Báo cáo trình bày kết quả khảo sát ảnh hưởng của hóa chất, tốc độ cấp hóa chất, pH dung dịch, nhiệt độ, thời gian phản ứng và tốc độ khuấy đến quá trình tách các tạp chất chính có trong dung dịch hòa tách quặng tinh Li sau khi thiêu hoàn nguyên là Fe, Ca và Mg

Removing impurities from the extracted solution containing Li KS.

Lê Hồng Sơn, TS. Đào Duy Anh
Viện KH&CN Mỏ-Luyện kim

Ngày nhận bài: 28/8/2013, Ngày duyệt đăng: 12/11/2013

Tóm tắt

    Tách tạp chất ra khỏi dung dịch hòa tách chứa Li là một khâu công nghệ quyết định đến chất lượng các sản phẩm Li nhận được trong qui trình hòa tách, điều chế các hợp chất của Li từ quặng Li vùng La Vi tỉnh Quảng Ngãi. Báo cáo trình bày kết quả khảo sát ảnh hưởng của hóa chất, tốc độ cấp hóa chất, pH dung dịch, nhiệt độ, thời gian phản ứng và tốc độ khuấy đến quá trình tách các tạp chất chính có trong dung dịch hòa tách quặng tinh Li sau khi thiêu hoàn nguyên là Fe, Ca và Mg với hàm lượng lần lượt là: 2299,5 mg/l; 180 mg/l và 114 mg/l. Đã xác lập các điều kiện và chế độ công nghệ hợp lý cho quá trình tách các tạp chất. Dung dịch sạch chứa Li thu được có hàm lượng các tạp chất Fe, Ca và Mg lần lượt là: 22 mg/l, 30 mg/l và 6,5 mg/l.

    Từ khóa: dung dịch chứa Li, tách tạp chất

Abstract

    Removing impurities from the extracted solution containing Li is one of the significant technological stages for producing final Li compounds from Li ore in La Vi region, Quang Ngai province. This report presents the results obtained by examining factors including chemical, chemical feeding rate, pH, temperature, reaction time and stir ring speed that affect the separating process of impurities which are mainly Fe, Ca and Mg in the solution obtained from leaching roasted Li ore. The technological conditions for impurity removing are also established. The pure Li solution contains 22 mg/l Fe, 30 mg/l Ca and 6,5 mg/l Mg.

    Keywords: Li solution, removing impurities

1. Mở đầu

    Li ở trạng thái kim loại hay hợp chất đều có những đặc tính quí, được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp công nghệ cao như luyện kim, hàng không vũ trụ, hóa chất, năng lượng,… Trên thế giới, chỉ một số ít nước có nguồn tài nguyên quặng Li, đứng đầu là Bolivia, Chile, Achentina, Trung Quốc, úc…[1]. Việt Nam có nguồn tài nguyên khoáng sản quặng liti với trữ lượng thuộc loại trung bình trên thế giới, đủ để xây dựng ngành công nghiệp khai thác, chế biến quặng Li phục vụ phát triển công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Công trình này là một phần kết quả thực hiện đề tài nghiên cứu công nghệ tuyển và chế biến các hợp chất của Li mã số 09/HĐ-ĐT.09.12/ĐMCNKK.

    Qui trình chế biến các hợp chất của Li như LiCl, Li2CO3 từ quặng Li vùng La Vi tỉnh Quảng Ngãi bao gồm các khâu: tuyển khoáng loại nâng cao hàm lượng Li trong quặng tinh; thiêu chuyển hóa quặng để chuyển khoáng chứa Li sang dạng hòa tan trong dung dịch; tinh chế dung dịch chứa Li bằng cách loại bỏ các tạp chất đã hòa tan cùng Li; cuối cùng là điều chế các hợp chất của Li. Kết quả nghiên cứu thành phần vật chất và các thí nghiệm hoàn nguyên, chiết tách cho thấy, trong dung dịch hòa tách chứa Li, các tạp chất đi kèm cần loại bỏ là Fe, Ca và Mg. Do đó, sẽ tập trung vào việc xác lập qui trình và các thông số công nghệ tối ưu để tách Fe, Ca và Mg, thu hồi dung dịch chứa Li sạch.

    Có nhiều phương pháp khử tạp chất trong dung dịch. Khử tạp chất bằng phương pháp thủy phân là biến các ion tạp chất thành các hyđroxyt khó tan tách khỏi dung dịch, dựa trên sự khác biệt về trị số pH thủy phân được sử dụng để tách ion kim loại nặng. Quá trình tách các kim loại kiềm thổ sử dụng phương pháp kết tủa với tác nhân H2C2O4. Để tách magiê sử dụng phương pháp kết tủa Mg(OH)2 bằng tác nhân NH4OH. Nhờ các phương pháp này đã loại bỏ từng tạp chất không mong muốn ra khỏi dung dịch cần thu hồi [2-5].

Nghiên cứu công nghệ tách tạp chất ra khỏi dung dịch chứa Liti

Hình 1 đến 4

2. THỰC NGHIỆM

    Mẫu nghiên cứu là dung dịch hòa tách quặng sau thiêu hoàn nguyên có thành phần hóa học nêu trong bảng 1.

Thành phần Fe Mg Ca Li
Hàm lượng (mg/l) 2299,5 114 180 1828,6

Bảng 1. Thành phần hóa học của dung dịch hòa tách

    Quá trình tách tạp chất Fe, Ca và Mg tan vào dung dịch khi hòa tách Li xảy ra theo các phản ứng sau:

FeSO4 + 2H2O = Fe(OH)2 + H2SO4
Fe2(SO4)3 + 6H2O = 2Fe(OH)3 + 3H2SO4
Ca2+ + C2O4 2- = CaC2O4
Mg2+ + OH- = Mg(OH)2

    Trong thực tế khi tách tạp chất là các ion kim loại nặng có trong dung dịch với tác nhân là sữa vôi 20 % Ca(OH)2 thì một phần lớn ion SO4 2- có trong dung dịch đã bị tách bớt. Đã sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để lựa chọn các thông số ban đầu cho các yếu tố ảnh hưởng. Để lựa chọn thông số tối ưu đã cố định các yếu tố khác trong khi thay đổi một yếu tố cần khảo sát. Các giá trị hợp lý đã chọn ở các thí nghiệm trước được sử dụng làm điều kiện cố định để khảo sát các yếu tố tiếp theo sau.

    Nghiên cứu được thực hiện tại PTN Thủy luyện của Viện Khoa học và công nghệ Mỏ-Luyện kim trên máy khuấy điều khiển tốc độ ZDORJ (CH Sec), máy lọc hút chân không 10-2 mm Hg (Đức) và hệ thống ổn nhiệt (30÷180) oC với sai số ±5oC. Mẫu nghiên cứu là dung dịch hòa tách quặng Li sau nung hoàn nguyên. Tách Fe bằng cách thay đổi pH để kết tủa Fe, sau đó lọc tách ra khỏi dung dịch; tách ion Ca2+ bằng H2C2O4; tách Mg nhờ thay đổi nhiệt độ và pH của dung dịch. Phân tích hàm lượng các nguyên tố bằng phương pháp quang phổ phát xạ plasma theo TCNB: 01-ICP/04 trên máy PE Optima 7300DV tại Trung tâm Phân tích và thí nghiệm địa chất (Bộ Tài nguyên và môi trường).

Bình luận

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>