


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

Tuyển nổi ngược có ưu điểm hơn so với tuyển thuận ở chỗ: chỉ tiêu công nghệ cao hơn
(tinh quặng apatit đỡ nhiễm magie, tốc độ lắng lọc tinh quặng nhanh hơn nên rút ngắn
được chiều dài tuyến tuyển).[4]
d)Tuyển huyền phù
Là một trong những phương pháp phổ biến để tuyển than và nhiều loại khoáng sản
khác. Tuy nhiên, đối với quặng photphat phương pháp này mới được thử nghiệm,
người ta phát hiện ra rằng trong thành phần của nhiều quặng apatit - dolomit và apatit dolomit - thạch anh thành phần thạch học khác nhau với hàm lượng P 2O5 và MgO khác
nhau, các thành phần thạch học này có thể tách ra khỏi nhau ở cấp hạt thô hơn nhiều so
với cấp hạt giải phóng các khoáng vật. Tuyển huyền phù thực hiện các chức năng sau:
- Tách đá vây quanh quặng nghèo
- Tách quặng ra các thành phần làm nguyên liệu cho lò điện và nguyên
liệu xử lý axit.
- Tuyển quặng sơ bộ trước khi tuyển nổi hoặc nung thiêu.

Doãn Thị Ái

11

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

e) Nung thiêu
Là một trong những phương pháp truyền thống để tuyển quặng apatit - dolomit.
Nó được áp dụng rỗng rãi để khử cacbonat và các hợp chất hữu cơ trong quặng ở các
nước Bắc Phi, Trung Đông và Mỹ.Thích hợp với những quặng có hàm lượng cacbonat
cao và hàm lượng silic vừa phải. Bản chất của phương pháp này là dùng nhiệt độ cao
để làm bốc hơi vật chất hữu cơ, phân hủy cacbonat và sau đó là dùng nước để hóa vôi
và rửa các sản phẩm tạo thành khi phân hủy cabonat. Ở nhiệt độ 300 0C vật chất hữu cơ
bị cháy và bốc khỏi quặng, đến 600 0C thành phần cacbonat có trong mạng tinh thể
cacbonat fluorapatit được tách ra, cấu trúc tinh thể bị co lại. Dolomit bị phân hủy
ở7500C và đến 9500C thì canxit bị phân hủy. Nung thiêu là phương pháp hữu hiệu để
xử lý quặng apatit - dolomit độ hạt thô (ở Bắc Phi), có hàm lượng vật chất than cao, có
hàm lượng cacbonat phân tán trong các vi liên tinh với apatit cao. Nhược điểm của
phương pháp này là chi phí năng lượng lớn, không loại được thạch anh, các silicat và
trong nhiều trường hợp cụ thể không tách được hoàn toàn CaO và MgO khi mà những
hợp chất này kết hợp với thạch anh.[8]
f) Tách từ

Doãn Thị Ái

12


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

Phương pháp này dùng để tách vật liệu dễ bị nhiễm từ khỏi loại không bị nhiễm
từ. Thường được dùng để tách tạp chất có từ tính ra khỏi quặng.
Hỗn hợp quặng sau khi đã được nghiền mịn, được cho vào trong thiết bị tuyển từ. Tại
đây các hạt quặng sẽ chịu tác dụng của từ trường và lực vật lí khác ( trọng lực, lực li
tâm, ma sát..). Cụ thể là các hạt có từ tính sẽ bị hút bởi từ trường còn các hạt không
mang từ tính sẽ bị phân tách bởi các lực vật lí còn lại. Do đó sẽ tách được các tạp chất
mang từ ra khỏi quặng.
g) Tách bằng điện từ
Tương tự như tách bằng điện từ nhưng thay nam châm điện bằng điện cực nối với
cực âm của chỉnh lưu. Các hạt có độ dẫn điện lớn tích điện âm và bị đẩy ra xa, còn loại
không dẫn điện thì rơi vào thùng chứa băng tải.
Với quặng apatit thì hạt photphat thương tích điện dương còn silic thì tích điện
âm.
Thực tế khi tuyển quặng để năng cao chất lượngquặng sau tuyển thì người ta
thường kết hợp các phương pháp với nhau.[8]

1.5.2.Phương pháp hóa học
Phương pháp này dùng những hóa chất có tác dụng hòa tan chọn lọc 1 trong các
chất của quặng hoặc tạo thành hợp chất dễ tách ra khỏi chất khác nhờ tính nóng chảy,
bay hơi, hay kết tủa. [8]
Một số ví dụ cụ thể
 Ở Việt Nam: [14]
Tuyển kết hợp trọng lực và tuyển nổi:
- Phương án 1: Là phương án tuyển trọng lực một giai đoạn và sau đó tuyển nổi tiếp
tục cấp tỷ trọng nặng.

Doãn Thị Ái

13

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

- Phương án 2: Là phương án tuyển huyền phù hai giai đoạn. Tuyển nổi chỉ tiến hành
với các cấp tỷ trọng sản phẩm trung gian và cấp hạt vụn.

Doãn Thị Ái

14


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

- Phương án 3: Tuyển huyền phù hai giai đoạn, tuyển nổi chỉ tiến hành với cấp tỷ trọng
nặng và cấp hạt vụn còn cấp tỷ trọng sản phẩm trung gian dạng cục là sản phẩm hàng
hoá.

Kết hợp giữa tuyển trọng lực và tuyển nổi cho hiệu quả cao với ưu điểm: tinh quặng
apatit thu được có chất lượng tốt, không chất thải, sử dụng được sản phẩm phụ..

 Trên thế giới: [14]
- Tại Nga, xí nghiệp Covdor người ta khai thác và làm giàu quặng apatit - magnesit
chứa 7% P2O5 . Sau khi tách sắt bằng tuyển từ tính quặng ướt, sau đó sẽ được tiếp tục
tuyển nổi để làm giàu.
- Cộng hòa Nam Phi, do quăng apatit chứa còn chứa magnesit, đông sunfua, khoáng

vật zircon oxit nên chúng được làm giàu theo 3 dây chuyền riêng. Sau khi tách đồng
sunfua băng tuyển nổi, tách magnesit bằng từ trường, phần không chứa magnesit được
tiến hành tuyển nổi photphat. Quặng sau đó được tiếp tục làm giàu bằng phương pháp
trọng lực.
- Udobekistan, người ta áp dụng phương pháp nung để làm giàu. Trong quá trình nung,
quặng được rửa, sau đó phân loại. Cỡ hạt nhỏ được khử slam sau đó đem lọc rồi nung
với cấp hạt lớn.
1.6.Ứng dụng [6,10-12,14]
1.6.1.Sản xuất axit photphoric
a) Vai trò của axit photphoric.

Doãn Thị Ái

15


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

Axit photphoric được sử dụng phổ biến trong sản xuất phân bón hóa học, ngoài ra
axit photphoric còn được sử dụng trong sản xuất các chất tẩy rửa, chống mối mọt, làm
các muối kim loại để bảo vệ kim loại, làm mềm nước cứng, tẩy gỉ, phốt phát hóa sắt
thép, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dược và được dùng nhiều nhất trong việc
sản xuất phân bón phục vụ cho nông nghiệp. Cụ thể axit photphoric dùng để sản xuất
supephotphat kép, phân lân tổng hợp, sản xuất phân DAP…
b) Sản xuất axit photphoric.
 Nguyên liệu để sản xuất H3PO4.
Nguyên liệu chính để sản xuất axit photphoric là quặng photphat. Quặng photphat
được chia làm 3 kiểu chính: trầm tích, macma và guano. Hơn 80% sản lượng quặng

photphat trên thế giới là từ quặng photphat trầm tích. Thông thường các quặng
photphat nguồn gốc macma là quặng apatit, còn quặng photphat trầm tích đa số là
photphorit. Trong thiên nhiên photpho tập trung dưới 2 dạng khoáng vật chính là
photphorit (Ca3(PO4)2) và apatit Ca5X(PO4)3.
Photphorit có nguồn gốc trầm tích, được tạo thành do kết quả lắng đọng
canxiphotphat từ nước biển, là tập hợp những tinh thể nhỏ làm cho quặng photphorit
có độ xốp cao và tỉ trọng thấp. Cùng lắng đọng với canxiphotphat thường có CaCO 3,
MgCO3, glauconit, limonit, Fe2O3.2Fe(OH)3, Al2SiO3… Thông thường quặng apatit
hay photphorit tốt chứa khoảng 30% P2O5 có thể dùng phương pháp nhiệt hoặc trích ly
để sản xuất H3PO4.
 Sản xuất axit photphoric theo phương pháp nhiệt.
Gồm 2 giai đoạn chính:
- Nung phối liệu gồm quặng photphat, đá thạch anh và than cốc (theo tỉ lệ nhất định)
trong lò điện để thăng hoa photpho.
- Sau khi đã lọc bụi, ngưng tụ hơi photpho, đốt photpho và hấp thụ tạo thành axit
photphoric.
Ưu điểm: phương pháp cho sản phẩm axit có độ sạch cao.
Nhược điểm: Tốn nhiều nhiệt lượng và đòi hỏi quá trình lọc sạch.
 Sản xuất axit photphoric theo phương pháp trích ly.
Gồm 2 giai đoạn chính:
- Giai đoạn 1: Phân hủy quặng photphat bằng axit H 2SO4 tạo thành bùn gồm axit
photphoric, canxi sunphat và các tạp chất khác.
- Giai đoạn 2: Lọc bùn, thu axit photphoric loãng, cô đặc axit đến nồng độ cần thiết.
Ưu điểm: Tiêu tốn ít nhiệt lượng, quá trình phản ứng đơn giản.
Nhược điểm: Axit photphoric thành phẩm chứa nhiều tạp chất như axit H 2SO4 (1 ÷
6,5%), HF (0,4 ÷ 1,6% quy ra F), ngoài ra còn nhiều tạp chất khác từ quặng photphat,
từ axit H2SO4 và do ăn mòn thiết bị, tổng các hàm lượng tạp chất này từ 0,3 ÷ 4,3%.

Doãn Thị Ái

16


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

Tùy thuộc vào dạng CaSO4 tạo thành mà phương pháp trích ly được chia thành các
dạng công nghệ sau:
(1) Công nghệ dihydrat, axit photphoric thu được có nồng độ sản phẩm 27 ÷ 30%
P2O5
(2) Công nghệ hemihydrat, axit photphoric thu được có nồng độ sản phẩm 40 ÷ 48%
P2O5
 Phương pháp trích ly dihydrat sản xuất axit photphoric
Qua đồ thị: “Ảnh hưởng nhiệt độ và nồng độ P 2O5 đến quá trình kết tinh của
CaSO4 ” ta thấy rằng trong khoảng nồng độ P2O5 trong dung dịch từ 0 ÷ 35% và nhiệt
độ phản ứng 70 – 80 oC thì kết tinh trong phản ứng phân hủy quặng apatit bằng H 2SO4
là CaSO4.2H2O.

Hình 1.7: Ảnh hưởng nhiệt độ và nồng độ P2O5 đến quá trình kết tinh của CaSO4.
Axit photphoric sản xuất theo phương pháp ướt trong công nghiệp được thực hiện
khi phân hủy quặng thường bằng axit sunfuric, hay với mức độ ít hơn bằng axit nitric
hay axit clohydric. Khi phân hủy bằng axit sunfuric, tùy thuộc và dạng thạch cao tạo
thành người ta phân biệt phương pháp dihidrat hay hemihidrat. Quá trình dihydrat
được sử dụng rộng rãi hơn do nó có thể áp dụng với nhiều dạng quặng phophat.[6]
Dựa vào kết quả phân tích dạng khoáng có trong quặng và thành phần hóa học của
quặng, khoáng apatit được phân giải bằng bởi axit sunfuric ở nhiệt độ 70 – 80 0C theo
phản ứng sau:
Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 2H2O → 5CaSO4.2H2O + 3H3PO4 + HF (1)

Doãn Thị Ái

17


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

Ngoài phản ứng chính trên còn có một số phản ứng phụ diễn ra, quan trọng nhất là:
CaCO3 + H2SO4 + H2O → CaSO4.2H2O + CO2 (2)
MgCO3 + H2SO4 + H2O → MgSO4.2H2O + CO2 (3)
SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O

(4)

SiF4 + 2HF → H2SiF6
Theo sắt và nhôm đi vào dung dịch theo phản ứng sau
Fe2O3 + 2H3PO4 → 2Fe3+ + 2PO43- + 3H2O

(6)

Al2O3 + 2H3PO4 → 2Fe3+ + 2PO43- + 3H2O

(7)

(5)

Sơ đồ công nghệ dihydrat sản xuất axit photphoric về nguyên lí được minh họa ở
hình 1.8.[6]

Quặng photphat và axit sunfuric qua bộ định lượng (a) được đưa vào bình phản
ứng (d). Axit photphoric được đưa vào bình phản ứng (d) từ axit sau rửa ở bộ lọc rửa
(c) và từ bùn thạch cao có trong axit photphoric sau lọc (e). Hỗn hợp bùn sau phản ứng
được chuyển vào bộ lọc rửa chân không (c). Sự rửa thường được tiến hành theo 3 bậc
ngược dòng. Khí thoát ra từ bình phản ứng được rửa trực tiếp bằng nước ở bộ rửa (b).
Nước sau rửa được chuyển đến phối liệu với bã thạch cao sau rửa tạo thành bùn thạch
cao (f).
Bình phản ứng có khuấy chứa hỗn hợp phản ứng gồm quặng photphat, axit
sunfuric và axit photphoric với tỉ lệ lỏng rắn là 2 – 4 hay nhiều hơn . Nồng độ P 2O5
trong bình phản ứng là 16 %, hoặc có thể cao đến 20 – 22%. Lượng axit sunfuric
95,6% được cấp vào bình phản ứng có khuấy với tốc độ sao cho nồng độ SO 3 tự do
được duy trì ở mức cực đại không quá 2,5% nhằm tối ưu khả năng hòa tách canxi khỏi
khoáng apatit. Lượng axit thường được lấy dư 5 – 10 % so với lượng tính toán. Sự
phân hủy được tiền hành ở nhiệt độ 70 – 80 0C trong thời gian thường từ 4 đến 10 h.
Hiệu suất thu hồi photpho ít khi lớn hơn 94%. Dung dich axit sau lọc có hàm lượng
P2O5 thường 26 – 32 %. Nồng độ này có thể dùng trong sản xuất phân bón hay có thể
được cô đặc đến 40 hay 52 %, là nồng độ thường được sử dụng trong sản xuất phân
bón DAP.

Doãn Thị Ái

18


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

.

Hình 1.8: Sơ đồ công nghệ dihydrat sản xuất axit photphoric
a)Dụng cụ đo lường, b) Bộ rữa, c) Bộ lọc, d) Bình phản ứng, e) Bình lắng bùn, f) Bình
thải thạch cao.
Sơ đồ cô đặc bay hơi chân không (được minh họa ở hình 1.9.)[6]
Axit loảng được bơm tuần hoàn b đưa vào bộ trao đổi nhiệt (c), làm nóng gián tiếp
bằng hơi nước, sau đó đi vào bình bay hơi chân không (a). Axit sau bay hơi có nhiệt độ
thấp hơn lại được bơm tuần hoàn (b) đua qua lại (c) và tuần hoàn trở lại (a) cho đến lúc
có nồng độ cần thiết sẽ đi vào bộ thu sản phẩm (e) và tháo ra nhờ bơm (f). Lượng lỏng
bị kéo theo do bay hơi qua nước làm lạnh (d) sẽ tuần hoàn trở lại (a).

Doãn Thị Ái

19


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

Hình 1.9: Sơ đồ thiết bị cô dặc axit photphoric bay hơi chân không
a)Bình bay hơi quay vòng, b) Bơm tuần hoàn, c) Bộ trao đổi nhiệt, d) Bộ ngưng tụ, e)
Bộ thu sản phẩm, f) Bơm (Steam: hơi nước, dilute acid: axit loảng, Cooling water:
nước làm lạnh, To vacuum pump: nối với bơm chân không).
1.6.2. Sản xuất DCP [14]
Người ta gọi phân lân chứa đến 40% P 2O5 ở dạng hòa tan trong dung dịch xitrat là
DCP; cấu tử cơ bản của nó – dicanxiphotphat hai nước CaHPO 4.2H2O. Người ta chế
tạo DCP ở dạng bột màu trắng (hoặc kem) bằng cách kết tủa (DCP hóa) từ những dung
dịch axit photphoric bằng sữa vôi hoặc huyền phù đá vôi và tiếp theo là lọc, sất khô và
nghiền.
Ứng dụng:

- Sử dụng là một phụ gia trong thức ăn chăn nuôi giúp phòng tránh bệnh tật cho vật
-

nuôi.
Là nguyên liệu chính để cung cấp phôt pho trong thức ăn chăn nuôi bò sữa giúp cân
bằng dinh dưỡng đảm bảo cho bò sữa có đầy đủ thành phần dinh dưỡng để tiết sữa.
Đảm bảo cung cấp đầy đủ canxi và phôt pho cho vật nuôi.
Được sử dụng như là chất phụ gia trong các sản phẩm ngũ cốc cho động vật và con
người.
Bản chất ít hòa tan nên được sử dụng trong công nghiệp dược phẩm để ép viên thuốc.
Còn được sử dụng trong kem đánh răng để tránh mảng bám trên răng.
DCP dung làm phân bón có nhiều ưu việt, nồng độ P 2O5 hiệu quả cao, hiệu quả
nông nghiệp đối với mọi loại đất đai và đối với tất cả các cây trồng giống như

Doãn Thị Ái

20


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

supephotphat. DCP đã bị trung hòa, do đó không phá hủy bao bì. Nó thuận lợi cho việc
chế tạo phân bón hỗn hợp và phức tạp.
Giá thành của DCP tương đối cao, do đó việc ứng dụng nó làm phân bón bị giới
hạn. Việc chế biến axit photphoric thu được bằng phương pháp nhiệt hoặc trích ly
photphat bằng axit sunfuric, thành superphotphat “kép” lợi hơn vì sản xuất đơn giản
hơn. Không cần tiêu hao vôi và những giai đoạn cồng kềnh để chuẩn bị. Giá thành

P2O5 hiệu quả trong superphotphat kép hạ hơn khoảng 2.2 lần so với trong DCP. Do
đó, người ta thường chỉ sử dụng những dung dịch axit photphoric là chế phẩm của
những sản xuất để chế tạp DCP.
1.6.3. Sản xuất phân lân nung chảy [14]
Phân lân nung chảy còn có tên gọi khác: phân lân thủy tinh; phân lân can-xi magiê; Fused Calcium Magnesium Phosphate (FMP), Calcium Magnesium Phosphate
(CMP).
Phân lân nung chảy được sản xuất bằng cách nung chảy lỏng quặng apatit (hoặc
quặng phosphorit) và một số phụ gia sau đó làm lạnh nhanh bằng nước. [10]
Phân lân nung chảy có màu ghi hoặc xám,rất ít tan trong nước nhưng tan đến 98%
trong môi trường đất và dịch của rễ cây. Phân lân nung chảy có tính kiềm (pH=8) nên
có tác dụng khử chua. Phân lân nung chảy có nhiều thành phần dinh dưỡng có ích cho
cây trồng: P2O5: 13-21%; MgO: 10-20%; CaO: 20-35%; SiO2: 20-30%...Phân lân nung
chảy rất phù hợp với các vùng đất chua, trũng hoặc đất đồi núi dốc. Đây là loại phân
chậm tan có tác dụng cải tạo đất, thân thiện với môi trường.
1.7. Ảnh hưởng của một số tạp chất trong quặng apatit lào Cai loại II đến công
nghệ sản xuất phân bón [3,12]
1.7.1. Hàm lượng P2O5
Hướng sử dụng quặng apatit phụ thuộc vào yêu cầu tổng thể đối với quặng. Yếu tố
quan trọng nhất đối với quặng apatit là hàm lượng P 2O5 trong quặng. Thông thường khi
sản xuất supephotphat đơn, hàm lượng P 2O5 hữu hiệu của sản phẩm chỉ bằng cỡ một
nửa hàm lượng P2O5 toàn phàn quặng. Đối với phân lân nung chảy, hàm lượng P 2O5
trong nguyên liệu đầu 24 – 26%.
1.7.2. Hàm lượng Magie
Trong quặng apatit magie chủ yếu nằm dưới dạng đôlômit CaCO 3.MgCO3. Magie
có trong quặng thường làm cho quá trình xử lí quặng thành supephotphat đơn khó
khăn hơn do các hợp chất chứa magie chuyển vào pha lỏng sẽ làm chậm quá trình
phân hủy quặng, đồng thời làm cho sản phẩm dễ hút ẩm và dễ đóng vón hơn. Trong

Doãn Thị Ái

21


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

sản xuất axit photphoric, nếu nhiều magie thì sẽ tạo ra các muối magie tan trong axit
photphoric thu được gây khó khăn cho việc điều chế phân bón diamoniphotphat tiếp
theo. Khi phân hủy quặng apatit bằng HNO 3 và HCl, hàm lượng magie không gây ảnh
hưởng lớn. Cần phải thấy rằng trong phân bón magie cũng là nguyên tố có lợi cho cây
trồng.
1.7.3.Hàm lượng oxit sắt và oxit nhôm
Với quặng nhiều nhôm đặc biệt là nhiều sắt thì không nên dùng cho công nghệ sản
xuất axit photphoric trích ly vì sản phẩm sẽ dễ bị tạp nhiễm và bị kết tủa do dung dịch
quá bão hòa của các muối sắt và nhôm làm tách các muối photphat ngậm nước và làm
giảm hàm lượng P2O5 trong axit sản phẩm, gây khó khăn hơn cho việc lọc.
1.7.4.Hàm lượng silic oxit và silicat
Khi xử lí quặng apatit bằng axit, SiO2 và các silicat ít tan khác nằm lại trong bã
không tan. Nhìn chung, các chất này ít gây ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình xử lí
quặng. Tuy nhiên hàm lượng của chúng cao thì hàm lượng P2O5 sẽ giảm đi tương ứng.

PHẦN II :PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Doãn Thị Ái

22


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

2.1.Nguyên liệu và thiết bị
Quặng apatit Lào Cai loại II có cỡ hạt xác định
Axit H2SO4 đặc 98%
Axit HCl đặc 36,5%
Axit HNO3 đặc 65-68%
Amoniac 25% thuộc loại tinh khiết.
Hỗn hợp Magie-kiềm (NH4Cl + MgCl2 + NH4OH + H2O).
Dung dịch amoni xitrat 5% ; 50%.
Phenolphtalein.
Giấy lọc thường, giấy lọc băng xanh.
Cốc sứ chịu nhiệt 250 ml.
Cốc thủy tinh chịu nhiệt 250 ml.
Bình định mức 250 ml.
Phễu lọc tam giác, chén nung, đũa khuấy, ống đong, pipet, lò nung.
Bếp gia nhiệt có khuấy
Máy Khuấy IKA RW 20 digital

2.2. Hòa tách chọn lọc các tạp chất bằng axit sunfuric
Trong quặng loại 2, khoáng cacbonat có hoat tinh hơn khoáng floapatit. Dựa trên
việc xác định được hàm lượng các khoáng cacbonat có trong quặng sẽ khảo sát việc
làm giàu bằng cách sử dụng lương axit H 2SO4 thích hơp để hòa tan chọn lọc các
khoáng này do vậy làm tăng hàm lượng P 2O5 trong quặng . Axit H2SO4 cho vào quặng
với tốc độ sao cho pH của dung dịch khoảng 4 - 5. Cụ thể bổ sung dần có khuấy lượng
axit H2SO4 cần thiết vào hỗn hợp trên trong thời gian 60 phút và khuấy tiếp 10 phút
sau khi cho hết axit( thời gian phản ứng tổng là 70 phút) . Tốc độ khuấy trong mỗi
khảo sát được duy trì ở 1000 vòng/phút. Lượng axit được cho vào dao động lân cận
lượng tính toán cần thiết. Tiến hành khảo sát lượng axit, tỷ lệ rắn : lỏng, nhiệt độ và

Doãn Thị Ái

23


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

thời gian phản ứng để hòa tách được nhiều khoáng cacbonat nhất cũng như các tạp
chất khác mà không hòa tan khoáng apatit.
Đánh giá khả năng phân hủy tinh quặng thu được bằng axit sunfuric theo công
nghệ đihydrat.
Dung dịch sau làm giàu có pH = 4 chứa MgSO 4, CaSO4, Fe2(SO4)3, Al2(SO4)3,
H2SO4 dư, thêm NH4OH vào để đầu tiên tách lấy kết tủa Fe(OH) 3 và Al(OH)3, sau đó
tách kết tủa Mg(OH)2 và dung dịch (NH4)2SO4.

2.3. Các phương pháp phân tích
2.3.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X
Là phương pháp sử dụng để phân tích dạng khoáng và cấu trúc pha tinh thể của
nguyên liệu apatit.
Nguyên tắc của phương pháp :
Khi chiếu một chùm tia X có bước sóng cỡ khoảng cách giữa mặt phẳng mạng lên
tinh thể thì xảy ra hiện tượng nhiễu xạ chùm tia X trên tinh thể. Sự nhiễu xạ của chùm
tia X trên các mặt phẳng nguyên tử có đặc điểm giống như hiện tượng phản xạ trên
gương phẳng. Mỗi mặt phẳng nguyên tử giống như một gương phản xạ. Do đó các mặt
phẳng này còn được gọi là mặt phản xạ, còn chùm tia nhiễu xạ còn được gọi là tia
phản xạ. Giả sử các mặt phẳng nguyên tử song song cách nhau một khoảng d.

Hình 2.1 Sự nhiễu xạ của chùm tia X trên mạng tinh thể.

Doãn Thị Ái

24


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn vô cơ

Hình 2.2 Sơ đồ máy nhiễu xạ tia X phân tích tinh thể học.
Các tia X đơn sắc, song song, cùng bước sóng λ cùng pha chiếu vào tinh thể dưới một
góc θ. Chúng lần lượt bị tán xạ trên các nguyên tử, các tia phản xạ cũng hợp với mặt
phẳng mạng một góc θ. Sự giao thoa tăng cường giữa hai tia phản xạ xẩy ra nếu hiệu
đường đi của hai tia X này bằng một số nguyên lần bước sóng. Tức là ta sẽ thu được
chum tia nhiễu xạ khi

2d sin θ = nλ

(1)

Trong đó n = 1, 2, 3,... gọi là bậc phản xạ. Biểu thức (1) chính là định luật
Bragg. Định luật Bragg thể hiện mối liên hệ giữa d, λ, θ để thu được chùm tia nhiễu
xạ.
Dựa vào giản đồ nhiễu xạ tia X có thể tính gần đúng cỡ hạt tinh thể theo phương trình
Scherrer:

D=

kλ
β . cos θ

Trong đó:
D kích thước hạt trung bình (nm).
k là hệ số hình học, thường chọn bằng 0,9.
β là độ rộng tại vị trí nửa pic được đọc từ hình chụp XRD (rad).
θ là góc nhiễu xạ (rad).

Doãn Thị Ái

25