Đang tải... (xem toàn văn)
Người ta có thể tìm thấy các nguyên tố đất hiếm ở trong các lớp trầm tích, khoáng vật, trong nước biển, các mỏ quặng và cát đen. Thế nhưng chúng không phải là những thứ dễ khai thác và chiết tách. Các mỏ đất hiếm tồn tại ở khắp nơi trên thế giới. Cục Địa chất Mỹ nhận định tổng trữ lượng đất hiếm trên toàn cầu lên tới 99 triệu tấn, trong đó Trung Quốc có 36 triệu tấn và Mỹ có 13 triệu tấn. Mỹ và một số nước là nguồn cung cấp đất hiếm chủ yếu trong 50 năm qua. Nhưng nhờ chi phí lao động thấp và sự thiếu vắng những quy định chặt chẽ về bảo vệ môi trường, Trung Quốc trở thành nước bán đất hiếm với giá thấp nhất trên thế giới. 7 Cục Địa chất Mỹ khẳng định những mỏ đất hiếm chưa được phát hiện trên thế giới có trữ lượng đủ lớn để đáp ứng nhu cầu của loài người trong tương lai. Tuy nhiên, giới khoa học không dám chắc liệu những mỏ mới sẽ được phát hiện kịp thời để đáp ứng nhu cầu đang tăng vọt hay không. Theo Cục Địa chất Mỹ, nguồn cung đất hiếm sẽ thấp hơn cầu khoảng 40 nghìn tấn trong vòng 5 năm tới. Tại Việt Nam, theo đánh giá của các nhà khoa học địa chất, trữ lượng đất hiếm ở khoảng 10 triệu tấn phân bố rải rác ở các mỏ quặng vùng Tây Bắc và dạng cát đen phân bố dọc theo ven biển các tỉnh miền Trung.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM ĐẠI HỌC BÁCH KHOA MÔN HỌC: KỸ THUẬT CHẾ BIẾN KHOÁNG SẢN ĐỀ TÀI: KỸ THUẬT CHẾ BIẾN QUẶNG NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM http://dichvudanhvanban.com NỘI DUNG TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ QUẶNG ĐẤT HIẾM CÁC P/P TÁCH PHÂN CHIA LÀM SẠCH QUẶNG http://dichvudanhvanban.com I.TỔNG QUAN Theo IUPAC, có 17 nguyên tố đất bảng hệ thống tuần hoàn Dạng tồn theo USPTO: hợp kim hợp chất Ở Việt Nam, trữ lượng khoảng 10 triệu tấn, rải rác mỏ quặng khác http://dichvudanhvanban.com NGUỒN TÀI NGUYÊN ĐẤT HIẾM TRONG TỰ NHIÊN http://dichvudanhvanban.com Các nguyên tố đất đặc tính bản: http://dichvudanhvanban.com Phân nhóm ngun tố đất hiếm: Trong cơng nghệ tuyển khống, nguyên tố đất phân thành hai nhóm: nhóm nhẹ nhóm nặng hay gọi nhóm lantan-ceri nhóm ytri Trong số trường hợp, đặc biệt kỹ thuật tách chiết, nguyên tố đất chia ba nhóm: nhóm nhẹ, nhóm trung gian nhóm nặng http://dichvudanhvanban.com Ứng dụng nguyên tố đất hiếm: Ứng dụng NTĐH nhuộm màu thủy tinh Vật liệu xúc tác crackinh dầu mỏ chứa nguyên tố đất http://dichvudanhvanban.com Ứng dụng nguyên tố đất Ứng dụng nguyên tố đất vật liệu từ (Nam châm đất hiếm) http://dichvudanhvanban.com Ứng dụng vật liệu phát quang (Vật liệu huỳnh quang dùng cho đèn ống) Khoáng sản đất Việt Nam Các kết nghiên cứu, tìm kiếm, thăm dò phát ghi nhận nhiều mỏ, điểm quặng đất lãnh thổ Việt Nam http://dichvudanhvanban.com II CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ QUẶNG ĐẤT HIẾM LÀM GIÀU QUẶNG ĐẤT HIẾM CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM GIÀU QUẶNG ĐẤT HIẾM TUYỂN C NỔI Là q trình tách chọn lọc khống sản từ hỗn hợp bùn quặng cách sử dụng các chất hoặt động bề mặt hoặc chất thấm ướt TUYỂN TRỌNG LỰC Dựa khác KLR khoáng vật để tách chúng khỏi nhau.Mơi trường tuyển lỏng hay khí Quặng chủ yếu tuyển mơi trường lỏng.Có thể trạng thái tĩnh động TUYỂN ĐIỆN Dựa khác tính dẫn điện thành phần có ích đất đá để tách chúng khỏi nhau.Phương pháp áp dụng với quặng có tính dẫn điện http://dichvudanhvanban.com 10 3.1.1 Khái niệm đặc điểm phương pháp chiết a) Khái niệm Chiết lỏng – lỏng phương pháp dựa phân bố khác chất tan hai pha không trộn lẫn vào thường pha nước pha lại dung mơi hữu khơng tan hòa tan vào nước Là trình chuyển chất từ pha sang pha khác thực qua bề mặt tiếp xúc hai pha nhờ có tương tác hóa học tác nhân chiết với chất cần chiết Phương pháp chiết lỏng – lỏng sử dụng rộng rãi quy mô công nghiệp để tách NTĐH với độ cao http://dichvudanhvanban.com 28 3.1.1 Khái niệm đặc điểm phương pháp chiết b) Hệ số phân bố (D) Trong dung dịch lí tưởng D tính cơng thức Phụ thuộc vào nhiệt độ, thành phần chất hai pha http://dichvudanhvanban.com 29 3.1.1 Khái niệm đặc điểm phương pháp chiết c) Hệ số tách tính cơng thức: Trong đó: • D1, D2 hệ số phân bố nguyên tố thứ nguyên tố thứ hai điều kiện chiết • C1(hc), C2(hc) nồng độ cân nguyên tố thứ nguyên tố thứ hai pha hữu • C1(n), C2(n) nồng độ cân nguyên tố thứ nguyên tố thứ hai pha nước đại lượng đặc trưng quan trọng trình chiết phân chia hai nguyên tố khỏi30nhau http://dichvudanhvanban.com 3.1.2 Các tác nhân chiết * Phân loại http://dichvudanhvanban.com 31 3.1.2 Các tác nhân chiết * Một số loại tác nhân chiết Tác nhân chiết trung tính: photphat (RO)3PO, photphonat (RO)2RPO, photphinat (RO)R2PO photphin oxit R3PO, đặc biệt qua trọng tributylphotphat (TBP) triizoamylphotphat (TiAP) Tác nhân chiết axit: axit photpho: axit di-2etylhexyl photphoric (HDEHP), axit 2-etylhexyl-2-etylhexylphotphonic (PC88A) Tác nhân chiết amin muối amoni bậc 4: Aliquat 336 http://dichvudanhvanban.com 32 3.1.2 Các tác nhân chiết * Một số tác nhân chiết a) Axit di-2etylhexyl photphoric (HDEHP) Dễ tổng hợp, bền hóa học, tan nước Là tác nhân chiết chọn lọc có hệ số tách khoảng 2,4 NTĐH lân cận Chiết hiệu NTĐH nhóm nặng nhóm trung Người ta thường sử dụng HDEHP để chiết NTĐH từ môi trường khác HCl, HNO3, CCl3COOH Trong dung dịch axit loãng, hợp chất HDEHP chiết NTĐH theo chế ion H+ tác nhân chiết ion đất để tạo thành hợp chất trung tính, tan mạnh pha hữu HDEHP hữu hiệu việc tách Y khỏi hỗn hợp NTĐH http://dichvudanhvanban.com 33 3.1.2 Các tác nhân chiết * Một số tác nhân chiết b) Tributylphotphat (TBP) Ứng dụng nhiều tách Th Ce4+ , phân chia NTĐH nhóm nhẹ Khi tham gia vào q trình chiết, tác nhân chiết (những nhóm photphoryl có khả phối trí với cation kim loại) thay phân tử nước lớp vỏ hidrat cation nước, cation đất chiết dạng muối trung tính với anion thích hợp cặp ion liên hợp Nhược điểm: độ tan tương đối lớn pha nước tạo pha thứ ba bão hòa dd TBP dung môi trơ muối đất http://dichvudanhvanban.com 34 3.1.3 Giới thiệu số công nghệ tách đất * Tách thu hồi Y Eu từ đất Yên Phú http://dichvudanhvanban.com 35 III.Các PP tách phân chia làm nguyên tố đất 3.2.Phương pháp sắc ký trao đổi ion • • • • Là phương pháp công nghệ chủ yếu để điều chế NTĐH có độ cao Độ tinh khiết cao 99,99% Có loại là: - Sắc ký rửa giải - Sắc ký tiền lưu - Sắc ký đẩy Để tách NTĐH, phương pháp rửa giải sắc ký đẩy sử dụng SỰ TRAO ĐỔI ION http://dichvudanhvanban.com 36 3.2.Phương pháp sắc ký trao đổi ion Các khái niệm sắc ký TĐ Ion Pha động: Các dung dịch đệm Pha tĩnh: rắn có cấu tạo bề mặt gắn nhóm TĐ ion http://dichvudanhvanban.com 37 3.2.Phương pháp sắc ký trao đổi ion Hạt nhựa trao đổi ion • Cấu tạo từ h/c polymer hữu sườn HC có mang nhóm chức TĐION • Có loại chính: cation anion • Tính chất: độ bền, khả hấp thụ nước, trao đổi ion • Dạng trao dổi ion nhựa la H+ NH4+ http://dichvudanhvanban.com 38 3.2.Phương pháp sắc ký trao đổi ion Dung Dịch Rửa Gỉai • Dung dịch rửa chủ yếu dung dịch chất tạo phức • Dung dịch rửa oxyaxit cacboxylic, axit amin, aminopolyaxit http://dichvudanhvanban.com 39 3.2.Phương pháp sắc ký trao đổi ion Nguyên tắc: dựa phân bố khác chất pha không trộn lẫn: pha cố định pha di động Qúa trình tách sắc ký http://dichvudanhvanban.com 40 3.2.Phương pháp sắc ký trao đổi ion Tốc độ trình sắc ký trao đổi ion phụ thuộc - Khuếch tán ion pha lỏng đến bề mặt hạt rắn - Khuếch tán ion bề mặt vật rắn- Trao đổi ion (tốc độ phản ứng) - Khuếch tán ion qua chất rắn đến bề mặt trao đổi - Khuếch tán ion thay từ bề mặt hạt rắn vào dung dịch http://dichvudanhvanban.com 41 CÁM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE http://dichvudanhvanban.com 42