Nghiên cứu quy trình công nghệ tách loại chì và các tạp chất ra khỏi kẽm kim loại phế liệu bằng phương pháp thiên tích

Hàng năm các ngành công nghiệp trong nước tiêu thụ khoảng 180.000 tấn kẽm kim loại. Trong đó ngành
tiêu thụ lớn nhất là ngành công nghiệp mạ kẽm nhúng nóng chiếm gần một nửa tổng sản lượng tiêu thụ.
Với mức tiêu thụ lớn như vậy hàng năm ngành này sản sinh ra một lượng khoảng 6000 - 8000 tấn kẽm thứ
cấp (kẽm phế liệu). Từ lâu, việc chế biến nguồn kẽm kim loại phế liệu này đã được quan tâm và dần phát
triển thành ngành công nghiệp tái chế kẽm kim loại. Kẽm kim loại phế liệu được ứng dụng làm nguyên
liệu cho rất nhiều ngành sản xuất công nghiệp, một trong những ứng dụng quan trọng nhất của chúng là sử
dụng làm nguyên liệu để sản xuất ZnO theo phương pháp bay hơi oxy hóa. Tuy nhiên chất lượng của các
loại kẽm kim loại tái chế này thường không đồng đều và ổn định.

Kẽm kim loại phế liệu là một loại phế liệu có giá trị cao. Chúng được ứng dụng làm nguyên liệu cho nhiều
ngành công nghiệp khác nhau. Một trong những ứng dụng chính của kẽm kim loại phế liệu là làm nguyên
liệu cho quá trình sản xuất kẽm oxit theo phương pháp bay hơi oxy hóa. Tuy nhiên, do kẽm kim loại phế
liệu thường có nhiều tạp chất như Pb, Fe, Al, đây đều là những tạp chất có hại cho quá trình sản xuất ZnO,
dẫn đến hoạt động sản xuất này không đạt hiệu quả cao. Để nâng cao hiệu quả của quá trình sản xuất ZnO
theo phương pháp bay hơi oxy hóa đòi hỏi nguyên liệu kẽm kim loại phế liệu phải được tinh chế để làm
giảm các tạp chất Pb, Fe, Al trước khi đưa vào sản xuất. Có nhiều phương pháp tinh chế kẽm kim loại phế
liệu đã được xem xét như chưng luyện, hóa học... nhưng đây đều là những phương pháp khó áp dụng ở
quy mô công nghiệp.

Đề tài “Nghiên cứu quy trình công nghệ tách loại chì và các tạp chất ra khỏi kẽm kim loại phế liệu
bằng phương pháp thiên tích” do Cơ quan chủ quản Viện Công nghệ Xạ hiếm phối hợp với Chủ nhiệm
đề tài Trần Ngọc Vượng nhằm mục tiêu xây dựng dây chuyền công nghệ và thiết bị để tinh chế kẽm kim
loại phế liệu bằng phương pháp thiên tích.
Sau khi nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:
1. Đề tài đã nghiên cứu, khảo sát, xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tinh chế kẽm kim loại
phế liệu bằng phương pháp thiên tích. Với quy mô phòng thí nghiệm 2kg/mẻ nguyên liệu kẽm kim loại
phế liệu (Zn = 95%, Pb = 1,1%, Fe = 1,8%), thì sau quá trình sơ chế với 0,2% khối lượng NH4Cl và ủ
nhiệt thiên tích ở nhiệt độ 440 – 450 độ C trong khoảng thời gian 8 giờ sẽ thu được sản phẩm kẽm kim loại
có hàm lượng Zn ≥ 97%, Pb ≤ 0,5% đạt tiêu chuẩn để sản xuất kẽm oxit chất lượng cao 99,5% theo
phương pháp bay hơi oxi hóa.
2. Đề tài đã tính toán, thiết kế, chế tạo được bộ thiết bị tách loại tạp chất chì và các tạp chất khác ra khỏi
kẽm kim loại phế liệu bằng phương pháp thiên tích với quy mô 500 kg nguyên liệu/mẻ. Sau 03 đợt thử
nghiệm và hiệu chỉnh, thiết bị đã hoạt động ổn định.
3. Đề tài đã xây dựng được quy trình công nghệ tách loại chì và các tạp chất khác ra khỏi kẽm kim loại phế
liệu bằng phương pháp thiên tích ở cả quy mô phòng thí nghiệm và quy mô 500 kg nguyên liệu/mẻ. Quy
trình vận hành đơn giản có tính khả thi cao và hoàn toàn có thể áp dụng cho quá trình sản xuất ở quy mô
lớn hơn.
4. Đối với những nguyên liệu kẽm kim loại mà đề tài đã khảo sát, hiệu suất thu hồi sản phẩm phụ thuộc
vào thời gian, nhiệt độ thiên tích và hàm lượng các tạp chất có trong nguyên liệu. Với nguyên liệu có hàm
lượng nhôm cao (3,5%) thì hiệu suất thu hồi kẽm đạt tiêu chuẩn sản xuất ZnO 99,5% thấp (khoảng
62,1%). Còn với nguyên liệu có hàm lượng nhôm thấp (0,6%) thì hiệu suất thu hồi kẽm khá cao (81%).
5. Đề tài đã xử lý 3000 kg kẽm kim loại phế liệu thu được 2248 kg sản phẩm kẽm kim loại. Sản phẩm thu
được có hàm lượng kẽm từ 96,4 đến 97,4%, hàm lượng tạp chất Pb ≤ 0,5%, Fe ≤ 1,2%, Al≤ 0,7% đạt tiêu
chuẩn chất lượng để sản xuất kẽm oxit chất lượng cao 99,5% theo phương pháp bay hơi oxy hóa.
6. Các số liệu tính toán hiệu quả kinh tế sơ bộ của quá trình tinh chế kẽm kim loại phế liệu cho thấy quá
trình tinh chế này đem lại hiệu quả kinh tế từ 1 triệu đến 2 triệu đồng trên 1 tấn nguyên liệu được xử lý.
7. Sau quá trình thực hiện đề tài kiến nghị cho áp dụng các kết quả nghiên cứu của đề tài vào thực tế sản
xuất của Trung tâm Triển khai Công nghệ - Viện công nghệ xạ hiếm để góp phần nâng cao hiệu quả hoạt
động sản xuất chung của đơn vị.
Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 15293/2018) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Đ.T.V (NASATI)