Công nghệ được kỳ vọng góp phần cải thiện tình hình sản xuất của các làng nghề đúc đồng hiện nay theo hướng giảm ô nhiễm môi trường và tăng giá trị sản xuất.
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 Đại Bái 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 nấu đồng thau. Tuy nhiên, lượng xỉ này vẫn được bán trên thị trường gây ô nhiễm môi trường và thiệt hại không nhỏ về kinh tế.
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 (Vimluki) đã đề xuất và được Bộ Công Thương giao thực hiện nhiệm vụ “Nghiên cứu công nghệ thu hồi các nguyên tố có ích trong xỉ đúc đồng thau”. Kết quả của đề tài sau khi được ứng dụng thực tế góp phần cải thiện tình hình sản xuất của các làng nghề đúc đồng hiện nay theo hướng giảm ô nhiễm môi trường và tăng giá trị sản xuất.
Để kết quả nghiên cứu của đề tài được áp dụng vào thực tế sản xuất với quy mô lớn, Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim đề xuất phát triển đề tài thành dự án “Hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm đồng sunfat từ xỉ nấu đồng thau”. Đây là dự án sản xuất thử nghiệm cấp Bộ Công Thương, do Ths. Quản Văn Dũng làm chủ nhiệm. Mục tiêu chính của dự án là hoàn thiện quy trình công nghệ thu hồi đồng, kẽm từ nguồn phế liệu xỉ nấu đồng thau; Hoàn thiện dây chuyền thiết bị sản xuất đồng sunfat công suất 500kg/ngày đêm và kẽm cacbonat 300kg/ ngày đêm. Đồng thời, sản xuất thử nghiệm đồng sunfat và kẽm cacbonat từ xỉ nấu đồng thau để chuyển giao công nghệ cho Công ty Linh Dương Star với công suất 200 tấn đồng sunfat/ tháng.
Ảnh minh hoạ quy trình nấu đồng thau (Nguồn: Vimluki)Hoàn thiện công nghệ
Mặc dù đề tài xuất sứ của dự án đã thu được những kết quả nhất định. Tuy nhiên, do thực hiện ở quy mô nhỏ nên đề tài vẫn còn tồn tại một số hạn chế như: Trong xỉ nấu đồng thau, đồng tồn tại ở 02 dạng: đồng hợp kim Cu-Zn và đồng oxit. Điều kiện để hòa tan 02 dạng đồng này khác nhau. Hơn nữa, do chưa đánh giá về tốc độ phản ứng của đồng oxit và đồng hợp kim (Cu-Zn) với axit sunfuric nên đề tài đã chọn phương pháp hòa tách trực tiếp xỉ đồng, điều này ảnh hưởng tới thời gian hòa tách.
Bên cạnh đó, đề tài lựa chọn cách kết tủa đồng hydroxit, hóa chất là xút (giá hiện tại là 23 triệu đồng/tấn) làm cho giá thành tạo ra đồng sunfat cao hơn nhiều so với việc kết tủa đồng cacbonat, hóa chất là soda (giá hiện tại là 12,5 triệu đồng/tấn).
Do đó, để giải quyết những tồn tại nên trên, dự án sẽ hoàn thiện công nghệ theo hướng nghiên cứu bổ sung công đoạn tuyển trọng lực để phân tách oxit kim loại loại mịn trước khi đem hòa tách, và nghiên cứu công nghệ kết tủa đồng cacbonat (với tác nhân soda) nhằm giảm giá thành sản phẩm. Ngoài ra, dự án sẽ nghiên cứu thêm quá trình tạo bột đồng từ dung dịch thay vì tạo ra sản phẩm đồng hydroxit hay đồng cacbonat. Điều này rất hữu ích vì căn cứ vào giá thành phụ liệu như soda hay kẽm bột để đánh giá hiệu quả kinh tế, qua đó lựa chọn hướng sản xuất sản phẩm để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất.
Mẫu xỉ dùng cho nghiên cứu và sản xuất là mẫu xỉ nấu đồng thau từ làng nghề Đại Bái (huyện Gia Bình, tỉnh Bắc Ninh) được Công ty Linh Dương Star chuẩn bị (số lượng 5 tấn từ 200 tấn xỉ nấu đồng thau từ làng nghề Đại Bái). Thiết bị nghiên cứu sản xuất thực nghiệm gồm: Thiết bị tuyển trọng lực ly tâm, bể hoà tách, bể khử tạp, bể xi măng hoá, hệ thống tủ điều khiển, bơm hoá chất, máy lọc ép khung bản, bể kết tủa cácbonnat, bơm hoá chất chịu lực, nồi hơi điện, bể hoà tách đồng sunfat, bể kết tinh tự nhiên, bể kết tinh cưỡng bức, sàng rung, máy vắt ly tâm, lò sấy đồng sunfat.
Thiết bị truyền trọng lực ly tâm phục vụ nghiên cứu sản xuất thực nghiệm (Ảnh: Dự án)
Gia tăng giá trị sản xuất
Mặc dù bị ảnh hưởng của covid-19 nhưng với sự cố gắng của nhóm nghiên cứu và cả Công ty Linh Dương Star dự án vẫn được triển khai đúng tiến độ và đã áp dụng quy trình công nghệ vào sản xuất, tạo ra được hàng hóa tiêu thụ trong nước và xuất khẩu. Dự án đã hoàn thiện được công nghệ trên quy mô sản xuất, hiệu chỉnh các thông số công nghệ ở quy mô sản xuất, rất hữu ích khi không cần phải mất thời gian hiệu chỉnh các thông số kỹ thuật khi ở các quy mô khác nhau.
Dự án đã sản xuất được 201 tấn sunfat và 150 tấn kẽm cacbonat và bắt đầu đưa ra thị trường trong nước mặt hàng kẽm sunfat ngậm 7 nước (Công ty Linh Dương Star vẫn đang tiếp tục sản xuất và cung cấp 2 sản phẩm đồng sunfat và kẽm sunfat ra thị trường). Dự án đã sản xuất và bán cho Công ty VNT 100 tấn đồng sunfat để xuất khẩu đi Trung Quốc, số còn lại đã được tiêu thụ trong nước.
Để đa dạng hóa nguồn sản phẩm và cũng như tìm kiếm thêm nguồn nguyên liệu đáp ứng đủ dây chuyền đồng sunfat của Công ty TNHH Linh Dương Star, bên phía Công ty đã sản xuất thêm mặt hàng đồng sunfat phục vụ cho phân bón và thuốc trừ sâu (Cu>23,5%). Sản xuất kẽm sunfat ZnSO4.7H2O cung cấp cho các nhà máy phân bón.
Với kết quả đạt được của quá trình sản xuất thử nghiệm và yêu cầu của thị trường trong nước về sản phẩm đồng sunfat (nhập khẩu 1.800 tấn/tháng) và khoảng 2.000 tấn kẽm sunfat/tháng. Hướng phát triển tiếp theo của dự án định hướng cùng với Công ty TNHH Linh Dương Star sẽ bao gồm việc phát triển đa dạng nguồn liệu về đồng để đảm bảo công suất của dây chuyền, tiếp tục nghiên cứu áp dụng được với nhiều nguồn nguyên liệu đồng khác nhau để đáp ứng nhu cầu của thị trường đồng sunfat trong nước, hướng tới xuất khẩu.
Bên cạnh đó, tối ưu hóa dây chuyền sản xuất kẽm sunfat: tận dụng nguồn phế liệu kẽm trong xỉ nấu đồng thau để sản xuất dung dịch tuần hoàn. Bổ sung lượng kẽm để quá bão hòa tạo ra kẽm sunfat từ nguồn phế liệu khác (đặc biệt từ bụi lò thép với số lượng rất lớn 30.000 tấn/ năm).
Hướng phát triển của dự án hứa hẹn sẽ góp phần cải thiện đáng kể tình hình sản xuất của các làng nghề đúc đồng hiện nay theo hướng giảm ô nhiễm môi trường. Từ đó, giúp gia tăng giá trị sản xuất cho các doanh nghiệp, cải thiện tình hình kinh tế chung.
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, một phần 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. |
Minh Khuê
