Tùy thuộc chất lượng thiếc đưa vào điện phân mà hàm lượng các nguyên tố có trong bùn khác nhau. Theo kết quả phân tích, bùn dương cực điện phân tại xưởng Tam Hiệp – Viện Nghiên cứu Mỏ và Luyện kim có hàm lượng như bảng 1.
| Hàm lượng, % | Hàm lượng, g/t | |||||||
| Sn | Cu | Bi | As | Sb | Pb | Fe | Au | Ag |
| 49-50 | 7-10 | 7-10 | 3-4 | 2-3 | 5-8 | 3-4 | 50-90 | 350 |
Bảng 1. Hàm lượng các nguyên tố trong bùn dương cực
Nhìn từ bảng 1 thấy đồng, bítmút có hàm lượng tương đối lớn, vàng với hàm lượng tuy nhỏ nhưng xét về mặt kinh tế lại có giá trị cao.
Đồng sau khi tách có thể chuyển thành kim loại sẽ được sử dụng nhiều trong thực tế, hoặc chuyển thành muối sunphát đồng cũng rất có giá trị. Bitmút có thể chuyển thành bitmút ôxyclorua dùng trong hóa mỹ phẩm rất tốt. Vàng là kim loại quý.
Để hiệu suất thu hồi thiếc cao phải tiến hành thiêu sao cho thiếc chuyển hoàn toàn về dạng ôxyt thiếc.
Ôxyt các kim loại (trừ thiếc) có thể tan trong axit, vì vậy có thể tách nó ra khỏi ôxyt thiếc.
Kết quả quá trình thiêu phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ, độ xốp của mẫu.
Quá trình thiêu mẫu tiến hành chia làm ba giai đoạn
Giai đoạn 1: Đưa nhiệt độ lớp liệu lên đến 4000C, giữ ở nhiệt độ này 4 giờ, mục đích sấy khô bùn và tránh bùn bị vón cục.
Giai đoạn 2: Đưa nhiệt độ lớp liệu lên 6000C, giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 4 giờ. Giai đoạn này ôxy hóa gần như toàn bộ các cấu tử trong liệu.
Giai đoạn 3: Đưa nhiệt độ lên 9000C, giữ ở nhiệt độ này trong thời gian 4 giờ. Giai đoạn này vừa để ôxy hóa toàn bộ các kim loại vừa để bốc hơi asen và antimon.
Để tăng cường sự khuếch tán của ôxy vào lớp liệu cần phải thường xuyên cào đảo và có quạt hút sao cho không khí thường xuyên tiếp xúc với lớp liệu, quá trình ôxy hóa sẽ hoàn thiện hơn.
Mẫu sau khi sấy khô, tiến hành thiêu theo ba giai đoạn như trên, kết quả nhận được nêu ra ở bảng 2.
| Hàm lượng, % | Hàm lượng, g/t | |||||||
| Sn | Pb | Cu | Fe | As | Sb | Bi | Au | Ag |
| 52,5 | 7,9 | 10,3 | 3,5 | 0,5 | 0,4 | 9,5 | 75,5 | 365 |
Bảng 2: Hàm lượng các nguyên tố trong mẫu sau khi thiêu
Nhìn vào bảng 2 chúng ta thấy asen và antimon hao đi khá nhiều, thiếc kim loại kiểm tra bằng cách hòa tan bùn sau khi thiêu với axit clohyđric không có. Điều đó chứng tỏ tiến hành thiêu như thế thiếc đã chuyển hoàn toàn thành ôxyt thiếc.
3. Kết quả
3.1. Quá trình tách đồng
Bùn sau khi thiêu tác dụng với axit sunphuric, có thể xảy ra phản ứng sau:
Me2Oy + yH2SO4 = Me2(SO4)y + yH2O
Dựa vào tính chất hóa học của ôxyt đồng dễ tan trong axit hơn các ôxyt các kim loại khác chứa trong bùn nên có thể nghiên cứu tách đồng khỏi bùn bằng dung dịch axit sunphuric loãng. Quá trình hòa tách ôxyt đồng phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ axit sunphuric, thời gian hòa tách, tỷ lệ rắn lỏng đồng, còn ôxyt các kim loại khác hầu như không tan trừ sắt. Sau khi hòa tan phải tách sunphát sắt khỏi sunphát đồng.
CuO+ H2SO4 = CuSO4 + H2O
FeO+ H2SO4 = FeSO4 + H2O
Làm sạch đồng sunphát bằng Cu(OH)2. Quá trình xảy ra như sau:
2Fe2(SO4)3 + 6Cu(OH)2 = 4Fe(OH)3 + 6CuSO4
Qua nghiên cứu, đã chọn:
– Tỷ lệ rắn/lỏng : 1/3.
– Lượng axit gấp 1,5 đến 2 lần đồng theo phản ứng.
– Thời gian hòa tách: (4 – 5)h.
– Dung dịch sunphat đồng thu được cô đặc đến kết tinh sunphát đồng thô. Sunphát đồng thô kết tinh lại thu được sunphát đồng sạch.
3.2. Khả năng tách các ôxyt của các kim loại còn lại khỏi ôxyt thiếc
Ôxyt thiếc rất khó tan trong các axit, kể cả axit đặc nóng. Do đó, có thể dễ dàng làm sạch ôxyt thiếc bằng axit clohydric.
Quá trình hòa tách chia làm bốn bước:
Bước 1: Hòa tách bằng axit clohyđric 1:3 trong thời gian 4 giờ.
Giai đoạn này ôxyt các kim loại có trong bùn như đồng, chì, sắt, asen, antimon, bítmút cơ bản chuyển hóa thành muối clorua tan trong nước, trừ chì. Vì chì clorua là hợp chất ít tan. Bùn còn lại chủ yếu là SnO2, Au, Ag.
Bước 2: Lọc giữ dung dịch trong (dung dịch 1 ).
Bước 3: Rửa liệu bằng dung dịch axit clohyđric 1 : 7.
Bước 4: Rửa liệu bằng nước sạch (cặn 1) . Sau giai đoạn này lấy sản phẩm, chuyển vào lò luyện thiếc thô. Đã sử dụng cặn 1 làm nguyên liệu để nghiên cứu hòa tách vàng bằng phương pháp xianua.
3.3. Quá trình tách bitmut
Dung dịch trong (dung dịch 1) sau khi hòa tách bằng axit clohyđric, bitmut nằm ở dạng Bi 3+ trong dung dịch, để tách bitmut khỏi dung dịch này, tiến hành thủy phân bitmut theo phản ứng:
Bi 3++ H2O + 3 Cl – = BiOCl + 2 HCl
Đã áp dụng phương pháp thủy phân bitmut từ dung dịch 1 bằng cách điều chỉnh nồng độ HCl xuống còn 20g/l bằng NaOH, có mặt của H2O2. Lọc rửa kết tủa bằng dung dịch axit clohydric 1/7, thu được BiOCl thô. Hoà tan BiOCl thô bằng axit clohyđric để tinh chế lại, thu được sản phẩm 2. Kết quả nghiên cứu thể hiện trên bảng 3.
| Sản phẩm | Thành phần, % | ||||||
| Bi | Sb | As | Fe | Cu | Pb | BiOCl | |
| Trước tinh chế | 72,3 | 0,8 | 1,2 | 0,2 | 0,05 | 0,01 | 90,1 |
| Sau tinh chế (SP 2) | 79,2 | 0,012 | 0,005 | 0,021 | 0,003 | – | 98,5 |
Bảng 3: Các chỉ tiêu đạt được sau thủy phân
