Đề xuất một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật trong luyện thiếc 99,75% và 99,95% tại Việt Nam

Bùi Xuân Bảng
Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim
 
I. Thiếc và tình hình khai thác, chế biến thiếc tại Việt Nam:
            Thiếc là một trong những kim loại màu được sử dụng rất sớm trên thế giới. Từ khoảng sáu ngàn năm trước công nguyên, thiếc đă bắt đầu được sản xuất và sử dụng ở các nước phương Đông dưới dạng hợp kim đồng thanh để làm đồ thờ cúng, vũ khí và trang trí. Việc sử dụng thiếc với quy mô công nghiệp bắt đầu từ khoảng giữa thế kỷ XIV, trong thời kỳ này thiếc dùng để chế tạo dụng cụ gia đình và sản xuất sắt tráng thiếc.
            Do thiếc là một loại kim loại không độc hại nên được dùng để tráng lên bề mặt các vật bằng thép, vỏ hộp thực phẩm, nước giải khát, có tác dụng chống ăn mòn, tạo vẻ đẹp mà không làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
            Việt Nam đã khai thác và nấu luyện thiếc từ lâu đời, thời vua chúa phong kiến, người Việt Nam đã biết luyện các hợp kim đồng-thiếc-chì và vàng, bạc để đúc tượng, lư, đỉnh…Tính đến năm 1945, người Pháp đã khai thác khoảng 32.500 tấn tinh quặng thiếc. Sau hoà bình lập lại, mỏ thiếc Tĩnh Túc, Cao Bằng được Liên Xô (cũ) thiết kế, trang bị thiết bị và bắt đầu khai thác, chế biến thiếc từ 1954.
Qua thăm dò sơ bộ đã xác định được nước ta có trữ lượng thiếc khá lớn (khoảng 860 ngàn tấn). Các mỏ quặng thiếc hầu hết ở các tỉnh miền núi và phân bố khắp từ Bắc vào Nam, tập trung nhiều nhất ở các tỉnh: Cao Bằng, Vĩnh Phúc, Tuyên Quang, Thái Nguyên, Thanh Hóa, Nghệ An, Lâm Đồng, Ninh Thuận...
1. Về khai thác và chế biến quặng thiếc tại Việt Nam:
1.1. Về khai thác:
            Hiện nay, ngành khai thác quặng thiếc tại Việt Nam ở quy mô nhỏ do trữ lượng thiếc ở các mỏ ngày càng cạn kiệt, nhiều mỏ chỉ khai thác tận thu. Về công nghệ khai thác gồm: khai thác hầm lò (chủ yếu đối với quặng gốc) và khai thác lộ thiên (chủ yếu đối với quặng sa khoáng)
1.2. Về chế biến thiếc thỏi:
            - Công nghệ tuyển:
            + Quặng thiếc gốc: Được khai thác từ các hầm lò đưa vào máy đập, nghiền, tuyển trọng lực, tuyển nổi khử tạp chất asen, tuyển rửa chì, ngâm tuyển tách sắt, tuyển từ...thu tinh quặng thiếc đạt ≥ 65%Sn
            + Quặng thiếc sa khoáng: Được khai thác lộ thiên đưa vào hệ thống tuyển rửa, nghiền, tuyển trọng lực, ngâm tuyển tách sắt, tuyển từ...thu tinh quặng thiếc đạt ≥ 65%Sn (trường hợp trong quặng sau tuyển trọng lực chứa tạp chất có hại như chì, asen, vonfram, lưu huỳnh thì phải tuyển nổi khử asen, rửa chì thậm chí thiêu để khử vonfram, lưu huỳnh...)
            - Công nghệ luyện kim:
+ Luyện thiếc thiếc 99,75%: Hiện tại ở tất cả các cơ sở sản xuất thiếc 99,75% tại Việt Nam đều sử dụng công nghệ lò điện hồ quang để sản xuất thiếc thô, sau đó tinh luyện thiếc 99,75% bằng chảo gang gia nhiệt bằng dây điện trở. Do quy mô sản xuất của các xưởng luyện thiếc nhỏ nên khó áp dụng các thiết bị tiên tiến, tự động hóa. Vì vậy, các công đoạn trong luyện thiếc chủ yếu được thực hiện thủ công và chỉ một số thao tác được cơ giới hóa một phần. Nhìn chung, công nghệ và thiết bị đang được sử dụng sản xuất thiếc tại Việt Nam là loại thông dụng trên thế giới, công nghệ luyện thiếc trong lò điện hồ quang cũng là một công nghệ tiên tiến đang được áp dụng.
      + Luyện thiếc 99,95%: Hầu hết các cơ sở sản xuất thiếc 99,95% tại Việt Nam hiện nay đều sử dụng công nghệ điện phân tinh luyện. Quy trình công nghệ là sử dụng thiếc 99,95% đúc cực katốt, thiếc 99,75% đúc cực anốt, cực anốt và katốt được đưa vào các bể chứa dung dịch đã được điều chế từ thiếc và hóa chất, dùng dòng điện 1 chiều để điện phân. Quá trình điện phân thiếc là quá trình điện phân dương cực tan. Về bản chất, đây là quá trình trao đổi điện và chất của hai điện cực thiếc được nhúng trong dung dịch điện phân khi cho dòng điện một chiều chạy qua.
      Kết quả của quá trình anốt là sự hòa tan thiếc kim loại tạo thành ion Sn2+ và được vận chuyển vào lòng dung dịch, dưới tác dụng của điện trường, ion Sn2+ di chuyển đến bề mặt điện cực catốt tham gia phản ứng điện cực.
Các tạp chất trong thành phần anốt không bị hòa tan nhờ quá trình oxy hóa chọn lọc trên điện cực hoặc được chuyển hóa về dạng hợp chất không tan tạo thành bùn dương cực. Kết quả của quá trình điện phân tinh luyện thu được thiếc kim loại có độ sạch cao ở catốt đó chính là sản phẩm thiếc kim loại 99,95%Sn.
II. Đề xuất một số chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật chủ yếu trong sản xuất thiếc 99,75% và thiếc 99,95%:
1. Sản xuất thiếc 99,75%:
            a. Nguyên liệu sản xuất:
            Nguyên liệu để sản xuất thiếc 99,75% chủ yếu là tinh quặng thiếc sau khi tuyển có hàm lượng thiếc từ 65-70%, thành phần tạp chất khống chế như: Fe ≤ 3,0%; Cu ≤ 0,03%; As ≤ 0,3%;  ∑Pb+Bi < 0,19%; WO3 ≤ 0,5%  và các tạp khác trong giới hạn cho phép.
            b. Công nghệ sản xuất:
            Luyện thiếc thô bằng lò điện hồ quang loại 3 điện cực Ø150, biến thế lò lò 250-300KvA; tinh luyện bằng chảo gang, gia nhiệt bằng dây điện trở.
            c. Các điều kiện chủ yếu:
            - Lao động: Bậc thợ luyện kim bình quân 3/7 (theo Nghị định số 205/2004/NĐ-CP ngày 14 tháng 12 năm 2004)
            - Công suất lò luyện thô: 300-350 tấn sản phẩm/năm
            -  Các thiết bị phụ trợ, công cụ, dụng cụ đồng bộ với công suất lò luyện.
            d. Chất lượng sản phẩm:
Hàm lượng thiếc (%) Hàm lượng chất tạp  (%)
Bi Pb Fe As Cu Sb
> 99,75 ≤ 0,055 ≤ 0,045 ≤ 0,030 ≤ 0,050 ≤ 0,035 ≤ 0,010

            đ. Đề xuất các chỉ tiêu KT-KT chủ yếu sản xuất thiếc 99,75%Sn
 
T/T Chỉ tiêu chủ yếu ĐVT Tiêu hao cho sản xuất 1 tấn sản phẩm Ghi chú
1 Quặng thiếc 70%Sn Tấn 1,485 Thực thu: 96%
2 Điện cực Grafit Kg 19,0  
3 Ferosilic Kg 30,0  
4 Than cốc Kg 200  
5 Vôi cục Kg 150  
6 Điện năng kw/h 2.500  
7 Nhân công trực tiếp Công 15 Bình quân bậc 3/7
 
2. Sản xuất thiếc 99,95%Sn:
            a. Nguyên liệu sản xuất:
            Nguyên liệu sản xuất thiếc 99,95% là thiếc 99,75% có thành phần như trên.
            b. Công nghệ sản xuất: Điện phân tinh luyện
            c. Các điều kiện chủ yếu:
            - Lao động: Bậc thợ luyện kim bình quân 3/7 (theo Nghị định số 205/2004/NĐ-CP ngày 14 tháng 12 năm 2004)
            - Một dây chuyền thiết bị điện phân tinh luyện công suất 500-600 tấn sản phẩm/năm
            -  Các thiết bị phụ trợ, công cụ, dụng cụ đồng bộ với công suất dây chuyền thiết bị như: cầu trục, lò nấu đúc nguyên liệu và sản phẩm, khuôn đúc cực và sản phẩm...
            d. Chất lượng sản phẩm:
Hàm lượng thiếc (%) Hàm lượng chất tạp  (%)
Fe Cu      As Sb Bi Pb
≥ 99,95 0,003 0,002 0,006 0,002 0,004 0,005
đ. Đề xuất các chỉ tiêu KT-KT chủ yếu sản xuất thiếc 99,95%
T/T Chỉ tiêu chủ yếu ĐVT Tiêu hao cho sản xuất 1 tấn sản phẩm Ghi chú
1 Thiếc thỏi 99,75% Tấn 1,0091 Thực thu: 99,3%
2 Điện kw/h 350  
3 Betanapton Kg 0,5  
4 Keo gelatin Kg 1,2  
5 Axitsulfuaric Kg 6,5  
6 Nước m3 3  
6 Than cục Vàng danh Kg 180  
7 Cồn công nghiệp Lít 4  
8 Nhân công trực tiếp Công 15 Bình quân bậc 3/7

Đối tác
MO MIEN NAM
Vimluki
cie
Bộ Công thương
Doi tac 5