Bộ Giáo Dục & Đào Tạo *** Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Khoa Học & Công Nghệ Môi Trường Bộ Môn : Các QTSX Cơ Bản Đề tài : Công nghệ luyện đồng GVHD :ThS Đinh Bách Khoa Nhóm SVTH : Nguyễn Hải Dương Nguyễn Thanh Hiếu Mai Quang Dương Hoàng Dương HàNội 2008 Công Nghệ Luyện Đồng Tóm Tắt Công Nghệ Luyện Đồng I Tình hình sản xuất giới nước ; sơ lược công nghệ Sinh viên thực : Nguyễn Hải Dương II Đặc thù công nghệ phân công tìm hiểu Thuyết minh công nghệ sản xuất , phân tích ưu , nhược điểm ; Sinh viên thực : Nguyễn Thanh Hiếu III Đặc điểm sử dụng nguyên nhiên vật liệu , nước lượng công nghệ sản xuất Sinh viên thực : Mai Quang Dương IV Vấn đề môi trường công nghệ sản xuất bao gồm : dòng thải , quy mô dòng thải , ước tính chất thải quan trọng & sơ tóm tắt phương án giải ô nhiễm theo hướng : quản lý , giảm thiểu xử lý Sinh viên thực : Hoàng Dương Page I Tình hình sản xuất giới nước ; sơ lược công nghệ Đồng kim loại xuất khoảng 3000 năm trước công nguyên ,sự xuất đồ đồng làm cho sản xuất người thay đổi đI nên tầm cao Cho tới ngày ngành công nghiệp luyện đồng phát triển mạnh mẽ I.1 Tình hình sản xuất đồng giới Hiện giới với công nghệ tiên tiến cho sản phẩm đồng có chất lượng cao với 99,99% Cu nguyên chất Những nước giới có ngành công nghiệp luyện đồng phát triển như: Chile,Indonexia,Trung Quốc,Conggo,Mehico….Chính nước sở hữu công nghệ luyện đồng tiên tiến giới Ơ Chile ngành sản xuât đồng ngành kinh tế đem lại lợi nhuận với tỉ trọng chiếm tới 38% tổng doanh thu kinh tế nước (số liệu năm 2006).Cũng nước mỏ đồng lớn giới : Mỏ Escondidec sản lượng khai thác năm 1,215 triệu Mỏ Elteniente sản lượng 438000 tấn/năm Mỏ Chuquicamata sản lượng 760000 tấn/năm Mỏ Collahuasi sản lượng 495000 tấn/năm … Tổng sản lượng khái thác nước 5,6 triệu tấn/năm (2005).Chile có kế hoạch đầu tư 15,22 tỷ $ vào ngành sản xuất đồng đẻ nâng sản lượng nên 6,34 triệu năm 2010 Ngoài Chile nước khác sở hữu nhũng mỏ đồng lớn giới : Indonexia với mỏ Crusberg-papua lớn thứ giới công ty FreeportMcmoran Copper&Gold Mỹ chiu trách nhiệm khai thác sản lượng 600000tấn/năm.(2005-2006) Page Mỏ Teke Fubgurume Conggo thuộc công ty Phelps Đoge kiểm soát.Mỏ Gobi Monggolia thuộc công ty Ivanhoe Mines kiểm soát Mỏ La Caridad bác Mehico Mỏ Kansanshi Dambia Ngoài Trung Quốc có ngành công nghiệp đồng phát triển với sản lượng khai thác là:650000 tấn/năm Tại Ân Độ xuất 500000 tấn/năm Sản lượng đồng giới ngày tăng với ảnh hưởng lớn từ Chile.Và năm 2010 dự đoán lượng tiêu thụ đồng giới khoảng 21,2 triệu tấn/năm Hiện có công nghệ dùng phổ biến hỏa luyện thủy luyện,ngoài cung có công nghệ khác ngâm triết đồng I.2 Tình hình sản xuất đồng Việt Nam Hiện lượng đồng tiêu thụ nước nhập bên Nhu cầu sử dụng đồng nước ngày cao làm cho nhà máy luyện đồng Tăng Loong Việt Nam đa đời Lào Cai (mỏ Xin Quyền)thuộc tổng công ty khoáng sản Việt Nam.Hiện công ty dã vào hoạt động từ quý năm 2008 dã cho lò mẻ đồng hỏa luyện có trọng lượng 20 Cu.Nhà máy vào hoạt động với công suất 10000 Cu thụ 341 Kg Au 99,99%,146 kg Ag 99,95%,40000 axit sunfuric Mỏ Xin Quyền công ty Vincomin làm chủ nhóm khai thác khai thác 1,1 đến 1,2 triệu quặng Cu/năm Sản xuát khoảng 42000 quặng nguyên chất 25% Cu,110000 quặng Fe,20000 quặng sunfua Hiện nhà máy sử công nghệ trung quốc để sản xuất đồng dương cực (đồng catot 99,5%)qua công đoạn là: Lấy tinh quặng đồng từ nhà máy tuyển nấu luyện lò thủy khấu sơn để sten 15% Cuồi tăng nấu luyện lò chuyển thành Cu 99%.Tinh luyện lò phản xajthanhf Cu 99,5%.ngoài bùn điện phân nấu luyện đẻ thu Au Ngoài nhà máy quan tâm tới vấn đề bảo vệ môi trường Page II Đặc thù công nghệ 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, phế liệu công nghiệp chứa đồng phế phẩm sinh hoạt Đồng luyện từ phế phẩm chiếm khoảng 30% so với tổng sản lượng đồng sản xuất hang năm Quặng đồng chứa hàm lượng đồng ít,quặng chia làm loại: + Quặng sunfua đồng sắt + Quặng oxit đồng Các tinh quặng đồng sau tuyển chứa tứ 8-35% Cu tuyển chọn lọc thu tinh quặng đồng tinh quặng chì,kẽm,niken II.2 Phương pháp luyện đồng Có phương pháp luyện đồng : + Hỏa luyện + Thủy luyện Hỏa luyện dung để xử lý quặng sunfua đồng Thủy luyện áp dụng cho quặng oxit đồng tự nhiên Tuy nhiên hỏa luyện thi thu hồi đồng kim loai quý thủy luyện thi không.vì hỏa luyen dùng nhiều Thống kê hàng năm 90% đồng sản xuất hỏa luyện,10%sản xuất thủy luyện II.3 Sau mô hình trình sản xuất: Page Sản phẩm đầu vào Quặng ,tinh quặng phế liệu đồng… Công nghệ sản xuất Sản phẩm đầu : đồng kim loai quý II.4 Sơ đồ hỏa luyện đồng Trợ dung đdung Tinh quặng đồng Bụi Thiêu kết Khí lò Trợ dung Thu bụi Bụi Luyện sten đồng Xỉ SX H2SO4 Khí lò Sten Thổi luyện Xỉ Khí lò Thu bụi Đồng thô sten : hỗn hợp sunfua tạp nói phần luyện Hỏa tinh luyện Đồng thô Xỉ Điện phõn Muối catot Bùn anôt Xử lý thu hổi Ag, Au, Cu, kim loại quý khác Page II.4.1 Thiêu kết tinh quặng đồng : Trong tinh quặng đồng chứa lượng S lớn, đồng có hàm lượng không cao Quá trình luyện tiến hành đồng thời lò phản xạ lò điện hiệu suất khử S thấp Sten thu hàm lượng Cu không cao, trình luyện Sten sau tốn Do phải tiến hành thiêu đốt để cháy bớt lưu huỳnh, biến phần sắt sunfua thành sắt oxit dạng xỉ, khử bớt tạp chất có hại cho trình luyện kim loại đồng thời có tác dụng trộng phối liệu trước luyện Quá trình luyện thiêu kết trình oxy hóa đốt cháy sulfua biến chúng thành oxit Các phản ứng trình thiêu hỏa tinh luyện đồng sau: Khi nhiệt độ cao 2CuFeS2 = Cu2S + 2FeS + 1/2S2 FeAsS = FeS + As FeS2 = FeS + 1/2 S2 2FeS +7/2O2 = Fe2O3 + 2SO2 + Q Cu2S + 2O2 = 2CuO + SO2 S + O2 = SO2 Ngoài có phản ứng FeS với Cu2S FeS + Cu2O = FeO + Cu2S Khi nhiệt độ thấp xảy phản ứng tạo đồng sắt sulfat CuS + 2O2 = CuSO4 FeS + O2 = FeSO4 Ngoài ra, số oxit có tính axit tác dụng với oxit mang tính Bazơ tạo thành sản phẩm phức 2CaO.SiO2; FeO.SiO2; MeO.Fe2O3 Page Các phản ứng phản ứng tỏa nhiệt nên trình tự nhiệt Quá trình thiêu thường tiến hành 850oC, trường hợp thiêu kết phải tiến hành nhiệt độ chảy nhão nguyên liệu khoảng 1050-1100oC II.4.2 Qúa trình sten đồng Sten đồng sản phẩm trung gian hỏa luyện tinh quặng đồng Là sản phẩm sunfua kim loại 80-90%la Cu2S, FeS2 Trong trình luyện đồng từ tinh quặng sulfua người ta phải tiến hành thông qua sản phẩm trung gian Sten đồng luyện thành đồng thô lý sau: - Sten đồng chất tập hợp tốt đồng, hầu hết đồng vào Sten dạng Cu2S, theo xỉ với lượng hạn chế - Sten đồng có khả hòa tan tốt kim loại quý Au, Ag, Pt hầu hết kim loại quí tan vào sten, 1% vào xỉ theo đường học - Nếu luyện thẳng đồng thô phải thiêu hết lưu huỳnh quặng để chuyển thành oxit, tốn nhiên liệu lượng đồng mát vào xỉ lớn kéo theo mát kim loại quý vào xỉ không thu hồi lớn Trong trình luyện xảy biến đổi hóa lý sau: FeS + Cu2S = FeS.Cu2S (sten) FeS + 6Fe2O3 + SiO2 = 7(2FeO.SiO2) + 2SO2 6(MeO.Fe2O3) + 2FeS + 7SiO2 = 6MeO + 7(2Fe2O3.SiO2) + 2SO2 Các oxit tạp CaO tác dụng với SiO2 FeO tạo thành xỉ dễ chảy, chảy dồ xuống phía Ngoài xảy phản ứng hoàn nguyên đồng thành đồng kim loại 2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2 Nhưng có FeS đồng tác dụng để tạo thành Cu 2S vào sten sắt sắt bị oxi Page không khí SO2 SO3 oxi hóa thành FeO vào xỉ II.4.3 Luyện sten đồng thô Quá trình thực lò thổi gió, sử dụng oxi không khí oxi để thực phản ứng Quá trình chia thành giai đoạn chính: Giai đoạn 1: Oxi hóa tạo xỉ Sử dụng không khí có áp suất cao thổi vào khối sten lỏng vào phản ứng oxy hóa sulfua xảy mãnh liệt 3-4 lần 2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2 + 185500 cal Nhưng sau đó, lực đồng với lưu huỳnh lớn sắt với lưu huỳnh nên xảy phản ứng: Cu2O + FeS = Cu2S + FeO 2FeO + SiO2 = 2FeO.SiO2 + 8100 cal Do giai đoạn có phản ứng oxy hóa tạo xỉ sulfua sắt theo phản ứng tổng quát: Vì giai đoạn phải không ngừng cung cấp bột thạch anh để tạo xỉ Kết thúc giai đoạn 1, nghiêng 2FeS + O2 + SiO2 = 2FeO.SiO2 + 2SiO2 + 233400cal lò tháo xỉ ngoài, nạp tiếp liệu (sten), SiO2 thực trình thổi luyện Mỗi mẻ luyện nạp sten 2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2 + 225300 cal Giai đoạn 2: Oxy hóa hoàn nguyên Kết thúc giai đoạn 1, tiến hành thổi gió giai đoạn Phản ứng giai đoạn chủ yếu phản ứng oxy hóa sulfua đồng: khí lò có lượng nhỏ oxit kẽm, oxit chì khoảng 1% đồng nguyên liệu Page Và phản ứng hoàn nguyên Cu2O Cu2S: 2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2 – 30000 cal Giai đoạn kết thúc lò không khói trắng (SO2) Sản phẩm trình đồng thô, xỉ khí lò Hiệu suất thu hồi đồng đạt đến 98% tùy hàm lượng đồng Sten Đồng thô thu có thành phần đồng khoảng 9799%, Sb antimoan); As; Ni; Bi; Au, Ag Khí lò có thành phần chủ yếu SO2, áp dụng biện pháp chống hở hàm lượng SO2 đạt từ 6-10% (Nồng độ SO2>3% sử dụng làm nguyên liệu điều chế axit sulfuric) Ngoài 2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + SO2 + 186000 cal II.4.4 Tinh luyện đồng đồng Cu2O + CH4 = CO2 + 2H2O + 8[Cu] Giai đoạn hoàn nguyên tiến hành đến đồng lỏng khoảng 0,30,5% Cu2O Sau trình hỏa tinh luyện, hầu hết kim loại quý nằm nguyên đồng Đồng đúc thành anốt để tinh luyện điện phân đúc thành thỏi để sử dụng trường hợp không cần Trong đồng thô luyện từ Sten chứa nhiều chất tạp lượng đáng kể kim loại quí Do cần tiến hành trình tinh luyện để khử chất tạp thu đồng 99,9599,99% Quá trình tinh luyện đồng diễn theo bước: Hỏa tinh luyện điện phân Bước 1: Hoả tinh luyện Page 10 Quặng đồng Đồng luyện từ phế liệu chiếm khoảng 30% so với đồng luyện từ quặng Hiện người ta tìm thấy khoảng 240 khoáng vật ( quặng chứa đồng ) có 10 loại số có ý nghĩa ngành công nghiệp luyện kim Quặng chia làm hai loại , quặng sunfua khoáng sản sunfua tạo thành , quặng oxit khoáng oxit ,silicat cacbonat tạo thành Quặng đồng nghèo chứa đồng thấp 1% , quặng đồng trung bình chứa 1-3 % đồng , cao 3% gọi quặng giàu Đa phần khai thác quặng nghèo chứa 0,35% đồng , quặng đồng thường cộng sinh với nhiều kim loại khác Ni , Co , Pb , Zn , Fe nên thành phần phức tạp Đa phần quặng đồng dạng sunfua Dưới số quặng phổ biến sử dụng công nghệ luyện đồng Quặng sunfua Thành phần % Công thức cấu tạo Cu Fe S 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 Tetrahedrite Cu12 Sb4 S13 45,9 Chalcocite Cu2 S 40 Quặng oxit Công thức cấu tạo Sb As 13,9 24,9 29,2 60 Thành phần % Cu Cuprite Cu2 O 88,9 Malachite CuCO3 Cu(OH)2 28, Fe S Sb As III.1.1 Quặng sunfua Page 13 III.1.1.1 Quặng chalcopyrite Trong quặng sunfua quặng chalcopyrite phân bố rộng Chalcopyrite có màu đồng thau , có ánh kim , có độ cứng lớn Chalcopyrite,khoáng vật đồng,thuộc lớp sunfua CuFeS tạp chất Xesi,telu ,kẽm,vàng,bạc,vvv,hệ tứ phương Màu vàng thau,ánh kim mạch Tập hợp hạt, khối,đặc sit,hạt xâm nhiễm,mạch,dạng cần,dạng then ,vvvĐộ cứng 3-4,khối lượng riêng 4,1-4,39 g/cm3 Thường gặp mỏ nguồn gốc macma dung li ,scacnơ,nhiệt hạch,trầm tích.Phổ biến mỏ quặng đồng sinh (Lào Cai),mỏ đồng–niken Bản Xang (Sơn La ) III.1.1.2 Quặng bornite Bornite,khoáng vật đồng thuộc lớp Cu5 Fe S4 Hệ lập phương ,đa hình ,tập hợp hạt ,khối đặc sịt Màu sẫm ,đỏ màu đồng với tia màu sặc sỡ mặt ánh bán kim Độ cứng 3,0 ; khối lượng riêng 4,9 – 5,3 g/cm3 Thường gặp mỏ quặng đồng đối làm giàu thứ nguyên chalcopyrite biến thành , mỏ cát kết ngậm đồng mỏ nhiệt điện Thường gặp mỏ đồng biển đồng ( Bắc Giang ) mỏ quặng đồng điểm quặng đồng Lai Châu , Sơn La , Hà Tây , Hoà Bình III.1.1.3 Quặng chalcocite Khoáng vật màu đen màu chì xám tối, Cu2S , ánh kim tinh thể hệ thoi dạng khối nguồn quặng Cu quan trọng Page 14 III.1.1.4 Quặng tennantite, Tennantite nhóm khoáng chất gọi “fahlerz” “fahlores” Nhóm có nghĩa “ tái quặng “ Nó có màu xám đen ,thép màu xám, sắt màu xám hay xám đen III.1.1.5 Tetrahedrite Tetrahedrite nhóm khoáng chất gọi “fahlerz” “fahlores” Nhóm có nghĩa “ tái quặng “.Có màu xám bạc , Tetrahedrite Tennantite hai quặng có cấu trúc pha lê,nhưng khác tỷ lệ % arsenic atimon atimon giàu tetrahedrite arsenic giàu tennantite III.1.2 Quặng oxit III.1.2.1 Quặng cuprite Cuprite quặng đồng đỏ , khoáng vật đồng , phụ thuộc vào lớp oxit đơn giản Cu2O.Hệ lập phương Tập hợp hạt nhỏ đặc sít , dạng đất Màu đỏ đến xám chì , ánh kim cương nửa kim loại bề mặt vết vỡ Độ cứng 3,5 – , khối lượng riêng 5,85 – 6,15 g/cm3 Page 15 III.1.2.2 Quặng malachite Malachite cacbonat khoáng sản thường biết đến “ đồng cacbonat “ với công thức CuCO3 Cu(OH)2 Hệ đơn nghiêng ,tạp chất : CuO , Fe2O3 , SiO2 , …vv , gặp tập hợp dạng nhũ đá thận , sợi phóng tia , dạng đất Màu xanh lục , ánh thuỷ tinh Độ cứng 3,5 – , khối lượng riêng 3,9 – 4,1 g/cm3 gặp đới oxi hoá mỏ quặng đồng ( Cu ) Cộng sinh với azumit , cuprit , limonit loại dạng nhũ đá , dạng thận dùng đá mỹ nghệ , loại dạng đất dùng làm bột màu Gặp mỏ đồng Biển Đông , Bắc Giang III.2 Nước lượng công nghệ luyện đồng Trong công nghiệp luyện đồng , nước (nước nhà máy) dùng chủ yếu cho trình rửa quặng nguyên liệu đầu vào Lượng nước thải từ nhà máy luyện đồng lớn,vì để tận dụng nguồn nước ta tái chế sử dụng cho trình sản xuất khác Năng lượng công nghệ luyện đồng lượng điện than cốc Than cốc sử dụng để nung chảy quặng Than cốc sản phẩm tạo thành từ than đá , loại than chứa lưu huỳnh tro nhờ quy trình luyện than đá thành than cốc điều kiện yếm khí 10000 C Các thành phần dễ bay nước,khí than tro than bị loại bỏ gần hoàn toàn Cacbon phần tro lại bị hoà tan lẫn vào Một phần cacbon bị chuyển sang dạng giống than chì ( hay graphít) Thuộc tính vật lý than cốc Than cốc sản phẩm cứng xốp có màu xám , thu nhờ trình luyện cốc than mỡ ( loại than tạo ta chất kết dính kho nung môi trường yếm khí ) Tính theo hàm lượng than cốc chứa khoảng 96-98% C, phần lại H,S,N,O Độ xốp đạt 49-53% , tỷ trọng riêng khoảng 1,80-1,95 g/cm3 ,tỷ trọng biểu kiến khoảng g/cm3 ,còn tỷ trọng dạng rời khoảng 400-500g/cm3 độ tro 9-12%, tỷ lệ chất dễ bay khoảng 1% Độ ẩm tương Page 16 đối khoảng 2-4% không lớn 0,5% khối lượng Giới hạn bền bị nôn 15-25 MPa, bị cắt ( đặc trưng cho tính bền vững cắt ) 6-12 MPa, suất tủa nhiệt 29-30 MJ/kg Thuộc tính hoá học than cốc Trên 9000C, than cốc dễ dàng phục hồi khí cacbonic (ẹẻ2) theo phản ứng sau: ẹ + ẹẻ2 = 2ẹẻ Ở nhiệt độ khoảng 10000C, tốc độ phản ứng (khả phản ứng tiêu chuẩn than cốc) tính g than cốc 0,1-0,2 ml ẹẻ2 giây, lượng tỏa 140-200 kJ/mol Tốc độ phản ứng với ẻ2 (tức phản ứng chảy than cốc) theo phương trình: ẹ + ẻ2 = ẹẻ2 Là cao cách đáng kể so với phản ứng ẹẻ2, mức khoảng 5000C gần 0,1 ml ẻ2 giây, suất tỏa nhiệt khoảng 100-140 kJ/mol Các thuộc tính hóa lý than cốc xác định cấu trúc nó, cấu trúc gần với cấu trúc lớp lục giác graphít Cấu trúc than cốc đặc trưng xếp không hoàn hảo: phần riêng rẽ (các lớp) liên kết lực Van de Waals chiếm giữ số cỏc vị trí có khả (ví dụ, xếp chồng lẫn nhau) Bên cạnh nguyên tử cacbon lưới không gian than cốc (đặc biệt phần ngoại biên nó) phân bổ nguyên tử dị thường lưu huỳnh, nitơ, oxy Cấu trúc tính chất than cốc phụ thuộc vào thành phần mẻ than đỏ nhiệt độ tốc độ đốt núng mẻ than Với tăng lên hàm lượng khí than đá thành phần khác, đặc trưng mức độ biến đổi thấp nhiệt độ cốc hóa bị giảm xuống giảm thành phần nhiệt độ này, khả phản ứng khả chảy than cốc nhận cuối tăng lên tăng hàm lượng khí than đá mẻ than độ bền độ tạo cục trung bình than cốc giảm xuống, độ xốp nú tăng lờn Sự tăng cao nhiệt độ cốc hóa có khả tăng độ xốp than cốc Khi tăng thời gian cốc hóa giảm tốc độ đốt nóng độ xốp than cốc tăng lên IV Vấn đề môi trường công nghệ sản xuất bao gồm : dòng thải , quy mô dòng thải , ước tính chất thải quan trọng & sơ tóm tắt phương án giải ô nhiễm theo hướng : quản lý , giảm thiểu xử lý Page 17 IV.1 Vấn đề chất thải rắn Đa phần quặng đồng sử dụng thường có hàm lượng đồng thấp (chứa khoảng 0,35% đồng) nên luyện trực tiếp trước luyện phải tiến hành qua công đoạn tuyển khoáng nhằm nâng hàm lượng đồng lên 1030%(Chất thải từ trình gọi quặng đuôi).Phương pháp tuyển phưong pháp tuyển quăng đồng phổ biến nay.Vấn đề đặt loại thuốc dùng trình tuyển hợp chất hữu chứa lưu huỳnh,phốt pho,nitơ,asen(có thể gây ung thư).Một số loại thuốc tuyển thường dùng: Xantat: R-O-C(=S)-SH Tiocar bamat: RO-N(=R’)-C(=S)-SH Đitiôphophat: (RO-)2P(=S)-SH Hợp chất hữu chứa Asen Biện pháp xử lí thông dụng đất đá phế thải trình tuyển quặng chôn lấp, cần diện tích lớn hàng trăm hécta để chứa chúng,bên cạnh không xử lí cẩn thẩn thuốc tuyển ngấm vào đất Để luyện đồng từ tinh quặng sulfua người ta phải tiến hành thông qua sản phẩm trung gian sten đồng luyện đồng thô,trong trình lượng đồng mà số kim loại quí Au,Ag,Pt (khoảng 1% dạng xỉ lò theo đường học).Xỉ thải không đươc tận thu kim loại thường mang chôn lấp có số nơi dùng để đóng gạch,lát đường Trong trình luyện Sten đồng thô,chất thải rắn chủ yếu xỉ trình ôxi hoá tạo xỉ sulfua sắt có sten đồng(xỉ có chứa FeO.SiO2) xỉ giai đoạn ôxi hoá hoàn nguyên đồng(xỉ gồm lượng nhỏ oxit Page 18 kẽm,oxit chì khoảng 1% đồng nguyên liệu).Thường loại xỉ chôn lấp Trong đồng thô luyện từ Sten nhiều tạp chất lượng đáng kể kim loại quí ,do để khứ tạp chất thu đồng 99,95-99,99% cần tiến hành trình tinh luyện đồng gồm hai bước: hoả tinh luyện điện phân.Giai đoạn hoả tinh luyện phát sinh lượng xỉ(các oxit kim loại tạp không tan vào Cu).Một phần xỉ giai đoạn tái sử dụng để luyện Sten đồng,phần lại đem chôn lấp.Trong trình điện phân,chất thải rắn chủ yếu bùn anôt(trong bùn có chứa nhiều kim loại quí Au,Ag không tận thu gây lãng phí lớn,tuy nhiên công nghệ nhà máy Việt Nam thấp nên phần lớn bùn đem chôn lấp) Một số loại chất thảỉ rắn khác máy móc thiết bị hỏng,dụng cụ bảo hộ lao động công nhân,hay rác thải sinh hoạt công nhân không chất thải đặc thù nên biện pháp xử lí phân loại xử lí IV.2 Vấn đề nước thải Nứơc thải công nghệ luyện đồng có từ nhiều nguồn với tính chất khác Trong khâu tuyển quặng,nước thải chủ yếu nước rửa chứa tạp chất vô có hàm lượng chất rắn lơ lửng cao.Trong hoả luyện nước tham gia trình làm nguội khí lò nung ( nước thải loại chứa thành phần tạp chất quặng,đồng kim loại) Một nguồn nước thải khác nước rửa sản phẩm,lắng gặn lọc sản phẩm,dung dịch thải thường mang tính axít có chứa thành phần kim loại cần luyện số chất hoà tan hoà tan quặng As,Fe thông thường loại nước thải thu gom vào hồ chứa,lắng xử lí vi sinh Khi điện phân,dung dịch thải chất điện phân tháo liên tục để giữ cho tạp chất dung dịch hạn cho phép.Dung dịch chứa sunphat Page 19 đồng,axít sunphuaric,tạp chất Ni,As.Bước đầu việc xử lí dung dịch thu lại Cu cách điện phân với cực dương không tan.Tuy trình thường có khả tạo asin dung dịch có As AsO-+3H2=AsH3+3OHDo dung dịch chiết li dung môi hưũ trước điện phân Với mục đích khử bớt tạp chất dung dịch thu hồi kim loại có ích từ dung dịch có hàm lượng thấp người ta dùng trình xi măng hoá.Các phản ứng xi măng hoá: Fe + Cu+=Cu+Fe2+ Fe + 2H+=Fe2++H2 thường kèm theo giải phóng lượng nhỏ PH3,AsH3,bởi mặt sắt thường chứa lượng nhỏ P,As dạng photphua asennua Fe3P2 + 6H+=2PH3+3Fe2+ Fe3As2 + 6H+=2AsH3+3Fe2+ Hiện đồng sản xuất mà không cần dùng mặt sắt cách chiết ly Cu dung môi hữu Một số nguồn nước thải khác :nước làm mát thiết bị(loại nước quy ước sạch,tuy không bẩn sử dụng nhiệt độ cao kéo theo gỉ sắt thiết bị truyền nhiệt có cố làm cho nước bị nhiễm bẩn,nước thải loại làm cho nguồn nước tăng nhiệt độ nguồn nứơc, mặt khác nghèo oxi hoà tan nên làm chết loại sinh vật),nước thải sinh hoạt công nhân.Lượng nước thải trung bình nhà máy 914m3/ha/ngày.Các loại nước thải thường gom vào hồ chứa xử lí lắng,vi sinh trước thải môi trường IV.3 Vấn đề khí thải khói bụi Trong nhà máy luyện đồng khói bụi,khí thải thường phát sinh khâu tuyển quặng hoả luyện quặng đồng Page 20 Trong trình nghiền quặng bụi phát sinh tránh khỏi Để khắc phục bụi biện pháp thường áp dụng phun nước(biện pháp dựa tượng hấp thụ bám dính hạt bụi bề mặt giọt nước),cùng với trồng hàng rào xanh ngăn cách khu vực nghiền quặng với khu vục khác Khi thu hồi Cu từ quặng sunfua , SO2 tạo với số lượng lớn (SO2 khí độc gây tác hại tới hệ thần kinh.tiêu hoá),khoảng 30% khí sử dụng để sản xuất H2SO4 lại thải môi trường ( SO2 thải nồng độ khí thải 1-2%, thấp để dùng trực tiếp sản xuất axít).Hàng trăm SO2 từ nguồn thải môi trường năm.Có nhiều hướng để xử lí SO2 tạo khí xả giàu SO2 thích hợp cho việc sản xuất H2SO4 sản sinh lưu huỳnh nguyên tố(cách xem lí tưởng lưu huỳnh dễ lưu kho vận chuyển chuyển thành SO2 hay H2SO4 cần thiết.Về phương diện có phương pháp thuỷ luyện có triển vọng đường dẫn đến lưu huỳnh nguyên tố cách trực tiếp,tuy phương pháp thuỷ luyện thường tốn nên áp dụng).Sau số biện pháp cụ thể: Cải tiến công nghệ sản xuất H2SO4 để sử dụng khí lò luyện chứa 1% SO2 thay khí lò thông thường chứa 10% SO2.Thu gom có hiệu khí toả chuyển hoá Sten trắng sử dụng lò điện thay cho lò phản xạ Loại bỏ không gây ô nhiễm môi trường:điều naỳ thực cách hấp thụ chất rắn CaO CaCo3 để tạo CaSO4 SO2 + 1/2 O2 + CaO =CaSO4 SO2 + 1/2 O2 + CaCO3 = CaSO4 + CO2 Khó khăn đề xuất phải xử lí lượng chất rắn lớn(thông thường phải dùng vôi,phải xử lí CaSO4 cần loại bỏ lưu huỳnh.) Có nhiều cách khác để sử dụng SO2: Page 21 Chuyển SO2 thành H2SO4 loãng cách oxi hoá có xúc tác pha nước ( SO2+1/2O2+H2O = H2SO4,axít làm H2SO4 10-15% làm đậm dặc tới 70% hệ thống tuần hoàn, đốt chìm) Hấp thụ chọn lọc hydrôxit amon đưa thị trường bán dạng phân bón (SO2+1/2O2+2NH4OH=(NH4)2SO4+H2O ; phương án dựa việc chuyển SO2thành SO3 sau phun NH3vào dòng khí để tạo tinh thể nhỏ mịn sunphat amôn tách túi vải) Tạo S nguyên tố: hấp thụ chọn lọc SO2bởi H2O ( độ hoà tan SO2 nước 228g/l 00C;5,8g/l 900C.Để hấp phụ SO2cần nước).Sau cho tương tác với chất lỏng,qua nhiều bước xử lí để tạo H2S-chất dễ chuyển đổi thành lưu huỳnh nguyên tố( trình sử dụng NaAlO2 rắn dung dịch nước xitrat natri,hỗn hợp nóng chảy Na2CO3-LiCO3K2CO3.Trong hệ khí lò chứa lượng nhỏ SO2,lượng dư O2lớn,kết hợp lại tạo thành sunphua kiềm,sau phản ứng với H2để tái sinh chất phản ứng tạo H2S).Cuối để tạo lưu huỳnh nguyên tố người ta tiến hành hoàn nguyên C khí tự nhiên 1200c: SO2+C=S+CO2 2SO2+CH4=2S+CO2+2H2O Ngoài khí SO2và bụi trình tuyển quặng,trong nhà máy luyện đồng có bụi khác hạt mịn vật liệu xử lí lò bị kéo theo ngoài,một phần số chúng thu lại 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 kích thước hạt, nhiệt độ độ ẩm khí Thiết bị sử dụng sử dụng trình xử lí phân thiết bị thu bụi khô hoăc ướt ( Các thiết bị thu bụi khô gồm có buồng thu bụi trọng lực có chắn , xiclon , thu bụi túi vải Trong thiết bị thu bụi ướt hạt bụi va chạm với nước thu dạng bùn , phải lọc,sấy bãlọc,tuần Page 22 hoàn nước.Thiết bị dùng trongphương pháp ướt tháp rửa,thường gồm từ đến thiết bị nối với nhau.Phương pháp thu bụi ướt ưa chuộng) IV.4 Vấn đề vi khí hậu Các chất thải từ giai đoạn công nghệ luyện đồng không ảnh hưởng đến sức khoẻ công nhân làm việc nhà máy mà ảnh hưởng đến vùng lân cận Hiện để giảm nồng độ chất độc hại đến giới hạn cho phép khí người ta thường làm khuyếch tán chất vào khí (xây ống khói đưa khí độc vào môi trường) Biện pháp thường tốn mà không giải triệt để vấn đề(nhà máy luyện đồng Copper Cliff Ontario Canada xây dựng năm 1972,với chiều cao ống khói 381m(vốn đầu tư 25 triệu USD),mỗi ngày nhà máy thải môi trường 2500 SO2,tuy phát bất khí độc hại lớp không khí thấp xung quanh nhà máy không dám đảm bảo khí không rơi xuống với nước mưa) Nước thải từ nhà máy luyện đồng(thường có nhiệt độ cao, nghèo oxi) nước từ bãi chôn lấp chất thải rắn(thường chứa số kim loại thuốc tuyển quặng)nếu không thu gom xử lí mà thải trực tiếp môi trường gây ô nhiễm nguồn nước Trong nhà máy luyện đồng thường dùng khí ,hơi nước,và vật liệu nóng chảy(muối nóng chảy,xỉ,sten,kim loại) và vật liệu thường dễ gây cháy nổ nên cần sử dụng phù hợp(để kim loại nóng chảy xỉ nóng chảy vào nuớc với mục đích làm nguội không làm ngược lại gây nổ,Sten nóng chảy nguy hiểm tiếp xúc với nước tạo H2S chất gây nổ) Một số vấn đề ô nhiễm khác :tiếng ồn nhà máy luyện đồng(trong trình tuyển quặng),dầu bảo dưỡng thiết bị máy móc dùng nhà máy(do tính chất đặc biệt loại dầu bền Page 23 điều kiện môi trường nên cần có biện pháp thu gom ),hay xạ nhiệt(trong trình thiêu kết,hoả luyện) ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ người công nhân Bên cạnh đó,do đặc thù nhà máy luyện đồng,người công nhân phải làm việc môi trường axít,người công nhân phải có thiết bị bảo hộ(như quần áo,khẩu trang) Hiện nay,ở Việt Nam phần lớn nhà máy hay sở luyện đồng (các làng nghề thủ công)thường nằm gần khu dân cư(mà vùng đệm),trong công nghệ nhà máy thường lac hậu nên gây vấn đề ô nhiễm nghiêm trọng nhà máy khu dân cư liền kề.Do cần phải di dời nhà máy,làng nghề khu vực riêng Tài liệu tham khảo 1) Giáo trình trình sản xuất 2) Giáo trình công nghệ xử lí nước thải Tác giả : Trần Văn Nhân 3) Vấn đề ô nhiễm công nghiệp mỏ luyện kim Tác giả : Fathi Habashi Dịch giả : Lê Xuân Khuông 4) Đại cương luyện kim 5) Kỹ thuật hoá học đại cương (TS Hoàng Thị Diệu Vân) 6) http:// www.copper.com 7) http://vi.wikipedia.org 8) http://en.wikipedia.org Page 24 Page 25 Page 26 Page 27 [...]... lựa chọn nguyên liệu tuỳ theo điều kiện kinh tế ,công nghệ Đồng phế Nguyên nhiên vật liệu Quá trình luyện đồng Sản phẩm đồng Page 12 Quặng đồng 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 nghiệp luyện kim Quặng được chia ra làm hai loại chính... hoá mỏ quặng đồng ( Cu ) Cộng sinh với azumit , cuprit , limonit loại dạng nhũ đá , dạng thận dùng là đá mỹ nghệ , loại dạng đất dùng làm bột màu Gặp ở mỏ đồng Biển Đông , Bắc Giang III.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... 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 Dưới đây là một số quặng phổ biến được sử dụng trong công nghệ luyện đồng Quặng sunfua... quá trình thiêu đốt Mất mát đồng vào xỉ khá lớn Do môi trường hoàn nguyên mạnh nên các kim loại Ag,Sb,Fe…cũng được hoàn nguyên và hòa tan vào Cu thô, làm cho việc tinh luyện này xảy ra rất khó III Đặc điểm sử dụng nguyên nhiên vật liệu,nước và năng lượng của công nghệ luyện đồng III.1 Nguyên nhiên vật liệu Nguyên liệu dùng cho quá trình luyện đồng là đồng phế và các quặng đồng. Việc lựa chọn nguyên liệu... mới II.4.5 Ưu nhược điểm công nghệ *Ưu điểm: Đây là công nghệ luyện đông tư quặng sunfua bằng phương pháp hỏa luyện một mặt thu hồi được đồng mà còn thu hồi đươc cả các kim loại quý khác.Bên cạnh đó thì còn thu hồi được lương lưu huỳnh khá lớn để phục vụ việc sản xuất axit sunfua ric Quy trình thì quay vòng làm cho việc sản xuất đồng liên tục *Nhược điểm: Trước khi luyện ra đồng thô,phải thiêu hoàn... đề môi trường của công nghệ sản xuất này bao gồm : các dòng thải chính , quy mô dòng thải , ước tính các chất thải quan trọng nhất & sơ bộ tóm tắt các phương án giải quyết ô nhiễm theo hướng : quản lý , giảm thiểu và xử lý Page 17 IV.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. .. gây lãng phí lớn,tuy nhiên do công nghệ của các nhà máy Việt Nam còn thấp nên phần lớn bùn được đem đi chôn lấp) Một số loại chất thảỉ 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 tuy không là chất thải đặc thù nên biện pháp xử lí sẽ là phân loại rồi xử lí IV.2 Vấn đề nước thải Nứơc thải trong công nghệ luyện đồng có từ nhiều nguồn với tính... axít,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(mà không có các vùng đệm),trong khi công nghệ của các nhà máy thường lac 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 một khu vực riêng Tài liệu... Để luyện đồng từ tinh quặng sulfua 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 mà một số kim loại quí như Au,Ag,Pt (khoảng 1% sẽ đi ra dưới dạng xỉ lò theo con đường cơ học).Xỉ thải ra nếu không đươc tận thu kim loại thì thường được mang đi chôn lấp hoặc có một số nơi sẽ được dùng để đóng gạch,lát đường Trong quá trình luyện. .. 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 các loại dầu này là rất bền trong Page 23 điều kiện môi trường nên cần có biện pháp thu gom ),hay bức xạ nhiệt(trong quá trình thiêu kết,hoả luyện) ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ người công nhân Bên cạnh đó,do đặc thù của nhà máy luyện đồng, người công nhân phải .. .Công Nghệ Luyện Đồng Tóm Tắt Công Nghệ Luyện Đồng I Tình hình sản xuất giới nước ; sơ lược công nghệ Sinh viên thực : Nguyễn Hải Dương II Đặc thù công nghệ phân công tìm hiểu Thuyết minh công. .. pháp luyện đồng Có phương pháp luyện đồng : + Hỏa luyện + Thủy luyện Hỏa luyện dung để xử lý quặng sunfua đồng Thủy luyện áp dụng cho quặng oxit đồng tự nhiên Tuy nhiên hỏa luyện thi thu hồi đồng. .. theo điều kiện kinh tế ,công nghệ Đồng phế Nguyên nhiên vật liệu Quá trình luyện đồng Sản phẩm đồng Page 12 Quặng đồng Đồng luyện từ phế liệu chiếm khoảng 30% so với đồng luyện từ quặng Hiện người