Đang tải... (xem toàn văn)
LUẬN VĂN CÔNG NGHỆ LUYỆN ĐỒNG
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 hiện nay trên thế giới và trong nước ; sơ lược về công nghệ. Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hải Dương II. Đặc thù công nghệ được phân công tìm hiểu . Thuyết minh công nghệ sản xuất , phân tích ưu , nhược điểm ; Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thanh Hiếu III. Đặc điểm sử dụng nguyên nhiên vật liệu , nước và năng lượng của công nghệ sản xuất . Sinh viên thực hiện : Mai Quang Dương IV. Vấn 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 . Sinh viên thực hiện : Hoàng Dương Page 2 I. 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 Page 3 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 lư ợng 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 Page 4 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 Page 5 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. II.3 Sau đây là mô hình của quá trình sản xuất: Page 6 Sản phẩm đầu vào Quặng ,tinh quặng phế liệu đồng Công nghệ sản xuất Sản phẩm đầu ra : đồng và các kim loai quý II.4 Sơ đồ hỏa luyện đồng II.4.1. Thiêu kết tinh quặng đồng : Trong tinh quặng đồng chứa một lư ợng S rất lớn, còn đồng có hàm lư ợng không cao. Quá trình luyện nếu tiến hành đồng thời trong lò phản xạ hoặc lò điện thì hiệu suất khử S rất thấp do đó Sten thu được các hàm lượng Cu không cao, các quá trình luyện Sten sau đó sẽ rất tốn kém. Page 7 Thiêu kt Luyn ra sten ng sten : hn hp các sunfua tp ã nói trong phn luyn th X Sten Thi luyn X ng thô Ha tinh luyn X ng thô in phõn Mui catot sch Bùn anôt X lý thu hi Ag, Au, Cu, kim loi quý khác Tr dung Thu bi SX H 2 SO 4 Khí lò Bi Thu bi Tr dung đdung Tinh qung ng Khí lò Khí lò Bi Do vậy phải tiến hành thiêu đốt để cháy bớt lưu huỳnh, biến một phần sắt sunfua thành sắt oxit dạng xỉ, khử bớt tạp chất có hại cho quá trình luyện ra kim loại đồng thời còn có tác dụng trộng đều phối liệu trước khi luyện. Quá trình luyện thiêu kết là quá trình oxy hóa đốt cháy các sulfua biến chúng thành oxit. Các phản ứng chính trong quá trình thiêu hỏa tinh luyện đồng như sau: Page 8 Khi nhiệt độ cao 2CuFeSư 2 = Cu 2 S + 2FeS + 1/2S 2 FeAsS = FeS + As FeS 2 = FeS + 1/2 S 2 2FeS +7/2O 2 = Fe 2 O 3 + 2SO 2 + Q Cu 2 S + 2O 2 = 2CuO + SO 2 S + O 2 = SO 2 Ngoài ra có phản ứng của FeS với Cu 2 S FeS + Cu 2 O = FeO + Cu 2 S Khi nhiệt độ thấp có thể xảy ra phản ứng tạo đồng và sắt sulfat CuS + 2O 2 = CuSO 4 FeS + O 2 = FeSO 4 Ngoài ra, một số oxit có tính axit sẽ tác dụng với các oxit mang tính Bazơ tạo thành sản phẩm phức như 2CaO.SiO 2 ; FeO.SiO 2 ; MeO.Fe 2 O 3 . Các phản ứng này đều là phản ứng tỏa nhiệt nên quá trình là tự nhiệt. Quá trình thiêu thường tiến hành ở 850 o C, trường hợp thiêu kết phải tiến hành ở nhiệt độ chảy nhão của nguyên liệu khoảng 1050-1100 o C. II.4.2 Qúa trình sten đồng Sten đồng là sản phẩm trung gian trong hỏa luyện tinh quặng đồng. Là sản phẩm của các sunfua kim loại trong đó 80-90%la Cu 2 S, FeS 2. Trong quá trình luyện đồng từ tinh quặng sulfua người ta phải tiến hành thông qua sản phẩm trung gian là Sten đồng rồi mới luyện thành đồng thô vì các lý do sau: - Sten đồng là chất tập hợp tốt đồng, hầu hết đồng vào Sten dưới dạng Cuư 2 S, chỉ đi ra theo xỉ với lượng rất hạn chế. - Sten đồng có khả năng hòa tan rất tốt các kim loại quý như Au, Ag, Pt hầu hết kim loại quí tan vào sten, chỉ dưới 1% đi vào xỉ theo con đường cơ học. - Nếu luyện thẳng ra đồng thô sẽ phải thiêu hết lư u huỳnh trong quặng để chuyển thành oxit, khi đó rất tốn nhiên liệu và lư ợng đồng mất mát vào xỉ lớn kéo theo mất mát kim loại quý vào xỉ không thu hồi được lớn. Trong quá trình luyện xảy ra các biến đổi hóa lý như sau: FeS + Cu 2 S = FeS.Cu 2 S (sten) FeS + 6Fe 2 O 3 + SiO 2 = 7(2FeO.SiO 2 ) + 2SO 2 6(MeO.Feư 2 O 3 ) + 2FeS + 7SiO 2 = 6MeO + 7(2Fe 2 O 3 .SiO 2 ) + 2SO 2 Các oxit tạp như CaO tác dụng với SiO 2 và FeO tạo thành xỉ dễ chảy, chảy ra và dồ xuống phía dưới. Ngoài ra cũng xảy ra phản ứng hoàn nguyên của đồng thành đồng kim loại Page 9 2Cuư 2 O + Cu 2 S = 6Cu + SO 2 Nhưng nếu có FeS thì đồng ngay lập tức sẽ tác dụng để tạo thành Cu 2 S vào sten còn sắt sắt sẽ bị oxi không khí hoặc SO 2 và SO 3 oxi hóa thành FeO đi vào xỉ. II.4.3 Luyện sten ra đồng thô Quá trình này được thực hiện ở lò thổi gió, sử dụng oxi không khí hoặc oxi sạch để thực hiện phản ứng Quá trình chia thành 2 giai đoạn chính: Giai đoạn 1: Oxi hóa tạo xỉ Sử dụng không khí có áp suất cao thổi vào khối sten lỏng vào các phản ứng oxy hóa của các sulfua xảy ra mãnh liệt 3-4 lần. 2Cu 2 S + 3O 2 = 2Cu 2 O + 2SO 2 + 185500 cal Nhưng sau đó, vì ái lực của đồng với lưu huỳnh lớn hơn của sắt với lưu huỳnh nên xảy ra phản ứng: Cu 2 O + FeS = Cu 2 S + FeO 2FeO + SiO 2 = 2FeO.SiO 2 + 8100 cal Do đó giai đoạn này chỉ có phản ứng oxy hóa và tạo xỉ của sulfua sắt theo phản ứng tổng quát: Vì vậy ở giai đoạn 1 phải không ngừng cung cấp bột thạch anh để tạo xỉ. Kết thúc giai đoạn 1, nghiêng 2FeS + O 2 + SiO 2 = 2FeO.SiO 2 + 2SiO 2 + 233400cal lò tháo xỉ ra ngoài, nạp tiếp liệu (sten), SiO 2 và thực hiện quá trình thổi luyện. Mỗi mẻ luyện nạp sten 2FeS + 3O 2 = 2FeO + 2SO 2 + 225300 cal Page 10 . 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. trách nhiệm khai thác sản lư ợng 600000tấn/năm.(2005-2006) Mỏ Teke Fubgurume ở Conggo thuộc công ty Phelps Đoge kiểm soát.Mỏ Gobi của Monggolia thuộc công