Nghiên Cứu Tách Xeri Dioxit Từ Quặng Monazite Phan Thiết

Luận văn tốt nghiệp hóa học nghiên cứu tốt nghiệp hóa học nghiên cứu tách xeri đioxit từ quặng monazite phan thiết bằng phương pháp axit, điều tra thực trạng, phân tích số liệu,

• Tác giả: Đoàn Thị Kim Phượng
• Người hướng dẫn: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Tách Xeri Dioxit Từ Quặng Monazite Phan Thiết
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: TP Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Các nguyên tố đất hiếm
• 1.2. Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm
• 1.3. Lịch sử phát hiện
• 1.4. Sự phân bố các nguyên tố đất hiếm
• 1.5. Tính chất lý hóa học của các nguyên tố đất hiếm
• 1.6. Ứng dụng các nguyên tố đất hiếm
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phương pháp huỳnh quang tia X (XRF)
• 2.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD method)
• 2.3. Phương pháp chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.4. Tách CeO2 bằng phương pháp kết tủa chọn lọc
• 2.5. Dung cụ và an toàn
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu thành phần của quặng monazite Phan Thiết và xác định hàm lượng CeO2, CONS
• 3.2. Khảo sát ảnh hưởng một số yếu tố đến hiệu suất tách và độ tinh khiết của sản phẩm
• 3.2.1. Ảnh hưởng của việc kết tủa lại pha vô cơ sau khi chiết
• 3.2.2. Ảnh hưởng của pH kết tủa Ce(OH)4
• 3.2.3. Ảnh hưởng của việc rửa pha hữu cơ sau khi chiết
• 3.2.4. Ảnh hưởng của khối lượng Na2SO4
• 3.2.5. Ảnh hưởng của chất oxi hóa Ce3+ thành Ce4+
• 3.3. Đề nghị quy trình tách xeri dioxit từ quặng monazite bằng phương pháp axit
• 3.4. Nghiên cứu hình dạng và kích thước hạt của xeri dioxit
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu tách xeri dioxit từ quặng monazite Phan Thiết

Nghiên cứu tách xeri dioxit từ quặng monazite Phan Thiết là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghiệp khai thác khoáng sản. Quặng monazite chứa nhiều nguyên tố đất hiếm, trong đó có xeri, có giá trị kinh tế cao. Việc tách xeri dioxit từ quặng này không chỉ giúp tối ưu hóa nguồn tài nguyên thiên nhiên mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp. Nghiên cứu này sẽ trình bày các phương pháp tách xeri dioxit và ứng dụng của nó trong thực tiễn.

1.1. Quặng monazite và vai trò của xeri trong công nghiệp

Quặng monazite là nguồn cung cấp chính cho các nguyên tố đất hiếm, đặc biệt là xeri. Xeri được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các linh kiện điện tử, chất xúc tác trong công nghiệp dầu mỏ và nhiều ứng dụng khác. Việc khai thác và chế biến quặng này cần được thực hiện một cách khoa học để đảm bảo hiệu suất và độ tinh khiết của sản phẩm.

1.2. Tình hình nghiên cứu tách xeri dioxit tại Việt Nam

Việt Nam có tiềm năng lớn về quặng monazite, nhưng nghiên cứu về tách xeri dioxit vẫn còn hạn chế. Các phương pháp tách hiện tại chủ yếu dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm. Cần có những nghiên cứu sâu hơn để phát triển quy trình tách hiệu quả và bền vững.

II. Thách thức trong việc tách xeri dioxit từ quặng monazite

Việc tách xeri dioxit từ quặng monazite gặp nhiều thách thức do tính chất hóa học phức tạp của các nguyên tố đất hiếm. Các nguyên tố này thường tồn tại trong cùng một cấu trúc, làm cho việc tách ra từng nguyên tố riêng biệt trở nên khó khăn. Hơn nữa, quy trình tách cần đảm bảo hiệu suất cao và độ tinh khiết của sản phẩm cuối cùng.

2.1. Tính chất hóa học của quặng monazite

Quặng monazite chứa nhiều nguyên tố đất hiếm có tính chất hóa học tương tự nhau, điều này gây khó khăn trong việc tách riêng từng nguyên tố. Các phương pháp tách cần phải được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất cao nhất.

2.2. Ảnh hưởng của môi trường đến quá trình tách

Môi trường tách, bao gồm pH và nhiệt độ, có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất tách xeri dioxit. Việc kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo sản phẩm đạt độ tinh khiết cao.

III. Phương pháp tách xeri dioxit từ quặng monazite

Nghiên cứu này áp dụng phương pháp axit để tách xeri dioxit từ quặng monazite. Phương pháp này đã được chứng minh là hiệu quả trong việc thu hồi xeri với độ tinh khiết cao. Các bước trong quy trình tách sẽ được trình bày chi tiết trong phần này.

3.1. Quy trình tách xeri dioxit bằng phương pháp axit

Quy trình tách xeri dioxit bao gồm các bước như hòa tan quặng trong axit, kết tủa và tinh chế sản phẩm. Mỗi bước đều cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất cao nhất.

3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất tách

Các yếu tố như pH, nhiệt độ và tỉ lệ quặng so với dung dịch axit có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất tách. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh các yếu tố này có thể cải thiện đáng kể độ tinh khiết của sản phẩm.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy quy trình tách xeri dioxit từ quặng monazite đạt hiệu suất gần 65%. Sản phẩm thu được có độ tinh khiết cao, đáp ứng yêu cầu cho các ứng dụng công nghiệp. Những kết quả này mở ra hướng đi mới cho việc khai thác và sử dụng xeri tại Việt Nam.

4.1. Hiệu suất tách và độ tinh khiết của sản phẩm

Kết quả cho thấy rằng việc kết tủa lại pha vô cơ sau khi chiết có thể nâng cao hiệu suất tách và độ tinh khiết của sản phẩm. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc tối ưu hóa quy trình tách.

4.2. Ứng dụng của xeri dioxit trong công nghiệp

Sản phẩm xeri dioxit có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như sản xuất chất xúc tác, linh kiện điện tử và vật liệu xây dựng. Việc phát triển quy trình tách hiệu quả sẽ giúp tăng giá trị kinh tế cho ngành công nghiệp khai thác khoáng sản.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu tách xeri dioxit từ quặng monazite Phan Thiết đã mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp khai thác khoáng sản tại Việt Nam. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp tách hiệu quả hơn để tối ưu hóa nguồn tài nguyên thiên nhiên.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu tách xeri dioxit

Việc tách xeri dioxit không chỉ giúp tối ưu hóa nguồn tài nguyên mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp. Nghiên cứu này có thể tạo ra những bước tiến mới trong việc khai thác và sử dụng nguyên tố đất hiếm.

5.2. Hướng đi tương lai cho nghiên cứu và ứng dụng

Cần có những nghiên cứu sâu hơn về quy trình tách và ứng dụng của xeri dioxit trong công nghiệp. Việc hợp tác với các tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp sẽ giúp nâng cao giá trị kinh tế của nguồn tài nguyên này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HÒ CHÍ MINH KHOA HÓA KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH HÓA VÔ CƠ Doan Thi Kim Phugng Khóa 2009 ~ 2013 TP Hồ Chi Minh, Tháng 05 Năm 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP HO CHÍ MINH KHOA HÓA ~-£fìca--- KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TÁCH XERI ĐIOXIT TỪ QUANG MONAZITE PHAN THIẾT BANG PHƯƠNG Chuyên ngành : Hóa Vô cơ GVHD : TS. Phan Thị Hoàng Oanh SVTH : Đoàn Thị Kim Phượng TP Hồ Chí Minh, Tháng 05 Năm 2013 LỜI CÁM ƠN Khóa luận tốt nghiệp này hoàn thành được như ngày hôm nay là nhờ sự giúp đỡ và động viên của rất nhiều người giành cho tôi. Trước hết là cô Phan Thị Hoàng Oanh, tôi xin gởi tới cô lời cảm ơn trân trọng nhất , nhờ cô tận tình hướng dẫn và dìu dat trong suốt quá trình thực hiện dé tài, giúp tôi củng cố thêm nhiêu kiến thức chuyên môn, cho tôi những kinh nghiệm, chỉ dẫn cách làm việc khoa học nhờ đó tôi học được ở cô không những kiến thức mà còn cả tác phong làm việc nghiêm túc và khoa học. Không những thế, cô còn rất vui vẻ và nhiệt tình.

Tôi xin cám ơn các thầy cô khác trong khoa đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện khóa luận này, đặc biệt là các thầy cô trong phòng thí nghiệm Hóa Lý, Hóa Vô cơ và Hóa Môi trường. Ngoài ra, tôi cũng xin cám ơn gia đình đã luôn ở bên động viên và khích lệ tôi, là nguồn động lực mạnh mẽ giúp tôi hoàn thành khóa luận. Cuối cùng là những bạn cùng làm đề tài với tôi trong nhóm của cô Oanh, các bạn cũng đã giúp đỡ tôi rat nhiều, động viên an ủi những lúc tôi khó khăn, các bạn và tôi đã có biết bao ky niệm vui buôn khó quên trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Một lần nữa, tôi xin chân thành cám ơn tất cả.

Sinh viên thực hiện Đoàn Thị Kim Phượng to TÓM TÁT Quặng nguyên tổ đất hiểm ở Việt Nam chưa được thăm dò hết, việc sử dụng các nguyên t6 nay theo hướng hiện đại chưa phát triển, công tác nghiên cứu dé đưa vào ứng dụng mới được bắt đầu. Các phương pháp điều chế những nguyên to này nói chung phức tạp hơn nhiều so với phương pháp điều chế các nguyên tổ thông dụng [4]. Đề tài này nghiên cứu tách xeri dioxit từ quặng monazite Phan Thiết bằng phương pháp axit. Thông qua quá trình thực hiện các nội dung của dé tài, chúng tôi thu được một số kết quả như sau: f Đã khảo sát ảnh hướng của việc kết tủa lại pha vô cơ sau khi chiết đến hiệu suất tách và độ tình khiết của sản phẩm.

Kết quả cho thấy có kết tủa lại pha vô co sẽ thu được sản phẩm có hiệu suất cao hơn so với không kết tủa lại pha vô cơ. A Đã khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất tách và độ tinh khiết của sản phẩm. Với pH kết tủa Ce* băng 3,8 thì sản phẩm thu được có độ tinh khiết cao hơn so với pH kết tủa Ce* bằng 5. Đã khảo sát ảnh hưởng của việc rửa lại pha hữu cơ sau khi chiết đến hiệu suất tách và độ tinh khiết của sản phâm: có rửa lại pha hữu cơ thì sẽ thu được sản phẩm có độ tinh khiết cao hơn so với không rửa lại pha hữu cơ.

Đã khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ quặng : NasSO;¿ đến hiệu suất tách và độ tinh khiết của sản phâm. Kết quả cho thấy tỉ lệ quặng : Na;SO; là 1:6 thì thu được sản phẩm với hiệu suất tương đôi cao hơn so với tỉ lệ 1:4 và 1:5. A) Đã khảo sát ảnh hưởng của chất oxi hóa Ce`* thành Ce** đến hiệu suất tách và độ tình khiết của sản phẩm: Dung dich (NH,)z§S;O;/HNO; oxi hóa Ce** thành Ce** khá hiệu quả hon so với dung dich HNO; và dung dịch H;Oz/HCI. ) Thanh phan pha của sản phẩm bột xeri dioxit có dang hình tam, kích thước hạt < 10 um.

Hiệu suất tách dat gan 65 %. 4 DANHIMUC CAG INE aanaeioninoaenannaneaesaonononaononnouasaannonuai 6 ĐANHRHEG CBANS. Các nguyên tổ đất hiểm. 20 20 th nu ng n021102110711011011012101202 ng ve 10 1.

Sơ lược về các nguyên tỔ đốt HIG .cssccassccsscssscssesnssasssnasasosssssssasessassssssssanasnes 10 10-2: LịCh sử phát điỆN:-::::::::::::cc:cc::2:20220222200200220202S00220122212221283212815221212356213826555553855856ã858 10 1. Sự phân bố các nguyên tố đất hiểm. Tính chất lý hóa học của các nguên tố đất hiếm. Ứng dung các nguyên tố đất hiỂm.

Xeri đơn Chat oo. Quding Gat WIEN 8. Trạng thái tự nHÏiÊN::::::‹::::c::cccccccoiitiint0020002211101126113811261188651553658186555681ã63856883668556 19 1. Phân bố quặng ở Việt Nam.

Phá mẫu quặng cát MonaZite.-----s- 52-222 22222222222 22122112211121121122 sec 21 CHƯƠNG 2. NOI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.---- 22 811,)ÊN01I(EITRE(TIETIGTIIETTE (á22042:525521222032158201126142103346583312458141952848520823333335433141412058331293832123523023114 22 2:2: PRUNE PNEP nghiện GỨũ:::‹:::;:::::::¿ciceepioiiiiiiiiitit1112101231223312815530183550335335333353653163356E 23 2:21), Phirciig (iis chế NGA Với ARI scsssessssessscsssssssssrssassssivesissesnssansesinceansessssssacanasnssinse’ 23 2. Phuong pháp huỳnh quang tia X (XRF). Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD method).

Phương pháp chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM- Scanning electrons microscope) —- svat sass ssutvevenesssuaviussotessiansvscavestavasToustavsssasssuastsevscesanessavodsssivestovsvecissesinesaesssins 25 2. Tach CeO, bằng phương pháp kết tủa chọn lọc. Tinh chế xeri bang phương pháp €hiẾt.IDung:einifHiEtUDIiVi'B0BGHETsseoa ngan btntitis00501081003103000800263083000830880013610006030108 26 2. Dung cy va an h6 ccc ẽ .cccccssssessevssessssessssveesssscsssvssssvssessvscsssvesnsvseessssssavanssvseesseesssvsnneveeeeveeesnees 26 CHƯƠNG3.KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN.

Nghiên cứu thành phan của quặng monazite Phan Thiết và xác định hàm lượng CeO, CONS hiWềäÖ553. Khảo sát anh hưởng một số yếu tô đến hiệu suất tách và độ tinh khiết của sản phẩm. Ảnh hưởng của việc kết tủa lại pha vô cơ sau khi ChiẾT,. Anh hưởng của pH kết tủa Ce(OH)4.

Anh hướng của việc rửa pha hữu cơ sau khi chit. Ảnh hưởng của khối lượng NaạSO;,. Anh hưởng của chat oxi hóa Ce”” thành Ce”T. Đề nghị quy trình tách xeri đioxit từ quặng monazite bằng phương pháp axit.

Nghiên cứu hình dang va kích thước hat của xeri đioXit. 5< cscs<cccseeeeee 50 CHUONG 4: RET LUA VA DE XUẤT scccccososssecsssccccosessccecsrsssssscrssceressoossresresccssssessseseseses 52 AD IDE SWAG scsi sossasccccesssscxxoosssccesasssecirecssasissenseaiisesssaaasiteasanctieossearieeaiaaanincviarinecssatinenoseaiieties 52 TADEIEU THAM GTA G .54 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2. Chế hóa quặng bằng phương pháp axiL. Nhiễu xạ tỉa X.

Quang monazite đã nghiền mịn. Hỗn hợp bùn nhão sau khi chế hóa.--- 2: 222Z22EZ2EEZZEEE2EEEZ E222 30 Hình 3. Kết tủa Ln(OH)s. Dung dịch Lin".

Chiết Ce* bằng TBP o.cccccccccccccscsssseesssesssvesssvsossvnssvennvveneveessesssevssevnaveansenneess 32 Hình(3'5-/00ipiiinITINð sicocicc0:240051022100211021006231200121062)003207221092)163410201122513363236320362109210023 32 Hình 3. CeO, thu được từ quy trình 1 và quy trình 2. Pho XRD của CeO; thu được từ (0y (ÌNH DY ;¿::;::;::2::2622:2222:22252506222222:i2s26522 34 Hình 3. Phỏ XRD của CeO; thu được từ quy trình 2.

CeO, thu được từ quy trình 2 và quy trình 3. Pho XRD của CeO, thu được từ quy trình 3.- 2-22 zzcxz se 36 Hình 3. Rửa pha hữu cơ sau khi chiẾt. Sản phẩm CeO, thu được từ quy trình 2 và quy trình 4.

Phé XRD của CeO, thu được từ quy trình 4. 2 5cc2sc22czzScsecsxccee 39 Hình 3. Sản pham CcO; thu được từ quy trình 2, quy trình 5 và quy trình 6. Pho XRD của CeO, thu được từ quy trình 5.

Pho XRD của CeO, thu được từ quy trình 6. San pham CeO, thu được từ quy trình 2, quy trình 7 và quy trình §. Phô XRD của CeO, thu được từ quy trình 7. Phô XRD của CeO; thu được từ quy trình §.

Hon hợp bùn nhão sau khi chế hóa. Két tla Li(OH) na ố.Diine G610 ĐA” cụ: sua nọ: nu nti2 0 51062611602110022102201022016200121012210051092891201010837103301650/ 47 HHìNÀ(3/23,E 06H13 Cel TT e2 rt2iitiiisiitti061010110850101210121111101110141031211610183118113320112183507 48 Hinh 3. Chiét Ce in. Cắt phan nhẹ.

Anh SEM của sản phẩm quy trình 4. Anh SEM của sản phẩm quy trình 6.cccccccsescssscesscesseesssessseesseesseesnen 52 DANH MUC CAC BANG Băng 1. Phan bỏ các nguyên tổ đất hiếm trong vỏ qua đất.---¿-- se s22 II Bảng 1. Một số tính chat vật lý của các nguyên tô đất hiểm.

Ứng dụng của các nguyên tô đất hiẾm. Ainge Giang ta NO as serscctsoscisinsancessesstiertiienanennnmammnneitienias 19 Bang 1. Các quặng dat hiểm quan trong. Thanh phan của quặng monazite Phan Thiết.

So sánh sản phẩm thu được từ quy trình 1 và 2. So sánh sản phẩm thu được từ quy trình 2 và 3. cu se 36 Bang 3. So sánh sản phẩm thu được từ quy trình 2 và 4.-- 2 22 sz5sz>szcce2 38 Bang 3.

So sánh sản phẩm thu được từ quy trình 2, 5 và 6. So sánh sản phẩm thu được từ quy trình 2, 7 và §.--: 43 LOI MỞ DAU Việt Nam đã từng hợp tác với nước ngoài khai thác đất hiểm từ năm 1960. Với trữ lượng lên đến trên 22 triệu tin, giới khoa học đánh giá Việt Nam có thé đứng thứ 3 trên thé giới về tiềm nang đất hiểm. Hang nam, Việt Nam mới chỉ khai thác nhỏ, cỡ vài chục tan quặng bastnaesit ở Đông Pao, vài ngàn tan quặng monazite hàm lượng 35% - 45% R203 và xenotim kèm ilmenit ở sa khoáng ven biên miền Trung dé bán theo đường tiêu ngạch.

Việc khai thác đất hiếm bắt đầu từ những năm 1950, thoạt tiên là những sa khoáng monazite trên các bãi biên. Vì monazite chứa nhiều thorium (Th) có tính phóng xạ ảnh hưởng đến môi trường nên việc khai thác bị hạn chế. Vì thế, nếu khai thác không đúng quy trình kỹ thuật có thê gây ô nhiễm môi trường. 17 nguyên tô trong nhóm đất hiếm có tinh chất hóa học tương tự nhau nên rất khó tách ra từng nguyên tổ riêng biệt.

Chúng được dùng dé sản xuất các linh kiện trong điện thoại di động, pin mặt trời, nam châm trong các máy phát thủy điện cực nhỏ và cả các thiết bị trong vũ trụ. Riêng xeri được sử dụng dé làm chất xúc tác trong công nghiệp dầu mỏ và chất dẻo, trong quá trình luyện kim, sản xuất phâm màu, bột mài bóng đồ thủy tinh,. Việt Nam đã nghiên cứu sử dung đất hiểm trong các lĩnh vực công nghiệp. chế tạo nam châm vĩnh cửu, biến tính thép, hợp kim gang, thủy tinh, bột màu, chat xúc tác trong xử lý khí thai ô tô.

nhưng hiện vẫn dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm và bán công nghiệp. Mặc dù sản lượng monazite ở Việt Nam là đáng kể. Song những nghiên cứu ve monazite còn khá hạn chế, sa khoáng chủ yếu được xuất khâu chủ yeu ở dạng thô hoặc chi qua tuyển từ. Điều này đã làm giảm giá trị kinh tế và lãng phí nguồn tài nguyên quý của quốc gia.

Do đó, những nghiên cứu sâu và chỉ tiết về quy trình công nghệ sản xuất đất hiếm là rất can thiết. Vì lý do đó nên tôi chọn dé tài “Nghién cứu tách xeri dioxit từ quặng monazite Phan Thiết bằng phương pháp axit `. Các nguyên tố đất hiếm [2, 4, 11] 1. Sơ lược về các nguyên tổ đất hiếm [2] Cau hình electron chung của các nguyên tô đất hiểm: 4f*"* 5s° 5p” 5d*"” 6s, Các nguyên tố lantanoit được chia thành 2 nhóm: nhóm xeri (nhóm lantanoit nhẹ) và nhóm tecbi (nhóm lantanoit nặng).

- Nhóm xeri: Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd 4f 4f. 4F 4£ 4£ 4£ 4f5d' - Nhóm tecbi: Tb Dy Ho Er Tm Yb_ Lu 4p?