Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ năm, 28/03/2024 | 19:35

Thứ năm, 28/03/2024 | 19:35

Tin KHCN

Cập nhật lúc 08:25 ngày 26/04/2023

VIMLUKI tổ chức Hội thảo “Hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm đồng sunfat từ xỉ nấu đồng thau”

Sáng ngày 25/4/2023, Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim (VIMLUKI) đã tổ chức Hội thảo “Hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm đồng sunfat từ xỉ nấu đồng thau”. Tại đây, những kết quả về nội dung hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm đồng sunfat từ xỉ nấu đồng thau đã được trình bày và nhận được ý kiến, đóng góp của các chuyên gia.  
Hội thảo có sự tham dự của là các chuyên gia, nhà khoa học, cơ quan quản lý nhà nước và các doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực luyện kim, tuyển khoáng, cơ khí, khai thác mỏ...
Nguồn lợi lớn từ xỉ thải 
Đồng là kim loại màu có tầm quan trọng lớn trong nền kinh tế quốc dân. Hơn 50% sản lượng đồng sản xuất hàng năm trên thế giới được dùng cho ngành công nghiệp điện, phần còn lại dùng cho chế tạo các hợp kim đồng, trong đó phổ biến nhất là hợp kim của đồng với kẽm còn gọi là đồng thau hay latông. 
Nấu luyện đồng thau có thể tiến hành với các nguyên liệu là đồng, kẽm kim loại sạch hoặc từ các phế liệu phân loại được như đồng dây điện, đồng thau phế liệu...Trong sản xuất thường dùng một số loại thiết bị nấu hợp kim đồng thau như: lò nồi, lò cảm ứng trung tần, lò phản xạ... Trong quá trình nấu luyện và đúc rót, hầu hết các kim loại bị oxi hóa cùng với các chất trợ dung đưa vào hình thành xỉ gọi chung là xỉ đúc đồng thau. Tỉ lệ xỉ thường chiếm 3÷5% khối lượng nguyên liệu và có thành phần phụ thuộc nhiều vào tính chất cũng như thành phần nguyên liệu. Chẳng hạn như khi nấu đồng thau từ phế liệu, xỉ thường chứa 10÷30% Cu; 25÷50% Zn; 2÷13% SiO2; 1,5÷6% Na2O; 0,5÷3,5% Fe. 
Việt Nam có lịch sử đúc và chế tác đồng thau kéo dài hàng nghìn năm. Trong đó, làng nghề đúc đồng Đại Bái (Bắc Ninh) là một trong những làng nghề quy mô lớn nhất cả nước. Hiện nay, làng nghề có hơn 100 cơ sở đúc và chế tác các mặt hàng thủ công mỹ nghệ như tượng đồng, chuông, đồ thờ cúng... Với sản lượng hiện tại, mỗi tháng làng nghề sinh ra 200 ÷ 300 tấn xỉ đúc đồng thau. Tuy nhiên,lượng xỉ này vẫn được bán trôi nổi trên thị trường gây ô nhiễm môi trường và thiệt hại không nhỏ về kinh tế. 
Làng nghề đúc đồng Đại Bái (Bắc Ninh) là một trong những làng nghề đúc và chế tác đồng thau quy mô lớn nhất cả nước (Nguồn ảnh: dongmynghe.com.vn/)
Nhận thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu thu hồi các nguyên tố có ích trong xỉ thải của quá trình đúc đồng thau tại các làng nghề hiện nay, Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim đã đề xuất và được Bộ Công Thương đặt hàng thực hiện nhiệm vụ: “Nghiên cứu công nghệ thu hồi các nguyên tố có ích trong xỉ đúc đồng thau” theo hợp đồng số 048.19.ĐT.BO/HĐKHCN. Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng quy trình công nghệ thu hồi các nguyên tố kẽm, đồng trong xỉ đúc đồng thau. 
TS Đào Duy Anh - Viện trưởng VIMLUKI phát biểu mở đầu Hội thảo
Để kết quả nghiên cứu của đề tài được áp dụng vào thực tế sản xuất được nhanh chóng với quy mô lớn, Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim đã đề xuất phát triển đề tài thành dự án thực nghiệm, được Bộ Công Thương đặt hàng thực hiện dự án: “Hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm đồng sunfat từ xỉ nấu đồng thau” theo hợp đồng số 057.2021.SXTN.BO/HĐKHCN và giao cho ThS. Quản Văn Dũng làm chủ nhiệm. 
Bắt đầu thực hiện, ThS. Quản Văn Dũng - VIMLUKI cho biết, mục tiêu của dự án sản xuất thử nghiệm nhằm hoàn thiện quy trình công nghệ thu hồi đồng, kẽm từ nguồn phế liệu xỉ nấu đồng thau. Bên cạnh đó, hoàn thiện dây chuyền thiết bị sản xuất đồng sunfat công suất 500kg/ngày đêm và kẽm cacbonat 300 kg/ngày đêm. 
Nhóm nghiên cứu cũng đề ra mục tiêu là tiến hành sản xuất thử nghiệm đồng sunfat và kẽm cacbonat từ xỉ nấu đồng thau; Sản xuất ra 02 loại sản phẩm là đồng sunfat và kẽm cacbonat với quy mô sản phẩm là 200 tấn đồng sunfat và 150 tấn kẽm cacbonat. Trong đó, chất lượng của sản phẩm Đồng sunfat là CuSO4.5H2O > 98%; Cu > 24,5%, Fe <0,2%, Pb < 0,1%, Cd < 0,1%, Mn < 0,1%, chất rắn không tan < 0,2%, ẩm < 2%...; Còn chất lượng của kẽm cacbonat là ZnCO3 > 90%.
Đồng thời, dự án cũng đặt ra mục tiêu là chuyển giao công nghệ cho Công ty TNHH Linh Dương Star, xây dựng quy mô công nghệ 200 tấn đồng sunfat/tháng
Kết quả các nội dung hoàn thiện công nghệ  
Tại Hội thảo, ThS. Quản Văn Dũng –  Chủ nhiệm dự án cho biết, đối tượng nghiên cứu được lựa chọn là xỉ đồng thau từ làng nghề Đại Bái.
ThS. Quản Văn Dũng –  Chủ nhiệm dự án chia sẻ tại Hội thảo
Trong quá trình nấu luyện và đúc rót, hầu hết các kim loại bị oxi hóa cùng với các chất trợ dung đưa vào hình thành xỉ gọi chung là xỉ đúc đồng thau. Tỉ lệ xỉ thường chiếm 3÷5% khối lượng nguyên liệu. Xỉ đồng thau trong làng nghề được tạo ra từ hai nguồn chính là phoi ba via quá trình làm sạch tượng đồng đem phối liệu lại để tái sản xuất đồng thau và mạt đồng thau của quá trình gia công cắt gọt. 
“Nhận thấy các đối tượng của xỉ trong hợp kim đồng thau này có hàm lượng kẽm lớn, từ kết quả phân tích ban đầu, chúng tôi nhận thấy trong xỉ này có tồn tại hai dạng. Dạng thứ nhất là có hàm lượng đồng kẽm và hợp kim, dạng thứ hai là đồng, oxit đồng và oxit kẽm lẫn trong xỉ do bị oxi hóa và khói lò. Từ những đối tượng này chúng tôi đưa ra được những phương pháp công nghệ để nghiên cứu như: Nung hoàn nguyên kẽm từ xỉ đồng trong môi trường yếm khí; Nung hoàn nguyên kẽm bằng lò ống quay; Phương pháp thủy luyện."  - ThS. Quản Văn Dũng cho hay. 
Đối với phương án nung hoàn nguyên kẽm từ xỉ đồng trong môi trường yếm khí, nhóm nghiên cứu nhận định công nghệ này đã có từ lâu. Đặc thù của công nghệ này là sản lượng tương đối nhỏ, đối với một lượng xỉ thải của các làng nghề Việt Nam thì sẽ không đáp ứng đủ. Đã có một vài nơi trong thành phố Hồ Chính Minh, hay Bắc Giang đã sử dụng công nghệ này. Sau khi doanh nghiệp thu hồi xong kẽm kim loại thì xỉ thải vẫn được thải ra để cho công đoạn luyện kim xử lý tiếp. 
Đối với phương án Nung hoàn nguyên kẽm bằng lò ống quay, phương pháp này cũng được một nhà máy ở Ninh Bình thực hiện nhưng hiệu quả không cao, hàm lượng oxit kẽm thu được đạt 52%.
Đối với phương pháp thủy luyện, phương pháp này thích nghi với sản lượng nhỏ nên năng suất cũng nhỏ. Tuy nhiên, hàng tháng, làng nghề Đại Bái chỉ thải ra lượng xỉ khoảng 2-3 trăm tấn nên phù hợp với phương pháp này. 
Sau khi phân tích đánh giá ưu nhược điểm của từng giải pháp công nghệ, đối với quy mô xỉ nấu đồng thau khoảng 200-300 tấn/ tháng, dự án lựa chọn phương pháp thủy luyện là công nghệ hợp lý nhất đối với nguồn nguyên liệu xỉ đồng thau.
Sản xuất thử nghiệm đồng sunfat từ xỉ nấu đồng thau
Sau khi lựa chọn được pháp pháp phù hợp, nhóm nghiên cứu đã phối hợp với Công ty TNHH Linh Dương Star sản xuất thử nghiệm. 
Công Ty TNHH Linh Dương Star được thành lập từ năm 2016. Công ty có ngành nghề kinh doanh chính là "Sản xuất sắt, thép, gang". Ngoài ra, hiện công ty cũng đang kinh doanh một số ngành nghề khác như:  Đúc kim loại màu; Gia công cơ khí; xử lý và tráng phủ kim loại; Thu gom rác thải độc hại; Xử lý và tiêu huỷ rác thải độc hại và không độc hại...
Chia sẻ tại hội thảo, anh Dương An Vương – đại diện Công ty TNHH Linh Dương Star cho biết, trong quá trình sản xuất, công ty đã phát sinh ra lượng xỉ thải tương đối lớn. Trong khi đó, lượng kim loại ở trong xỉ thải rất nhiều. Chính vì vậy, doanh nghiệp đã tìm cách để phân loại xỉ thải. Trong quá trình thực hiện, đầu tiên công ty đã sử dụng rất nhiều phương pháp, phương pháp thứ nhất là sử dụng bằng hỏa luyện. Tuy nhiên khi hỏa luyện thì phải dùng lò thật to, nếu dùng ít thì không được. 
Anh Dương An Vương – đại diện Công ty TNHH Linh Dương Star chia sẻ về quá trình sản xuất thử nghiệm
Khi đưa 500 tấn xỉ thải xuống lò hỏa luyện để làm, sau khi thu hồi tách kẽm ra, bán cho doanh nghiệp, thì sẽ có một lượng lớn rác và đồng được đưa về. Khi đó thì doanh nghiệp chúng tôi lại phải xử lý xỉ sau khi lấy kẽm. Trong khi đó loại xỉ thải sau khi lấy kẽm còn khó hơn xử lý hơn là lúc ban đầu.
“Chính vì thế chúng tôi đã tiếp cận với công nghệ thủy luyện của chủ nhiệm đề tài. Mặc dù sản lượng nhỏ, nhưng lại mang được hiệu quả ngay, đó là có thể tách được từng loại kim loại ra luôn.  Vậy thì việc của doanh nghiệp đó là phải đẩy nhanh công suất và bảo vệ môi trường. Tuy nhiên cũng có một vài khó khăn như có một vài kim loại thể tách được ra luôn, nhưng có những loại kim loại không thể tách được ra luôn.
Cho đến nay chúng tôi tự tin rằng, khi chúng tôi đưa nguyên liệu vào để sản xuất thì chúng tôi không thải ra bất cứ một thứ gì ngoài bã để cho xi măng cốt sơn, còn nước thì chúng tôi đã tuần hoàn nước lại để sản xuất.” - đại diện Công ty TNHH Linh Dương Star chia sẻ. 
Bên cạnh đó, Công ty TNHH Linh Dương Star đã sản xuất ra kẽm, đồng, đồng số lượng lớn và được các công ty xuất nhập khẩu lớn cũng đã đặt hàng. Tính đến thời điểm hiện tại, doanh nghiệp đang chuyển sang giai đoạn tiếp tục đầu tư phát triển quy mô công nghệ.  
Quá trình sản xuất thử nghiệm tại Công ty TNHH Linh Dương Star (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)
Cụ thể, đối với sản xuất đồng sunfat, đối với nguyên liệu là đồng cacbonat nhân tạo, khả năng hòa tan dễ dàng, tuy nhiên lượng nhiệt sinh ra là chưa đủ lớn để có thể tự duy trì mẻ luyện. Trong sản xuất thực tế, quá trình khử đồng từ dung dịch hòa tách và khử đồng từ dung dịch sunfat (với số lượng mẻ 10-12) để tiếp tục tạo dung dịch kẽm sunfat sạch bản chất giống nhau, dự án không đưa thêm công đoạn này. 
Trong quá trình khử bột đồng từ dung dịch hòa tách ban đầu, định kỳ sản xuất sunfat đồng (lượng kẽm đạt ngưỡng 20g/l) thu lại đồng bột để tạo dung dịch kẽm sạch. Quá trình hòa tách đồng bột kim loại, bản chất vẫn như hòa tách bột hợp kim đồng kẽm, nên dự án không đưa thêm công đoạn này.
Đại diện Công ty TNHH Linh Dương Star cũng chia sẻ thêm: “Trong đăng ký chúng tôi chỉ đăng ký làm để sản xuất ra đồng sunfat và kẽm carbonat,  tuy nhiên chúng tôi cũng đã làm thêm được một sản phẩm nữa, đó là kẽm sunfat. Trong quá trình làm kẽm sunfat đã giải quyết được rất nhiều khâu, từ khâu đưa nguyên liệu vào để xi măng hóa, sau đó lại tận dụng lại dịch này để làm kẽm luôn. Điều này giải quyết được bài toán là không cần phải dùng sắt để tủa hay nhôm để kết tủa,  sau đó lại phải tách nhôm và tách sắt ra."
Anh Dương An Vương hướng dẫn người lao động thực hiện các thông số kỹ thuật
Cho nên việc tạo ra kẽm ngay lập tức sẽ giúp giảm được chi phí rất nhiều và đem lại hiệu quả cao hơn. Sau một quá trình rất dài phối hợp và làm việc với các nhà khoa học của Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, đến bây giờ Công ty TNHH Linh Dương Star đã ghi nhận nhiều thành quả đáng kể. 
Dự án hoàn thành các mục tiêu đề ra 
Dựa trên các kết quả của nội dung hoàn thiện công nghệ và Sản xuất thử nghiệm tại Công ty TNHH Linh Dương Star, đề tài đã đã cơ bản hoàn thành các mục tiêu đề ra. Cụ thể, nhóm đã sản xuất thành công và đưa ra thị trường 223 tấn đồng sunfat (trong đó 150 tấn xuất khẩu; sản xuất thành công 150 tấn kẽm cacbonat. Bên cạnh đó, dự án đang trong quá trình hoàn thiện công nghệ sản xuất kẽm sunfat (từ dung dịch kẽm sau khử đồng) và kẽm cacbonat. Đặc biệt, dự án đã thử nghiệm thành công kẽm sunfat từ dung dịch kẽm sunfat (sau làm sạch) và kẽm cacbonat để tạo ra kẽm sunfat đáp ứng nhu cầu của thị trường trong nước.
Chủ nghiệm dự án báo cáo kết quả 
Hiện nay, dây chuyền sản xuất đồng sunfat hiện tại của Công ty Linh Dương Star đạt 120 tấn đồng sunfat/ tháng, tuy nhiên, nguồn xỉ của Đại Bái mới chỉ đáp ứng được khoảng 80-90 tấn đồng sunfat/ tháng. Hay dây chuyền sản xuất kẽm sunfat 150 tấn/ tháng, tuy nhiên hiện tại nguồn liệu mới đạt khoảng 60 tấn/ tháng. Chính vì vậy trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ có hướng giải quyết để tận dụng tối đa công nghệ và nâng cao năng suất. 
Ngoài ra, nhận thấy rằng bụi lò thép có hàm lượng kẽm đủ đáp ứng được quá trình sunfat hóa dung dịch kẽm từ xỉ nấu đồng thau. Mặt khác, TS. Đỗ Hồng Nga đã nghiên cứu thành công đề tài về xử lý bụi lò thép bằng thủy luyện (do Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện Kim chủ trì). Do đó, dự án kiến nghị được tiếp tục nghiên cứu tận dụng xỉ lò thép để làm nguồn cung cấp kẽm cho quá trình sản xuất kẽm sunfat từ dung dịch kẽm sunfat của quá trình thủy luyện xỉ nấu đồng thau.
Lắng nghe những kết quả của dự án, phía các đại biểu tham dự đã có một số góp ý quan trọng. TS. Đỗ Hồng Nga - Đại diện Vụ Khoa học và Công nghệ (Bộ Công Thương) cho rằng, nhóm nghiên cứu cần làm rõ nguyên liệu cho dự án từ nguồn nào, thành phần như thế nào. Bên cạnh đó, TS. Đỗ Hồng Nga cũng đề nghị nhóm nghiên cứu làm rõ các thành phần hóa học, kích thước hạt của các dạng sản phẩm như thế nào, có đáp ứng được yêu cầu tại TCVN hiện hành hay không. 
TS. Đỗ Hồng Nga - Đại diện Vụ Khoa học và Công nghệ (Bộ Công Thương)
Cùng với đó, nhóm nghiên cứu cũng nên làm rõ hiệu suất thu hồ đồng và kẽm đã đạt được và so sánh với các đề tài thực hiện trước đó để có cái nhìn khách quan nhất. Cuối cùng, trong phần hiệu quả kinh tế mà dự án đã đạt được, Đại diện Vụ Khoa học và Công nghệ cũng góp ý cho nhóm nghiên cứu cần làm rõ vấn đề chi phí sản xuất, vì ngoài việc đánh giá về số lượng, chất lượng thì đảm bảo yêu cầu về kinh tế cũng vô cùng quan trọng.
Hay ý kiến của PGS.TS Đào Hồng Bách - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội thì cho rằng nhóm nghiên cứu đã sản xuất ra các dòng sản phẩm đạt và vượt mức đăng ký với Bộ Công Thương về khối lượng, có tính thực tiễn vào và được áp dụng vào sản xuất thực tế. Tuy nhiên cũng cần có lưu ý và việc trình bày báo cáo rõ ràng, khoa học, tránh việc sai chính tả và các lỗi ngữ pháp. Đặc biệt là phải có số liệu dẫn chứng rõ ràng, cụ thể để người đóng tránh hiểu sai, hiểu chưa đủ về nội dung dự án.
Một số đại biểu đóng góp ý kiến
Về phía TS Đào Duy Anh - Viện trưởng VIMLUKI cho rằng, dự án đã thu về kết quả rất tốt, kể cả về khoa học thực tiễn và cũng như đáp ứng được các chủ trương của Đảng và Chính phủ trong việc xử lý các nguồn chất thải và xây dựng nền kinh tế tuần hoàn. Đồng thời, dự án đã bám sát nhiệm vụ đã đăng ký, hoàn thành các khâu đúng tiến độ. 
TS Đào Duy Anh - Viện trưởng VIMLUKI đánh giá kết quả dự án
Tuy nhiên nhóm nghiên cứu cần trình bày lại tổng quan về nghiên cứu trong và ngoài nước, những đối tượng như vậy đã làm gì và làm được đến đâu. Đối với nguồn nguyên liệu cần trình bày rõ về nguồn nguyên liệu hàng năm thải ra bao nhiêu, tổng quan như thế nào. Phần này nhóm nghiên cứu chưa làm tốt. 
Sau đó, đến phần hoàn thiện, cần xem đề tài trước đây đã làm được những gì, cần hoàn thiện những gì. Trong công tác nghiên cứu hoàn thiện công nghệ, cần bày rõ hơn về thành phần nguyên liệu, quy trình công nghệ cho đến những điều kiện công nghệ mà chúng ta nghiên cứu cần làm rõ. 
TS Đào Duy Anh cũng hy vọng phía Công ty TNHH Linh Dương Star sẽ phối hợp với nhóm nghiên cứu tiếp tục thực hiện và hoàn thiện đến những khâu cuối cùng của dự án. Bên cạnh đó, TS Đào Duy Anh đề nghị nhóm nghiên cứu cần tiếp thu những ý kiến, đóng góp, từ đó chỉnh sửa lại báo cáo cho hoàn thiện hơn, góp phần hoàn thành tốt nhiệm vụ mà Bộ Công Thương giao cũng như hoàn thành các sản phẩm phục vụ cho thị trường, góp một phần vào việc sản xuất tuần hòa, bền vững. 
Dự án: “Hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm đồng sunfat từ xỉ nấu đồng thau” là dự án sản xuất thử nghiệm nằm trong đề tài “Nghiên cứu công nghệ thu hồi các nguyên tố có ích trong xỉ đúc đồng thau” do ThS. Nguyễn Hồng Quân - VIMLUKI làm chủ nhiệm năm 2019. 
Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng quy trình công nghệ thu hồi các nguyên tố kẽm, đồng trong xỉ đúc đồng thau. Kết quả của đề tài khi được ứng dụng thực tế góp phần cải thiện tình hình sản xuất của các làng nghề đúc đồng hiện nay theo hư ng giảm ô nhiễm môi trường và tăng giá trị sản xuất.
Qua nghiên cứu công nghệ thu hồi các nguyên tố có ích trong xỉ đúc đồng thau với mẫu nghiên cứu được lấy từ làng nghề đúc đồng Đại Bái, Bắc Ninh ở quy mô phòng thí nghiệm và quy mô mở rộng, đề tài đã hoàn thành mục tiêu đề ra.
Phương Loan
lên đầu trang