Nghiên cứu sản xuất MnSO4 sạch từ quặng thải Mangan nghèo và mịn

Nghiên cứu sản xuất MnSO4 sạch từ quặng thải Mangan nghèo và mịn Nguồn: vimluki.com.vn Mangan là một kim loại chiến lược trong ngành công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghệ cao với những tính chất quí báu và đa dạng vì vậy việc nghiên cứu qui trình công nghệ chế biến quặng mangan nghèo và quặng mịn để sản xuất các sản phẩm có giá trị kinh tế cao có ý nghĩa thực tế trước mắt cũng như lâu dài. Chúng tôi đã sử dụng quặng mangan của Hà Tĩnh và quặng pirit của mỏ Giáp Lai có thành phần hoá học như ở bảng 1&2 để nghiên cứu. Bảng1: Thành phần hóa học quặng Mangan- Hà Tĩnh Thành phần hoá học(%)L oại T ỷ trọng (g/cm )3 Độ ẩm (%) M n A s P b A l2O3 S iO2 Q uặng trung gian đuôi thải 4, 7ữ5,0 3 ữ5 1 3,28 < 0,001 0 ,02 2 ,9 5 2,51 Bảng 2: Thành phần hóa học quặng Pirít (FeS2) Hàm lượng (%)Độ ẩm (%) FeS2 As Pb 5 - 6 22,77 < 0,001 0,01 Quá trình nghiên cứu đã được chia làm 3 giai đoạn. NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THIÊU SUNFAT HOÁ. Trong quá trình thiêu sunfat hóa, chúng tôi chú ý đến ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ phối liệu cũng như độ dầy lớp liệu đến hiệu xuất sunfat hóa. -Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất sunfat hóa. Thí nghiệm 1: các mẫu quặng mangan và quặng pirít được trộn đều với nhau và được tiến hành nghiên cứu ở điều kiện:tỷ lệ QMn/ QS = 1/1,4 , với thời gian thiêu: 2h, độ dầy lớp liệu: 10mm, nhiệt độ thiêu được thay đổi từ 400oC ¸ 800oC và cho hiệu xuất cao nhất ở 650oC. -Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất sunfat hóa. Thí nghiệm 2: các mẫu quặng mangan và quặng pirít được trộn đều với nhau và được tiến hành nghiên cứu ở điều kiện: tỷ lệ QMn/ QS = 1/1,4 , nhiệt độ thiêu: 650oC, độ dầy lớp liệu: 10mm, thời gian thiêu được thay đổi từ 1h¸5h và cho kết quả tốt nhất ở 2h. -Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối liệu đến hiệu suất sunfat hóa. Thí nghiệm 3: các mẫu quặng mangan và quặng pirít được trộn đều với nhau và được tiến hành nghiên cứu ở điều kiện: nhiệt độ thiêu: 650oC, thời gian thiêu: 2h, độ dầy lớp liệu: 10mm, tỷ lệ QMn/ QS được thay đổi từ 1¸1,6 cho hiệu suất cao nhất ở tỷ lệ =1,4 -Nghiên cứu ảnh hưởng của độ dầy lớp liệu đến hiệu suất sunfat hóa. Thí nghiệm 4: các mẫu quặng mangan và quặng pirít được trộn đều với nhau và được tiến hành nghiên cứu ở điều kiện: tỷ lệ QMn/ QS = 1/1,4 , thời gian thiêu: 2h, nhiệt độ thiêu: 650oC, độ dầy lớp liệu được thay đổi từ: 5mm ¸ 40mm. Kết quả thí nghiệm cho thấy ở độ dầy lớp liệu là 20mm cho hiệu suất cao nhất. Từ các kết quả thí nghiệm cho thấy khả năng phân huỷ quặng mangan có hàm lượng 13,28% Mn bằng phương pháp thiêu sunfat hoá: -Độ dày lớp liệu: từ 20mm ~ 40mm. -Thời gian thiêu: 2h. -Nhiệt độ thiêu :650oC. -Tỷ lệ QMn/ QS = 1/1,4. NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HOÀ TÁCH. -Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ lỏng rắn đến hiệu suất hoà tách. Thí nghiệm 5: trong các thí nghiệm về quá trình hoà tách, nếu sử dụng tỷ lệ L/R lớn thì sẽ gây bất lợi cho các quá trình sau, tuy nhiên khi hoà tách đậm hơn theo tỷ lệ 1/1, 1/1,5 thì thời gian đạt đến trạng thái cân bằng sẽ lâu hơn.Từ kết quả thí nghiệm nhận xét: điều kiện để hoà tách hợp lý nhất là tỷ lệ R/L=1/2, số lần hoà tách 3, nhiệt độ hoà tách ở nhiệt độ phòng với tốc độ khuấy 150v/ph. -Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hoà tách Thí nghiệm 6: đã nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hoà tách. Các thí nghiệm khảo sát thời gian tiến hành từ 30’ đến 90’. Qua thí nghiệm cho thấy với thời gian khuấy là 60’ thì thích hợp nhất. Các kết quả nghiên cứu đã cho thấy được khả năng tách của thiêu phẩm bằng nước: -Tốc độ khuấy: 150v/phút. -Nhiệt độ hoà tách: nhiệt độ phòng. -Số lần hoà tách: 3 lần. -Tỷ lệ R/L = 1/2. NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH KẾT TINH. Vì MnSO4 có khả năng tan rất lớn trong dung dịch nước nên dung dịch thu được sau quá trình hoà tách cần phải cô đặc. Các kết quả thí nghiệm cho thấy chỉ cần đưa vào kết tinh dung dịch MnSO4.20%. Dung dịch sau khi cô đặc được đưa đi kết tinh. Các kết quả thí nghiệm cho thấy khi đưa axít H2SO4 vào đạt nồng độ 45% thì hiệu suất kết tinh là cao nhất. Từ các kết quả thí nghiệm cho thấy khả năng kết tinh sản phẩm bằng phương pháp axít H2SO4: -Nồng độ dung dịch đưa vào kết tinh: 20%. -Nồng độ axít trong dung dịch kết tinh : 45%. XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG. Qui trình công nghệ sản xuất MnSO4 từ quặng nghèo và quặng mịn là một lưu trình hoá học, trong quá trình thực hiện có các chất thải :rắn, nước và khí. Vì vậy những chất thải này cần được xử lý trước khi thải ra môi trường. -Xử lý chất thải khí. Khí sau khi đi qua túi lọc bụi được sục qua huyền phù quặng mangan. Việc xử lý khí thải bằng phương pháp này giúp chúng ta thu hồi thêm sản phẩm có ích. -Xử lý chất thải lỏng. Trong quá trình sản xuất, lượng nước được sử dụng để hoà tách là khá lớn. Tuy nhiên lượng nước hoà tách lần 2 của mẻ liệu trước được sử dụng cho hoà tách lần 1 của mẻ liệu sau nên lượng nước thải không đáng kể. Trong quá trình kết tinh sản phẩm , chúng ta phải sử dụng một lượng đáng kể H2SO4. Lượng axít này được tái sử dụng cho các lần kết tinh sau. -Xử lý chất thải rắn. Chúng ta có thể xử lý bằng cách dùng nước vôi Ca(OH)2 để đưa pH = 8 ~ 9. Như vậy các ion kim loại trong quặng được kết tủa ở dạng hyđrôxýt không gây ảnh hưởng tới môi trường. Các hợp chất này có thể được xử lý và sử dụng lại. KẾT LUẬN. Qua các kết quả nghiên cứu tại phòng thí nghiệm, đã xác định được các thông số tối ưu cho quá trình sản xuất mangan sunfat (MnSO4) từ quặng thải mịn và quặng tải nghèo: 1.Đã tiến hành nghiên cứu quá trình thiêu quặng mangan và pirít để sản xuất mangan sunfat, đã xác định được rằng để đạt hiệu xuất tách được ³ 75,0% Mn cần tiến hành quá trình thiêu ở các điều kiện sau: -Độ hạt quặng mangan và pirít : ≥ 95% cỡ hạt nhỏ hơn 0,074mm. -Nhiệt độ thiêu sunfat hoá : 650oC. -Thời gian thiêu: 2 giờ. -Tỷ lệ QMn/ QS = 1/1,4. -Độ dầy lớp liệu : Từ 20 ữ 40 mm. 2.Đã tiến hành nghiên cứu quá trình hoà tách mangan sunfat từ sản phẩm thiêu bằng nước, qua đó đã xác định được các điều kiện tối ưu để hiệu xuất quá trình hoà tách ³ 97,0% như sau: -Tỷ lệ rắn lỏng khi hoà tách : R/L = 1/2. -Thời gian hoà tách : 1 giờ. -Số lần hoà tách : 3 lần. -Tốc độ khuấy khi hoà tách : 150v/phút. -Nhiệt độ hoà tách: nhiệt độ phòng. 3.Đã tiến hành nghiên cứu kết tinh mangan sunfat từ dung dịch hoà tách thu được và axít sunfuric. Từ đó xác định được rằng để đạt được hiệu suất kết tinh ³ 95% cần tiến hành quá trình ở các điều kiện: -Trước khi kết tinh, dung dịch hoà tách đượclàm giảm 60% thể tích và đạt được nồng độ dung dịch 20%. -Lượng axít sunfuric H2SO4 đưa vào để kết tinh chiếm 45% tổng trọng lượng toàn bộ khối lượng dung dịch kết tinh. Từ các kết quả nghiên cứu đã được nêu trên, chúng tôi thấy phương pháp xử lý quặng thải mangan nghèo và quặng mịn bằng phương pháp thiêu sunfat hóa đạt hiệu suất toàn bộ quá trình: 71,0%. 4.Đã đề ra qui trình công nghệ để xử lý môi trường như khí bụi bằng túi vải rồi sau đó sục khí qua huyền phù quặng mangan,cũng như sử lý chất thải rắn bằng phương pháp kết tủa các nguyên tố kim loại thải ra dưới dạng hyđrôxýt. 5.Đã sản xuất ra loại sản phẩm MnSO4. H2O đạt chất lượng làm thức ăn gia súc gia cầm.