Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ BAUXITE ( BÔ XÍT) ii 1.1. Khái niệm chung 1 1.1.1. Khái niệm 1 1.1.2. Thành phần chất lượng và các dạng tồn tại trong tự nhiên 1 1.2. Sự phân bố quặng Bauxite ở Việt Nam. 2 1.3. Phân loại: 4 1.4. Chất lượng quặng Bôxít và khả năng áp dụng công nghệ bayer ở Việt Nam. 7 1.5. Ứng dụng 8 PHẦN 2. CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP BAYER (THỦY LUYỆN) QUẶNG BAUXITE ĐỂ SẢN XUẤT ALUMIN. 9 2.1.Giới thiệu chung Quy trình sản xuất nhôm 9 2.2. Giới thiệu sơ lược về phương pháp Bayer. 9 2.2.1. Giới thiệu 9 2.2.2. Phân loại 10 2.2.3. Công nghệ chế biến quặng bô xít ở Việt Nam 11 2.3. Cơ sở lý thuyết 12 2.4. Cơ chế 13 2.5. Thông số công nghệ 14 2.6. Thiết bị 15 2.7. Thuyết minh Phương pháp Bayer. 15 PHẦN 3. PHẦN KẾT LUẬN 32
Công nghệ chế biến khoáng sản đang dần trở thành một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của nước ta, trong đó công nghệ chế biến bauxit, là một trong các nghành công nghệ chủ lực trong tương lai. Nước ta có nguồn bauxit dồi dào đặc biệt là vùng tây bắc và tây nguyên. Có rất nhiều công ty khia thác khoáng sản khác nhau nhưng tất cả vì mục đích chung là chế biến tinh quặng, tăng giá trị khoáng sản việt nam đáp ứng nhu cầu ngay càng cao của công nghiệp và đảm bảo sự phát triển kinh tế Nhiệm vụ của tiểu luận này là cung cấp cho moi người nhũng kiến thức mới nhất về bauxit và công nghệ chế biến bauxite của Việt Nam. Nội dung của bài tiểu luận gồm 4 phần: Phần I: Tổng quan chung. Phần II: cơ sở phương pháp bayer Phần III: Kết luận. Mặc dù nhóm đã rất cố gắng hoàn thiện đề tài một cách trọn vẹn nhất, nhưng cũng khó có thế không mắc những sai sót nhất định. Vì vậy nhóm chúng Em mong Thầy góp ý để bài làm của nhóm chúng em thêm hoàn thiện hơn. !"# 1 Thành Phố Hồ Chí Minh, Ngày 10 Tháng 02 Năm 2012 !"# 2 $%&'()* ""+, /.012,3/4 """+, /.01 Bô xít là nham thạch có màu từ trắng đến đen, chủ yếu là hỗn hợp các hợp chất vô cơ và nhôm hydoxit. Loại boxit thường gặp có màu đỏ. Các loại hình quặng boxit quan trọng là bơsmit, gipsit (hydragilit), diaspo, alumogel. ""5,6/,7,8/2,9:;<=/4>62-2?@/4:A/:@.:BC/4:D/,.E/ a. Thành phần hóa học Boxit có thành phần tương đối phức tạp, nhưng chủ yếu là hỗn hợp các khoáng nhôm hydroxit, thường bị nhiễm bẩn bởi sắt oxit (tạo ra màu đỏ cho quặng) hoặc silic oxit. Thành phần hóa học của boxit dao động giữa 50-63% Al 2 O 3 , 12-32 % H 2 O, 15-25 % Fe 2 O 3 , 2-10 % SiO 2 và 2-5 % TiO 2 . Hàm lượng nhôm oxit và silic oxit là những yếu tố quyết định chất lượng của quặng boxit. Nhôm oxit trong quặng boxit chủ yếu ở trong thành phần của hydroxit như diaxpo, bơmit, gipsit hoặc bayerit. Ngoài ra, nhôm oxit trong boxit còn có thể ở dạng corundum và trong thành phần khoáng của nhóm caolinit. Gibbsit Boehmit Diaspore Thành phần Al(OH) 3 α-AlO(OH) γ-AlO(OH) Hàm lượng alumina tối đa (%) 65,4 85,0 85,0 Hệ tinh thể Đơn tà Trực thoi Trực thoi ĐHHO6BLT # NHÓM 21 Mật độ (g.cm -3 ) 2,42 3,01 3,44 Nhiệt độ tách nước (°C) 150 350 450 b. Các dạng tồn tại Quặng bauxite có thể tìm thấy dưới dạng thảm (blanket), túi (pocket), lớp (interlayered), và tích tụ (detrital). Thảm bauxite là các lớp liên tục và bằng phẳng, thường ở gần mặt đất, có bề dày thay đổi từ 1 đến 40 m (trung bình từ 4 đến 6 m) và có thể rộng hàng cây số. Túi bauxite là các túi nằm dưới mặt đất, có chiều sâu thay đổi từ dưới 1 cho đến 30 m, nằm cô lập hoặc liên kết với nhau. Lớp bauxite là thảm hoặc túi bauxite bị phủ lấp và ép xuống, cho nên nó bị nén nhiều hơn thảm hoặc túi bauxite do trọng lượng của lớp đất bên trên. Tích tụ bauxite rất hiếm thấy vì nó được cấu tạo do sự tích tụ của bauxite bị xói mòn từ thảm, túi, hay lớp bauxite ở nơi khác. "5D7,F/GHI3J/4K3L.:MN.0:K1 Kết quả thăm dò địa chất đã phát hiện trên lãnh thổ Việt nam được đánh giá là một quốc gia có trữ lượng quặng boxit phong phú ở cả Miền Bắc và Miền Nam Việt Nam. Tổng trữ lượng quặng boxit của Việt Nam ước tính khoảng 8 tỷ tấn, trong đó có 7,6 tỷ tấn ở các tỉnh Tây Nguyên. Với trữ lượng như vậy, nước ta đứng trong số các nước có trữ lượng boxit lớn trên thế giới. Việt Nam có hai loại hình quặng boxit: a. Loại quặng bơsmit và diaspo, tập trung chủ yếu ở Miền Bắc Việt Nam, phân bố ở các tỉnh Hà Giang, Cao Bằng, Lạng Sơn, Bắc Giang). Tổng trữ lượng dự đoán khoảng trên 350 triệu tấn, hàm lượng nhôm dao động trong khoảng 39-65 %. Modul silic (Al 2 O 3 /SiO 2 ) bằng 5-8. b. Loại quặng gipsit, tập trung chủ yếu ở Tây Nguyên và Miền Nam Việt Nam, với tổng trữ lượng ước tính khoảng 7,6 tỷ tấn. ĐHHO6BLT O NHÓM 21 Trữ lượng quặng boxit đã được thăm dò và chứng minh ở Tây Nguyên và Miền Nam Việt Nam là khoảng 2772 triệu tấn. Trong đó cụ thể các khu vực như sau: * Tài nguyên vùng Đắc Nông - Phước Long khoảng 1.570 triệu tấn * Tài nguyên boxit vùng Lâm Đồng tập trung ở hai tụ khoáng là Tân Rai và Bảo Lộc. - Trữ lượng vùng khoáng Tân Rai khoảng 57 triệu tấn cấp C 1 , 120 triệu tấn cấp C 2 , hàm lượng như sau: Al 2 O 3 44,69 % SiO 2 2,61 % Fe 2 O 3 23,35 % TiO 2 3,52 % MKN 24,3 % - Trữ lượng vùng tụ khoáng Bảo Lộc khoảng 378 triệu tấn. Nói chung, quặng boxit nguyên khai ở Lâm Đồng đều có chất lượng không cao, hàm lượng Al 2 O 3 chỉ khoảng 35 - 37%. Người ta phải tuyển rửa quặng nguyên khai để thu được tinh quặng giàu nhôm hơn. Sau khi tuyển, tinh quặng boxit ở các tụ khoáng Lâm Đồng cũng chỉ đạt hàm lượng 45 - 49% Al 2 O 3 . Hình 1.2: Mặt cắt địa chất Bauxite ở Cao Nguyên miền trung. ĐHHO6BLT P NHÓM 21 "#$,F/;C@. Ba dạng cấu trúc khác nhau của bauxite có thể phân loại thành 2 nhóm dựa vào hàm lượng nước khác nhau đó là: monohydrates và trihydrates. Trihydrates bao gồm gibbsite và böhmite được tìm thấy ở châu Mỹ Latinh và vùng Caribê Loại bauxite do độ tuổi của đá xác định. Bauxite diaspo là loại già nhất, còn loại trẻ nhất là hydragilit, các loại bauxite còn lại nằm giữa bauxite diaspo sạch và hydragilit sạch. Khi phong hóa alumosilicat trong điều kiện thiên nhiên sẽ tạo thành tất cả các khoáng vật nhôm oxít ngậm nước – keo nhôm- chứa lượng nước không xác định Al 2 O 3 .xH 2 O. Sự mất nước của keo nhôm theo thời gian sẽ làm biến đổi thành phần khoáng vật, với hydrahgilit x=3, diaspo và bơmit x=1. Keo nhômalumo giả bềnhydragilitbơmitdiaspocorundum. Theo Maliavkin, tùy theo tỉ số trọng lượng của Al 2 O 3 và SiO 2 , tất cả đá nhôm được chia làm 3 loại: - Sialit Al 2 O 3 : SiO 2 1 - Alit Al 2 O 3 : SiO 2 >1 - Boxit Al 2 O 3 : SiO 2 >2 Nhìn bề ngoài bauxite có thể khác nhau. Thông thường bauxite có màu đỏ, khá cứng. Đôi khi cũng gặp bauxite có màu trắng vàng, xanh thẫm và các màu khác. Màu đỏ chứng tỏ hàm lượng sắt oxít cao, khi hàm lượng sắt oxít thấp thì bauxite có màu xám hoặc trắng. ĐHHO6BLT NHÓM 21 Diaspore Hình 1.3a: So sánh các loại Bauxit Hình 1.3c: Một mẫu đất đỏ bazan chứa quặng bô xít tại Dự án tổ hợp Bô xít Nhôm Lâm Đồng. ĐHHO6BLT Q NHÓM 21 Hình 1.3d: Mẫu quặng nguyên khai tại Đăk Nông, nguồn nguyên liệu phục vụ cho Nhà máy Alumin Nhân Cơ. Hình 1.3e: Mẫu quặng tinh tại mỏ bô xít Đăk Nông. ĐHHO6BLT R NHÓM 21 Hình 1.3f: Sulfat Nhôm kỹ thuật, sản phẩm đầu tiên sau quá trình xử lý quặng bô xit tinh. "O,9:;<=/4I3J/4SLT:>6U,V/W/4-7?X/42S/4/4,0GKYMBN.0: K1 Chất lượng quặng bô-xít có ảnh hưởng rất quyết định đến tính khả thi về mặt kinh tế cũng như tính cạnh tranh của công nghệ được lựa chọn. Nhìn chung, công nghệ Bayer được áp dụng cho loại bô-xít có chất lượng cao, có hàm lượng SiO 2 thấp. Chỉ số “Modunsilic” (mSi) của bô-xít có ý nghĩa đặc biệt quan trọng khi lựa chọn công nghệ và có ảnh hưởng quyết định đến hiệu quả của công nghệ. Chỉ số này được xác định bằng tỷ lệ giữa thành phần Al 2 O 3 và SiO 2 trong quặng bô-xít. Chỉ số này càng cao càng tốt (thành phần Al 2 O 3 càng cao, và SiO 2 càng thấp càng tốt). Theo đánh giá chung, chất lượng bô-xít của VN thuộc loại thấp, chứ không phải là cao như nhiều người lầm tưởng. So với bô-xít của các nước trên thế giới, bô-xít của Tây Nguyên thuộc loại chất lượng thấp nhất, đòi hỏi phải có thêm công đoạn tuyển rửa quặng nguyên khai để tăng modun silic, vì vậy tính cạnh tranh khi sử dụng công nghệ Bayer cũng là thấp. Chỉ số mSi của bô-xít Tân Rai và Nhân Cơ chỉ có 3,5-7,8 (trung bình 4,93) trong khi của Indonesia 14-18; Jamaica 15-25; Úc 11-20, Ấn Độ 20-25; Pháp 11-18; Nam Tư (cũ) 10-20; Hungary 10-13; Suriman 18-23; Hy Lạp 10-19 v.v. ĐHHO6BLT Z NHÓM 21 Trong công nghệ Bayer chỉ số mSi sẽ quyết định (ảnh hưởng tới) tỷ lệ thu hồi hóa học của alumina. Như ta đã biết, theo lý thuyết, khi áp dụng công nghệ Bayer cho bô-xít của Tây Nguyên có modun silic mSi=4,93, tỷ lệ thu hồi Al 2 O 3 (trên cơ sở hóa học) tối đa (chưa tính đến các yếu tố khác) là (1-1:4,93) x 100% = 79,71%. Modun silic càng thấp, tỷ lệ thu hồi này càng thấp, và tính hiệu quả càng thấp. Trong quá khứ, chúng ta đã có các nghiên cứu cụ thể để lựa chọn công nghệ. Kết quả cho thấy, cần có quy trình cụ thể đối với bô-xít của từng mỏ. Mỏ “1 tháng 5” và mỏ Tân Rai cần có hai quy trình khác nhau, với các thông số công nghệ khác nhau (áp suất và nhiệt độ hòa tách, nồng độ kiềm trung bình, thời gian hòa tách, tốc độ hòa tách, yêu cầu khử silic v.v.). "P[/4?X/4 Ứng dụng chủ yếu của boxit là làm nguyên liệu cho công nghiệp luyện nhôm. Ngành công nghiệp sản xuất nhôm kim loại tiêu thụ 85% quặng boxit trên toàn thế giới. Phần boxit còn lại được sử dụng trong hai lĩnh vực là sản xuất alumin chuyên dụng (10%), bao gồm alumin nung và alumin hoạt hóa, và sản xuất vật liệu chịu lửa (5%), ví dụ gạch chịu lửa, ximăng chịu lửa và các vật liệu mài. ĐHHO6BLT "\ NHÓM 21 [...]... 1,45 – 1,50 Tóm lại, công nghệ Bayer chế biến bô xít gippsitic thuộc loại công nghệ phổ biến nhưng cũng có một số công đoạn của công nghệ này cần có những chuyên gia có kinh nghiệm về thiết kế, vận hành và chế biến thì mới sản xuất ra được alumina Trong tất cả mọi trường hợp liên quan đến bô xít gippsitic và alumina cát, điều cần chú trọng đầu tiên là phải dựa vào kết quả phân tích của phòng thí nghiệm,...CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN BAUXITE GVHD: TS HÀ VĂN HỒNG PHẦN 2 CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP BAYER (THỦY LUYỆN) QUẶNG BAUXITE ĐỂ SẢN XUẤT ALUMIN 2.1.Giới thiệu chung Quy trình sản xuất nhôm Hiện nay trên thế giới quy trình sản xuất nhôm được thực hiện theo 3 giai đoạn chính đó là: Khai thác bauxite, chế biến alumina và luyện nhôm Trong đó giai đoạn chế biến alumina và luyện nhôm được thực hiện... bông), vào năm 1887 Bayer đã phát hiện rằng nhôm hydroxit kết tủa từ dung dịch kiềm ở dạng tinh thể và có thể tách lọc và rửa dễ dàng, trong ĐHHO6BLT 11 NHÓM 21 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN BAUXITE GVHD: TS HÀ VĂN HỒNG khi nó kết tủa bởi sự trung hòa dung dịch trong môi trường axít thì ở dạng sệt và khó rửa sạch Công nghệ này trở nên rất quan trọng trong ngành luyện kim cùng với những phát minh về điện phân nhôm vào... tác dụng trực tiếp của các lực mao dẫn hoặc do kết quả của khuếch tán ĐHHO6BLT 27 NHÓM 21 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN BAUXITE GVHD: TS HÀ VĂN HỒNG Nghiền càng mịn, càng làm giảm chiều dài của các khe rãnh và ống mau dẫn , do đó càng làm dung môi dễ thâm nhập vào các hạt quặng và càng thúc đẩy quá trình hòa tách Bôxit càng chặt càng ít khe rãnh , càng khó thấm ướt và khuếch tán dung môi vào hạt quặng, do đó... NHÓM 21 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN BAUXITE • GVHD: TS HÀ VĂN HỒNG Bão hòa alumin và nghèo natri hydroxit hoạt tính trong lớp bề mặt của dd • Khuếch tán alumin hòa tan từ lớp biên và di chuyển kiềm đến lớp này Thường khuếch tán là giai đoạn chậm nhất trong số các giai đoạn nói trên , quyết định toàn bộ tốc độ của quá trình Khuấy trộn huyền phù làm giảm chiều dày của lớp khuếch tán chung quanh của hạt boxit và đồng... vì nhiệt trở thành alumina và giải phóng hơi nước: 2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O ĐHHO6BLT 12 NHÓM 21 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN BAUXITE GVHD: TS HÀ VĂN HỒNG 2.2.2 Phân loại Hiện nay và trong tương lai, khoảng 90% alumina trên thế giới vẫn được sản xuất bằng công nghệ Bayer Để chuyển từ bô xít thành alumina, người ta nghiền quặng và trộn với đá vôi và soda cốt tích, rồi bơm hỗn hợp này vào bình chứa áp lực cao,... chế •Khuếch tán •Phản ứng hóa học ĐHHO6BLT 15 NHÓM 21 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN BAUXITE C C' I o C o C' δ I C 1 C' 1 δ 1 2 2 GVHD: TS HÀ VĂN HỒNG 2 I I I I • Tốc độ hòa tách: • Miền động học khuếch tán : • Miền động học hóa học : • Miền trung gian : 2.5 Thông số công nghệ Hoà tách boxit bằng NaOH (F.Habashi-t.51) Quặng Nhiệt Áp suất NaOH Thời gian độ psi g/l h ĐHHO6BLT 16 Thực tế ở NHÓM 21 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN... kiềm thấp (120-140g/l Na2O) b Công nghệ Bayer châu Âu Được áp dụng nếu Al2O3 của bô xít ở dạng boehmite và diaspore (monohydrate Al2O3.H2O), phải hòa tách ở nhiệt độ cao hơn 200 oC (240-250oC trong các nhà máy hiện đại và có chất xúc tác đối với quặng diaspore) và trong dung dịch hòa tách có nồng độ kiềm cao hơn (180-250g/l Na2O) 2.2.3 Công nghệ chế biến quặng bô xít ở Việt Nam Bô xít ở Tây Nguyên là... minh vào năm 1887, công nghệ Bayer khai sinh ra lĩnh vực luyện kim bằng nước hiện đại Ngày nay, công nghệ này vẫn không thay đổi và nó tạo ra hầu hết các sản phẩm nhôm trung gian trên thế giới Công nghệ Bayer là phương thức sản xuất chính tinh luyện quăng thô bauxit để sản xuất ra quặng tinh alumina Trong bauxit có đến 30-54% là alumina, Al2O3, phần còn lại là các silica, nhiều dạng ôxít sắt, và điôxít... NaAlO2 được hạ nhiệt đến nhiệt độ cần thiết và cho mầm Al(OH)3 để kết tủa Sản phẩm Al(OH)3 cuối cùng được lọc, rửa và nung để tạo thành Al 2O3 thành phẩm ĐHHO6BLT 18 NHÓM 21 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN BAUXITE GVHD: TS HÀ VĂN HỒNG Hình 2.3 Quy trinh đầy đủ phương pháp bayer Bôxít sau khi xay đập thô và vừa, được trộn với lượng nhỏ vôi ( nếu là bôxít diaspo) và cho vào máy nghiền ướt cùng với dung dịch sút tuần