NHỮNG CÔNG NGHỆ LUYỆN KIM MÀU CẦN QUAN TÂM Ở VIỆT NAM HIỆN NAY

1. CÔNG NGHỆ LUYỆN  ANTIMOAN

Để luyện antimon có thể áp dụng những công nghệ thích hợp cho từng loại quặng

1.1.. Đối với quặng giàu:

Có hàm lượng ≥ 40%Sb, có thể luyện trong lò phản xạ hoặc lò điện hồ quang để nhận antimoan kim loại thô, có hàm lượng 92-93%Sb. Tinh luyện antimoan thô bằng phương pháp hỏa tinh luyện để tách các tạp chất: Fe, As, Cu, S... nhận được antimoan kim loại thương phẩm đạt chất lượng xuất khẩu

1.1.1. Đối với quặng giàu sulphua có thể áp dụng công nghệ luyện lắng

1.1.2. Đối với quặng giàu oxyt có thể áp dụng công nghệ luyện hoàn nguyên

1.2.3. Đối với quặng giàu sulphua lẫn oxyt có thể áp dụng công nghệ luyện phản ứng- hoàn nguyên

2. Đối với quặng nghèo:

Có hàm lượng ≥ 10-20%Sb, áp dụng công nghệ thiêu bay hơi trong lò Hecsi nhận được bụi oxyt antimoan với hàm lượng Sb ³ 80% . Sau đó luyện hoàn nguyên bụi trong lò phản xạ nhận được antimoan thô. Nếu trong quặng có As thì trong antimoan thô cũng chứa As. Antimoan thô được tinh luyện tiếp theo bằng phương pháp hỏa tinh luyện để tách As, nhận được antimoan thương phẩm đạt chất lượng xuất khẩu > 99,65-99,85%Sb.

3. Đối với quặng rất nghèo có hàm lượng < 5%Sb

Đầu tiên áp dụng công nghệ tuyển nổi để nhận đươc tinh quặng ≥ 10-20%Sb

Sau đó áp dụng công nghệ thiêu bay hơi để chuyển tinh quặng ≥ 10-20%Sb thành bụi oxyt antimoan, rồi luyện hoàn nguyên tiếp theo trong lò phản xạ và tinh luyện nhận antimoan tinh đạt chất lượng xuất khẩu > 99,65-99,85%Sb.

3. Đối với quặng antimoan nghèo có chứa vàng, mà không thể tách được vàng bằng phương pháp thủy luyện cyanua:

Đầu tiên áp dụng công nghệ tuyển nổi để thu quặng tinh antimoan chứa vàng

Sau đó  luyện quặng tinh antimoan chứa vàng  nhận được antiumoan thô chứa vàng

Tinh luyện antimoan thô chúa vàng nhận được antimoan tinh chứa vàng

Thiêu bay hơi antimoan tinh nhận được bột oxyt antimoan chất lượng cao và hợp kim chứa vàng

Phân kim hợp kim chứa vàng thu được vàng

2.SẢN XUẤT ANTIMOAN

Công nghệ:

Để chế biến quặng antimoan Việt Nam hiện nay thích hợp nhất là áp dụng công nghệ : Thiêu bay hơi, luyện và tinh luyện lò phản xạ, nhận antimoan xuất khẩu > 99,65-99,85%Sb.

Quy mô:

- Dây chuyền thiết bị luyện antimon hoàn chỉnh công suất 1000 tấn sản phẩm/năm

- Tổng số công nhân  bộ phận luyện  rất ít, khoảng 60 công nhân 

- Vốn đầu tư không lớn, khoảng 20-30 tỷ

Sản phẩm:

- Antimoan thỏi , chất lượng xuất khẩu, hàm lượng: > 99,65-99,85%Sb.

Giá bán: Hiện nay ( tháng 4/2014) khoảng : 9500-10.000 USD/ tấn

Tổng mặt bằng xây dựng: Khoảng 1,5-2 ha

Hiệu quả kinh tế: Rất cao

3.THIẾT KẾ THI CÔNG-CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ

3.1. Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Luyện kim màu Việt Nam sẵn sàng đáp ứng yêu cầu của chủ đầu tư trong việc: lập dự án đầu tư, thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật- lập bản vẽ thi công toàn bộ công trình từ công đoạn: tuyển nổi, thiêu bay hơi, luyện  antimoan thô, tinh luyện nhận antimoan  thương phẩm đạt chất lượng xuất khẩu

3.2. Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Luyện kim màu Việt Nam cũng sẵn sàng chuyển giao công nghệ toàn bộ công trình kể trên

3.3. Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Luyện kim màu Việt Nam cũng sẵn sàng chuyển giao công nghệ toàn bộ công trình chế biến quặng antimoan nghèo chứa vàng với hiệu quả kinh tế cao

3.4. Toàn bộ thiết bị chế biến quăng antimoan có thể thiết kế và chế tạo trong nước

4.MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ THIẾT BỊ LUYỆN ANTIMOAN VÀ SẢN PHẨM

Thiết bị đường ống thu bụi của phân xưởng thiêu bay hơi antimoan 

Lò phản xạ luyện bụi oxyt antimoan và tinh luyện antimoan tạo ra antimoan thỏi thương phẩm

Antimoan thỏi thương phẩm

Lò phản xạ sản xuất bột oxyt antimoan độ sạch cao

Lò hồ quang 100 KVA luyện phản ứng- hoàn nguyên  quặng hỗn hợp sulphua-oxyt antimoan

Ảnh 33 tấn antimoan kim loại xuất khẩu từ công nghệ luyện phản ứng hoàn nguyên quặng Việt Nam

2. CÔNG NGHỆ LUYỆN THIẾC

2.1. Công nghệ luyện thiếc

Công nghệ luyện thiếc:

Áp dụng công nghệ luyện hoàn nguyên quặng tinh thiếc (Caxiterit) bằng các bon ở nhiệt độ cao. Phản ứng luyện hoàn nguyên cơ bản như sau:

SnO₂        +        CO           =         SnO       +         CO₂                    (1)

SnO        +         CO           =          Sn         +         CO₂                    (2)

Hiện nay có hai công nghệ luyện hoàn nguyên quặng tinh thiếc:

Công nghệ luyện trong lò phản xạ và công nghệ luyện trong lò điện hồ quang. Công nghệ luyện thiếc lò điện có nhiều ưu điểm hơn công nghệ lò phản xạ. Khi luyện thiếc lò điện người ta phải cho thêm phụ gia Ferrosilic 75%Si  và vôi (Ca0) với mục đích dùng Ferrosilic để thu hút tách phần cơ bản sắt  khỏi thiếc thô vào Ferrosilic. Nhờ đó mà công nghệ lò điện có thể xử lý được loại quặng nhiều sắt khó luyện trong lò phản xạ.Vôi cho vào  đóng vai trò làm chất trợ dung tạo xỉ. Để quá trình vận hành lò điện hồ quang thuận tiện, đạt được chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tối ưu cần phải tính toán phối liệu hợp lý sao cho thành phần xỉ lò điện tối ưu.  Xỉ lò điện có thành phần  tối ưu như sau: CaO+MgO= 30-35% , SiO₂  = 42-45%, Al₂O₃ = 10-15% , FeO = 2-2,5% còn lại là một số chất tạp khác. Độ axit 1,35. Sơ đồ nguyên lý luyện thiếc lò điện trình bày trên hình 1

Quá trình hỏa tinh luyện thiếc:

Thiếc thô nhận được thường chứa các tạp chất như: Fe, Cu, As, Sb, Pb, Bi. Vì vậy thiếc thô chỉ đạt hàm lượng 95-97% Sn. Công nghệ tinh luyện đầu tiên thường áp dụng là công nghệ hỏa tinh luyện, bao gồm các công đoạn tinh luyện nối tiếp nhau liên tục

Tinh luyện tách sắt:

Sắt trong thiếc tồn tại dưới dạng các hợp chất FeSn₂, FeSn, Fe₂Sn, Fe₃Sn, Fe3Sn₂, có nhiệt độ nóng chảy và tỉ trọng cao hơn thiếc. Chúng có thể tồn tại ở dạng tinh thể tự do có độ hạt đến cỡ nhỏ hoặc thể keo lơ lửng trong thiếc lỏng. Bằng phương pháp thiên tích có thể tách sắt một cách dễ dàng khỏi thiếc lỏng

Tinh luyện tách đồng:

Tách đồng dùng lưu huỳnh, cơ chế phản ứng như sau:

                                Sn    +   S      =     SnS                                      (3)

Sau đó                   SnS      +     Cu     =        CuS        +      Sn                         (4)

Tinh luyện tách As và Sb:

Nhôm có thể hợp kim hóa với As và Sb tạo thành hợp chất: AlAs và AlSb có nhiệt độ nóng chảy tương ứng : 1700 ^oC và 1050- 1080 ^oC. Những hợp chất này có khối lượng riêng nhỏ hơn thiếc rất nhiều nên dễ nổi lên trên mặt thiếc lỏng, tạo bọt, vớt ra dễ dàng.

Tinh luyện tách Bi:

Dùng Mg và Na để tách Bi. Khuấy Mg ở 380-400 ^oC. Khuấy Na ở 230-300 ^oC. Sau đó đánh tơi bã và vớt bã như trên

Tinh luyện tách Pb:

Tách Pb dùng SnCl₂ . Dựa vào phản ứng thuận nghịch:

                                Pb  + SnCl_{2   ↔} PbCl₂    +    Sn              (5) 

Điện phân tinh luyện thiếc:

Điện phân tinh luyện thiếc mục đích nâng cao chất lượng thiếc tinh loại 2 ( 99,75%Sn) lên thiếc tinh loại 1(99,95%Sn), đồng thời thu hồi thêm kim loại quý như vàng. Áp dụng phương pháp điện phân trong dung dịch trong dung dịch axit. Khi điện phân cực dương là thiếc tinh loại 2, cực âm là tấm cái thiếc loại 1. Các phản ứng điện hóa  xảy ra như sau:

- Phản ứng cực dương: Thiếc tan ra     Sn  -2e   → Sn ²⁺                      (29)

- Phản ứng cực âm: Ion  Sn ²⁺ phóng điện và được hoàn nguyên về thiếc kim loại

                                                             Sn ²⁺ + 2e  → Sn                      (30)

Khi điện phân tại cực dương các nguyên tố có  điện thế  đứng sau thiếc  như: Sb, As, Bi, Cu, Ag, Au,  chúng ở lại cực dương ở dạng hợp kim hoặc hợp chất không hòa tan vì khó bị oxy hóa đi vào dung dịch, trở thành bùn dương cực.

Điện thế tiêu chuẩn của chì gần với điện thế của thiếc, nhưng chì tác dụng với SO₄^{- -} tạo thành kết tủa  chì sulphat, có lợi cho việc tách khỏi thiếc. Các tạp chất như: Fe, In có điện thế tiêu chuẩn đứng trước thiếc. Ở cực dương chúng oxy hóa trước thiếc, ở cực âm hoàn nguyên sau thiếc mà ở lại trong dung dịch. Như vậy trong quá trình điện phân các tạp chất hoặc ở lại bùn dương cực, hoặc ở lại dung dịch điện giải, nên thiếc âm cực trở lên được sạch hơn

Thực tế công nghệ luyện thiếc của Việt Nam

Lịch sử công nghệ luyện thiếc:

Ở nước ta, thiếc được khai thác sớm nhất tại vùng Pia Oắc – Cao Bằng khoảng cuối thế kỷ XVIII. Đến 1945, người Pháp đã khai thác khoảng 32.500 tấn quặng tinh  thiếc. Sau hoà bình lập lại, mỏ thiếc Tĩnh Túc Cao Bằng được Liên Xô (cũ) thiết kế và trang bị bắt đầu hoạt động từ 1958. Đây cũng là mỏ thiếc lớn đầu tiên khai thác, chế biến có quy mô công nghiệp. Quá trình công nghệ luyện thiếc có thể  chia ra 2 giai đoạn: Giai đoạn 1- Luyện thiếc trong lò phản xạ. Giai đoạn 2: Luyện thiếc trong lò điện hồ quang. Công nghệ luyện thiếc lò phản xạ do Liên Xô giúp đỡ xây dựng. Công nghệ luyện thiếc lò điện do Việt Nam tự nghiên cứu thiết kế và xây dựng.

* Giai đoạn 1: từ 1958-1990. Áp dụng công nghệ luyện thiếc trong lò phản xạ (15m² ), tinh luyện bằng phương pháp hỏa tinh luyện thiên tích. Thiết kế và thiết bị toàn bộ của Liên xô. Nguyên liệu đầu vào là quặng casiterit hàm lượng ≥ 65% Sn. Sản phẩm là thiếc thỏi loại 2( 99,75% Sn). Thiết bị lọc bụi tĩnh điện loại XP-2( 2 buồng, 4 trưỡng 24 cực) chỉnh lưu cơ khí AΦ18. Trong thời gian cuối đã thu nhỏ lò xuống còn 7 m² . Từ năm 1978 đến 1990 việc luyện thiếc tiến hành ở xưởng luyện Lưu Xá, Thái Nguyên theo thiết kế của Viện khoa học Công nghệ Mỏ và Luyện kim, khi đó vẫn áp dụng công nghệ luyện lò phản xạ, tinh luyện bằng phương pháp thiên tích. Thiết bị chính là lò phản xạ 6,4 m² , thiết bị lọc bụi tĩnh điện loại TC- 352, 4 trường x 12 cực, chỉnh lưu cơ khí Trung Quốc. Nhược điểm của công nghệ luyện lò phản xạ là  chỉ xử lý được nguyên liệu giàu thiếc (> 50% Sn), thực thu thiếc thấp, tiêu thụ nhiều nguyên liệu, năng suất lò thấp, lưu lượng khí lò lớn nên thu bụi rất cồng kềnh, đặc biệt tuổi thọ của lò rất thấp chỉ được 1 năm

*Giai đoạn 2: từ năm 1991 đến nay, luyện thiếc trong lò điện hồ quang, tinh luyện bằng phương pháp thiên tích. Thiết bị luyện là lò điện hồ quang. Thiết bị tinh luyện là lò điện trở. Lò điện hồ quang  gồm: biến thế lò, thân lò, hệ thống nâng hạ điện cực, tủ điều khiển, hệ thống đường ống, thu bụi và ống khói. Ưu điểm: cho phép luyện nguyên liệu khó chảy, lượng khí lò ít hơn lò phản xạ nên hệ thống thu bụi nhỏ gọn hơn nhiều, xỉ nghèo < 0,35% Sn, năng suất lò cao, thực thu thiếc cũng cao hơn lò phản xạ. Hiện nay công nghệ luyện thiếc trong lò điện được áp dụng hầu hết trong toàn quốc, tại các nơi: Tĩnh Túc, Lâm Đồng, Quỳ Hợp, Thái Nguyên…. Thiết bị lò điện hồ quang có công suất 100-250KVA. Sản lượng thiếc  cao nhất 4000 tấn/năm, hiện nay khoảng 2500 tấn/năm. Gần đây đã áp dụng công nghệ điện phân tinh luyện thiếc, nhận được thiếc thỏi có chất lượng cao hơn, có thể đạt thiếc thỏi loại 1( 99,95% Sn)

Cần lưu ý rằng: Công nghệ luyện thiếc hiện nay hoàn toàn do kỹ sư công nghệ Việt Nam nghiên cứu, thiết kế chế tạo nên dây chuền thiết bị. Người đầu tiên nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thiếc lò điện ở Việt Nam là kỹ sư luyện kim Cao Văn Hồng.  Tất cả thiết bị đều do trong nước cung cấp, bảo đảm thực thu thiếc cao, xỉ thải thấp( 0,3%Sn),  nhỏ gọn , cơ động, phù hợp với nguồn tài nguyên trữ lượng nhỏ, phân tán, chi phí nguyên liệu thấp, nhân công ít, cạnh tranh được với nước ngoài. Công nghệ luyện thiếc lò điện của Việt Nam đã thay thế được hoàn toàn công nghệ luyện thiếc lò điện của Liên xô trước khi nó được du nhập vào Việt Nam. Dưới đây là một số hình ảnh về thiết bị luyện và tinh luyện thiếc tại Việt Nam hiện nay.

lò điện hồ quang luyện thiếc 150KVA

Bể điện phân tinh luyện thiếc chỉnh lưu 100KVA, năng suất 500-600 tấn/năm 

Chỉnh lưu 100KVA cho điện phân thiếc

2.2.Con đường hoàn thiện công nghệ luyện thiếc, nâng cao hiệu quả kinh tế, môi tường an toàn và thân thiện hơn:

2.2.1.Nâng cao thực thu, giảm đáng kể chi phí vận hành bằng đổi mới công nghệ:

- Luyện lò phản xạ kết hợp luyện lò phuminh thay cho công nghệ luyện lò điện. Nhờ đó mà nâng cao được thực thu do giảm được hàm lượng thiếc trong xỉ thải xuống nhỏ hơn 0,1%. Đồng thời không phải dùng điện cực graphit và than cốc nhập ngoại (thay than cốc bằng than antraxit Việt Nam),  giảm đáng kể chi phí điện năng

- Cơ giới hóa và tự động hóa công đoạn chuẩn bị liệu, đúc thiếc thỏi nên giảm đáng kể chi phí nhân công và làm tăng mức độ ổn định trong vận hành công nghệ

- Thay hệ thống lọc bụi hiện nay tại các nhà máy bằng hệ thống lọc bụi hoàn thiện hơn, bảo đảm nâng cao thực thu bụi thiếc, tăng tuổi thọ túi vải, an toàn môi trường, bảo đảm nồng độ bụi trong khí thải < 50mg/m³, nồng độ CO < 270mg/m³ , SO₂ < 135mg/m³ .


2.3.THIẾT KẾ THI CÔNG-CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
2.3.1. Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Luyện kim màu Việt Nam sẵn sàng đáp ứng yêu cầu của chủ đầu tư trong việc: lập dự án đầu tư, thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật- lập bản vẽ thi công toàn bộ công trình từ công đoạn: luyện lò phản xạ đến lò fuminh  nhận thiếc  thương phẩm đạt chất lượng xuất khẩu
2.3.2. Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Luyện kim màu Việt Nam cũng sẵn sàng chuyển giao công nghệ toàn bộ công trình kể trên
2.3.3. Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Luyện kim màu Việt Nam cũng sẵn sàng chuyển giao công nghệ toàn bộ công trình chế biến thiếc nghèo  với hiệu quả kinh tế cao
2.3.4. Toàn bộ thiết bị chế biến quăng thiếc có thể thiết kế và chế tạo trong nước
2.3.5 Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Luyện kim màu Việt Nam cũng sẵn sàng chuyển giao công nghệ điện phân thiếc chất lượng cao
≥ 99,99%Sn