Công nghệ phân tích mới xác định thành phần trong quặng Photphat

(Hóa học ngày nay-H2N2)-Cuối cùng, các công ty khai thác quặng phốtphat đã có trong tay công nghệ mới cho phép họ đánh giá chất lượng quặng ngay trong khi đang khai thác.

Trong ngành khai khoáng, việc phân tích nhanh nguyên liệu đang được khai thác là điều rất quan trọng, đặc biệt là khi quặng có chứa những thành phần có hại cho các công đoạn sản xuất tiếp theo. Nhưng các phương pháp khai thác thông thường không cho phép phân tích ngay lập tức, thay vào đó người ta phải trữ sản phẩm ở dạng cục cho đến khi thực hiện việc lấy mẫu để kiểm tra chất lượng. Nhiều khi quặng nguyên liệu được cho phép vận chuyển tiếp đến thiết bị xử lý hoặc bị loại bỏ mà chỉ dựa trên việc quan sát bằng mắt thường. Những phương pháp này là những cách kiểm tra chất lượng không đáng tin cậy và có thể gây ra chậm trễ hoặc dẫn đến rủi ro là giao hàng kém chất lượng hoặc lãng phí nguyên liệu tốt.

Vấn đề này đặc biệt nổi bật trong ngành khai thác quặng phốtphat, vì ở đó thường có những dao động rõ rệt về hàm lượng quặng ngay trong phạm vi các vùng nhỏ của thân quặng. Khi khai thác quặng phốtphat, một trong những thành phần khó xử lý nhất và có thể gây hại là đolomit (CaMg(CO3)2). Đolomit làm tăng mức tiêu hao axit sunphuric, giảm công suất lọc và giảm hiệu suất thu hồi P2O5 trong axit phốtphoric cuối dòng cũng như trong các quá trình sản xuất phân bón.

Nhưng hiện nay đã có một giải pháp triệt để cho vấn đề này. Bằng cách áp dụng phương pháp phổ học phân tích với tia laze (LIBS), Công ty Laser detect Systems (LDS) tại Ixraen đã phát triển công nghệ tiên tiến cho việc phân tích các nguyên tố thành phần trong nguyên liệu quặng phốtphat thông qua việc phân tích quang phổ của các phát xạ do các xung laze tạo ra.

Công nghệ LIBS hoạt động như thế nào?

Khi một xung ánh sáng của tia laze năng lượng cao đập vào đối tượng khảo sát, nhiệt độ tại điểm va đập sẽ tăng lên đến 20.000 -40.000oC, tạo ra một quả cầu plasma với thể tích khoảng 0,5 cm3. Khi plasma nguội đi, nó sẽ phát ra quang phổ. Cường độ của chiều dài bước sóng riêng trong quang phổ này tỉ lệ thuận với lượng của từng nguyên tố có trong đối tượng khảo sát. Một số nguyên tố có quang phổ mạnh hơn các nguyên tố khác, ví dụ Mg rất mạnh và P rất yếu. ánh sáng phát ra sẽ được thu gom và phân tán theo quang phổ của nó, vật liệu mẫu được phân tích bằng cách so sánh ánh sáng phát tán (quang phổ) của mẫu với quang phổ đã biết của các nguyên tố hóa học. Tần số vận hành thông thường của laze sẽ tạo ra 300 - 500 quang phổ hiệu dụng, cho phép phân tích đầy đủ sau mỗi đợt 3-5 phút. Trong điều kiện được kiểm soát, kết quả phân tích có thể chính xác đến 3 chữ số thập phân.

Một tia laze đơn có thể xác định ngay lập tức các chất dẻo đặc trưng. Tương tự, các thành phần như đolomit có thể được xác định một cách dễ dàng. Công nghệ LIBS cũng cho phép xác định những thành phần chưa biết. Bằng cách áp dụng công nghệ này, có thể thực hiện phân tích có hiệu quả, theo thời gian thực và không tiếp xúc. Khoảng cách từ nguồn laze đến quặng cần khảo sát trên băng tải được giữ ở mức không đổi, vì vậy có thể xử lý các đợt nguyên liệu với độ cao khác nhau.

Hệ thống LIBS bao gồm một bộ cảm biến độ cao bằng siêu âm, phần mềm có thể thay đổi, bảng điều khiển, cơ cấu giảm xóc và thiết bị điều hòa không khí, cho phép vận hành ngoài trời trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt như nhiều bụi, mưa, nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp và có các rung động cơ học. Thiết bị có thể được điều khiển từ xa với phần mềm tương ứng.

Thiết bị này không đòi hỏi lượng quặng tối thiểu. Thiết kế của nó rất gọn nhẹ (400 kg) và an toàn, không tạo ra phóng xạ nguy hiểm. Quá trình phân tích diễn ra nhanh một cách khác thường và không cần chuẩn bị mẫu.

Hệ thống LIBS có thể theo dõi cả thành phần khoáng học cũng như các lượng phân tích đặc trưng, được xác định và thử nghiệm theo yêu cầu của từng mỏ phốtphat. Việc thu được thông tin liên tục về hàm lượng của nguyên liệu đang vận chuyển trên băng tải cho phép thường xuyên phân loại quặng theo thời gian thực và loại bỏ những nguyên liệu không mong muốn.

Kết quả thử nghiệm

Công nghệ LIBS của Công ty LDS đã được thử nghiệm tại Viện Nghiên cứu quặng phốtphat tại Florida (FIPR), thiết bị thử nghiệm được lắp đặt tại mỏ của Công ty CR Industries. FIPR và Công ty CR Industries đã tỏ ra rất hài lòng với hiệu quả của hệ thống laze LIBS này. Theo họ, kết quả thử nghiệm đã vượt quá mong đợi đối với việc đánh giá hàm lượng đolomit trên băng tải, cả về số các thành phần được phân tích cũng như độ chính xác của các phép phân tích, nhất là khi phân tích đolomit.

Như vậy, ước mơ lâu năm của các nhà khai thác quặng phốtphat đã trở thành hiện thực. Với công nghệ mới này họ đã có thể “nhìn thấy” chất lượng của quặng đang khai thác trên thực tế. Công nghệ mới này, hiện đang tiếp tục được cải tiến, sẽ giúp cải thiện đáng kể lợi nhuận của các công ty khai thác quặng phốtphat.

Nguồn Vinachem/Hoahocngaynay.com