Công nghệ luyện Đồng

Tình hình sản xuất hiện nay trên thế giới và trong nước ; sơ lược về công nghệ. Đồng là kim loại xuất hiện khoảng 3000 năm trước công nguyên ,sự xuất hiện của đồ đồng đã làm cho sản xuất của con người thay đổi đI nên 1 tầm cao mới . Cho tới ngày nay ngành công nghiệp luyện đồng vẫn đang phát triển mạnh mẽ I.1 Tình hình sản xuất đồng trên thế giới Hiện nay trên thế giới với công nghệ tiên tiến đã cho ra được những sản phẩm đồng có chất lượng cao với 99,99% Cu nguyên chất . Những nước trên thế giới có ngành công nghiệp luyện đồng phát triển như: Chile,Indonexia,Trung Quốc,Conggo,Mehico .Chính những nước này cũng sở hữu những công nghệ luyện đồng tiên tiến nhất thế giới. Ơ Chile ngành sản xuât đồng là ngành kinh tế đem lại lợi nhuận nhất với tỉ trọng chiếm tới 38% tổng doanh thu kinh tế cả nước (số liệu năm 2006).Cũng tại nước này những mỏ đồng lớn nhất thế giới như : Mỏ Escondidec sản lượng khai thác mỗi năm là 1,215 triệu tấn Mỏ Elteniente sản lượng là 438000 tấn/năm Mỏ Chuquicamata sản lượng 760000 tấn/năm Mỏ Collahuasi sản lượng 495000 tấn/năm Tổng sản lượng khái thác của nước này 5,6 triệu tấn/năm (2005).Chile đang có kế hoạch đầu tư 15,22 tỷ $ vào ngành sản xuất đồng đẻ nâng sản lượng nên 6,34 triệu tấn trong năm 2010. Ngoài Chile những nước khác sở hữu nhũng mỏ đồng lớn trên thế giới như : Indonexia với mỏ Crusberg-papua lớn thứ 2 trên thế giới do công ty Freeport-Mcmoran Copper&Gold của Mỹ chiu trách nhiệm khai thác sản lượng 600000tấn/năm.(2005-2006) Mỏ Teke Fubgurume ở Conggo thuộc công ty Phelps Đoge kiểm soát.Mỏ Gobi của Monggolia thuộc công ty Ivanhoe Mines kiểm soát. Mỏ La Caridad ở bác Mehico Mỏ Kansanshi ở Dambia Ngoài ra Trung Quốc cũng có ngành công nghiệp đồng phát triển với sản lượng khai thác là:650000 tấn/năm Tại Ân Độ xuất khẩu là 500000 tấn/năm Sản lượng đồng trên thế giới ngày càng tăng với sự ảnh hưởng lớn nhất từ Chile.Và năm 2010 dự đoán lượng tiêu thụ đồng trên thế giới khoảng 21,2 triệu tấn/năm. Hiện tại có 2 công nghệ được dùng phổ biến nhất là hỏa luyện và thủy luyện,ngoài ra cung có các công nghệ khác như ngâm triết đồng I.2 Tình hình sản xuất đồng ở Việt Nam Hiện lượng đồng tiêu thụ trong nước là do chúng ta nhập khẩu ở bên ngoài .Nhu cầu sử dụng đồng trong nước ngày càng cao làm cho mới đây nhất nhà máy luyện đồng Tăng Loong đầu tiên ở Việt Nam đa ra đời tại Lào Cai (mỏ Xin Quyền)thuộc tổng công ty khoáng sản Việt Nam.Hiện tại công ty dã đi vào hoạt động từ quý 4 năm 2008 dã cho ra lò mẻ đồng hỏa luyện đầu tiên có trọng lượng 20 tấn Cu.Nhà máy đi vào hoạt động với công suất 10000 tấn Cu thụ được 341 Kg Au 99,99%,146 kg Ag 99,95%,40000 tấn axit sunfuric. Mỏ Xin Quyền được công ty Vincomin làm chủ nhóm khai thác sẽ khai thác 1,1 đến 1,2 triệu tấn quặng Cu/năm. Sản xuát khoảng 42000 tấn quặng nguyên chất 25% Cu,110000 tấn quặng Fe,20000 tấn quặng sunfua . Hiện nhà máy đang sử công nghệ của trung quốc để sản xuất ra đồng dương cực (đồng catot 99,5%)qua các công đoạn chính là: Lấy tinh quặng đồng từ nhà máy tuyển về nấu luyện bằng lò thủy khấu sơn để ra sten 15% Cuồi tăng nấu luyện lò chuyển thành Cu 99%.Tinh luyện bằng lò phản xajthanhf Cu 99,5%.ngoài ra bùn điện phân được nấu luyện đẻ thu Au. Ngoài ra nhà máy cũng rất quan tâm tới vấn đề bảo vệ môi trường. II. Đặc thù công nghệ được phân công tìm hiểu . Thuyết minh công nghệ sản xuất , phân tích ưu , nhược điểm ; II.1 Nguyên liệu luyện đồng Nguyên liệu luyện đồng gồm quặng đồng, các phế liệu trong công nghiệp chứa đồng và các phế phẩm sinh hoạt. Đồng được luyện từ phế phẩm chiếm khoảng 30% so với tổng sản lượng đồng được sản xuất hang năm. Quặng đồng chứa hàm lượng đồng rất ít,quặng chia làm 2 loại: + Quặng sunfua đồng và sắt + Quặng oxit đồng Các tinh quặng đồng sau khi tuyển nổi chứa tứ 8-35% Cu khi tuyển nổi chọn lọc sẽ thu được tinh quặng đồng cùng các tinh quặng chì,kẽm,niken. II.2 Phương pháp luyện đồng Có 2 phương pháp luyện đồng : + Hỏa luyện + Thủy luyện Hỏa luyện dung để xử lý quặng sunfua đồng Thủy luyện chỉ áp dụng cho quặng oxit và đồng tự nhiên Tuy nhiên hỏa luyện thi thu hồi được cả đồng và kim loai quý còn thủy luyện thi không.vì vậy hỏa luyen vẫn được dùng nhiều hơn. Thống kê hàng năm 90% đồng sản xuất bằng hỏa luyện,10%sản xuất bằng thủy luyện.

doc26 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 24/01/2013 | Lượt xem: 4316 | Lượt tải: 16download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Công nghệ luyện Đồng, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Bé Gi¸o Dôc & §µo T¹o *** Tr­êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi ViÖn Khoa Häc & C«ng NghÖ M«i Tr­êng  Bé M«n : C¸c QTSX C¬ B¶n §Ò tµi : C«ng nghÖ luyÖn ®ång GVHD :ThS . §inh B¸ch Khoa Nhãm SVTH : NguyÔn H¶i D­¬ng NguyÔn Thanh HiÕu Mai Quang D­¬ng Hoµng D­¬ng HµNéi 2008 C«ng NghÖ LuyÖn §ång Tãm T¾t C«ng NghÖ LuyÖn §ång I. T×nh h×nh s¶n xuÊt hiÖn nay trªn thÕ giíi vµ trong n­íc ; s¬ l­îc vÒ c«ng nghÖ. Sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn H¶i D­¬ng II. §Æc thï c«ng nghÖ ®­îc ph©n c«ng t×m hiÓu . ThuyÕt minh c«ng nghÖ s¶n xuÊt , ph©n tÝch ­u , nh­îc ®iÓm ; Sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn Thanh HiÕu III. §Æc ®iÓm sö dông nguyªn nhiªn vËt liÖu , n­íc vµ n¨ng l­îng cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt . Sinh viªn thùc hiÖn : Mai Quang D­¬ng IV. VÊn ®Ò m«i tr­êng cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt nµy bao gåm : c¸c dßng th¶i chÝnh , quy m« dßng th¶i , ­íc tÝnh c¸c chÊt th¶i quan träng nhÊt & s¬ bé tãm t¾t c¸c ph­¬ng ¸n gi¶i quyÕt « nhiÔm theo h­íng : qu¶n lý , gi¶m thiÓu vµ xö lý . Sinh viªn thùc hiÖn : Hoµng D­¬ng I. T×nh h×nh s¶n xuÊt hiÖn nay trªn thÕ giíi vµ trong n­íc ; s¬ l­îc vÒ c«ng nghÖ. §ång lµ kim lo¹i xuÊt hiÖn kho¶ng 3000 n¨m tr­íc c«ng nguyªn ,sù xuÊt hiÖn cña ®å ®ång ®· lµm cho s¶n xuÊt cña con ng­êi thay ®æi ®I nªn 1 tÇm cao míi . Cho tíi ngµy nay ngµnh c«ng nghiÖp luyÖn ®ång vÉn ®ang ph¸t triÓn m¹nh mÏ I.1 T×nh h×nh s¶n xuÊt ®ång trªn thÕ giíi HiÖn nay trªn thÕ giíi víi c«ng nghÖ tiªn tiÕn ®· cho ra ®­îc nh÷ng s¶n phÈm ®ång cã chÊt l­îng cao víi 99,99% Cu nguyªn chÊt . Nh÷ng n­íc trªn thÕ giíi cã ngµnh c«ng nghiÖp luyÖn ®ång ph¸t triÓn nh­: Chile,Indonexia,Trung Quèc,Conggo,Mehico….ChÝnh nh÷ng n­íc nµy còng së h÷u nh÷ng c«ng nghÖ luyÖn ®ång tiªn tiÕn nhÊt thÕ giíi. ¥ Chile ngµnh s¶n xu©t ®ång lµ ngµnh kinh tÕ ®em l¹i lîi nhuËn nhÊt víi tØ träng chiÕm tíi 38% tæng doanh thu kinh tÕ c¶ n­íc (sè liÖu n¨m 2006).Còng t¹i n­íc nµy nh÷ng má ®ång lín nhÊt thÕ giíi nh­ : Má Escondidec s¶n l­îng khai th¸c mçi n¨m lµ 1,215 triÖu tÊn Má Elteniente s¶n l­îng lµ 438000 tÊn/n¨m Má Chuquicamata s¶n l­îng 760000 tÊn/n¨m Má Collahuasi s¶n l­îng 495000 tÊn/n¨m … Tæng s¶n l­îng kh¸i th¸c cña n­íc nµy 5,6 triÖu tÊn/n¨m (2005).Chile ®ang cã kÕ ho¹ch ®Çu t­ 15,22 tû $ vµo ngµnh s¶n xuÊt ®ång ®Î n©ng s¶n l­îng nªn 6,34 triÖu tÊn trong n¨m 2010. Ngoµi Chile nh÷ng n­íc kh¸c së h÷u nhòng má ®ång lín trªn thÕ giíi nh­ : Indonexia víi má Crusberg-papua lín thø 2 trªn thÕ giíi do c«ng ty Freeport-Mcmoran Copper&Gold cña Mü chiu tr¸ch nhiÖm khai th¸c s¶n l­îng 600000tÊn/n¨m.(2005-2006) Má Teke Fubgurume ë Conggo thuéc c«ng ty Phelps §oge kiÓm so¸t.Má Gobi cña Monggolia thuéc c«ng ty Ivanhoe Mines kiÓm so¸t. Má La Caridad ë b¸c Mehico Má Kansanshi ë Dambia Ngoµi ra Trung Quèc còng cã ngµnh c«ng nghiÖp ®ång ph¸t triÓn víi s¶n l­îng khai th¸c lµ:650000 tÊn/n¨m T¹i ¢n §é xuÊt khÈu lµ 500000 tÊn/n¨m S¶n l­îng ®ång trªn thÕ giíi ngµy cµng t¨ng víi sù ¶nh h­ëng lín nhÊt tõ Chile.Vµ n¨m 2010 dù ®o¸n l­îng tiªu thô ®ång trªn thÕ giíi kho¶ng 21,2 triÖu tÊn/n¨m. HiÖn t¹i cã 2 c«ng nghÖ ®­îc dïng phæ biÕn nhÊt lµ háa luyÖn vµ thñy luyÖn,ngoµi ra cung cã c¸c c«ng nghÖ kh¸c nh­ ng©m triÕt ®ång I.2 T×nh h×nh s¶n xuÊt ®ång ë ViÖt Nam HiÖn l­îng ®ång tiªu thô trong n­íc lµ do chóng ta nhËp khÈu ë bªn ngoµi .Nhu cÇu sö dông ®ång trong n­íc ngµy cµng cao lµm cho míi ®©y nhÊt nhµ m¸y luyÖn ®ång T¨ng Loong ®Çu tiªn ë ViÖt Nam ®a ra ®êi t¹i Lµo Cai (má Xin QuyÒn)thuéc tæng c«ng ty kho¸ng s¶n ViÖt Nam.HiÖn t¹i c«ng ty d· ®i vµo ho¹t ®éng tõ quý 4 n¨m 2008 d· cho ra lß mÎ ®ång háa luyÖn ®Çu tiªn cã träng l­îng 20 tÊn Cu.Nhµ m¸y ®i vµo ho¹t ®éng víi c«ng suÊt 10000 tÊn Cu thô ®­îc 341 Kg Au 99,99%,146 kg Ag 99,95%,40000 tÊn axit sunfuric. Má Xin QuyÒn ®­îc c«ng ty Vincomin lµm chñ nhãm khai th¸c sÏ khai th¸c 1,1 ®Õn 1,2 triÖu tÊn quÆng Cu/n¨m. S¶n xu¸t kho¶ng 42000 tÊn quÆng nguyªn chÊt 25% Cu,110000 tÊn quÆng Fe,20000 tÊn quÆng sunfua . HiÖn nhµ m¸y ®ang sö c«ng nghÖ cña trung quèc ®Ó s¶n xuÊt ra ®ång d­¬ng cùc (®ång catot 99,5%)qua c¸c c«ng ®o¹n chÝnh lµ: LÊy tinh quÆng ®ång tõ nhµ m¸y tuyÓn vÒ nÊu luyÖn b»ng lß thñy khÊu s¬n ®Ó ra sten 15% Cuåi t¨ng nÊu luyÖn lß chuyÓn thµnh Cu 99%.Tinh luyÖn b»ng lß ph¶n xajthanhf Cu 99,5%.ngoµi ra bïn ®iÖn ph©n ®­îc nÊu luyÖn ®Î thu Au. Ngoµi ra nhµ m¸y còng rÊt quan t©m tíi vÊn ®Ò b¶o vÖ m«i tr­êng. II. §Æc thï c«ng nghÖ ®­îc ph©n c«ng t×m hiÓu . ThuyÕt minh c«ng nghÖ s¶n xuÊt , ph©n tÝch ­u , nh­îc ®iÓm ; II.1 Nguyªn liÖu luyÖn ®ång Nguyªn liÖu luyÖn ®ång gåm quÆng ®ång, c¸c phÕ liÖu trong c«ng nghiÖp chøa ®ång vµ c¸c phÕ phÈm sinh ho¹t. §ång ®­îc luyÖn tõ phÕ phÈm chiÕm kho¶ng 30% so víi tæng s¶n l­îng ®ång ®­îc s¶n xuÊt hang n¨m. QuÆng ®ång chøa hµm l­îng ®ång rÊt Ýt,quÆng chia lµm 2 lo¹i: + QuÆng sunfua ®ång vµ s¾t + QuÆng oxit ®ång C¸c tinh quÆng ®ång sau khi tuyÓn næi chøa tø 8-35% Cu khi tuyÓn næi chän läc sÏ thu ®­îc tinh quÆng ®ång cïng c¸c tinh quÆng ch×,kÏm,niken. II.2 Ph­¬ng ph¸p luyÖn ®ång Cã 2 ph­¬ng ph¸p luyÖn ®ång : + Háa luyÖn + Thñy luyÖn Háa luyÖn dung ®Ó xö lý quÆng sunfua ®ång Thñy luyÖn chØ ¸p dông cho quÆng oxit vµ ®ång tù nhiªn Tuy nhiªn háa luyÖn thi thu håi ®­îc c¶ ®ång vµ kim loai quý cßn thñy luyÖn thi kh«ng.v× vËy háa luyen vÉn ®­îc dïng nhiÒu h¬n. Thèng kª hµng n¨m 90% ®ång s¶n xuÊt b»ng háa luyÖn,10%s¶n xuÊt b»ng thñy luyÖn. II.3 Sau ®©y lµ m« h×nh cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt:  II.4 S¬ ®å háa luyÖn ®ång II.4.1. Thiªu kÕt tinh quÆng ®ång : Trong tinh quÆng ®ång chøa mét l­îng S rÊt lín, cßn ®ång cã hµm l­îng kh«ng cao. Qu¸ tr×nh luyÖn nÕu tiÕn hµnh ®ång thêi trong lß ph¶n x¹ hoÆc lß ®iÖn th× hiÖu suÊt khö S rÊt thÊp do ®ã Sten thu ®­îc c¸c hµm l­îng Cu kh«ng cao, c¸c qu¸ tr×nh luyÖn Sten sau ®ã sÏ rÊt tèn kÐm. Do vËy ph¶i tiÕn hµnh thiªu ®èt ®Ó ch¸y bít l­u huúnh, biÕn mét phÇn s¾t sunfua thµnh s¾t oxit d¹ng xØ, khö bít t¹p chÊt cã h¹i cho qu¸ tr×nh luyÖn ra kim lo¹i ®ång thêi cßn cã t¸c dông tréng ®Òu phèi liÖu tr­íc khi luyÖn. Qu¸ tr×nh luyÖn thiªu kÕt lµ qu¸ tr×nh oxy hãa ®èt ch¸y c¸c sulfua biÕn chóng thµnh oxit. C¸c ph¶n øng chÝnh trong qu¸ tr×nh thiªu háa tinh luyÖn ®ång nh­ sau: C¸c ph¶n øng nµy ®Òu lµ ph¶n øng táa nhiÖt nªn qu¸ tr×nh lµ tù nhiÖt. Qu¸ tr×nh thiªu th­êng tiÕn hµnh ë 850oC, tr­êng hîp thiªu kÕt ph¶i tiÕn hµnh ë nhiÖt ®é ch¶y nh·o cña nguyªn liÖu kho¶ng 1050-1100oC. II.4.2 Qóa tr×nh sten ®ång Sten ®ång lµ s¶n phÈm trung gian trong háa luyÖn tinh quÆng ®ång. Lµ s¶n phÈm cña c¸c sunfua kim lo¹i trong ®ã 80-90%la Cu2S, FeS2. Trong qu¸ tr×nh luyÖn ®ång tõ tinh quÆng sulfua ng­êi ta ph¶i tiÕn hµnh th«ng qua s¶n phÈm trung gian lµ Sten ®ång råi míi luyÖn thµnh ®ång th« v× c¸c lý do sau: Sten ®ång lµ chÊt tËp hîp tèt ®ång, hÇu hÕt ®ång vµo Sten d­íi d¹ng Cu2S, chØ ®i ra theo xØ víi l­îng rÊt h¹n chÕ. Sten ®ång cã kh¶ n¨ng hßa tan rÊt tèt c¸c kim lo¹i quý nh­ Au, Ag, Pt.. hÇu hÕt kim lo¹i quÝ tan vµo sten, chØ d­íi 1% ®i vµo xØ theo con ®­êng c¬ häc. NÕu luyÖn th¼ng ra ®ång th« sÏ ph¶i thiªu hÕt l­u huúnh trong quÆng ®Ó chuyÓn thµnh oxit, khi ®ã rÊt tèn nhiªn liÖu vµ l­îng ®ång mÊt m¸t vµo xØ lín kÐo theo mÊt m¸t kim lo¹i quý vµo xØ kh«ng thu håi ®­îc lín. Trong qu¸ tr×nh luyÖn x¶y ra c¸c biÕn ®æi hãa lý nh­ sau: FeS + Cu2S = FeS.Cu2S (sten) FeS + 6Fe2O3 + SiO2 = 7(2FeO.SiO2) + 2SO2 6(MeO.Fe2O3) + 2FeS + 7SiO2 = 6MeO + 7(2Fe2O3.SiO2) + 2SO2 C¸c oxit t¹p nh­ CaO t¸c dông víi SiO2 vµ FeO t¹o thµnh xØ dÔ ch¶y, ch¶y ra vµ då xuèng phÝa d­íi. Ngoµi ra còng x¶y ra ph¶n øng hoµn nguyªn cña ®ång thµnh ®ång kim lo¹i 2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2 Nh­ng nÕu cã FeS th× ®ång ngay lËp tøc sÏ t¸c dông ®Ó t¹o thµnh Cu2S vµo sten cßn s¾t s¾t sÏ bÞ oxi kh«ng khÝ hoÆc SO2 vµ SO3 oxi hãa thµnh FeO ®i vµo xØ. II.4.3 LuyÖn sten ra ®ång th« Qu¸ tr×nh nµy ®­îc thùc hiÖn ë lß thæi giã, sö dông oxi kh«ng khÝ hoÆc oxi s¹ch ®Ó thùc hiÖn ph¶n øng Qu¸ tr×nh chia thµnh 2 giai ®o¹n chÝnh: Giai ®o¹n 1: Oxi hãa t¹o xØ Sö dông kh«ng khÝ cã ¸p suÊt cao thæi vµo khèi sten láng vµo c¸c ph¶n øng oxy hãa cña c¸c sulfua x¶y ra m·nh liÖt 3-4 lÇn. 2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2 + 185500 cal Nh­ng sau ®ã, v× ¸i lùc cña ®ång víi l­u huúnh lín h¬n cña s¾t víi l­u huúnh nªn x¶y ra ph¶n øng: Cu2O + FeS = Cu2S + FeO 2FeO + SiO2 = 2FeO.SiO2 + 8100 cal Do ®ã giai ®o¹n nµy chØ cã ph¶n øng oxy hãa vµ t¹o xØ cña sulfua s¾t theo ph¶n øng tæng qu¸t: V× vËy ë giai ®o¹n 1 ph¶i kh«ng ngõng cung cÊp bét th¹ch anh ®Ó t¹o xØ. KÕt thóc giai ®o¹n 1, nghiªng 2FeS + O2 + SiO2 = 2FeO.SiO2 + 2SiO2 + 233400cal lß th¸o xØ ra ngoµi, n¹p tiÕp liÖu (sten), SiO2 vµ thùc hiÖn qu¸ tr×nh thæi luyÖn. Mçi mÎ luyÖn n¹p sten 2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2 + 225300 cal Giai ®o¹n 2: Oxy hãa hoµn nguyªn KÕt thóc giai ®o¹n 1, tiÕn hµnh thæi giã giai ®o¹n 2. Ph¶n øng ë giai ®o¹n nµy chñ yÕu lµ ph¶n øng cña oxy hãa cña sulfua ®ång: trong khÝ lß cßn cã mét l­îng nhá oxit kÏm, oxit ch× vµ kho¶ng 1% ®ång trong nguyªn liÖu. Vµ ph¶n øng hoµn nguyªn cña Cu2O vµ Cu2S: 2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2 – 30000 cal Giai ®o¹n sÏ kÕt thóc khi lß kh«ng cßn khãi tr¾ng (SO2) S¶n phÈm chÝnh cña qu¸ tr×nh lµ ®ång th«, xØ vµ khÝ lß. HiÖu suÊt thu håi ®ång cã thÓ ®¹t ®Õn 98% tïy hµm l­îng ®ång trong Sten. §ång th« thu ®­îc cã thµnh phÇn ®ång kho¶ng 97-99%, ngoµi ra cßn Sb antimoan); As; Ni; Bi; Au, Ag. KhÝ lß cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ SO2, nÕu ¸p dông c¸c biÖn ph¸p chèng hë th× hµm l­îng SO2 cã thÓ ®¹t tõ 6-10%. (Nång ®é SO2>3% cã thÓ sö dông lµm nguyªn liÖu ®iÒu chÕ axit sulfuric). Ngoµi ra 2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + SO2 + 186000 cal II.4.4 Tinh luyÖn ®ång ®ång s¹ch. Cu2O + CH4 = CO2 + 2H2O + 8[Cu] Giai ®o¹n hoµn nguyªn sÏ tiÕn hµnh ®Õn khi trong ®ång láng chØ cßn kho¶ng 0,3-0,5% Cu2O. Sau qu¸ tr×nh háa tinh luyÖn, hÇu hÕt c¸c kim lo¹i quý cßn n»m nguyªn trong ®ång. §ång sÏ ®­îc ®óc thµnh c¸c tÊm anèt ®Ó tinh luyÖn b»ng ®iÖn ph©n hoÆc ®óc thµnh thái ®Ó sö dông trong tr­êng hîp kh«ng cÇn Trong ®ång th« luyÖn tõ Sten cßn chøa rÊt nhiÒu chÊt t¹p vµ mét l­îng ®¸ng kÓ c¸c kim lo¹i quÝ. Do ®ã cÇn tiÕn hµnh qu¸ tr×nh tinh luyÖn ®Ó khö chÊt t¹p vµ thu ®ång s¹ch 99,95-99,99%. Qu¸ tr×nh tinh luyÖn ®ång ®­îc diÔn ra theo 2 b­íc: Háa tinh luyÖn vµ ®iÖn ph©n B­íc 1: Ho¶ tinh luyÖn §©y lµ ph­¬ng ph¸p oxy hãa, dùa vµo c¬ së ¸i lùc hãa häc cña c¸c kim lo¹i t¹p víi oxy lín h¬n ®èi víi ®ång, c¸c oxit kim lo¹i t¹p t¹o thµnh l¹i kh«ng tan vµo ®ång kim lo¹i nªn t¸ch khái ®ång th« d­íi d¹ng xØ. Sö dông oxi kh«ng khÝ ®Ó oxi hãa mét phÇn ®ång thµnh oxit Cu2O, Cu2O tan vµo ®ång láng sÏ oxi hãa c¸c chÊt t¹p trong ®ång láng theo ph¶n øng: [Me] + [Cu2O] = (MeO) + 2[Cu] Thø tù oxi hãa tõ m¹nh ®Õn yÕu cña c¸c kim lo¹i nh­ sau: Al, Si, Mn, Zn, Fe, Ni, As, Sb, Pb, Bi. §Ó t¨ng c­êng qu¸ tr×nh oxy hãa, ng­êi ta th­êng dïng èng thÐp s h¬i n­íc hay c¾m gç, tre t­¬i vµo ®ång láng. Sù bay h¬i cña h¬i n­íc vµ c¸c chÊt bèc trong gç, tre t­¬i sÏ cã t¸c dông khuÊy trén, oxy hãa vµ ®uæi c¸c khÝ CO2, N2... còng nh­ c¸c oxit t¹p tho¸t khái khèi ®ång láng. Sau khi tinh luyÖn oxi hãa, hµm ®­îc oxit ®ång ®¹t ®Õn gi¸ trÞ b·o hßa (10-12% Cu2O). §Ó khö l­îng oxit nµy, tiÕn hµnh giai ®o¹n hoµn nguyªn b»ng c¸ch c¾m gç kh« hoÆc sôc khÝ thiªn nhiªn (CH4) hoÆc r¶i than bét lªn mÆt ®ång láng. B­íc 2: tinh luyÖn b»ng ®iÖn ph©n Nguyªn lý dùa vµo sù kh¸c nhau vÒ thÕ ®iÖn cùc cña c¸c kim lo¹i, d­íi t¸c dông cña dßng ®iÖn, ®ång ë an«t sÏ tan vµo dung dÞch sau ®ã tiÕt ra ë kat«t, c¸c chÊt t¹p n»m l¹i ë bïn an«t hoÆc trong dung dÞch ®iÖn ph©n. Th­êng sö dông dung dÞch ®iÖn ph©n lµ H2SO4 víi l­îng 150-200g/l. Cã thÓ chia c¸c t¹p chÊt trong ®ång thµnh 3 lo¹i Lo¹i cã thÕ ®iÖn cùc d­¬ng h¬n ®ång (Sb, Ag, Au) kh«ng phãng ®iÖn vµ tan vµo dung dÞch sÏ n»m l¹i anot t¹o thµnh bïn an«t t¸ch khái ®ång ®iÖn ph©n. C¸c kim lo¹i cã thÕ ®iÖn cùc ©m h¬n so víi ®ång sÏ phãng ®iÖn ë an«t cïng ®ång tan vµo dung dÞch. Do thÕ ®iÖn cùc ©m h¬n ®ång nªn khi ®Õn catot lµm b»ng ®ång s¹ch (sau ®iÖn ph©n) chóng sÏ kh«ng tiÕt ra mµ n»m l¹i ë dung dÞch ®iÖn ph©n (®Ó h¹n chÕ tèi ®a c¸c kim lo¹i nµy kh«ng b¸m vµo kat«t cÇn ph¶i khèng chÕ nång ®é cña chóng ®ñ nhá). C¸c kim lo¹i cã thÕ ®iÖn cùc gÇn ®ång (Bi, As) sÏ tan mét phÇn vµo dung dÞch vµ tiÕp ë catèt. Muèn t¸ch chóng cÇn ®Þnh kú thay dung dÞch ®iÖn ph©n b»ng dung dÞch míi. II.4.5 ¦u nh­îc ®iÓm c«ng nghÖ *¦u ®iÓm: §©y lµ c«ng nghÖ luyÖn ®«ng t­ quÆng sunfua b»ng ph­¬ng ph¸p háa luyÖn mét mÆt thu håi ®­îc ®ång mµ cßn thu håi ®­¬c c¶ c¸c kim lo¹i quý kh¸c.Bªn c¹nh ®ã th× cßn thu håi ®­îc l­¬ng l­u huúnh kh¸ lín ®Ó phôc vô viÖc s¶n xuÊt axit sunfua ric .Quy tr×nh th× quay vßng lµm cho viÖc s¶n xuÊt ®ång liªn tôc. *Nh­îc ®iÓm: Tr­íc khi luyÖn ra ®ång th«,ph¶i thiªu hoµn toµn ®Ó ®èt ch¸y l­îng l­u huúnh do ®ã lµm t¨ng thêi gian vµ phÝ tæn qu¸ tr×nh thiªu ®èt MÊt m¸t ®ång vµo xØ kh¸ lín Do m«i tr­êng hoµn nguyªn m¹nh nªn c¸c kim lo¹i Ag,Sb,Fe…còng ®­îc hoµn nguyªn vµ hßa tan vµo Cu th«, lµm cho viÖc tinh luyÖn nµy x¶y ra rÊt khã. III. §Æc ®iÓm sö dông nguyªn nhiªn vËt liÖu,n­íc vµ n¨ng l­îng cña c«ng nghÖ luyÖn ®ång. III.1 Nguyªn nhiªn vËt liÖu. Nguyªn liÖu dïng cho qu¸ tr×nh luyÖn ®ång lµ ®ång phÕ vµ c¸c quÆng ®ång.ViÖc lùa chän nguyªn liÖu tuú theo ®iÒu kiÖn kinh tÕ,c«ng nghÖ. §ång luyÖn tõ phÕ liÖu chiÕm kho¶ng 30% so víi ®ång luyÖn tõ quÆng . HiÖn nay ng­êi ta ®· t×m thÊy kho¶ng 240 kho¸ng vËt ( quÆng chøa ®ång ) nh­ng chØ cã 10 lo¹i trong sè ®ã cã ý nghÜa ®èi víi ngµnh c«ng nghiÖp luyÖn kim . QuÆng ®­îc chia ra lµm hai lo¹i chÝnh , quÆng sunfua do c¸c kho¸ng s¶n cña sunfua t¹o thµnh , vµ quÆng oxit do c¸c kho¸ng oxit ,silicat vµ cacbonat t¹o thµnh . QuÆng ®ång nghÌo chøa ®ång thÊp h¬n 1% , quÆng ®ång trung b×nh chøa 1-3 % ®ång , cao h¬n 3% gäi lµ quÆng giµu . §a phÇn hiÖn nay khai th¸c quÆng nghÌo chøa 0,35% ®ång , quÆng ®ång th­êng céng sinh víi nhiÒu kim lo¹i kh¸c nh­ Ni , Co , Pb , Zn , Fe nªn thµnh phÇn rÊt phøc t¹p . §a phÇn quÆng ®ång ë d¹ng sunfua . D­íi ®©y lµ mét sè quÆng phæ biÕn ®­îc sö dông trong c«ng nghÖ luyÖn ®ång . QuÆng sunfua  C«ng thøc cÊu t¹o  Thµnh phÇn %     Cu  Fe  S  Sb  As   Bornite  Cu5 FeS4  63,5  11,1  25.4     Chalcopyrite  CuFeS2  34,8  30,4  34,8     Tennanite  (Cu,Fe)12 As4 S13  35,6  31,2  19,3   13,9   Tetrahedrite  Cu12 Sb4 S13  45,9   24,9  29,2    Chalcocite  Cu2 S  40   60     QuÆng oxit  C«ng thøc cÊu t¹o  Thµnh phÇn %     Cu  Fe  S  Sb  As   Cuprite  Cu2 O  88,9       Malachite  CuCO3 .Cu(OH)2  28,8       III.1.1 QuÆng sunfua. III.1.1.1 QuÆng chalcopyrite. Trong quÆng sunfua th× quÆng chalcopyrite ph©n bè réng nhÊt . Chalcopyrite cã mµu ®ång thau , cã ¸nh kim , cã ®é cøng lín. Chalcopyrite,kho¸ng vËt cña ®ång,thuéc líp sunfua CuFeS2 t¹p chÊt Xesi,telu ,kÏm,vµng,b¹c,vvv,hÖ tø ph­¬ng .Mµu vµng thau,¸nh kim m¹ch .TËp hîp h¹t, khèi,®Æc sit,h¹t x©m nhiÔm,m¹ch,d¹ng cÇn,d¹ng then ,vvv§é cøng 3-4,khèi l­îng riªng 4,1-4,39 g/cm3 .Th­êng gÆp trong c¸c má nguån gèc macma dung li ,scacn¬,nhiÖt h¹ch,trÇm tÝch.Phæ biÕn trong c¸c má quÆng ®ång sinh quyÓn (Lµo Cai),má ®ång–niken B¶n Xang (S¬n La ). III.1.1.2 QuÆng bornite . Bornite,kho¸ng vËt cña ®ång thuéc líp Cu5 Fe S4 . HÖ lËp ph­¬ng ,®a h×nh ,tËp hîp h¹t ,khèi ®Æc sÞt . Mµu sÉm ,®á mµu ®ång víi c¸c tia mµu sÆc sì trªn mÆt . ¸nh b¸n kim . §é cøng 3,0 ; khèi l­îng riªng 4,9 – 5,3 g/cm3 .Th­êng gÆp trong c¸c má quÆng ®ång ë ®èi lµm giµu thø nguyªn do chalcopyrite biÕn thµnh , trong c¸c má c¸t kÕt ngËm ®ång vµ má nhiÖt ®iÖn . Th­êng gÆp trong c¸c má ®ång biÓn ®ång ( B¾c Giang ) c¸c má quÆng ®ång vµ ®iÓm quÆng ®ång ë Lai Ch©u , S¬n La , Hµ T©y , Hoµ B×nh. III.1.1.3 QuÆng chalcocite Kho¸ng vËt mµu ®en hoÆc mµu ch× x¸m tèi, Cu2S , ¸nh kim tinh thÓ hÖ thoi hoÆc d¹ng khèi . lµ nguån quÆng Cu quan träng III.1.1.4 QuÆng tennantite, Tennantite lµ mét trong nhãm c¸c kho¸ng chÊt ®­îc gäi lµ “fahlerz” hoÆc “fahlores” . Nhãm cã nghÜa lµ “ t¸i quÆng “ .Nã cã mµu x¸m ®en ,thÐp mµu x¸m, s¾t mµu x¸m hay x¸m ®en. III.1.1.5 Tetrahedrite. Tetrahedrite lµ mét trong nhãm c¸c kho¸ng chÊt ®­îc gäi lµ “fahlerz” hoÆc “fahlores” . Nhãm cã nghÜa lµ “ t¸i quÆng “.Cã mµu x¸m b¹c , Tetrahedrite vµ Tennantite lµ hai quÆng cã cïng cÊu tróc pha lª,nh­ng kh¸c nhau tû lÖ % cña arsenic vµ atimon . atimon giµu trong tetrahedrite cßn arsenic giµu trong tennantite. III.1.2 QuÆng oxit . III.1.2.1 QuÆng cuprite . Cuprite lµ quÆng ®ång ®á , kho¸ng vËt cña ®ång , phô thuéc vµo líp oxit ®¬n gi¶n Cu2O.HÖ lËp ph­¬ng . TËp hîp h¹t nhá ®Æc sÝt , d¹ng ®Êt .Mµu ®á ®Õn x¸m ch× , ¸nh kim c­¬ng hoÆc nöa kim lo¹i trªn bÒ mÆt vÕt vì . §é cøng 3,5 – 4 , khèi l­îng riªng 5,85 – 6,15 g/cm3 . III.1.2.2 QuÆng malachite . Malachite lµ mét cacbonat kho¸ng s¶n th­êng ®­îc biÕt ®Õn nh­ lµ “ ®ång cacbonat “ víi c«ng thøc CuCO3 .Cu(OH)2 . HÖ ®¬n nghiªng ,t¹p chÊt : CuO , Fe2O3 , SiO2 , …vv , gÆp tËp hîp d¹ng nhò ®¸ . thËn , sîi phãng tia , d¹ng ®Êt . Mµu xanh lôc , ¸nh thuû tinh . §é cøng 3,5 – 4 , khèi l­îng riªng 3,9 – 4,1 g/cm3 gÆp trong ®íi oxi ho¸ má quÆng ®ång ( Cu ) . Céng sinh víi azumit , cuprit , limonit . lo¹i d¹ng nhò ®¸ , d¹ng thËn dïng lµ ®¸ mü nghÖ , lo¹i d¹ng ®Êt dïng lµm bét mµu . GÆp ë má ®ång BiÓn §«ng , B¾c Giang. III.2 N­íc vµ n¨ng l­îng cña c«ng nghÖ luyÖn ®ång. Trong c«ng nghiÖp luyÖn ®ång , n­íc (n­íc nhµ m¸y) ®­îc dïng chñ yÕu cho qu¸ tr×nh röa quÆng ë nguyªn liÖu ®Çu vµo . L­îng n­íc th¶i tõ c¸c nhµ m¸y luyÖn ®ång lµ rÊt lín,v× vËy ®Ó tËn dông nguån n­íc ®ã ta cã thÓ t¸i chÕ vµ sö dông nã cho c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt kh¸c. N¨ng l­îng trong c«ng nghÖ luyÖn ®ång lµ n¨ng l­îng ®iÖn vµ than cèc .Than cèc ®­îc sö dông ®Ó nung ch¶y quÆng. Than cèc lµ s¶n phÈm t¹o thµnh tõ than ®¸ , lµ lo¹i than chøa Ýt l­u huúnh vµ Ýt tro nhê quy tr×nh luyÖn than ®¸ thµnh than cèc ë ®iÒu kiÖn yÕm khÝ trªn 10000 C. C¸c thµnh phÇn dÔ bay h¬i nh­ n­íc,khÝ than vµ tro than ®· bÞ lo¹i bá gÇn nh­ hoµn toµn . Cacbon vµ c¸c phÇn tro cßn l¹i bÞ hoµ tan lÉn vµo nhau . Mét phÇn cacbon bÞ chuyÓn sang d¹ng gièng nh­ than ch× ( hay graphÝt). Thuéc tÝnh vËt lý cña than cèc Than cèc lµ s¶n phÈm cøng vµ xèp cã mµu x¸m , thu ®­îc nhê qu¸ tr×nh luyÖn cèc cña than mì ( lo¹i than cã thÓ t¹o ta chÊt kÕt dÝnh kho ®­îc nung ë m«i tr­êng yÕm khÝ ) . TÝnh theo hµm l­îng th× than cèc chøa kho¶ng 96-98% C, phÇn cßn l¹i lµ H,S,N,O. §é xèp ®¹t 49-53% , tû träng riªng kho¶ng 1,80-1,95 g/cm3 ,tû träng biÓu kiÕn kho¶ng 1 g/cm3 ,cßn tû träng khi ë d¹ng rêi lµ kho¶ng 400-500g/cm3 ®é tro 9-12%, tû lÖ c¸c chÊt dÔ bay h¬i kho¶ng 1%. §é Èm t­¬ng ®èi kho¶ng 2-4% vµ kh«ng lín h¬n 0,5% khèi l­îng. Giíi h¹n bÒn khi bÞ n«n lµ 15-25 MPa, khi bÞ c¾t ( ®Æc tr­ng cho tÝnh bÒn v÷ng ®èi víi sù c¾t ) 6-12 MPa, n¨ng suÊt tña nhiÖt 29-30 MJ/kg. Thuéc tÝnh ho¸ häc cña than cèc Trªn 9000C, than cốc dễ dµng phục hồi khÝ cacbonic (СО2) theo phản ứng sau: С + СО2 = 2СО Ở nhiệt độ khoảng 10000C, tốc độ của phản ứng (khả năng phản ứng tiªu chuẩn của than cốc) tÝnh trªn 1 g than cốc lµ 0,1-0,2 ml СО2 trªn 1 gi©y, năng lượng tỏa ra lµ 140-200 kJ/mol. Tốc độ phản ứng với О2 (tức phản ứng ch¶y của than cốc) theo phương tr×nh: С + О2 = СО2 Lµ cao hơn một c¸ch đ¸ng kể so với phản ứng cïng СО2, vµ ở mức khoảng 5000C th× gần 0,1 ml О2 trªn 1 gi©y, năng suất tỏa nhiệt khoảng 100-140 kJ/mol. C¸c thuộc tÝnh hãa lý của than cốc được x¸c định bởi cấu tróc của nã, do cấu tróc của nã rất gần với cấu tróc lớp lục gi¸c của graphÝt . Cấu tróc của than cốc được đặc trưng bởi sự sắp xếp kh«ng hoµn hảo: c¸c phần riªng rẽ (c¸c lớp) được liªn kết bởi lực Van de Waals đã chiếm giữ một số các vị trÝ cã khả năng (vÝ dụ, xếp chồng lÉn nhau). Bªn cạnh c¸c nguyªn tử cacbon trong lưới kh«ng gian của than cốc (đặc biệt trong c¸c phần ngoại biªn của nã) cã thể ph©n bổ c¸c nguyªn tử dị thường như lưu huỳnh, nitơ, oxy. Cấu tróc vµ tÝnh chất của than cốc phụ thuộc vµo thµnh phần của mẻ than đá cũng như nhiệt độ vµ tốc độ đốt nóng mẻ than nµy. Với sự tăng lªn của hµm lượng khÝ than đ¸ vµ c¸c thµnh phần kh¸c, được đặc trưng bởi mức độ biến đổi thấp th× nhiệt độ cốc hãa bị giảm xuống vµ sự giảm đi của c¸c thµnh phần đã trong nhiệt độ nµy, khả năng phản ứng vµ khả năng ch¶y của than cốc nhận được cuối cïng lµ tăng lªn do khi tăng hµm lượng của khÝ than đ¸ trong mẻ than th× độ bền vµ độ tạo cục trung b×nh của than cốc giảm xuống, độ xốp của nó tăng lên. Sự tăng cao nhiệt độ cốc hãa cũng cã khả năng tăng độ xốp của than cốc. Khi tăng thời gian cốc hãa vµ giảm tốc độ đốt nãng th× độ xốp của than cốc cũng được tăng lªn. IV. VÊn ®Ò m«i tr­êng cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt nµy bao gåm : c¸c dßng th¶i chÝnh , quy m« dßng th¶i , ­íc tÝnh c¸c chÊt th¶i quan träng nhÊt & s¬ bé tãm t¾t c¸c ph­¬ng ¸n gi¶i quyÕt « nhiÔm theo h­íng : qu¶n lý , gi¶m thiÓu vµ xö lý . IV.1 VÊn ®Ò chÊt th¶i r¾n §a phÇn quÆng ®ång ®­îc sö dông hiÖn nay th­êng cã hµm l­îng ®ång thÊp (chøa kho¶ng 0,35% ®ång) nªn kh«ng thÓ luyÖn trùc tiÕp do ®ã tr­íc khi luyÖn ph¶i tiÕn hµnh qua c«ng ®o¹n tuyÓn kho¸ng nh»m n©ng hµm l­îng ®ång lªn 10-30%(ChÊt th¶i tõ qu¸ tr×nh nµy gäi lµ quÆng ®u«i).Ph­¬ng ph¸p tuyÓn næi lµ ph­ong ph¸p tuyÓn qu¨ng ®ång phæ biÕn hiÖn nay.VÊn ®Ò ®Æt ra lµ c¸c lo¹i thuèc dïng trong qu¸ tr×nh tuyÓn næi lµ c¸c hîp chÊt h÷u c¬ chøa l­u huúnh,phèt pho,nit¬,asen(cã thÓ g©y ung th­).Mét sè lo¹i thuèc tuyÓn th­êng dïng: Xantat: R-O-C(=S)-SH Tiocar bamat: RO-N(=R’)-C(=S)-SH §iti«phophat: (RO-)2P(=S)-SH Hîp chÊt h÷u c¬ chøa Asen BiÖn ph¸p xö lÝ th«ng dông hiÖn nay ®èi víi ®Êt ®¸ phÕ th¶i trong qu¸ tr×nh tuyÓn quÆng lµ ch«n lÊp, do ®ã cÇn mét diÖn tÝch lín hµng tr¨m hÐcta ®Ó chøa chóng,bªn c¹nh ®ã nÕu kh«ng ®­îc xö lÝ cÈn thÈn c¸c thuèc tuyÓn næi cã thÓ ngÊm vµo trong ®Êt. §Ó luyÖn ®ång tõ tinh quÆng sulfua ng­êi ta ph¶i tiÕn hµnh th«ng qua s¶n phÈm trung gian lµ sten ®ång råi míi luyÖn ®ång th«,trong qu¸ tr×nh nµy mét l­îng ®ång mµ mét sè kim lo¹i quÝ nh­ Au,Ag,Pt (kho¶ng 1% sÏ ®i ra d­íi d¹ng xØ lß theo con ®­êng c¬ häc).XØ th¶i ra nÕu kh«ng ®­¬c tËn thu kim lo¹i th× th­êng ®­îc mang ®i ch«n lÊp hoÆc cã mét sè n¬i sÏ ®­îc dïng ®Ó ®ãng g¹ch,l¸t ®­êng. Trong qu¸ tr×nh luyÖn Sten ra ®ång th«,chÊt th¶i r¾n chñ yÕu lµ xØ cña qu¸ tr×nh «xi ho¸ t¹o xØ sulfua s¾t cã trong sten ®ång(xØ nµy cã chøa FeO.SiO2) vµ xØ trong giai ®o¹n «xi ho¸ hoµn nguyªn ®ång(xØ gåm mét l­îng nhá oxit kÏm,oxit ch× vµ kho¶ng 1% ®ång nguyªn liÖu).Th­êng th× c¸c lo¹i xØ trªn sÏ ®­îc ch«n lÊp. Trong ®ång th« luyÖn tõ Sten cßn chø nhiÒu t¹p chÊt vµ mét l­îng ®¸ng kÓ c¸c kim lo¹i quÝ ,do ®ã ®Ó khø t¹p chÊt vµ thu ®ång s¹ch 99,95-99,99% cÇn tiÕn hµnh qu¸ tr×nh tinh luyÖn ®ång gåm hai b­íc: ho¶ tinh luyÖn vµ ®iÖn ph©n.Giai ®o¹n ho¶ tinh luyÖn ph¸t sinh ra mét l­îng xØ(c¸c oxit kim lo¹i t¹p kh«ng tan vµo Cu).Mét phÇn xØ cña giai ®o¹n nµy sÏ ®­îc t¸i sö dông ®Ó luyÖn ra Sten ®ång,phÇn cßn l¹i sÏ ®­îc ®em ch«n lÊp.Trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n,chÊt th¶i r¾n chñ yÕu lµ bïn an«t(trong bïn cã chøa nhiÒu kim lo¹i quÝ nh­ Au,Ag nÕu kh«ng ®­îc tËn thu sÏ g©y l·ng phÝ lín,tuy nhiªn do c«ng nghÖ cña c¸c nhµ m¸y ViÖt Nam cßn thÊp nªn phÇn lín bïn ®­îc ®em ®i ch«n lÊp). Mét sè lo¹i chÊt th¶Ø r¾n kh¸c nh­ m¸y mãc thiÕt bÞ háng,dông cô b¶o hé lao ®éng cña c«ng nh©n,hay r¸c th¶i sinh ho¹t cña c«ng nh©n tuy kh«ng lµ chÊt th¶i ®Æc thï nªn biÖn ph¸p xö lÝ sÏ lµ ph©n lo¹i råi xö lÝ. IV.2 VÊn ®Ò n­íc th¶i Nø¬c th¶i trong c«ng nghÖ luyÖn ®ång cã tõ nhiÒu nguån víi tÝnh chÊt kh¸c nhau. Trong kh©u tuyÓn quÆng,n­íc th¶i chñ yÕu lµ n­íc röa chøa c¸c t¹p chÊt v« c¬ cã hµm l­îng chÊt r¾n l¬ löng cao.Trong ho¶ luyÖn n­íc tham gia qu¸ tr×nh lµm nguéi khÝ lß nung ( n­íc th¶i lo¹i nµy chøa thµnh phÇn t¹p chÊt cña quÆng,®ång kim lo¹i). Mét nguån n­íc th¶i kh¸c lµ n­íc röa s¶n phÈm,l¾ng gÆn läc s¶n phÈm,dung dÞch th¶i nµy th­êng mang tÝnh axÝt cã chøa thµnh phÇn kim lo¹i cÇn luyÖn còng nh­ mét sè chÊt hoµ tan do hoµ tan quÆng nh­ As,Fe th«ng th­êng c¸c lo¹i n­íc th¶i nµy sÏ ®­îc thu gom vµo c¸c hå chøa,l¾ng råi xö lÝ vi sinh. Khi ®iÖn ph©n,dung dÞch th¶i cña chÊt ®iÖn ph©n ®­îc th¸o liªn tôc ®Ó gi÷ cho t¹p chÊt trong dung dÞch ë d­íi h¹n cho phÐp.Dung dÞch nµy chøa sunphat ®ång,axÝt sunphuaric,t¹p chÊt Ni,As.B­íc ®Çu trong viÖc xö lÝ dung dÞch nµy lµ thu l¹i Cu b»ng c¸ch ®iÖn ph©n víi cùc d­¬ng kh«ng tan.Tuy vËy trong qu¸ tr×nh nay th­êng cã kh¶ n¨ng t¹o asin do trong dung dÞch cã As AsO-+3H2=AsH3+3OH- Do ®ã dung dÞch ®­îc chiÕt li b»ng dung m«i h­ò c¬ tr­íc khi ®iÖn ph©n. Víi môc ®Ých khö bít t¹p chÊt trong dung dÞch thu håi kim lo¹i cã Ých tõ dung dÞch cã hµm l­îng thÊp ng­êi ta dïng qu¸ tr×nh xi m¨ng ho¸.C¸c ph¶n øng xi m¨ng ho¸: Fe + Cu+=Cu+Fe2+ Fe + 2H+=Fe2++H2 th­êng kÌm theo gi¶i phãng mét l­îng nhá PH3,AsH3,bëi mÆt s¾t th­êng chøa mét l­îng nhá P,As ë d¹ng photphua vµ asennua. Fe3P2 + 6H+=2PH3+3Fe2+ Fe3As2 + 6H+=2AsH3+3Fe2+ HiÖn nay ®ång s¹ch ®­îc s¶n xuÊt mµ kh«ng cÇn dïng mÆt s¾t b»ng c¸ch chiÕt ly Cu b»ng dung m«i h÷u c¬. Mét sè nguån n­íc th¶i kh¸c nh­ :n­íc lµm m¸t thiÕt bÞ(lo¹i n­íc nµy ®­îc quy ­íc lµ s¹ch,tuy kh«ng bÈn nh­ng khi sö dông ë nhiÖt ®é cao nã kÐo theo gØ s¾t ë c¸c thiÕt bÞ truyÒn nhiÖt vµ khi cã sù cè sÏ lµm cho n­íc bÞ nhiÔm bÈn,n­íc th¶i lo¹i nµy lµm cho nguån n­íc t¨ng nhiÖt ®é nguån nø¬c, mÆt kh¸c do nghÌo oxi hoµ tan nªn nã cã thÓ lµm chÕt c¸c lo¹i sinh vËt),n­íc th¶i sinh ho¹t cña c«ng nh©n.L­îng n­íc th¶i trung b×nh cña mét nhµ m¸y 9-14m3/ha/ngµy.C¸c lo¹i n­íc th¶i nµy th­êng ®­îc gom vµo c¸c hå chøa xö lÝ l¾ng,vi sinh tr­íc khi th¶i ra m«i tr­êng. IV.3 VÊn ®Ò khÝ th¶i vµ khãi bôi Trong c¸c nhµ m¸y luyÖn ®ång khãi bôi,khÝ th¶i th­êng ph¸t sinh trong kh©u tuyÓn quÆng vµ ho¶ luyÖn quÆng ®ång. Trong qu¸ tr×nh nghiÒn quÆng bôi ph¸t sinh lµ kh«ng thÓ tr¸nh khái . §Ó kh¾c phôc bôi biÖn ph¸p th­êng ®­îc ¸p dông hiÖn nay lµ phun n­íc(biÖn ph¸p nµy dùa trªn hiÖn t­îng hÊp thô b¸m dÝnh c¸c h¹t bôi trªn bÒ mÆt giät n­íc),cïng víi ®ã cã thÓ lµ trång c¸c hµng rµo c©y xanh ng¨n c¸ch khu vùc nghiÒn quÆng víi c¸c khu vôc kh¸c. Khi thu håi Cu tõ quÆng sunfua , SO2 ®­îc t¹o ra víi sè l­îng lín (SO2 lµ mét khÝ ®éc g©y t¸c h¹i tíi hÖ thÇn kinh.tiªu ho¸),kho¶ng 30% khÝ nµy hiÖn nay ®­îc sö dông ®Ó s¶n xuÊt H2SO4 cßn l¹i ®­îc th¶i ra m«i tr­êng ( SO2 ®­îc th¶i ®i v× nång ®é cña nã trong khÝ th¶i chØ 1-2%, qu¸ thÊp ®Ó dïng trùc tiÕp s¶n xuÊt axÝt).Hµng tr¨m tÊn SO2 tõ nguån nµy ®­îc th¶i ra m«i tr­êng mçi n¨m.Cã nhiÒu h­íng ®Ó xö lÝ SO2 nh­ t¹o khÝ x¶ giµu SO2 thÝch hîp cho viÖc s¶n xuÊt H2SO4 hoÆc s¶n sinh ra l­u huúnh nguyªn tè(c¸ch nµy xem ra lµ lÝ t­ëng v× l­u huúnh dÔ l­u kho vµ vËn chuyÓn cã thÓ chuyÓn thµnh SO2 hay H2SO4 khi cÇn thiÕt.VÒ ph­¬ng diÖn nµy chØ cã ph­¬ng ph¸p thuû luyÖn lµ cã triÓn väng v× nã lµ con ®­êng duy nhÊt dÉn ®Õn l­u huúnh nguyªn tè mét c¸ch trùc tiÕp,tuy vËy do ph­¬ng ph¸p thuû luyÖn th­êng rÊt tèn kÐm nªn Ýt ®­îc ¸p dông).Sau ®©y lµ mét sè biÖn ph¸p cô thÓ: C¶i tiÕn c«ng nghÖ s¶n xuÊt H2SO4 ®Ó sö dông khÝ lß luyÖn chØ chøa 1% SO2 thay v× khÝ lß th«ng th­êng chøa 10% SO2.Thu gom cã hiÖu qu¶ khÝ to¶ ra khi chuyÓn ho¸ Sten tr¾ng hoÆc sö dông lß ®iÖn thay cho lß ph¶n x¹. Lo¹i bá kh«ng g©y « nhiÔm m«i tr­êng:®iÒu naú thùc hiÖn b»ng c¸ch hÊp thô bëi mét chÊt r¾n nh­ CaO hoÆc CaCo3 ®Ó t¹o ra CaSO4 SO2 + 1/2 O2 + CaO =CaSO4 SO2 + 1/2 O2 + CaCO3 = CaSO4 + CO2 Khã kh¨n cña ®Ò xuÊt nµy lµ ph¶i xö lÝ mét l­îng chÊt r¾n lín(th«ng th­êng ph¶i dïng 3 tÊn v«i,ph¶i xö lÝ trªn 4 tÊn CaSO4 khi cÇn lo¹i bá 1 tÊn l­u huúnh.) Cã nhiÒu c¸ch kh¸c nhau ®Ó sö dông SO2: ChuyÓn SO2 thµnh H2SO4 lo·ng b»ng c¸ch oxi ho¸ cã xóc t¸c trong pha n­íc ( SO2+1/2O2+H2O = H2SO4,axÝt ®­îc lµm ra lµ H2SO4 10-15% cã thÓ lµm ®Ëm dÆc tíi 70% bëi hÖ thèng tuÇn hoµn, ®èt ch×m). HÊp thô chän läc trong hydr«xit amon råi ®­a ra thÞ tr­êng b¸n d­íi d¹ng ph©n bãn (SO2+1/2O2+2NH4OH=(NH4)2SO4+H2O ; ph­¬ng ¸n nµy dùa trªn viÖc chuyÓn SO2thµnh SO3 sau ®ã phun h¬i NH3vµo dßng khÝ ®Ó t¹o ra c¸c tinh thÓ nhá mÞn sunphat am«n ®­îc t¸ch bëi c¸c tói v¶i). T¹o ra S nguyªn tè: hÊp thô chän läc SO2bëi H2O ( ®é hoµ tan cña SO2 bëi n­íc lµ 228g/l ë 00C;5,8g/l ë 900C.§Ó hÊp phô 1 tÊn SO2cÇn 1 tÊn n­íc).Sau ®ã cho t­¬ng t¸c víi mét chÊt láng,qua nhiÒu b­íc xö lÝ ®Ó t¹o ra H2S-chÊt dÔ chuyÓn ®æi thµnh l­u huúnh nguyªn tè( qu¸ tr×nh nµy sö dông NaAlO2 r¾n dung dÞch n­íc cña xitrat natri,hçn hîp nãng ch¶y cña Na2CO3-LiCO3-K2CO3.Trong hÖ nµy khÝ lß chøa mét l­îng nhá SO2,l­îng d­ O2lín,kÕt hîp l¹i t¹o thµnh sunphua kiÒm,sau ®ã ph¶n øng víi H2®Ó t¸i sinh chÊt ph¶n øng vµ t¹o ra H2S).Cuèi cïng ®Ó t¹o ra l­u huúnh nguyªn tè ng­êi ta tiÕn hµnh hoµn nguyªn b»ng C hoÆc khÝ tù nhiªn ë 1200c: SO2+C=S+CO2 2SO2+CH4=2S+CO2+2H2O Ngoµi khÝ SO2vµ bôi trong qu¸ tr×nh tuyÓn quÆng,trong c¸c nhµ m¸y luyÖn ®ång cßn cã bôi kh¸c lµ c¸c h¹t mÞn cña vËt liÖu xö lÝ trong lß bÞ kÐo theo khi ra ngoµi,mét phÇn trong sè chóng ®­îc thu l¹i v× 2 lÝ do: Thu håi hµm l­îng kim lo¹i cã gi¸ trÞ,phßng ngõa « nhiÔm m«i tr­êng. Ph­¬ng ph¸p khö bôi chñ yÕu phô thuéc kÝch th­íc h¹t, nhiÖt ®é vµ ®é Èm cña khÝ . ThiÕt bÞ sö dông sö dông trong qu¸ tr×nh xö lÝ ®­îc ph©n ra thiÕt bÞ thu bôi kh« ho¨c ­ít ( C¸c thiÕt bÞ thu bôi kh« gåm cã buång thu bôi träng lùc cã tÊm ch¾n , xiclon , thu bôi tói v¶i. Trong c¸c thiÕt bÞ thu bôi ­ít c¸c h¹t bôi va ch¹m víi n­íc ®­îc thu ë d¹ng bïn , tiÕp theo ph¶i läc,sÊy b·läc,tuÇn hoµn n­íc.ThiÕt bÞ dïng trongph­¬ng ph¸p ­ít lµ th¸p röa,th­êng gåm tõ 2 ®Õn 3 thiÕt bÞ nèi víi nhau.Ph­¬ng ph¸p thu bôi ­ít rÊt ®­îc ­a chuéng). IV.4 VÊn ®Ò vi khÝ hËu C¸c chÊt th¶i tõ c¸c giai ®o¹n trong c«ng nghÖ luyÖn ®ång kh«ng chØ ¶nh h­ëng ®Õn søc khoÎ cña c«ng nh©n lµm viÖc trong nhµ m¸y mµ cßn ¶nh h­ëng ®Õn c¸c vïng l©n cËn. HiÖn nay ®Ó gi¶m nång ®é c¸c chÊt ®éc h¹i ®Õn giíi h¹n cho phÐp trong khÝ quyÓn ng­êi ta th­êng lµm khuyÕch t¸n c¸c chÊt ®ã vµo trong khÝ quyÓn (x©y nh÷ng èng khãi ®­a c¸c khÝ ®éc vµo m«i tr­êng) BiÖn ph¸p nµy th­êng rÊt tèn kÐm mµ kh«ng gi¶i quyÕt triÖt ®Ó vÊn ®Ò(nhµ m¸y luyÖn ®ång Copper Cliff Ontario ë Canada x©y dùng n¨m 1972,víi chiÒu cao èng khãi lµ 381m(vèn ®Çu t­ lµ 25 triÖu USD),mçi ngµy nhµ m¸y nµy th¶i ra m«i tr­êng 2500 tÊn SO2,tuy kh«ng thÓ ph¸t hiÖn ®­îc bÊt mét khÝ ®éc h¹i nµo trong líp kh«ng khÝ ë d­íi thÊp xung quanh nhµ m¸y nh­ng kh«ng d¸m ®¶m b¶o c¸c khÝ nay kh«ng r¬i xuèng cïng víi n­íc m­a). N­íc th¶i tõ c¸c nhµ m¸y luyÖn ®ång(th­êng cã nhiÖt ®é cao, nghÌo oxi) vµ n­íc tõ c¸c b·i ch«n lÊp chÊt th¶i r¾n(th­êng chøa mét sè kim lo¹i vµ thuèc tuyÓn quÆng)nÕu kh«ng ®­îc thu gom xö lÝ mµ th¶i trùc tiÕp ra m«i tr­êng sÏ g©y « nhiÔm nguån n­íc. Trong c¸c nhµ m¸y luyÖn ®ång th­êng dïng khÝ ,h¬i n­íc,vµ c¸c vËt liÖu nãng ch¶y(muèi nãng ch¶y,xØ,sten,kim lo¹i) vµ vµ c¸c vËt liÖu nµy th­êng rÊt dÔ g©y ch¸y næ nªn cÇn ®­îc sö dông phï hîp(®Ó kim lo¹i nãng ch¶y hoÆc xØ nãng ch¶y vµo nuíc víi môc ®Ých lµm nguéi chø kh«ng lµm ng­îc l¹i sÏ g©y næ,Sten nãng ch¶y nguy hiÓm khi tiÕp xóc víi n­íc v× sÏ t¹o ra H2S lµ chÊt g©y næ). Mét sè vÊn ®Ò « nhiÔm kh¸c nh­ :tiÕng ån trong c¸c nhµ m¸y luyÖn ®ång(trong qu¸ tr×nh tuyÓn quÆng),dÇu b¶o d­ìng cña c¸c thiÕt bÞ m¸y mãc dïng trong nhµ m¸y(do tÝnh chÊt ®Æc biÖt cña c¸c lo¹i dÇu nµy lµ rÊt bÒn trong ®iÒu kiÖn m«i tr­êng nªn cÇn cã biÖn ph¸p thu gom ),hay bøc x¹ nhiÖt(trong qu¸ tr×nh thiªu kÕt,ho¶ luyÖn) ¶nh h­ëng trùc tiÕp tíi søc khoÎ ng­êi c«ng nh©n. Bªn c¹nh ®ã,do ®Æc thï cña nhµ m¸y luyÖn ®ång,ng­êi c«ng nh©n ph¶i lµm viÖc trong m«i tr­êng axÝt,ng­êi c«ng nh©n ph¶i cã thiÕt bÞ b¶o hé(nh­ quÇn ¸o,khÈu trang) HiÖn nay,ë ViÖt Nam phÇn lín c¸c nhµ m¸y hay c¬ së luyÖn ®ång (c¸c lµng nghÒ thñ c«ng)th­êng n»m gÇn khu d©n c­(mµ kh«ng cã c¸c vïng ®Öm),trong khi c«ng nghÖ cña c¸c nhµ m¸y th­êng lac hËu nªn g©y ra vÊn ®Ò « nhiÔm nghiªm träng trong nhµ m¸y vµ c¸c khu d©n c­ liÒn kÒ.Do ®ã cÇn ph¶i di dêi c¸c nhµ m¸y,lµng nghÒ ra mét khu vùc riªng. Tµi liÖu tham kh¶o Gi¸o tr×nh qu¸ tr×nh s¶n xuÊt c¬ b¶n Gi¸o tr×nh c«ng nghÖ xö lÝ n­íc th¶i T¸c gi¶ : TrÇn V¨n Nh©n VÊn ®Ò « nhiÔm trong c«ng nghiÖp má vµ luyÖn kim T¸c gi¶ : Fathi Habashi DÞch gi¶ : Lª Xu©n Khu«ng 4) §¹i c­¬ng luyÖn kim 5) Kü thuËt ho¸ häc ®¹i c­¬ng (TS Hoµng ThÞ DiÖu V©n) 6) http:// www.copper.com 7) 8)

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docCông nghệ luyện Đồng.doc