Nghiên cứu sản xuất Rutin nhân tạo từ quặng Ilmenit gốc vùng núi chúa Thái Nguyên

Mở đầu

Công nghệ chế biến sâu quặng ilmenit ở Việt Nam theo hướng sản xuất rutin nhân tạo đã từng được nghiên cứu nhưng chủ yếu tập trung vào đối tượng titan sa khoáng ven biển. Với ilmenit gốc, công tác nghiên cứu mới tập trung vào khả năng tuyển để lấy tinh quặng.
 
Rutin nhân tạo là sản phẩm trung gian, nguyên liệu để sản xuất thuốc bọc que hàn điện và là một trong những nguyên liệu chính sản xuất bột mầu tian dioxit.
 
1. Nghiên cứu thành phần vật chất mẫu nghiên cứu
 
Nghiên cứu thành phần vật chất (bao gồm thành phần hóa học và thành phần khoáng vật) nhằm đưa ra những đánh giá, nhận xét, để từ đó có thể rút ngắn được một số khâu trong công nghệ sản xuất. Bảng 1 nêu lên thành phần hóa học của tinh quặng ilmenit gốc vùng Núi Chúa.
 

 

Bảng 1. Thành phần các cấu tử chính của tinh quặng ilmenit sa khoáng vùng Núi Chúa
 

Thành phần khoáng vật được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ rơnghen và chụp ảnh khoáng tướng. Kết quả nêu trong Bảng 2.
 

 
Từ kết quả nghiên cứu thành phần vật chất thấy rằng: TiO2 chủ yếu nằm trong mạng ilmenit, thành phần hóa chiếm 45,75%. Sắt cũng chủ yếu tồn tại dạng ôxit và liên kết với thành phần khác trong mạng. Tạp chất khác như  SiO2 4,25% khá cao gây ảnh hưởng đến quá trình hòa tách sau này.
 
2. Kết quả nghiên cứu
 
Để sản xuất rutin nhân tạo từ tinh quặng ilmenit có nhiều phương pháp. Ở đây lựa chọn phương pháp hòa tách tinh quặng sau khi đã thiêu hoàn nguyên nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi TiO2.
 
2.1. Nghiên cứu quá trình thiêu hoàn nguyên
 
Đã tiến hành nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thiêu hoàn nguyên quy mô phòng thí nghiệm như: cấp hạt chất hoàn nguyên (than), nhiệt độ thiêu, thời gian thiêu, tỷ lệ than. Từ đó, lựa chọn công nghệ thiêu hoàn nguyên phù hợp cụ thể là cỡ hạt tinh quặng, nhiệt độ thiêu, thời gian thiêu, tỷ lệ than hoàn nguyên, tỷ lệ xôđa để thực hiện trên thiết bị mở rộng là lò ống quay.

Lò ống quay có đặc điểm không gian lò không kín như một số loại lò khác (lò điện, lò ga) nên khả năng duy trì môi trường hoàn nguyên là không cao. Vì vậy, có một vài thay đổi trong việc tính toán thành phần phối liệu cũng như thời gian thiêu. Từ kết quả thực nghiệm cho thấy: Để duy trì môi trường cũng như nâng cao khả năng hoàn nguyên, khi thực hiện trong lò ống quay lượng than cần bổ sung thêm khoảng 18%. Kết quả đạt được tương đối ổn định. Đã tiến hành thí nghiệm liên tục để có lượng sản phẩm ilmenit hoàn nguyên gốc đáp ứng cho công đoạn hòa tách trên thiết bị mở rộng sau này.

2.2. Nghiên cứu quá trình hòa tách
 
Đã tiến hành nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hòa tách như: cấp hạt tinh quặng đã thiêu, nhiệt độ hòa tách, thời gian, nồng độ dung dịch, tỷ lệ rắn/lỏng. Từ đó, lựa chọn công nghệ hòa tách phù hợp. Rutin nhân tạo nhận được từ quá trình hòa tách tinh quặng ilmenit gốc đã thiêu có hàm lượng tương đối ổn định. Với chất lượng TiO2 đạt ~ 85% có thể làm nguyên liệu cho sản xuất pigment titan dioxit.
 
 Kết luận
 
Qua nghiên cứu có thể rút ra một số kết luận sau:
 
- Tinh quặng chủ yếu là ilmenit chiếm tới 95%, các hạt ôxit sắt nằm phân tán mịn trong cấu trúc ilmenit, tạp chất khác như  SiO2 cao (tinh quặng ilmenit gốc các nước trên thế giới SiO2 ~1%) làm giảm chất lượng rutin nhận được.
 
- Khả năng thiêu hoàn nguyên tốt, với chế độ công nghệ yêu cầu không quá cao, thiêu phẩm không những chứa FeO mà còn chứa cả Fe kim loại. Điều này tạo thuận lợi cho khâu hòa tách sau này.
 
- Rutin nhận được đạt không cao (TiO2 > 85%) mặc dù đã chú ý các yếu tố chính ảnh hưởng đến công nghệ như cấp hạt tinh quặng phải mịn (-0,063 mm), dung dịch hòa tách là axit HCl nồng độ cao (25%) và đặc biệt thời gian hòa tách kéo dài > 14 h.
 
- Nên lựa chọn công nghệ sản xuất rutin nhân tạo từ tinh quặng ilmenit gốc Núi Chúa là tinh quặng đã thiêu trước khi hòa tách.