Bài giảng Hóa học các nguyên tố đất hiếm: Phần 2 - ĐH Phạm Văn Đồng

Tiếp nội dung phần 1, Bài giảng Hóa học các nguyên tố đất hiếm: Phần 2 cung cấp cho người học những kiến thức như: Các phương pháp xử lý quặng đất hiếm; Các phương pháp tách, phân chia làm sạch các nguyên tố đất hiếm; Ứng dụng của các nguyên tố đất hiếm trong các lĩnh vực khoa học kỹ thuật và đời sống.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa học các nguyên tố đất hiếm: Phần 2 - ĐH Phạm Văn Đồng CHƯƠNG 5. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ QUẶNG ĐẤT HIẾM Quá trình xử lý quặng đất hiếm để thu nhận các oxyt đất hiếm sạch bao gồm hai công đoạn chính sau đây: - Làm giàu quặng đất hiếm. - Tách tổng oxyt đất hiếm. 5.1. Làm giàu quặng đất hiếm Ở giai đoạn đầu tiên, quặng đất hiếm được xử lý bằng các phương pháp vật lý thông thường để tách riêng các khoáng vật chứa đất hiếm. Quặng basnezit được làm giàu bằng phương pháp tuyển nổi; quặng monazit và xenotim được làm giàu bằng phương pháp tuyển trọng lực, tuyển nổi và tuyển điện. Ở mỏ Mountain Pass (bang California, Mỹ) quặng basnezit chứa 7% oxyt đất hiếm được nghiền đến cỡ hạt 100 mesh rồi đưa vào tuyển nổi. Quặng được trộn lẫn với soda (2,5-3,3 kg/t); Na2SiF6 (0,4kg/t) amonium lignin sufnonat (2,5-3,3 kg/t) và chất tập hợp là dầu thực vật (0,3 kg/t). Độ pH của bùn quặng là 8,8. Mật độ bùn ở giai đoạn tuyển nổi thô là 30-35%. Sau khi tuyển nổi thô hàm lượng oxyt đất hiếm trong tinh quặng lên tới 63% tỉ lệ thu hồi đât hiếm đạt 65-70%. * Pradip và Fuesteneau đã phát hiện ankyl hydroxamat có thể dùng làm chất tập hợp có độ chọn lọc cao đối với quặng basnezit chứa canxi và barit. Đặc biệt etyl hydroxamat kali có độ chọn lọc cao, hấp thụ chủ yếu trên bề mặt basnezit nhờ vậy cho phép thu nhận tinh quặng giàu đất hiếm ở nhiệt độ bùn quặng khoảng 400C. Trong trường hợp sử dụng ankyl hydroxamat làm chất tập hợp, sôđa được dùng để điều chỉnh pH và lignin sulphonat được dùng làm chất đè chìm. * Fangji và cộng sự đã nghiên cứu khả năng sử dụng một chất tập hợp mới được điều chế từ axit hydroxamic có chứa các nhóm phân cực và không phân cực. Kết quả thử nghiệm cho thấy chất tập hợp mới cho phép thu nhận tinh quặng giàu đất hiếm với tỉ lệ thu hồi cao hơn. * Cross và Miller sử dụng axit oleic làm chất tập hợp để tuyển nổi monazit. Xenotim và phát hiện thấy chất tập hợp này đặc biệt phù hợp để tuyển nổi các khoáng vật chứa photphat. 48 Ở nước ta trong các năm gần đây việc nghiên cứu và triển khai tuyển quặng đất hiếm ở hai mỏ lớn nhất là Nam Nậm Xe và Đông Pao cũng đã được tiến hành. * Nguyễn Văn Hạnh và cộng sự lập hồ sơ tuyển nổi ở điều kiện gia nhiệt để làm giàu quặng đất hiếm Nam Nậm Xe chứa 7,5% Ln2O3, 30% BaSO4 và 32% CaCO3. Hai sản phẩn chính của sơ đồ tuyển nổi là: tinh quặng đất hiếm 32% Ln2O3 (thực thu 82%) và tinh quặng barit chứa 85%% BaSO4 (thực thu 55%). Quặng đất hiếm Đông Pao có thành phần vật chất phức tạp và bị phong hóa mạnh đã được nghiên cứu làm giàu ở cả quy mô phòng thí nghiệm và bán công nghiệp. Từ quặng ban đầu chứa 13% Ln2O3, 55% BaSO4 và 16% CaF2, sau khi tuyển trọng lực và tuyển nổi đã thu được tinh quặng đất hiếm chứa 33% Ln2O3. Tinh quặng xenotim – monazit thu được chứa 25% Ln2O3 (thực thu 70%). Kết quả nghiên cứu của các tác giả Nguyễn Đăng Doanh và cộng sự thuộc trung tâm tuyển khoáng khi dựa vào kết quả nghiên cứu phòng thí nghiệm đã cho những kết luận về mức độ khả tuyển của quặng Yên Phú như sau: + Công nghệ tuyển hợp lý đối với quặng đất hiếm Yên Phú là tuyển từ kết hợp với tuyển nổi chọn riêng bằng thuốc tập hợp natri ôleat trong môi trường pH = 8- 8,5. + Bằng việc tăng thêm các điểm cấp thuốc tuyển sẽ nâng cao được hiệu quả của thuốc tuyển và cho kết quả tuyển tốt hơn. Dây chuyền thiết bị gồm sàng tay, máy đập hàm 135 x 200 mm, máy nghiền bi và phân cấp liên tục Ф200mm, thùng khuấy bùn và hệ thống tuyển nổi 30 lít. Sơ đồ thí nghiệm bán liên tục là sơ đồ đã được xác lập trong phòng thí nghiệm. Nhưng trong thực tế, Viện CNXH không có máy tuyển từ ướt để thí nghiệm liên tục, do vậy nhóm nghiên cứu đã áp dụng sơ đồ tuyển nổi mà không có tuyển từ. Để giảm hàm lượng sắt trong tinh quặng, nhóm nghiên cứu đã tăng chi phí và tăng điểm cấp thủy tinh lỏng để đè chìm một phần sắt theo quặng thải. Việc thí nghiệm bán liên tục còn có mục đích thu hồi một lượng sản phẩm quặng tinh đất hiếm có hàm lượng Ln2O3 = 25% và hàm lượng sắt được giảm đến mức có thể, vì vậy thí nghiệm được lặp đi lặp lại nhiều lần để thu hồi quặng tinh. Kết quả thí nghiệm theo sơ đồ hình 5.2. Với việc lượng thay đổi chi phí thuốc tuyển 49 và tăng cường các điểm cấp thuốc tuyển, nhóm nghiên cứu đã nhận được quặng tinh có hàm lượng tổng ôxyt đất hiếm 25,4% - 28,4% Ln2O3 và với mức thực thu là 75,1 – 80,4%. 5.2. Tách tổng oxyt đất hiếm Thông thường từ quặng giàu đất hiếm có thể tiến hành thu tổng oxyt đất hiếm, chủ yếu bằng hai phương pháp sau: - Phương pháp nhiệt luyện: Từ quặng đất hiếm, dùng phản ứng hóa học ở nhiệt độ cao để thu tổng oxyt đất hiếm. - phương pháp thủy luyện: chủ yếu dùng các loại axit vô cơ hoặc dùng dung dịch xút để phân hủy quặng và thu tổng oxyt đất hiếm. 5.2.1. Phương pháp nhiệt luyện thu nhận tổng oxyt đất hiếm 5.2.1.1. Dùng oxit kim loại nặng và ...