intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Phân tích định lượng một số nguyên tố chính trong quặng Apatit bằng phương pháp huỳnh quang tia X (XRF)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:65

Thêm vào BST
Báo xấu
56
lượt xem 6
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Kết quả đề tài được ứng dụng vào công tác xác định hàm lượng các nguyên tố trong mẫu Apatit bằng phương pháp huỳnh quang tia X (XRF) tại trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất. Kết quả của đề tài có khả năng áp dụng rộng dãi cho các phòng thí nghiệm có thiết bị XRF, góp phần đánh giá trữ lượng cho công tác khai thác cũng như vẽ bản đồ khoáng sản trong cả nước.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Phân tích định lượng một số nguyên tố chính trong quặng Apatit bằng phương pháp huỳnh quang tia X (XRF)

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------- ĐỖ ĐỨC THẮNG PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG MỘT SỐ NGUYÊN TỐ CHÍNH TRONG QUẶNG APATIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP HUỲNH QUANG TIA X (XRF) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Hà Nội - 2017
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------- ĐỖ ĐỨC THẮNG PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG MỘT SỐ NGUYÊN TỐ CHÍNH TRONG QUẶNG APATIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP HUỲNH QUANG TIA X LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN QUANG TÙNG Hà Nội - 2017
  3. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung trong luận văn đề tài “phân tích định lượng một số nguyên tố chính trong quặng Apatit bằng phương pháp huỳnh quang tia X (XRF)” là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Trần Quang Tùng. Số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được bất kỳ tác giả nào công bố. Hà Nội, ngày tháng năm Học viên Đỗ Đức Thắng Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 I
  4. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến TS. Trần Quang Tùng, Bộ môn Hóa Phân tích-Viện Kỹ thuật Hóa học, người đã luôn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu để có thể hoàn thành khóa học này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Viện Kỹ thuật Hóa học về những kiến thức và lời khuyên bổ ích trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất, Tổng cục địa chất, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã luôn tạo điều kiện trong công tác để tôi có thể hoàn thành khóa học này. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp những người đã luôn bên cạnh, thông cảm và động viên để tôi có thể hoàn thành khóa học này. Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 II
  5. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... 1 LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... 2 MỤC LỤC................................................................................................................ 3 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ....................................................... 6 DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. 7 DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ 8 MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1 1. CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ................................................................................ 2 1.1. Giới thiệu chung về quặng apatit ..................................................................... 2 1.1.1. Phân loại quặng apatit ................................................................................ 3 1.1.1.1. Phân loại theo thạch học ...................................................................... 3 1.1.1.2. Phân loại theo thành phần vật chất ..................................................... 4 1.1.1.3. Phân loại theo thành phần hóa học...................................................... 4 1.1.2. Một số ứng dụng của quặng apatit ............................................................. 5 1.1.3. Tình trạng khai thác trong nƣớc và quốc tế .............................................. 7 1.1.3.1. Tình trạng khai thác trong nƣớc ......................................................... 7 1.1.3.2. Tình hình khai thác apatit trên thế giới .............................................. 9 1.2. Giới thiệu chung về các phƣơng pháp phân tích quạng Apatit .................... 12 1.2.1. Phƣơng pháp khối lƣợng xác định SiO2,P2O5.......................................... 12 1.2.2. Phƣơng pháp thể tích xác định P2O5,CaO,MgO,Al2O3,Fe2O3 ................ 13 1.2.3. Phƣơng pháp trắc quang xác định tổng sắt TFe2O3, TiO2 ...................... 17 1.2.4. Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử nguồn cảm ứng cao tần plasma (ICP-AES) xác định sắt, titan, magie, nhôm, canxi ............................. 18 Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 III
  6. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng 1.2.5. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử xác định MgO .................. 19 1.3. Giới thiệu chung về thiết bị huỳnh quang tia X ............................................. 19 1.3.1. Giới thiệu chung về tia X .......................................................................... 19 1.3.2. Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 21 1.3.3. Hệ thống máy huỳnh quang tia X đang hoạt động tại Việt Nam ............ 22 2. CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................ 26 2.1. Hóa chất và thiết bị ......................................................................................... 26 2.2. Phƣơng pháp lập đƣờng chuẩn để phân tích ................................................. 26 2.2.1. Khái niệm cơ bản về gia công mẫu .......................................................... 26 2.2.2. Các bƣớc lập đƣờng chuẩn ....................................................................... 32 2.3. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 33 2.3.1. Xây dựng phƣơng pháp định lƣợng các nguyên tố dƣới dạng oxit SiO2, P2O5, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO trong quặng apatit .......................................... 33 2.3.2. Ứng dụng phân tích các nguyên tố dƣới dạng oxit SiO2, P2O5, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO trong mẫu quặng apatit thực tế .......................................... 34 2.3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 34 2.3.3.1. Lấy mẫu và bảo quản mẫu ................................................................. 34 2.3.3.2. Chuẩn bị mẫu nghiên cứu .................................................................. 34 2.3.3.3. Xử lý mẫu để phân tích ...................................................................... 35 2.3.3.4. Lựa chọn các thông số đo của thiết bị cho từng nguyên tố ............... 36 3. CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 38 3.1. Thiết lập đƣờng chuẩn cho các nguyên tố ..................................................... 38 3.1.1. Xây dựng đƣờng chuẩn theo phƣơng pháp nén ép ................................. 38 3.1.2. Xây dựng đƣờng chuẩn theo phƣơng pháp thủy tinh hóa ...................... 42 Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 IV
  7. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng 3.2. Ứng dụng phƣơng pháp thủy tinh hóa phân tích một số mẫu thật .............. 46 3.2.1. Phƣơng pháp xử lý số liệu ........................................................................ 46 KẾT LUẬN ............................................................................................................ 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 54 Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 V
  8. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Nội dung KS Tầng cốc san XRF Phổ huỳnh quang tia X XQM Bộ vi xử lý WinXRF Phần mềm xử lý PVA Poly vinylancol MVR Hồi quy đa biến SEE Sai số chuẩn ước tính SD Độ lệch chuẩn RSD% Độ lệch chuẩn tương đối LOD Giới hạn phát hiện LOQ Giới hạn định lượng D% Sai số cho phép theo 51/1999/QĐ-BCN Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 VI
  9. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Tinh thể Apatit ......................................................................................... 2 Hình 1.2 Một số hình ảnh khai thác và chế biến quặng apatit ................................... 9 Hình 1.3. Tình hình khai thác quặng photphat trên thế giới.................................... 10 Hình 1.4. Dự báo mức tăng dân số thế giới (A) và sản lượng quặng photphat (B) giai đoạn 2010-2040 ..................................................................................................... 12 Hình 3.1. Đường chuẩn Al2O3 chuẩn bị mẫu bằng phương pháp nén ép................. 39 Hình 3.2. Đường chuẩn CaO chuẩn bị mẫu bằng phương pháp nén ép................... 40 Hình 3.3. Đường chuẩn Fe2O3 chuẩn bị mẫu bằng phương pháp nén ép................. 40 Hình 3.4. Đường chuẩn MgO chuẩn bị mẫu bằng phương pháp nén ép.................. 41 Hình 3.5. Đường chuẩn P2O5 chuẩn bị mẫu bằng phương pháp nén ép .................. 41 Hình 3.6. Đường chuẩn SiO2 chuẩn bị mẫu bằng phương pháp nén ép .................. 42 Hình 3.7. Đường chuẩn Al2O3 chuẩn bị mẫu bằng phương pháp thủy tinh hóa ...... 43 Hình 3.8. Đường chuẩn CaO chuẩn bị mẫu bằng phương pháp thủy tinh hóa ........ 44 Hình 3.9. Đường chuẩn Fe2O3 chuẩn bị mẫu bằng phương pháp thủy tinh hóa ...... 44 Hình 3.10. Đường chuẩn MgO chuẩn bị mẫu bằng phương pháp thủy tinh hóa ..... 45 Hình 3.11. Đường chuẩn SiO2 chuẩn bị mẫu bằng phương pháp thủy tinh hóa ...... 45 Hình 3.12. Đường chuẩn P2O5 chuẩn bị mẫu bằng phương pháp thủy tinh hóa ...... 46 Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 VII
  10. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Các thông số đo của Máy huỳnh quang tia X (XRF) model ARL - ADVANT’XP để xác định các nguyên tố trong quặng apatit ................................. 37 Bảng 3.1. Hàm lượng các nguyên tố trong các mẫu chuẩn ..................................... 38 Bảng 3.2. Kết quả phân tích bằng các phương pháp khác…………………………47 Bảng 3.3. Kết quả phân tích mẫu 1 bằng XRF ....................................................... 49 Bảng 3.4. Kết quả phân tích mẫu 2 bằng XRF ....................................................... 49 Bảng 3.5. Kết quả phân tích mẫu 3 bằng XRF ....................................................... 50 Bảng 3.6. Kết quả phân tích mẫu 4 bằng XRF ....................................................... 50 Bảng 3.7. Kết quả phân tích mẫu 5 bằng XRF ....................................................... 51 Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 VIII
  11. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, lĩnh vực phân tích hóa học bằng các thiết bị hiện đại ngày càng phát triển. Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X là thiết bị đang được sử dụng phổ biến trên thế giới. Đây là một trong những phương pháp phân tích nhanh, không tốn hóa chất, không gây ô nhiễm môi trường hay còn gọi đó là phương pháp phân tích xanh – thân thiện với môi trường. Đây là một trong những vấn đề mang tính bảo vệ môi trường mà cả thế giới đang hướng tới. Nó mang đến cho con người lợi ích cả về sức khỏe và kinh tế. Việc nghiên cứu thăm dò quặng Apatit để đánh giá trữ lượng cũng như việc khai thác để sản xuất phân bón, sản xuất axit H3PO4.v.v...đang là một vấn đề thời sự. Trong đó việc phân tích mẫu để có được các hàm lượng chính xác phục vụ cho phân tích Apatit nói chung và các khoáng sản khác nói riêng là rất quan trọng. Chính vì vậy đề tài “phân tích định lƣợng một số nguyên tố chính trong quặng Apatit bằng phƣơng pháp huỳnh quang tia X (XRF)” đã được chọn để nghiên cứu với mục đích tạo luận cứ khoa học cho việc phân tích các khoáng sản - tài nguyên thiên nhiên của đất nước. Đó là nhu cầu khách quan và cấp thiết trong bối cảnh kinh tế xã hội hiện nay. Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả đề tài được ứng dụng vào công tác xác định hàm lượng các nguyên tố trong mẫu Apatit bằng phương pháp huỳnh quang tia X (XRF) tại trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất. Kết quả của đề tài có khả năng áp dụng rộng dãi cho các phòng thí nghiệm có thiết bị XRF, góp phần đánh giá trữ lượng cho công tác khai thác cũng như vẽ bản đồ khoáng sản trong cả nước. Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 1
  12. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng 1. CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về quặng apatit Ở Việt Nam khi nói đến quặng apatit thì thường tập chung chủ yếu ở lào cai. Quặng apatit Lào Cai là một loại quặng photphat có nguồn gốc trầm tích biển, thành hệ tiền Cambri chịu các tác dụng biến chất và phong hóa. Các khoáng vật phosphat trong đá trầm tích không nằm ở dạng vô định như ta tưởng trước đây mà nằm ở dạng ẩn tinh, phần lớn chúng biến đổi giữa floroapatit Ca5(PO4)6F2 và cacbonat-floroapatit Ca5([PO4],[CO3])3F. Hầu hết các photphat trầm tích dưới dạng cacbonat-floroapatit gọi là francolit. Dưới tác dụng của biến chất, các đá phi quặng biến thành đá phiến, đolomit và quaczit, còn đá chứa photphat chuyển thành quặng apatit-đolomit. Hình 1.1. Tinh thể Apatit Quặng apatit Lào Cai là loại quặng thuộc thành hệ metan photphorit (apatit- đolomit), là thành hệ chủ yếu được sử dụng cho ngành công nghiệp sản xuất phân bón chứa lân (chứa photpho) ở nước ta. Về trữ lượng thuộc thành hệ apatit-đolomit có trữ lượng lớn nhất phân bố dọc theo bờ phải sông Hồng thuộc địa phận Lào Cai. Mỏ apatit Lào Cai có chiều dày 200m, rộng từ 1 – 4 km chạy dài 100 km nằm trong địa phận Việt Nam, từ Bảo Hà ở phía Đông Nam đến Bát Xát ở phía Bắc, giáp biên giới Trung Quốc [1]. Quặng apatit ở đây được phát hiện từ năm 1924. Các nhà địa chất đã hoàn thành các nghiên cứu về khảo sát chi tiết địa tầng chứa apatit, nghiên cứu cấu trúc kiến tạo của khu mỏ, nghiên cứu và xác định trữ lượng từng loại quặng. Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 2
  13. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng 1.1.1. Phân loại quặng apatit 1.1.1.1. Phân loại theo thạch học Căn cứ vào đặc điểm thạch học người ta chia toàn bộ khu mỏ apatit Lào Cai thành 8 tầng, ký hiệu từ dưới lên trên (theo mặt cắt địa chất) là tầng cốc san (KS) KS1, KS2... KS7, KS8. Trong đó, quặng apatit nằm ở các tầng KS4, KS5, KS6 và KS7. Trong từng tầng lại được chia thành các đới phong hóa hóa học và chưa phong hoá hoá học. Tầng KS4 (còn gọi là tầng dưới quặng) là tầng nham thạch apatit cacbonat - thạch anh - muscovit có chứa cacbon. Nham thạch của tầng này thường có màu xám sẫm, hàm lượng chất chứa cacbon tương đối cao, khoáng vật chứa cacbonat là dolomit và canxit trong đó đolomit nhiều hơn canxit. Tầng này gồm 2 loại phiến thạch chính là đolomit - apatit - thạch anh và apatit - thạch anh - đolomit, chứa khoảng 35-40% apatit, các dạng trên đều chứa một lượng cacbon nhất định và các hạt pyrit phân tán xen kẽ nhau, chiều dày của tầng này từ 35 - 40m. Tầng KS5 (còn gọi là tầng quặng): Đây là tầng apatit cacbonat. Nham thạch apatit cacbonat nằm trên lớp phiến thạch dưới quặng và tạo thành tầng chứa quặng chủ yếu trong khu vực bể photphorit. Nằm dọc theo trung tâm khu mỏ Lào Cai từ Đông Nam lên Tây Bắc chạy dài 25 km. Quặng apatit hầu như đơn khoáng thuộc phần phong hoá của tầng quặng (KS5) có hàm lượng P2O5 từ 28 - 40% gọi là quặng loại 1, chiều dày tầng quặng dao động từ 3 - 4m tới 10 - 12m. Ngoài ra, còn có các phiến thạch apatit - đolomit, đolomit -apatit - thạch anh - muscovit. KS6, KS7 (còn gọi là tầng trên quặng). Nằm trên các lớp nham thạch của tầng quặng và thường gắn liền với các bước chuyển tiếp trầm tích cuối cùng. Nham thạch của tầng này khác với loại apatit cacbonat ở chỗ nó có hàm lượng thạch anh, muscovit và cacbonat cao hơn nhiều và hàm lượng apatit giảm. Phiến thạch của tầng này có màu xanh nhạt, ở trong đới phong hoá thường chuyển thành màu nâu sẫm. Về thành phần khoáng vật, khoáng vật tầng trên quặng gần giống như tầng dưới quặng nhưng ít muscovit và hợp chất chứa cacbon hơn và hàm lượng apatit cao hơn rõ rệt. Chiều dày của tầng quặng này từ 35 - 40m [1]. Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 3
  14. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng 1.1.1.2. Phân loại theo thành phần vật chất Dựa vào sự hình thành và thành phần vật chất, khoáng sản apatit Lào Cai phân chia ra 4 loại quặng khác nhau: Quặng loại I: Là loại quặng aptatit hầu như đơn khoáng thuộc phần phong hóa của tầng quặng KS5 hàm lượng P2O5 chiếm khoảng từ 28 - 40%. Quặng loại II: Là quặng apatit-đolomit thuộc phần chưa phong hóa của tầng quặng KS5 hàm lượng P2O5 chiếm khoảng 18 - 25%. Quặng loại III: Là quặng apatit-thạch anh thuộc phần phong hóa của tầng dưới quặng KS4 và trên quặng KS6 và KS7, hàm lượng P2O5 chiếm khoảng từ 12 - 20%, trung bình khoảng 15%. Quặng loại IV: Là quặng apatit-thạch anh-đolomit thuộc phần chưa phong hóa của tầng dưới quặng KS4 và các tầng trên quặng KS6 và KS7 hàm lượng P 2O5 khoảng 8 - 10%. Xuất phát từ điều kiện tạo thành của tầng quặng và dựa vào kết quả phân tích thành phần vật chất, vị trí phân bố, đặc tính cơ lý và công nghệ, quặng apatit Lào Cai được chia làm 2 kiểu: kiểu quặng apatit nguyên sinh và kiểu apatit phong hoá. Các tầng cốc san được chia làm 2 đới: đới phong hoá hoá học và đới chưa phong hoá hoá học. Quặng apatit loại 3 Lào Cai là quặng apatit-thạch anh nằm trong đới phong hoá thuộc các KS4 và KS6,7 có chứa 12,20% P2O5. Quặng apatit loại 3 là quặng phong hoá (thứ sinh) được làm giàu tự nhiên nên quặng mềm và xốp hơn quặng nguyên sinh. Đây chính là đất đá thải trong quá trình khai thác quặng apatit loại 1 và là nguyên liệu cho nhà máy tuyển quặng apatit loại 3 Lào Cai [1]. 1.1.1.3. Phân loại theo thành phần hóa học Theo các tài liệu địa chất, trong các loại quặng apatit loại 1 loại 2 cũng như loại 3, khoáng vật apatit đều có cấu trúc Ca5F(PO4)3 thuộc loại fluoapatit. Kết quả Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 4
  15. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng phân tích thành phần hóa học các mẫu quặng 3 ở các cốc san thu được giá trị như sau: khoảng 42,26% P2O5; 3,78% F và 50% CaO [2-4]. 1.1.2. Một số ứng dụng của quặng apatit Quặng apatit vẫn chủ yếu được khai thác làm nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất phân bón có nguồn gốc lân (photpho) như: phân lân nung chảy Văn Điển; phân lân của Nhà máy Supe phốt phát Lâm Thao; phân bón Bình Điền; phân NPK Hoàng Liên, phân lân và phân NPK Lào Cai. Trong xử lý môi trường: Apatit có công thức hóa học là: Ca5(PO4)3X (X: Cl, F, OH...), thường có màu xanh nước biển, hay vàng nhạt, tỷ trọng 3,17, thuộc nhóm tinh thể có 6 cạnh hình trụ. Trong thành phần của apatit có nhiều nguyên tố vi lượng như: Sr, Ba, Mg, Mn, Fe, Al... Quặng tự nhiên của apatit ở dạng kết tinh, khó phân hủy, không tan trong nước và có tính kiềm yếu. Do có cấu trúc hóa học đặc biệt nên apatit có khả năng cố định các kim loại nặng, đồng thời cũng có tác dụng xử lý một phần chất hữu cơ, vi khuẩn coliform, chất rắn lơ lửng trong nước thải. Một số tài liệu còn cho rằng, apatit có khả năng xử lý những kim loại nặng nào mà tích số tan của kim loại đó với PO 4-3 nhỏ hơn tích số tan của Ca3(PO4)2. Trong quá trình xử lý nước thải, đồng thời với quá trình xử lý kim loại nặng và các thành phần khác một lượng nhỏ các hợp chất của photpho cũng được hòa tan vào trong nước, cung cấp thêm dinh dưỡng cho thực vật thủy sinh và vi sinh vật, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý sinh học sau này. Do đó, trong nhiều công nghệ xử lý nước thải (như nước thải chế biến gỗ), apatit được sử dụng như là một nguồn dinh dưỡng thay thế cho axit photphoric đề tạo tỷ lệ thích hợp với cacbon và nitơ. Người ta có thể sử dụng apatit trong công nghệ xử lý nước thải chứa kim loại nặng trong các ngành mạ điện, cơ khí, luyện kim và chế biến gỗ. Dùng apatit để xử lý kim loại nặng trong đất là phương pháp mới đã được ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới với các tên gọi khác nhau như in-situ remediation technicques (Canada), phot-phát - induce metal stabilization (Hoa Kỳ). Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 5
  16. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng Như chúng ta đã biết, kim loại nặng trong đất có khả năng gây nhiễm độc cho thực vật, động vật và cho con người cũng như hệ sinh thái nói chung. Tuy nhiên, chúng ta không thể đánh giá mức độ nguy hại của kim loại nặng đối với hệ sinh thái đất một cách đơn giản thông qua việc xác định tổng lượng kim loại nặng trong đất vì mức độ nguy hại phụ thuộc vào trạng thái tồn tại của kim loại nặng. Chúng có thể tồn tại ở trạng thái phản ứng (linh động), hay không phản ứng (cố định). Chính bởi vậy, cơ sở của việc xử lý kim loại nặng trong đất là việc cố định các kim loại nặng, ngăn chặn chúng chuyển sang trạng thái linh động. Apatit có khả năng xử lý hầu hết các kim loại nặng và chất phóng xạ như: đồng, asen, kẽm, thori, actini, urani, plutoni và nhất là chì. Apatit có khả năng cố định một lượng kim loại nặng bằng 20% khối lượng của nó. Tác dụng cô lập này đạt được trong thời gian rất ngắn (10 - 20 phút) kể từ khi trộn apatit với đất bị nhiễm kim loại nặng. Apatit có được khả năng trên là do nó cung cấp PO4-3 tạo kết tủa với ion kim loại nặng. Khi trộn lẫn apatit với đất sẽ tạo hệ đệm mới trong dung dịch đất. Apatit cũng tạo điều kiện cho kim loại nặng kết tủa ở các dạng khác như cacbonat, oxit, hyđroxit. Các kim loại nặng có thể thay thế vị trí cạnh (Ca) trong cấu trúc của apatit. Do yêu cầu của vật liệu xử lý kim loại nặng là ít flo, ít hoặc không có kim loại nặng đi kèm, nhiều thành phần cacbonat, có độ xốp thích hợp, cho nên không phải loại apatit nào cũng có khả năng xử lý kim loại nặng. Trong hầu hết các nghiên cứu và ứng dụng người ta chỉ sử dụng apatit loại IV (5%) là thích hợp. Như đã trình bày ở trên, chưa có công nghệ nào có thể tách được hoàn toàn kim loại nặng ra khỏi đất mà chỉ có thể vô hiệu hóa tác động gây độc của chúng đối với sinh vật, cũng như ngăn chặn khả năng lan truyền của chúng. Bởi vậy giải pháp đề ra ở đây là trộn bột apatit loại 5% với đất bị nhiễm kim loại nặng. Rác thải chứa kim loại nặng được coi là chất thải nguy hại và được xử lý bằng biện pháp chôn lấp theo quy trình kỹ thuật riêng. Nếu nền đáy bãi thải được lót bằng vật liệu là bột apatit thì các kim loại nặng sẽ không thấm được xuống các tầng nước ngầm. Apatit cũng có thể được sử dụng kết hợp với vật liệu sét truyền thống Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 6
  17. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng làm lớp lót bãi thải. Ngoài ra, apatit bột còn được sử dụng kết hợp với vữa xi măng để xây dựng bồn, bể chứa chất thải có chứa các kim loại nặng đặc biệt nguy hại. Nước ta có mỏ apatit với trữ lượng lớn trong đó loại quặng apatit có hàm lượng P2O5 thấp không sử dụng cho sản xuất phân bón nhưng lại có nhiều triển vọng được sử dụng làm vật liệu xử lý môi trường [5]. 1.1.3. Tình trạng khai thác trong nƣớc và quốc tế 1.1.3.1. Tình trạng khai thác trong nƣớc Mỏ quặng apatit tại Lào Cai được đánh giá là lớn nhất khu vực Đông Nam Á với trữ lượng thời điểm hiện tại được xác định là 701 triệu tấn. Mỗi năm Công ty TNHH một thành viên Apatit Việt Nam khai thác, tuyển khoáng khoảng 8 - 10 triệu tấn quặng. Trữ lượng dồi dào, nhưng trong nhiều năm qua, quặng apatit vẫn chủ yếu được khai thác phục vụ nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất phân bón có nguồn gốc lân như: Phân lân nung chảy Văn Điển; phân lân của Nhà máy Supe phốt phát Lâm Thao; phân bón Bình Điền; phân NPK Hoàng Liên, phân lân và phân NPK Lào Cai. Chiến lược chế biến sâu nguồn quặng nói chung và quặng apatit nói riêng hiện đang được Chính phủ, các bộ, ngành và địa phương đặc biệt quan tâm trong giai đoạn hiện nay. Chế biến sâu quặng apatit có ý nghĩa quan trọng là gia tăng giá trị nguồn tài nguyên quốc gia, chuyển dịch cơ cấu sản xuất, giải quyết việc làm. Là quốc gia lấy mặt trận sản xuất nông nghiệp xếp lên hàng đầu, việc ưu tiên nguồn khoáng sản cho sản xuất phân bón là điều hết sức cần thiết. Năm 2009, Nhà máy sản xuất phân bón DAP số I tại Đình Vũ (Hải Phòng) chính thức hoàn thành với năng lực sản xuất 330 nghìn tấn phân bón chất lượng cao mỗi năm. Đây là dự án chế biến sâu nguồn quặng apatit với sản lượng lớn nhất tính đến thời điểm đó, doanh thu hằng năm đạt 330 triệu USD, giảm chi phí nhập khẩu nguồn phân bón DAP hằng năm là 200 triệu USD. Tại Lào Cai, dự án Nhà máy sản xuất phân bón DAP số II đang xây dựng tại Khu công nghiệp Tằng Loỏng (Bảo Thắng) được coi là điển hình tiếp theo về chế Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 7
  18. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng biến sâu nguồn quặng apatit. Với tổng mức đầu tư hơn 5 nghìn tỷ đồng, ngoài năng lực sản xuất 330 nghìn tấn phân bón chất lượng cao, Nhà máy sản xuất phân bón DAP số II còn sản xuất 420 nghìn tấn axit H2SO4 đậm đặc (98,5%) và 162 nghìn tấn axit H3PO4. Với nguồn nguyên liệu chính trên 1 triệu tấn quặng apatit, mỗi năm nhà máy sản xuất phân bón DAP số II sẽ cho doanh thu gần 400 triệu USD, đó là giá trị mà các nhà máy phân bón khác phải phấn đấu trong nhiều năm. Cũng tại Khu công nghiệp Tằng Loỏng, từ năm 2004 đến nay đã có 5 nhà máy sản xuất photpho vàng với nguyên liệu chính là apatit đã được xây dựng và đi vào hoạt động. Giá trị từ sản phẩm này mang lại đối với nền kinh tế quốc dân là rất đáng kể, khoảng 10 tấn quặng apatit (trị giá 14 triệu đồng) sẽ sản xuất được 1 tấn phốt pho vàng với trị giá 50 triệu đồng. Nếu các nhà máy phốt pho vàng tại Lào Cai hoạt động hết công suất có thể cung ứng cho thị trường trên 50 nghìn tấn sản phẩm/năm. Bên cạnh đó còn phải kể đến Nhà máy sản xuất phân bón của Công ty Cổ phần Vật tư nông sản - Apromaco với công suất 200 nghìn tấn phân lân và 150 nghìn tấn NPK/năm, Nhà máy sản xuất phụ gia thức ăn gia súc của Công ty Phúc Lâm tại Khu công nghiệp Tằng Loỏng với công suất 50 nghìn tấn/năm cũng là điển hình về các dự án chế biến sâu nguồn quặng apatit. Đối với Công ty TNHH một thành viên Apatit Việt Nam, truyền thống hoạt động trong nhiều năm là khai thác và tuyển khoáng, nhưng những năm gần đây, đơn vị tập trung vào lĩnh vực chế biến sâu nhằm nâng cao giá trị kinh tế từ nguồn quặng apatit. Có thể kể đến hoạt động sản xuất phân bón NPK với năng lực trên 30 nghìn tấn/năm, doanh thu trên 200 tỷ đồng, sản xuất photpho vàng với công suất khoảng 10 nghìn tấn/năm. Hiện Công ty TNHH một thành viên Apatit Việt Nam đang hoàn thiện các thủ tục đầu tư xây dựng Nhà máy sản xuất H2 SO4 với công suất 250 nghìn tấn/năm nhằm cung ứng nguyên liệu đầu vào cho Nhà máy DAP số II, Nhà máy sản xuất phụ gia thức ăn gia súc và Dự án nhà máy sản xuất phân bón cao cấp với nguyên liệu chính là quặng apatit tại Khu công nghiệp Tằng Loỏng. Hiện trong nước chưa có nhà máy nào sản xuất loại phân bón cao cấp này mặc dù nhu cầu sử dụng trên thị trường nội địa rất lớn, dự kiến công suất nhà máy phân bón cao cấp của Công ty TNHH một thành viên Apatit Việt Nam sẽ đạt 60 - 70 nghìn tấn/năm. Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 8
  19. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng Chế biến sâu nguồn quặng apatit đồng nghĩa với phát triển sản xuất, đa dạng hóa các sản phẩm công nghiệp có giá trị kinh tế cao. Với lợi thế kề cận vùng mỏ, các dự án sản xuất công nghiệp với nguồn nguyên liệu là quặng apatit đang đóng góp ngày càng lớn vào cơ cấu giá trị sản lượng ngành công nghiệp của tỉnh. Theo báo cáo của ngành công thương, giá trị sản xuất tại các khu, cụm công nghiệp của tỉnh trong 6 tháng đầu năm đạt trên 600 tỷ đồng, doanh thu ước đạt 4.000 tỷ đồng, tăng 22% so với cùng kỳ năm 2012, trong đó Khu công nghiệp Tằng Loỏng vẫn chiếm ưu thế với nhiều nhà máy có quy mô lớn về sản xuất công nghiệp. Điều đó càng chứng minh định hướng tập trung chế biến sâu nguồn quặng apatit là quan trọng, đúng như việc biến thau… thành vàng ròng [6]. Hình 1.2 Một số hình ảnh khai thác và chế biến quặng apatit 1.1.3.2. Tình hình khai thác apatit trên thế giới Trong 30 năm qua, tình hình khai thác quặng photphat trên thế giới đã trải qua nhiều biến động (hình 1.3). Năm 1982, sản lượng quặng photphat giảm 15% so với năm 1981, đạt 123.5 triệu tấn quặng. Sau đó sản lượng photphat được phục hồi, đạt đỉnh cao vào năm 1988 với khoảng 51,3 triệu tấn (P2O5), nhưng đến năm 1993 lại giảm 23,9% so với năm 1992 đạt đỉnh điểm của sự xụt giảm sản lượng khai thác với chỉ 118,6 triệu tấn. Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 9
  20. Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Trần Quang Tùng Hình 1.3. Tình hình khai thác quặng photphat trên thế giới Những đợt suy giảm đột ngột sản lượng quặng photphat trước tiên là do tình hình kinh tế - chính trị - xã hội diễn ra hàng loạt ở các nước Đông âu và Liên xô cũ vào đầu những năm 90 của thế kỷ trước, sau đó sản lượng quặng photphat được phục hồi nhanh từ năm 1994-1995. Năm 1995, một số mỏ mới trên thế giới đã được đưa vào khai thác như: Các mỏ nam pactur và nam fort Midi tại Florida (Hoa Kỳ) với tổng công suất 5,8 triệu tấn/năm; Mỏ Xidi Chinhian ở Khourigba (Ma rốc) công suất 1,5 triệu tấn/năm; Mỏ El Sidia (Giocdani) công suất 4,6 triệu tấn/năm, Mỏ Baiovar (Peru) công suất 0,55 triệu tấn/năm. Cùng thời điểm này, Arap Xeut cũng đưa vào vận hành một mỏ có công suất 4,1 triệu tấn/năm và Áo khi đó đang xây dựng mỏ có công suất 0,7 triệu tấn/năm. Cuối năm 1996 Ai cập đưa vào vận hành mỏ Abu-tatut với công suất ban đầu là 0,6 triệu tấn/năm tuy nhiên tổng công suất thiết kế của mỏ này là 2 triệu tấn/năm. Từ năm 2000, sản lượng của các cơ sở sản xuất photphoric ở các nước đã đạt gần với mức thiết kế. Ngoài ra nhiều nước tiếp tục xây dựng một số nhà máy axit photphoric và sản xuất phân lân mới, dẫn đến nhu cầu về photpho tăng. Chính vì vậy việc sản xuất và tiêu thụ quặng photphat trên thế giới sau khi đạt mức thấp vào năm 2001 (Sản lượng đạt khoảng 127,7 triệu tấn, hàm lượng P2O5 trung bình Học viên: Đỗ Đức Thắng MSHV: 2015B0010 10
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.09: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Quản Trị Kinh Doanh
81 tài liệu
1643 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
6=>0