VINACHEM

Trần Hữu Bưu, Vũ Thế Trí, Bùi Đăng Học, Lê Thị Hỏa

Nguyễn Hà Việt, Nguyễn Hoài Vân, Nguyễn Bơi¹, Nguyễn Thị Quỳnh Anh¹

Nguyễn Thị Mai¹, Nguyễn Thị Minh², Phùng Đức Độ²

. Nguyễn Kim Dung², Đào văn Minh²

¹Đại học Mỏ - Địa chất, ²Công ty Mỏ

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Nghiên cứu xây dựng công nghệ sản xuất một loại thuốc tuyển từ nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước, từng bước thay thế được thuốc tập hợp nhập ngoại để cung cấp cho nhà máy tuyển Apatít Lào Cai đã thực hiện hành tài Viện Hoá học công nghiệp trong khuôn khổ đề tài Nhà máy mã số KC - 06-01 chương trình KC - 06. Trong quá trình nghiên cứu Viện Hoá học công nghiệp đã hợp tác nghiên cứu với các đơn vị trong nước (công ly Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất) và nước ngoài (Viện chất hoạt động bề mặt toàn liên bang Nga, Viện nghiên cứu Nguyên liệu mỏ hoá chất - Công hoà liên bang Nga).

Dựa trên điều kiện thực tiễn của ViệtNamvề khả năng chế tạo thiết bị, cung cấp nguyên liệu ban đầu, chúng tôi đã định hướng trọng tâm vào nghiên cứu công nghệ oxy hoá dầu diezen với hy vọng sẽ tổng hợp được hoạt chất phối chế thành thuốc tập hợp có tính tập hợp và chọn lọc cao để tuyển quặng apatít loại 3. Về mặt công nghệ mô phỏng theo công nghệ sản xuất thuốc tập hợp MTK của Viện nghiên cứu chất hoạt động bề mặt toàn liên bang Cộng hoà liên bang Nga). Những nét đặc trưng khác với công nghệ chế tạo MTK phương pháp nghiên cứu là oxy hoá trực tiếp dầu diezen ngay sau khi dearomat hoá bằng phương pháp axit bỏ qua giai đoạn tách loại hydrocacbon.

II NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

II. 1. Kết quả nghiên cứu phản ứng oxy hoá dầu diezen:

Dầu diezen được chưng cất để tách loại phần nhẹ có t^o sôi < 250^oC. Phần đoạn có t^o Sôi > 250^oC được dearomat hoá bằng phương pháp axit. Phần hydrocabon sau khi đã dearomat hoá được trộn với xúc tác và đưa oxy hoá.

Trong phòng thí nghiệm các thí nghiệm oxy hoá được thực hiện trên tháp oxy hoá bằng thuỷ tinh cỡ 200g nguyên liệu/mẻ. Tháp làm việc theo nguyên tắc sủi bọt theo sơ đồ.

Không khí được cung cấp vào nhờ máy nén khí 1 qua lưu lượng kể 2 đi vào phía đáy tháp phản ứng 3. Nguyên liệu và xúc tác được nạp vào từ phía trên tháp phản ứng 3 . Nhiệt độ được điều chỉnh tự động chính xác±1^oCbằng bộ phận gia nhiệt 4. Các chất dễ bay hơi được ngưng tụ bằng sinhhàn hồi lưu 5. Tại đây nước phản ứng cũng được tách ra bằng van 5. Chấtphản ứng được thường xuyên lấy ra để phân tích chỉ số axit và chỉ sốeste bằng van 4 dưới đáy tháp. Sản phẩm axyđat sau khi đạt được chỉ sốaxit và chỉ số este mong muốn đem trung hoà, tách phần hydrocacbon chưaphản ứng, phần này đem trộn với nguyên liệu dầu và xúc tác đưa vào thápphản ứng oxy hoá tiếp với tỷ lệ hydrocacbon mới/ hydrocacbon thu hồi 1: 1. Sản phẩm xà phòng hoá thu được điều chỉnh thành phần, phối trộnvới các phụ gia, đem đánh giá tính tập hợp bằng phương pháp tuyểnkhoáng vật sạch. Chọn các mẫu tốt thử tuyển trực tiếp trên máy tuyển0,15 1, 0,75 1 với quặng apatít loại 3. Từ kết quả thử tuyển khoáng vậtsạch vài tuyển quặng apatít loại 3. Trên máy tuyển thí nghiệm chúng tôiđiều chỉnh điều kiện phản ứng oxy hoá và tỷ lệ phụ gia nhằm chọn đượccác thông số phản ứng thích hợp đối với mục đích tuyển quặng apatítloại 3.

Các mẫu thuộc tập hoá đáp ứng được các yêu cầu công nghệ tuyển được thực hiện ở điều kiện công nghệ tối ưu sau.

- Nhiệt độ phản ứng (^oC) 140÷160

- Thời gian phản ứng (h) 6÷8

- Vận tốc sục khí (l/h) 45÷60

- Chỉ số axit phần oxyđat (KOH/G mẫu ) 45÷50 .

(Với chỉ số axit như vậy thì chỉ số eh vào khoảng 50÷80 mg KOH/G mẫu)

Sản phẩm sau khi tách phần hydrocacbon chưa xà phòng hoá có các thành phần sau:

- Hàm lượng axil béo(%): 40÷45

- Hàm lượng chất không xà phòng hoá (%)≤1

- Chỉ số axit phần hữu cơ ( mg KOH/G mẫu ) 105÷120

- Thành phần axit béo tương ứng

Đến C10®l,5%

Từ C10®C14~ 13,5%

Từ Ci4®C16~ 16,1%

> C17®68,9%

Dựa trên kết quả thông số phòng thí nghiệm chúng tôi đã xây dựng một hệ thống thí nghiệm oxy hoá cỡ 25 - 30 kg nguyên liệu/mẻ theo mô hình công nghiệp (hình 1) nhằm kiểm tra lại thông số phòng thí nghiệm cũng như làm cơ sở cho việc thiết kế sau này và chế tạo được đủ lượng thuốc tập hợp để tuyển thử trên pilot tuyển Lào cai.

Trên dây chuyền thí nghiệm lớn năm 1992 chúng tôi đã chế tạo được 200 kg thuộc tập hợp và cuối năm 1992 đã tuyển thử bán công nghiệp trên pilot tuyển Lào Cai có năng suất 1 tấn quặng nguyên khai/giờ. Sau khi rút kinh nghiệm trên cơ sở thử bán công nghiệp chúng tôi đã tiếp tục nghiên cứu cải tiến công nghệ và hoàn thiện lại tính chất bọt và tính chất chọn lọc của thuốc. Năm 1993 - 1994 đã chế tạo được 650 kg thuốc tập hợp thương phẩm. Cuối năm 1994 đã thử bán công nghiệp số thuốc tập hợp này trên pilot tuyển Lào Cai. .

II.2. Kết quả nghiên cứu thứ thuốc tập hợp bằng phương pháp tuyển khoáng vật sạch apatit loại 3.

Tuyển nổi khoáng'vật sạch là phương pháp tuyển nổi không bọt trong ống Halimon, cho phép xác định nhanh tính tập hợp của thuốc tuyển mà vẫn đảm bảo được độ tin cậy. Các thí nghiệm tuyển nổi được thực hiện trong cùng một điều kiện : Thể tích dung dịch tuyển: 150 ml, trọng lượng quặng apatít sạch 3g, thời gian tuyển: nhiệt độ phòng: lượng thông khí: 200 ml, thời gian tuyển: 5 phút: pH dung dịch tuyển ~ 7 .

Các kết quả thử nghiệm tuyển được đánh giá theo quan hệ giữa nồng độ thuốc tập hợp được vào dung dịch tuyển và lượng khoáng vật sạch được làm nổi ( thực thu apatít sạch: є %Các loại thí nghiệm đối chứng với các mẫu thuốc của nước ngoài. Flotinor ( CHLB Đức), MTK (CHLB Nga): Kemploat 100, 200~ 300 (CH Phần Lan ). Từ đó chọn ra mẫu thuốc có tính khả tuyển tốt và đã xác định được nồng độ thuốc cần thiết để đạt thực thụ 98 - 100% là 0,06 - 0,07 g/l. Các mẫu thuốc chế tạo được có tính tập trung khá cao không thua kém các thuốc nước ngoài.

II 3. Kết quả thử tuyển quặng Apatít loại 3 trong phòng thí nghiệm

Các mẫu thuốc tuyển được tuyển nổi thí nghiệm trên máy tuyển phòng thí nghiệm cỡ O,75l trực tiếp đối với quặng apatít loại 3 mô phỏng theo sơ đồ công xưởng pilot Lào Cai, nhằm xác định khả năng tuyển nổi và xác định các chỉ tiêu công nghệ (b, µ,q)của quá trình tuyển và chi phí của mỗi loại thuốc tuyển.

Quá trình gia công và chuẩn bị quặng cho nghiên cứu đã mô phỏng quá trình công nghệ chuẩn bị quặng ở nhà máy. Trong quá trình thí nghiệm đã sử dụng nước Hà Nội và nước lấy tại xưởng pilot Lào Cai. Thí nghiệm đầu tiên được tiến hành theo sơ đồ tuyển nổi vòng hở, qua đó tìm điều kiện để tuyển nổi vòng kín với các điều kiện thí nghiệm thay đổi (độ mịn nghiền: - 0,02 mm, = 0,015mm: < - 0,1mm, tỷ lệ phối trộn thuốc tập hợp:thay đổi nước sử dụng:không dùng nước tuần hoàn và sử dụng nước tuần hoàn tuyển theo sơ đồ công nghệ khử Slam của liên XÔ và không khử Slam của Phần Lan). Đã điều chỉnh được chi phí thuỷ tinh lỏng và dùng nó để khống chế lượng bọt và cải thiện được tính chất bọt. Kết quả các chỉ tiêu công nghệ đáp ứng được với thiết kế nhà máy (chi phí riêng thuốc tập hợp 400 - 500g/tấn quặng nguyên khai. Từ quặng đầu 15,8%P₂O₅thu được:b%P₂O₅: 31,1 - 33,5%: Ө%P₂O₅: 5,5 - 7,8%: ε = 65,15% : y = 33,6 - 39,6%). Chúng tôi đã xác lập được công nghệ tuyển đối với loại thuốc tập hợp chế tạo được. Các số liệu thu được làm cơ sở để thử nghiệm bán công nghiệp trên pịlot.

II. 4. Kết quả thử nghiệm tuyển nổi bán công nghiệp trên pilot tuyển Lào Cai.

Năm 1993 - 1994 đã chế tạo được 650kg' thuốc tập hợp trên dây chuyền thí nghiệm lớn. Từ tháng 8 đến tháng 11/1994 đã thử tuyển bán công nghiệp số thuốc trên tại pilot tuyển Lào Cai. Quặng nguyên khai đưa vào tuyển với năng suất ~ 1 tấn/giờ, tuyển theo chế độ tuyển với không khử Slam, độ mịn nghiền 95% cấp hát - 0,071 mm.

4a/ Thí nghiệm mẩu quặng Apatít loại 3 kho làng Dạ

* Tuyển bằng nước sạch, kết quả thí nghiệm thu được sau 3 ca thay máy liên tục, ổn định:

Chi phí thuốc tập hợp: 415 g/tấn, Na₂SiO₃ Việt Trì modun 2,28:1,800g/tấn. Từ quặng đầua = 18,2%,P₂O₅thu được quặng tinhb= 34,56%P₂O₅: quặng đuôi Ө = 6,27% P₂O₅ thực thụ ε = 80,07%: thu hoạch y= 43,16%.

* Tuyển bằng nước tuần hoàn: kết quả thí nghiệm thu được sau 3 ca thay máy ổn định, liên tục.

Chi phí thuốc tập hợp 415 g/tấn: , Na₂SiO₃ Việt Trì modun 2,28: 1800 -1900 g/tấn. Từ quặng đầua = 18.1% thu được quặng tinhb= 33,47% P₂0₅ : quặng đuôiӨ = 6,25%P₂O₅: thực thụ ε = 80,45%P₂O₅: thu hoạch y : 43,55%.

4b/ Thí nghiệm mẫu quặng Apatít loại 3 hỗn hợp ở kho bải quặng 3 nhà máy lớn

* Tuyển quặng bằng nước sạch, kết quả sau 4,5 ca thay máy ổn định liêntục

Chí phí thuốc tập hợp 316 g/tấn: , Na₂SiO₃ Việt Trì, modun 2,28: 1700 - 18000 g/tấn. Từ quặng đầua = 18,86%P₂O₅thu được quặng tinhb= 34,09%P₂O₅: quặng đuôiӨ = 8,41%: thực thụε = 62,35%: thu hoạch y = 24,00%

* Tuyển nổi bằng nước tuần hoàn, kết quả của 4,5 ca chạy máy ổn định liên tục. Chỉ phí thuốc tập hợp : 305 g/tấn Na₂SiO₃ Việt Trì từ modun 2,28: 1700 - 1800 g/tấn. Từ quặng tinhb= 34,26%P₂O₅: Quặng đuôi Ө = 9,13%P₂O₅: thực thụ ε = 56,61% :thu hoạch y = 25,695.

III. KẾT LUẬN

- Đã xây dựng được công nghệ chế tạo thuốc tập hợp DPO-93 từ nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước, các thông số thí nghiệm đã được kiểm chứng phù hợp đối với điều kiện ở quy mô thí nghiệm cỡ lớn.

- Thuốc tập hợp DPO-93 chế tạo được đánh giá tính khả tuyển định tính bằng phương pháp tuyển với khoáng vật sạch.

- Trong phòng thí nghiệm đã thực hiện tuyển nổi quặng Apatít loại 3 trên máy tuyển 0,75 l: 31 mô phỏng theo sơ đồ công nghệ nhà máy.

Các chỉ tiêu công nghệ thu được làm cơ sở cho thử nghiệm tuyển bán công nghiệp.

Đã thí nghiệm tuyển bán công nghiệp trên những pilot tuyền Lào Cai có năng suất 1 tấn quặng nguyên khai trên giờ đối với các quặng khác nhau và dùng nước tuyển tuần hoàn và nước sạch theo chế độ tuyển nổi không khử Slam của Phần Lan. Các chi phí công nghệ thu được đạt yêu thiết kế nhà máy, làm cơ sở tin cậy cho thử nghiệm trong công nghiệp.

- Thuốc tập hợp DPO-93 chế tạo trên hệ thống dây chuyền thí nghiệm cỡ lớn 10 tấn/năm (hoá chất) được đánh giá tính khả tuyển trong 2 tháng cuối năm 1994 trên pilot của Lào Cai, đã được Hội đồng khoa học công nghệ cấp Bộ nghiệm thu đánh giá có chất lượng tương đương với thuốc tuyển nhập ngoại, chi phí và giá thành hợp lý, được cơ sở ngành tuyển chấp nhận đưa vào sử dụng trong sản xuất ở quy mô công nghiệp.