Bài giảng Hoá vô cơ 2: Chương 3.6 - TS. Lê Tiến Khoa

Bài giảng Hoá vô cơ 2 - Chương 3.6: Khoáng vật và phương pháp chế hóa, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Hàm lượng trong tự nhiên; Phân loại phương pháp tuyển; Tuyển trọng lực; Luyện kim – Phương pháp hỏa luyện; Các phương pháp tinh luyện;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hoá vô cơ 2: Chương 3.6 - TS. Lê Tiến Khoa Chương 3HÓA HỌC CÁC NGUYÊN TỐ d KHOÁNG VẬTVÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ HÓA GV: TS. Lê Tiến Khoa L/O/G/O Hàm lượng trong tự nhiênTrữ lượng và dạng tồn tại Trữ lượng và dạng tồn tại của các ngtố d được trình bày như sau Tuyển quặngMục đích tuyển quặng Quặng thường chứa đất đá + tạp chất → hàm lượng khoáng không cao Tuyển quặng Tách đất đá và làm giàu hàm lượng khoáng có ích Trước khi tuyển: nghiền cho vỡ các hạt kết hạchPhân loại phương pháp tuyển Tuyển trọng lực Tuyển nổi Tuyển từ Tuyển quặngTuyển trọng lực Dựa vào sự khác biệt giữa trọng lượng riêng của khoáng vật và tạp Tốc độ rơi khác nhau Ví dụ: tuyển quặng oxide như hematite, oxide Au, Ag... Tuyển quặngTuyển nổi Tuyển nổi: thuốc tuyển + cải tạo bề mặt khoáng vật Khoáng vật trở nên kị nước → bám vào bọt khí nổi lên Ví dụ: tuyển quặng sulfur Tuyển quặng Tuyển từ Tuyển từ: khác biệt về từ tính của khoáng và tạp Ví dụ: tuyển quặng magnetite Luyện kim – Phương pháp hỏa luyệnĐặc trưng của hỏa luyện Đặc trưng: tiến hành ở To cao và có kèm theo sự cháy Mỗi loại quặng có quy trình hỏa luyện thích hợp Hỏa luyện quặng oxide Tác nhân khử: C, CO, hay các kim loại Mg, Al, Si… Phương pháp nhiệt kim loại MoO3 + 3H2 → Mo + H2O CrO3 + 2Al → 2Cr + Al2O3 Phương pháp nhiệt nhôm Luyện kim – Phương pháp hỏa luyệnHỏa luyện quặng sulfur Quặng được chuyển trước sang dạng oxid bằng cách nung với sự có mặt của oxygenQuặng tồn tại chung với Fe 1 số quặng có Fe đi kèm: sử dụng để điều chế hợp kim với sắt sử dụng trong kỹ thuật Fe(CrO2)2 + 4C → (Fe + 2Cr) + 4CO Hợp kim Fe–Cr MnO2 + Fe2O3 + xC → (Fe + Mn) + xCO Hợp kim Fe–Mn Luyện kim – Phương pháp hỏa luyệnHỏa luyện quặng sulfur Quặng được chuyển trước sang dạng oxid bằng cách nung với sự có mặt của oxygenQuặng tồn tại chung với Fe 1 số quặng có Fe đi kèm: sử dụng để điều chế hợp kim với sắt sử dụng trong kỹ thuật Fe(CrO2)2 + 4C → (Fe + 2Cr) + 4CO Hợp kim Fe–Cr MnO2 + Fe2O3 + xC → (Fe + Mn) + xCO Hợp kim Fe–MnLuyện kim – Phương pháp thủy luyệnĐặc trưng của thủy luyện Đặc trưng: chế biến quặng trong H2O Thường sử dụng đối với quặng nghèo, quặng đa kim Ưu điểm:  Khuyết điểm: • Nhiệt độ phản ứng thấp • Thời gian phản ứng rất lâu • Thiết bị đơn giản • Dễ sử dụngLuyện kim – Phương pháp thủy luyệnCác quá trình chính của thủy luyện Hòa tách quặng trong dung dịch kiềm, acid hay tạo phức Tách kim loại dưới dạng thích hợp: kết tinh, kết tủa (chất ít tan hoặc KL), chiết, trao đổi ion… Rửa, lọc sản phẩm Ví dụLuyện kim – Phương pháp điện luyệnĐặc trưng của điện luyện Đ/v các KL không hỏa luyện được: khó khử Sử dụng phương pháp điện luyện Có thể kết hợp phương pháp thủy luyện đ/v các quặng nghèo (hòa tách xong điện phân) Ưu điểm:  Khuyết điểm: • Độ tinh khiết cao • Giá thành cao Thiết bị trong phương pháp điện luyện: • Máy chỉnh lưu 1 chiều với cường độ dòng rất cao • Anod (cực dương) • Catod (cực âm) • Dung dịch điện ly (dd muối hòa tan hoặc nóng chảy)Luyện kim – Phương pháp điện luyệnCác quá trình chính Phản ứng ở anod  Phản ứng ở catod • Hòa tan KL điện cực • Thoát khí ở điện cực (điện cực • Oxi hóa anion không tan) Cu – 2e– → Cu2+ 2H+ + 2e– → H2 4OH– - 4e– → 2H2O + O2 Cu2+ + 2e– → Cu (môi trường acid mà ???) Các phương pháp tinh luyệnKhái quát chung Để tinh luyện kim loại: dùng các p.p hỏa luyện, thủy luyện, điện luyện, phân hủy nhiệt, chưng cất chân không Phương pháp hỏa luyện Sử dụng khi kim loại bền oxi hóa Quá trình: dùng tác nhân hóa học có ái lực với tạp chất > kim loại Chuyển tạp chất thành hợp chất dưới dạng bã khó nóng chảy ở To cao Có thể tách khỏi kim loại Ví dụ: Au lẫn Cu, Ag, Pb Dùng oxi không khí oxi hóa tạp → oxide khó nóng chảy Tách ra dưới dạng bã Các phương pháp tinh luyệnPhương pháp điện luyện Sử dụng khi kim loại có thế khác biệt với tạp chất hay khi hàm lượng tạp chất thấp Các trường hợp: • Etạp > EM: tạp không tan → tách khỏi anod dưới dạng bùn • Etạp ~ EM: tạp cùng tan và cùng bị khử → loại tạp trước hoặc làm thay đổi thế bằng tác nhân tạo phức • Etạp < EM: tạp hòa tan nhưng không bị khử ở catod Anod: KL M thô Catod: KL M tinh Quá trình điện cực M – ne– → Mn+ Mn+ + ne– → M Các phương phá ...