Nghiên cứu công nghệ tuyển hợp lý quặng bauxit diaspo vùng mỏ hà quảng, cao bằng

Đề tài Nghiên cứu công nghệ tuyển hợp lý quặng bauxit diaspo vùng mỏ hà quảng, cao bằng thuộc công trình nghiên cứu khoa học cấp bộ

BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MỎ - LUYỆN KIM

-*** -

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TUYỂN HỢP LÝ QUẶNG BAUXIT

DIASPOR VÙNG MỎ HÀ QUẢNG, CAO BẰNG

7644

01/02/2010

Hà Nội, 2009

Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Hà Nội, ngày tháng năm 2009

Cơ quan quản lý đề tài Cơ quan chủ trì đề tài

NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN CHÍNH

1 Nguyễn Thị Hồng Gấm ThS Tuyển khoáng

2 Nguyễn Đình Thuỳ KS Tuyển khoáng

3 Đông Văn Đồng KS Tuyển khoáng

4 Đào Công Vũ KS Tuyển khoáng

5 Nguyễn Thị Ngọc Lâm ThS Khai thác mỏ

Mục lục

MỞ ĐẦU 3

1 Mục tiêu nghiên cứu 3

2 Phương pháp và thiết bị nghiên cứu 3

Chương 1 5

TỔNG QUAN 5

1.1 Tài nguyên quặng bauxit Việt Nam 5

1.2 Đặc điểm quặng bauxit vùng mỏ Hà Quảng, Cao Bằng 5

1.3 Vài nét về công nghệ tuyển bauxit 8

1.3.1 Ở nước ngoài 8

1.3.2 Ở trong nước 9

Chương 2 12

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MẪU QUẶNG HÀ QUẢNG 12

2.1 Mẫu nghiên cứu 12

2.2 Gia công mẫu 14

2.3 Nghiên cứu thành phần vật chất mẫu nghiên cứu 15

2.3.1 Kết quả phân tích hoá đa nguyên tố mẫu quặng nguyên khai 15

2.3.2 Kết quả nghiên cứu thành phần độ hạt 16

2.3.3 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật mẫu nguyên khai 19

2.3.4 Phân tích tính chất của sét 22

Chương 3 23

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG BAUXIT HÀ QUẢNG, CAO BẰNG 23

3.1 Thí nghiệm thăm dò 23

3.2 Nghiên cứu chế độ tuyển rửa 25

3.2.1 Thí nghiệm trên sàng quay đánh tơi 25

3.2.2 Thí nghiệm tuyển rửa trên hệ thống máy rửa cánh vuông 30

3.2.3 Nghiên cứu thí nghiệm sơ đồ tuyển 35

3.2.4 Nghiên cứu sản phẩm quặng tinh bauxit Hà Quảng 37

3.3 Xác định một số tính chất cơ lý và tốc độ lắng của bùn thải 38

3.4 Tổng hợp kết quả nghiên cứu 40

3.4.1 Các kết quả đạt được 40

3.4.2 Dự kiến sơ đồ công nghệ và kết quả khi áp dụng vào thực tế 41

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43

Kết luận 43

Kiến nghị 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

PHỤ LỤC 45

Danh mục các hình vẽ

Hình 1 Sơ đồ gia công mẫu 15

Hình 2 Sơ đồ phân tích thành phần độ hạt 18

Hình 3 Đường đặc tính độ hạt mẫu nghiên cứu 19

Hình 4 Sơ đồ thí nghiệm thăm dò 24

Hình 5 Sơ đồ thí nghiệm tuyển rửa lần 1 26

Hình 6 Sơ đồ thí nghiệm rửa 2 lần 28

Hình 7 Sơ đồ thí nghiệm chế độ tuyển rửa bằng MRCV mẫu -50mm 32

Hình 8 Sơ đồ thí nghiệm tuyển rửa mẫu +50mm 35

Hình 9: Sơ đồ tuyển rửa bằng hệ thống thiết bị MRCV 37

Hình 10: Sơ đồ kiến nghị 42

Danh mục các bảng biểu Bảng 1 Trữ lượng quặng tinh bauxit nhóm mỏ Hà Quảng 8

Bảng 2: Kết quả phân tích các đặc trưng của mỏ Sóc Giang: 14

Bảng 3: Thành phần hoá học mẫu nguyên khai 16

Bảng 4 Kết quả phân tích thành phần độ hạt mẫu nghiên cứu 16

Bảng 5 Kết quả luỹ tích các cấp hạt 17

Bảng 6 Chất lượng các mẫu nghiên cứu 17

Bảng 7 Kết quả phân tích Rơnghen quặng nguyên khai 20

Bảng 8: Kết quả tuyển thăm dò trên thiết bị SQĐT 24

Bảng 9 Kết quả thí nghiệm xác định năng suất cấp liệu 26

Bảng 10 Kết quả xác định chi phí nước rửa ở sàng quay đánh tơi 27

Bảng 11: Kết quả tuyển rửa 2 lần 29

Bảng 12: Kết quả tuyển rửa mẫu quặng +50mm 29

Bảng 13 Bảng tổng hợp sản phẩm tuyển rửa trên hệ thống SQĐT 30

Bảng 14 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật dự kiến cho 1 tấn quặng đầu 30

Bảng 15 Kết quả thí nghiệm với mẫu -50mm trên hệ thống máy rửa cánh vuông xác định năng suất cấp liệu 31

Bảng 16 Ảnh hưởng của mức chi phí nước rửa đến chất lượng quặng tinh 33

Bảng 17: Ảnh hưởng tốc độ quay của trục đến chất lượng sản phẩm quặng tinh 34

Bảng 18 Kết quả thí nghiệm với mẫu +50mm trên hệ thống máy rửa cánh vuông 35

Bảng 19: Kết quả tuyển rửa bằng hệ thống thiết bị MRCV 36

Bảng 20 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu cho 1 tấn quặng đầu 36

Bảng 21 Phân tích hóa toàn phần quặng tinh 37

Bảng 22 Kết quả xác định độ róc nước tự nhiên của quặng tinh đổ đống 38

Bảng 23 Thành phần độ hạt của bùn thải 38

Bảng 13 Bảng tổng hợp sản phẩm tuyển rửa trên hệ thống SQĐT 40

Bảng 19: Kết quả tuyển rửa bằng hệ thống thiết bị MRCV 40

Bảng 24 Kết quả dự kiến đạt được 41

Danh mục các ảnh Ảnh 1: Các tấm hạt rutil xâm tán rải rác trong nền mẫu, độ phóng đại 100 lần 21

Ảnh 2: Limonit dạng keo, tạo thành đám ổ, độ phóng đại 100 lần 21

Ảnh 3: Khoáng vật nhôm dạng kết hạch hình cầu, độ phóng đại 100 lần 22

MỞ ĐẦU

Quặng bauxit là nguyên liệu để sản xuất alumin và nhôm, cung cấp nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau như luyện kim, hoá chất, ximăng… đồng thời là nguyên liệu khoáng sản xuất khẩu có giá trị

Quặng bauxit Việt Nam gồm hai loại chính: quặng bauxit diaspor và quặng bauxit gipxit Quặng bauxit gipxit với trữ lượng lớn tập trung ở Tây Nguyên đã có nhiều công trình Nghiên cứu về công nghệ tuyển Quặng bauxit diaspor tập trung chủ yếu ở các tỉnh phía Bắc Do trữ lượng ít hơn, phân bố tản mạn nên chưa được nghiên cứu nhiều, đặc biệt là công nghệ tuyển Theo Hợp đồng số 209-09/HĐ-KHCN ngày 31 tháng 3 năm 2009 giữa Bộ Công Thương

và Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim về việc “Đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ” Viện

đã triển khai đề tài “Nghiên cứu công nghệ tuyển hợp lý quặng bauxit diaspor vùng mỏ Hà Quảng, Cao Bằng”

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu xác định các chỉ tiêu công nghệ tuyển hợp lý thu hồi sản phẩm quặng tinh bauxit Hà Quảng, đáp ứng yêu cầu chất lượng nguyên liệu luyện kim

Trong báo cáo này nêu phương pháp và kết quả nghiên cứu thành phần vật chất của mẫu đầu, của sản phẩm quặng tinh, kết quả nghiên cứu các chế độ tuyển rửa, sơ đồ công nghệ và một số nghiên cứu về quặng thải

Kết quả nghiên cứu đã xác định được chế độ tuyển rửa với sơ đồ công nghệ hợp lý nhằm đạt được sản phẩm quặng bauxit diaspor Hà Quảng, Cao Bằng đạt yêu cầu chất lượng luyện kim

1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu xác định các chỉ tiêu công nghệ tuyển và đưa ra quy trình công nghệ hợp lý thu hồi sản phẩm quặng tinh bauxit Hà Quảng đáp ứng yêu cầu luyện kim

Hàm lượng: Al2O3 >50%

Môđun Silic (MSi) >7

2 Phương pháp và thiết bị nghiên cứu

2.1 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu tài liệu, phân tích, đánh giá về tình hình chế biến quặng bauxit trong và ngoài nước Nghiên cứu tài liệu về các công trình nghiên cứu

tuyển quặng bauxit tại Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim từ trước tới nay

- Sử dụng phương pháp phân tích, phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu kiểm chứng tài liệu nhằm định hướng công nghệ

- Thí nghiệm lựa chọn thông số công nghệ, lựa chọn thiết bị hợp lý để đưa

ra quy trình công nghệ hợp lý tuyển quặng bauxit diaspor vùng mỏ Hà Quảng, Cao Bằng

2.2 Thiết bị nghiên cứu

Thí nghiệm được tiến hành trên hệ thống thiết bị thí nghiệm gồm các thiết

bị chính: máy rửa cánh vuông Φ320 mm, máy đánh tơi tang quay Φ500 mm, phân cấp xoắn Φ200 mm và sàng rửa 400x800 mm

Các thiết bị thí nghiệm được sử dụng có các thông số kỹ thuật sau:

a) Máy rửa tang quay: đường kính Φ500 mm, chiều dài tang đánh tơi: 1000 mm Sàng quay hợp khối với tang đánh tơi: chiều dài sàng: 1000 mm, a= 10 mm Công suất động cơ của SQĐT: 1,5kW, Dmax của quặng cấp liệu cho phép 50mm

b) Phân cấp ruột xoắn Φ200 mm

c) Sàng rung 400x800mm

d) Máy rửa cánh vuông Ф320mm, L=3200mm, N=1,5kW, Dmax cấp liệu ≤ 25mm

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tài nguyên quặng bauxit Việt Nam

Việt Nam là một trong những quốc gia có nguồn tài nguyên quặng bauxit lớn trên thế giới Xét về nguồn gốc thành tạo, quặng bauxit Việt Nam thuộc 2 loại chính là trầm tích và phong hoá laterit từ đá bazan

Các mỏ bauxit trầm tích phân bố chủ yếu ở Miền Bắc, có thành phần khoáng vật chủ yếu là diaspor Các nhóm mỏ có giá trị công nghiệp thuộc các vùng Cao Bằng, Lạng Sơn, Hà Giang Tổng trữ lượng (quặng có độ hạt +10mm) xấp xỉ 91 triệu tấn, trong đó trữ lượng cấp A+B+C1 là 30,21 triệu tấn, cấp C2 là 53,65 triệu tấn, Cấp P1 là 7,09 triệu tấn Quặng tinh bauxit độ hạt >10 mm có hàm lượng Al2O3 = 44,65-58,84%; Fe2O3 = 21,32-27,35%; TiO2 = 2-4,5% Tổng trữ lượng ước tính khoảng vài trăm triệu tấn

Các mỏ bauxit phong hoá laterit từ đá bazan tập trung chủ yếu ở Miền Nam (khu vực Tây Nguyên), có thành phần khoáng vật chính là gipxit và chiếm

ưu thế tuyệt đối về quy mô trữ lượng Trữ lượng đã được thăm dò đánh giá là 5,432 tỷ tấn, (tương ứng khoảng 2,3 tỷ tấn quặng tinh có chất lượng sản xuất alumin theo phương pháp Bayer) trong đó cấp A+B+C1 là 817 triệu tấn, cấp C2

là 3612 triệu tấn và cấp P1 là 1003 triệu tấn Quặng bauxit nguyên khai vùng này có hàm lượng Al2O3 = 35-40%; SiO2 = 5-10%; Fe2O3 = 25-29%; TiO2 = 4-9% Quặng tinh tuyển rửa, hàm lượng đạt Al2O3= 45-50%; SiO2= 1,6-5,1%;

Fe2O3= 17,1-22,3%

Công nghiệp khai thác bauxit và luyện nhôm ở nước ta hiện nay chưa phát triển Hiện chỉ có mỏ bauxit Bảo Lộc đang khai thác lộ thiên bằng ô tô, máy xúc kết hợp với máy gạt và tuyển rửa bằng nước với quy mô 10000 tấn quặng tinh bauxit mỗi năm để cấp cho Công ty hoá chất Tân Bình Thành phố Hồ Chí Minh làm phèn chua

1.2 Đặc điểm quặng bauxit vùng mỏ Hà Quảng, Cao Bằng

Nhóm mỏ bauxit Hà Quảng [1] thuộc dải phía Đông bể bauxit Cao Bằng,

ở về phía Bắc thị xã Cao Bằng, phần lớn thuộc huyện Hà Quảng và một phần thuộc huyện Hoà An và Trà Lĩnh, có diện tích 600km2 Hiện nay, ở đây đã biết được các mỏ: Sóc Giang, Lũng Kuông, Tổng Cáng, Đại Tổng, Malíp, Bản Chá -

Nà Giàng, Chán Ché, Lũng Nội, Kinh Tô, Nà Tung Các vùng mỏ trên đoàn địa

chất 19 từ năm 1959-1962 đã phát hiện và tiến hành thăm dò các mỏ: Sóc Giang, Tổng Cáng, Bản Ché - Nà Giàng, Chám Ché và tài nguyên dự báo vùng Hà Quảng sẽ là 30-35 triệu tấn

1 Sóc Giang: Nằm quanh thị trấn Sóc Giang gồm các thân quặng lăn và gốc tàn dư các thân quặng lăn: kiểu eluvi, deluvi phân bố ở vùng Bô Phương kéo dài gần 3 km về phía Tây Bắc, rộng từ 120m-650m, bề dày từ vài ba mét đến 15-18 m và có hàm suất 0,7-1,5 t/m3 Bauxit biểu hiện bằng các dạng mảnh vụn hạt đậu và hạt đậu - pelit màu đỏ và màu xanh hoặc nhiều màu sặc sỡ Bauxit có thành phần hoá học như sau:

Tài nguyên dự báo các khu chưa thăm dò: 2,5 triệu tấn

2 Tổng Cáng: Có 2,5-3 triệu tấn nằm trong vùng chưa thăm dò, cách mỏ Bản Chá 3-7km về phía Bắc Các sa khoáng bauxit và các thân quặng gốc nằm trên mặt kactơ không bằng phẳng của đá vôi: pecmi - cacbon Bề dày của tầng gốc từ 5-20m, bề dày tầng sa khoáng xê dịch trong phạm vi từ 3-4m đến 20-25m

và có hàm suất từ 0,9-1,4 t/m3 Bauxit chủ yếu biểu hiện bằng các dạng hạt đậu - pelit, mảnh vụn - hạt đậu và giống sa thạch màu đỏ, màu xám sẫm, xám xanh và màu sặc sỡ có ít hơn

Chất lượng bauxit được đặc trưng bằng hàm lượng các thành phần chủ yếu sau:

3 Mỏ Nà Giàng (Bản Chã và Nóc Mò): Nằm ở vùng làng Bản Chã - Nà Giàng - Nóc Mò, cách thị xã Cao Bằng 31-35 km theo đường ôtô Cao Bằng - Sóc Giang Mỏ gồm nhiều sa khoáng eluvi, deluvi có quan hệ không gian với nhau và giữa chúng có những “di tích” của các tầng gốc Bauxit dạng hạt đậu và hạt đậu - pelit ở đây nằm trên mặt kactơ của đá vôi cacbon-pecmi Tầng bauxit gốc tới 15m và có hàm suất từ 0,7-1,5 t/m3 Các thành phần hoá học như sau:

Al2O3: 50,64-58,26% TiO2: 2,8-4,15%

SiO2: 4,8-17,65% Lượng mất khi nung: 10,89-13,4%

Đoàn địa chất 19 đã thăm dò từ 1959-1962 và đánh giá trữ lượng cấp B: 2863,2 ngàn tấn, cấp C1: 2096 ngàn tấn Tổng cộng B+C1: 4959,2 ngàn tấn

4 Mỏ Chán Ché: (kể cả khu Phù Đeng) Quy mô của toàn bộ mỏ như sau:

mỏ kéo dài thành dải gần 5,5 km từ làng Lap-Trang ở phía Đông Nam tới làng Phù Đeng ở Tây Bắc mỏ rộng từ 200-1600m Các tầng sa khoáng cách nhau bằng những dãy đá vôi dốc đứng bề dày các tầng sa khoáng từ 3-4m đến 18-20m

và có hàm suất 0,8-1,7 t/m3 Bauxit chủ yếu có dạng hạt đậu - pelit màu đỏ anh đào, dạng sa thạch, hạt đậu màu xám sẫm, mảnh vụn - hạt đậu màu xám xanh Hàm lượng các thành phần chủ yếu ở mỏ như sau:

Theo báo cáo của đoàn địa chất 105 (1976-1984) thì địa tầng bauxit gốc cũng như quặng lăn (sa khoáng) hầu hết nằm trên mặt bào mòn lồi lõm của đá vôi C2-P1 Bauxit gốc bị phá huỷ cơ học, hoá học di chuyển tập trung thành các thân quặng tầng lăn phân bố ở các sườn, thung lũng, các thân quặng phân bố ở những vùng riêng biệt gần nhau về không gian thì được xếp vào 1 khu

Bảng 1 Trữ lượng quặng tinh bauxit nhóm mỏ Hà Quảng

(Đối với quặng sa khoáng chỉ lấy TQ bằng cách qua sàng khô a =10mm)

Theo tài liệu địa chất đoàn 19 (1959-1962) và đoàn 105 (1976-1984)

Trữ lượng (ngàn tấn)

B C 1 C 2 P (TNDB) Trữ lượng quặng lăn

1.3 Vài nét về công nghệ tuyển bauxit

Công tác tuyển quặng bauxit chủ yếu là nhằm nâng cao hàm lượng Al2O3

và chỉ số môđun silic trong quặng tinh, đáp ứng yêu cầu chất lượng nguyên liệu

sản xuất alumin theo phương pháp Bayer Để đáp ứng yêu cầu này, trong nhiều

trường hợp, phương pháp tuyển đơn giản và hiệu quả thường được áp dụng là

tuyển rửa tách bỏ các cấp hạt mịn chứa sét Có thể tuyển nổi thu hồi các khoáng

vật có ích bằng thuốc tập hợp axit béo Tách các khoáng vật chứa sắt và titan

bằng tuyển từ, tuyển nổi, tuyển trọng lực v.v

1.3.1 Ở nước ngoài

Ở Liên Xô (cũ), Viện MEXAHOБP đã có nhiều công trình nghiên cứu

tuyển quặng bauxit có MSi thấp vùng Kadstan và Crasnoiarxki bằng phương

pháp tuyển rửa sử dụng sơ đồ rửa - đánh tơi, phân cấp theo cấp hạt

Công trình nghiên cứu của Viện Nguyên liệu khoáng Cadaski đã tiến hành

nghiên cứu quặng bauxit khoáng sàng Kredikovxki, sau khi đánh tơi và phân cấp

ướt đã thu được quặng tinh bauxit có hàm lượng Al2O3 = 44-58% từ quặng đầu

Al2O3 = 38,5% Từ bauxit chất lượng thấp của khoáng sàng Maibalưxki đã tuyển

được quặng tinh bauxit có MSi đến 12,5, hàm lượng Al2O3 = 44,7-48,8% khi quặng đầu có MSi = 2,21-4,01

Nhiều công trình đã khẳng định rằng phương pháp tuyển rửa - phân cấp cho phép thu được quặng tinh bauxit có chất lượng cao với sơ đồ công nghệ đơn giản

Ở các xí nghiệp tuyển bauxit của nhiều nước Châu Phi, Mỹ Latinh và Australia, cũng bằng phương pháp tuyển rửa đã thu được quặng tinh bauxit chất lượng cao để xuất khẩu Ví dụ như khoáng sàng Weipa (Australia) qua tuyển rửa

đã thu được quặng tinh bauxit hàm lượng Al2O3 52,3% và SiO2 < 4%, từ quặng đầu hàm lượng 30 - 50%; SiO2 10 - 32%

Tại nhà máy tuyển bauxit Trobelas – Braxin (năng suất 5,6tr tấn/năm) quặng bauxit được đập sơ bộ bằng đập búa, sau đó rửa trong sàng quay, sàng rung và tách bùn bằng xyclon thuỷ lực, thu được quặng tinh có hàm lượng Al2O3 50% và SiO2 < 4%

Tuyển nổi cũng được áp dụng để tách SiO2 từ quặng tinh bauxit Viện BИMC đã nghiên cứu tuyển nổi bauxit-gipxit-kaolinit ở môi trường kiềm yếu, pH=8,5-9,5, dùng NaOH với thuốc điều chỉnh môi trường ГФM Na 0,5-0,8kg/t và OП-7 (0,1-0,2kg/t) Thuốc tập hợp là axit oleic, dầu máy với tiêu hao 1.5-1.8kg/t

Độ hạt nghiền -0,15mm Với chế độ này, từ bauxit Turgai (42,5%Al2O3; 13,6%SiO2) thu được quặng tinh hàm lượng Al2O3 49,6% và SiO2 = 4%, thực thu gipxit tới 80-85%

Ở Mỹ đã nghiên cứu phương pháp hoá tuyển quặng sét-bauxit nhờ hoà tách

Si bằng kiềm (NaOH) 25-30%, sau khi nung ở nhiệt độ 900-11000C với quặng ban đầu có MSi>2 thu được quặng tinh bauxit có MSi=16,6-27,5

Từ thế kỷ XX, công nghệ tuyển - luyện vi sinh đã được ứng dụng thành công tại nhiều nước trên quy mô thương mại đối với nhiều loại khoáng sản như đồng, uranium và vàng xâm nhiễm mịn trong pyrit và acsenopyrit Trên nền tảng các tiến

bộ kỹ thuật đã đạt được trong công nghệ vi sinh, các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng công nghệ vi sinh để xử lý quặng bauxit Nguyên lý cơ bản của quá trình này là lựa chọn các loài vi khuẩn thích hợp, nuôi cấy trong điều kiện nhất định để chúng có thể hoà tan chọn lọc, tách các thành phần tạp chất có chứa sắt, silic, titan, canxi ra khỏi quặng bauxit [6]

1.3.2 Ở trong nước

Công tác nghiên cứu tuyển bauxit ở Việt Nam được tiến hành chủ yếu với quặng bauxit laterrit vùng Tây Nguyên

Viện Mỏ Luyện kim (nay là Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim) đó tiến hành một số đề tài nghiờn cứu tuyển với cỏc mẫu quặng thuộc cỏc vựng Bảo Lộc, Võn Hũa, Măng Đen, Kụng Hà Nừng, Quảng Sơn.v.v Kết quả nghiờn cứu cho thấy đặc điểm thành phần khoỏng vật cỏc mẫu bauxit này khỏ giống nhau, thành phần khoỏng vật chủ yếu là gipxit, khoỏng vật đi kốm cú kaolinit, gơtit, hematit.v.v Quặng cấp hạt lớn cú chất lượng tốt, mụđun silic cao Kaolinit, gơtit tập trung chủ yếu ở cấp hạt mịn là cơ sở để tuyển rửa thu hồi quặng tinh sạch cú hàm lượng Al2O3 > 48 %, mụđun silic > 10 từ quặng đầu hàm lượng Al2O3 35 - 40%

Năm 2002, Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim đó thực hiện đề tài nghiờn cứu tuyển quặng bauxit Tõn Rai, Lõm Đồng để phục vụ cho việc lập bỏo cỏo khả thi… Quặng nguyờn khai cú hàm lượng Al2O3 = 39,15%, SiO2 = 6,25% được tuyển rửa trờn hệ thống thiết bị bỏn cụng nghiệp gồm sàng quay đỏnh tơi, phõn cấp xoắn và sàng rung lấy ra quặng tinh cú hàm lượng Al2O3 >47% và MSi

>18.[4]

Năm 2006, Viện KHCN Mỏ - Luyện kim đó tiến hành nghiờn cứu tuyển bauxit vựng Nhõn Cơ, nhằm phục vụ cụng tỏc lập dự ỏn đầu tư xõy dựng cụng trỡnh nhà mỏy tuyển và sản xuất alumin cụng suất 300.000 tấn alumin/năm Kết quả nghiờn cứu cho thấy bằng phương phỏp đỏnh tơi trong mỏy rửa tang quay kết hợp khử bựn bằng phõn cấp xoắn và phõn cấp trờn sàng rửa đó thu được quặng tinh bauxit hàm lượng Al2O3 49,90%; SiO2 2,27 % mụ đun silic 22,0 với mức thu hoạch 54,96 %, từ quặng đầu Al2O3 41,37% mụđun silic 7,10 [7]

Kết quả nghiờn cứu tuyển quặng bauxit Gia Nghĩa-Đắc Nụng bằng phương phỏp tuyển rửa đó thu hồi được quặng tinh cú hàm lượng Al2O3 50,51

%, mụđun silic 16,57 mức thu hoạch đạt 51,13 %, từ quặng nguyờn khai cú thành phần: Al2O3 = 40,32 % ; SiO2 = 8,56% , mụđun silic 4,71.[8]

Đối với quặng bauxit diaspor Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim đã nghiên cứu tuyển bauxit diaspor Lạng Sơn từ quặng đầu có hàm lượng Al2O3 45,16% và môđun silic 3,41 Bằng phương pháp tuyển rửa đã thu được quặng tinh bauxit có hàm lượng Al2O3 53,17% và môđun silic 9,58 Sơ đồ cụng nghệ tuyển gồm cụng đoạn đỏnh tơi quặng trong mỏy đỏnh tơi tang quay kết hợp rửa thu hồi quặng tinh sạch độ hạt thụ + 10 mm trờn sàng quay Phần quặng độ hạt - 10 mm lọt sàng xuống mỏy phõn cấp xoắn, mỏy phõn cấp xoắn cú chức năng khử bựn đồng thời tải phần quặng cũn lại lờn sàng rung để rửa tiếp và thu hồi phần quặng sạch cú độ hạt + 5 mm Đề tài đó tiến hành cỏc thớ nghiệm xỏc định cỏc thụng số thớ nghiệm về

Thời gian đỏnh tơi: 8 phỳt; Nồng độ đỏnh tơi R : L = 1: 1; Chi phớ nước rửa 6

m3/t.[3]

Cuối năm 2008 Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim đã nghiên cứu tuyển bauxit Táp Ná, Cao Bằng phục vụ công tác lập dự án đầu tư khai thác và tuyển bauxit mỏ Táp Ná, Cao Bằng Kết quả nghiên cứu cho thấy, mẫu quặng đầu có hàm lượng Al2O3 46,48% và mô đun silic 3,27 bằng phương pháp tuyển rửa trên thiết bị sàng quay đánh tơi thu hồi quặng tinh cấp hạt +5mm có hàm lượng Al2O351,5% và môđun silic 7,7 [2]

Chương 2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MẪU QUẶNG HÀ QUẢNG

2.1 Mẫu nghiên cứu

Mẫu nghiên cứu do Đoàn địa chất 116 thuộc Liên đoàn địa chất Đông Bắc thi công theo phương án Viện khoa học và công nghệ Mỏ - Luyện kim lập Khối lượng mẫu 10 tấn, quặng nguyên khai có hàm lượng Al2O3 = 47,65%; SiO2 = 11,44 %; môđun silic (MSi) =4,17

Cơ sở lựa chọn vị trí lấy mẫu công nghệ:

Toàn bộ vùng Hà Quảng được đã được tiến hành công tác thăm dò vào hai giai đoạn khác nhau với mức độ cấp thăm dò khác nhau

Các khu vực Sóc Giang, Tổng Cáng, Bản Chã (Nà Giàng), Chán Ché (Phù Đeng) được thăm dò vào những năm 1956-1962, trữ lượng cấp B+C1 chiếm 96,88% của tổng trữ lượng (B+C1+C2)

Giai đoạn 1976-1984, đã thăm dò cấp C2 và dự báo tài nguyên gồm có: Lũng Luông; Nậm Giật - Lũng Rì; Nhi Tảo; Thiên Ngoa - Tổng Cọt; Lũng Khoén; Lũng Kính; Chán Ché; Đại Tổng Các khu mỏ này mới được đánh giá đến cấp C2 có độ tin cậy thấp, theo quy phạm chưa được lập thiết kế khai thác

mỏ Nếu lấy mẫu nghiên cứu tính khả tuyển cũng chỉ có ý nghĩa để tham khảo trong quá trình chuẩn bị tài liệu cơ sở định hướng đầu tư; không dùng kết quả này làm tài liệu cơ sở cho thiết kế lập dự án đầu tư được, do vậy không đặt vấn

đề lấy mẫu tại các mỏ, các khối trữ lượng cấp C2

Mỏ Sóc Giang là mỏ lớn nhất trong toàn vùng mỏ Hà Quảng, do kinh phí

đề tài có hạn nên đề tài chọn mỏ Sóc Giang để thiết kế lấy mẫu nghiên cứu có thể được xem là mẫu đại diện Từ kết quả nghiên cứu có thể điều chỉnh áp dụng cho các mỏ khác trong vùng mỏ Hà Quảng, Cao Bằng

Đại diện về chất lượng và các đặc trưng khác:

Trong nhóm mỏ Hà Quảng gồm có cả 2 loại quặng lăn và quặng gốc, nhưng quặng gốc không đáng kể và thuộc loại alit nên chưa đặt vấn đề xem xét nghiên cứu

Quặng lăn chủ yếu thuộc 2 nhóm hydroxit nhôm diaspor và alumosilicat

Cỡ hạt quặng chủ yếu chứa quặng được đánh giá là từ 10mm≤d≤ 50mm, chiếm hầu hết cấp hạt chứa quặng

Cấp hạt d >10mm được sàng khô và chọn tay để cân và xác định hàm suất tính trữ lượng theo hình khối; Chỉ tiêu hàm suất quặng công nghiệp >0,1 t/m3

Bề dày = 0m ở ngoài rìa, biên khối biến đổi rất phức tạp

Đặc trưng thạch học của các mỏ trong nhóm giống nhau: Khoáng vật

chủ yếu là loại diaspor-bơmit và diaspor chiếm tới 50-60% Diaspor thường cấu tạo dạng hạt đậu hoặc vảy nhỏ Ngoài ra còn có hydroxi sắt, clorit, caolinit,… chiếm một lượng khá lớn trong quặng

Chất lượng quặng:

Theo báo cáo địa chất, đã đánh giá chất lượng quặng trên cơ sở xem xét với cấp hạt +10mm -50mm; Hàm lượng trung bình toàn vùng đạt: 48,43%Al2O3, nhóm mỏ có cấp thăm dò đạt B, C1 đạt từ 47 đến < 50% khá đồng đều về hàm lượng Al2O3 Nhìn chung chất lượng bauxit ở các mỏ này khi chỉ dùng sàng khô phân loại như địa chất đã làm cho chất lượng xấu, môđun silic thấp chỉ đạt Msi

≥ 3 (trong khi đó yêu cầu của công nghệ Bayer Msi ≥7)

Mỏ Sóc Giang và các mỏ trong nhóm khá đồng đều về hàm lượng Al2O3

trong phạm vi cấp hạt 10mm<d<50mm với hàm lượng không cao, trong nhóm

Căn cứ vào báo cáo địa chất, căn cứ vào sự phân bố quặng của mỏ qua

phân tích thống kê, mẫu nghiên cứu được lấy tại các giếng liền kề giếng địa chất

mà theo tính toán thiết kế chọn lựa đảm bảo đặc trưng của mỏ Vị trí các giếng

kèm theo ở Phụ lục 1

Bảng 2: Kết quả phân tích các đặc trưng của mỏ Sóc Giang:

Kết quả NC với cấp hạt 50mm >d >10mm

Khu vực mỏ

Hàm suất Vật liệu chứa quặng 50mm>d >10mm Hàm lượng Al2O3

Hàm lượng SiO2

2.2 Gia công mẫu

Mẫu nguyên khai có độ hạt dmax=300mm nên để đánh giá được đặc điểm

thành phần vật chất mẫu, nhằm định hướng công tác nghiên cứu thí nghiệm,

mẫu nghiên cứu sẽ được gia công theo sơ đồ hình 1 Mẫu đầu sau khi lưu 1/2

được sàng a=100mm và a=50mm nhằm xác định thu hoạch tương đối của cấp

+100-300mm và +50-100mm

Căn cứ vào tính chất của mẫu giữa cấp hạt lớn và cấp hạt nhỏ đặc biệt

khác nhau Cấp hạt lớn có cấu tạo đặc sít và khá sạch, cấp hạt nhỏ nhiều bùn sét

và khó rửa Thêm vào đó, đặc tính kỹ thuật của thiết bị bán công nghiệp nhận

được cục quặng dmax=50mm nên đã chia ra thành 2 loại mẫu để nghiên cứu

riêng là cấp +50mm và -50mm Mẫu +50mm đập xuống -50mm, trộn đều, chia

thành các mẫu lưu, mẫu phân tích thành phần vật chất (TPVC) và các mẫu thí

nghiệm Mẫu -50mm được trộn đều, giản lược, chia thành các mẫu lưu, mẫu

nghiên cứu TPVC và các mẫu thí nghiệm Mẫu đầu được gộp từ các mẫu độ hạt

sau khi gia công theo tỷ lệ thu hoạch và phân tích hoá đa nguyên tố, phân tích

thành phần khoáng vật

Sau khi gia công giản lược, lập được các mẫu:

- Mẫu nghiên cứu thành phần vật chất

- Mẫu phân tích quặng đầu

- Các mẫu thí nghiệm công nghệ

- Mẫu lưu quặng nguyên khai

MÉu nghiªn cøu, dmax=300 mm

LÊy mÉu kho¸ng tưíng, th¹ch häc

Sµng a=50 mm

MÉu lưu MÉu PT

MÉu thÝ nghiÖm MÉu PT

MÉu lưu MÉu thÝ nghiÖm

+

Hình 1 Sơ đồ gia công mẫu

2.3 Nghiên cứu thành phần vật chất mẫu nghiên cứu

Mẫu nghiên cứu được tiến hành phân tích hoá đa nguyên tố, thành phần độ hạt, khoáng tướng, thạch học, phân tích Rơnghen Các mẫu thạch học và khoáng tướng được phân tích dưới kính hiển vi phân cực AXIOLAB

2.3.1 Kết quả phân tích hoá đa nguyên tố mẫu quặng nguyên khai

Quặng nguyên khai đã được phân tích thành phần hoá đa nguyên tố và kết quả được trình bày ở bảng 3

Bảng 3: Thành phần hoá học mẫu nguyên khai

Thành phần hóa học và hàm lượng, %

Al2O3 SiO2 Fe2O3 FeO TiO2 MKN Na2O K2O MnO CaO MgO P2O5 SO3

47,65 11,44 19,93 1,89 2,21 14,87 0,35 0,24 0,27 0,55 0,19 0,05 0,28Mẫu quặng nguyên khai có hàm lượng Al2O3 là 47,65% và hàm lượng SiO2

là 11,44% MSi = 4,17

2.3.2 Kết quả nghiên cứu thành phần độ hạt

Thành phần và đặc điểm độ hạt có một ý nghĩa quyết định trong việc lựa chọn giải pháp công nghệ Mẫu nghiên cứu cấp -50mm được phân tích thành phần độ hạt theo sơ đồ hình 2 Thu hoạch và hàm lượng của cấp +50mm-100mm; +100mm sẽ được tổng hợp chung vào bảng kết quả phân tích thành phần độ hạt mẫu đầu

Kết quả phân tích thành phần độ hạt quặng nguyên khai được ghi ở bảng

4 Kết quả luỹ tích các cấp hạt và các chỉ tiêu chất lượng chính thể hiện trong bảng 5 Kết quả tính toán các mẫu +50mm và -50mm được tổng hợp ở bảng 6 Các thí nghiệm sau này đối với từng mẫu sẽ được lấy theo bảng 6

Bảng 4 Kết quả phân tích thành phần độ hạt mẫu nghiên cứu

Thu hoạch, % lượng, % Hàm Phân bố, % Cấp hạt, mm

Bộ phận Luỹ tích Al 2 O 3 SiO 2 Al 2 O 3 SiO 2

Msi

+100-300 20,98 23,03

+50-100 12,69 33,67 52,32 3,66 37,11 10,93 14,30+25-50 15,06 48,73 51,92 5,92 16,48 7,90 8,77

+2,8-5 8,14 71,39 48,56 13,68 8,33 9,87 3,55+1-2,8 6,17 77,56 43,16 21,94 5,61 11,99 1,97+0,5-1 0,35 77,91 42,59 23,96 0,32 0,74 1,78-0,5 22,09 100,00 35,24 25,04 16,40 49,04 1,41

Cộng 100,00 47,47 11,28 100,00 100,00 4,21

So sánh kết quả phân tích hoá mẫu đầu thể hiện ở bảng 3 có hàm lượng

Al2O3 là 47,65% và hàm lượng SiO2 là 11,44% và kết quả tính toán từ số liệu phân tích hoá theo thành phần độ hạt có hàm lượng Al2O3 là 47,47% và hàm lượng SiO2

là 11,28% thấy hàm lượng khác nhau không đáng kể và nằm trong phạm vi cho phép Trong quá trình nghiên cứu công nghệ sẽ lấy số liệu phân tích hoá thành phần

độ hạt làm cơ sở để tính toán

Bảng 5 Kết quả luỹ tích các cấp hạt

Hàm lượng, % Cấp hạt, mm hoạch, % Thu

Hàm lượng Al2O3 trong mẫu giảm theo chiều giảm của độ hạt, cấp hạt 2,8mm có hàm lượng Al2O3 giảm và hàm lượng SiO2 tăng Nhìn vào bảng luỹ tích các cấp hạt thấy rất rõ, nếu sản phẩm lấy đến +1mm thì hàm lượng Al2O3 là 50,97% nhưng MSi =6,98 không đáp ứng mục tiêu đề tài đã đặt ra Nếu lấy sản phẩm quặng tinh đến +3mm sẽ cho sản phẩm có hàm lượng cao và MSi>7

+0-Đề tài cũng khuyến nghị tuỳ theo mục đích sử dụng sản phẩm quặng tinh bauxit để làm nguyên liệu cho các mục đích khác mà không yêu cầu hàm lượng SiO2 thấp thì có thể lấy đến cấp +0,5mm Đối với đề tài này, để đạt mục tiêu đề

ra thì sản phẩm quặng tinh sẽ lấy đến cấp +3mm, loại bỏ cấp -3mm

Cấp 3mm chiếm gần 30% trong đó cấp 0,5 là 22,09%, để thu hồi cấp 3mm+0,5mm có thể dùng các phương pháp khác như tuyển từ hoặc tuyển nổi Theo kết quả phân tích khoáng thì sắt nằm trong quặng ở dạng hêmatit và limônit nên tuyển từ không mang lại kết quả cao và cũng không làm tăng MSi Thêm vào đó khoáng vật chứa nhôm xâm nhiễm rất mịn, do đó để thu hồi cần phải nghiền rất mịn và tuyển nổi thì tính hiệu quả kinh tế rất thấp Do đó, trong khuôn khổ đề tài sẽ không đi sâu vào nghiên cứu thu hồi cấp hạt này

-MÉu nghiªn cøu TPVC cÊp -50 mm

Hình 3 Đường đặc tính độ hạt mẫu nghiên cứu

2.3.3 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật mẫu nguyên khai

Thành phần khoáng vật mẫu bauxit Hà Quảng được xác định theo phương pháp Rơnghen kết hợp phương pháp phân tích khoáng tướng và thạch học

Kết quả phân tích rơnghen cho thấy mẫu nguyên khai có thành phần khoáng vật chủ yếu là diaspor, kaolinit, clorit, gơtit, ngoài ra còn có hêmatit, thạch anh, fenspat

Kết quả phân tích khoáng tướng và thạch học trên kính hiển vi phân cực AXIOLAB cho thấy mẫu quặng bauxit Hà Quảng có đặc điểm:

- Kiến trúc: Vi vảy, vi hạt, ẩn tinh, keo

- Cấu tạo: Hạt đậu, định hướng yếu

Thành phần khoáng vật quặng chủ yếu là diaspor dạng vi vảy – vi hạt và

số ít dạng ẩn tinh, thường tập trung thành đám - ổ dạng hạt đậu Các hạt đậu này thường có kích thước rất không đều và có xu thế sắp xếp định hướng yếu Trên

bề mặt các hạt đậu thường bị phủ không đều sét lẫn hydroxit sắt màu nâu đỏ nên rất khó phân biệt chính xác ranh giới giữa các vảy, hạt diaspor Rải rác trong mẫu gặp những hạt đậu chứa diaspor còn khá tươi với màu giao thoa xám bậc 1

Gắn kết các hạt đậu là tập hợp khoáng vật sét, quặng và hydroxit sắt Quặng thường có dạng méo mó tạo thành vi dải kéo dài và bị biến đổi thứ sinh thành leucoxen và hydroxit sắt, phần tàn dư phản chiếu ánh kim rất yếu

Luỹ tích độ hạt mẫu nguyên khai

Mẫu có nhiều vi mạch nhỏ màu nâu nhạt và trắng trong xuyên cắt, nhưng

trong lát mỏng chỉ gặp 1 vi mạch nhỏ có thành phần diaspor thứ sinh dạng trụ

với bề mặt khá sạch, không màu, nổi cao

Rutin: Gặp dưới dạng hạt nhỏ hoặc các tinh thể tự hình, kích thước

0,1-0,2mm xâm tán rải rác trong nền mẫu Rìa ngoài một số hạt bị leucoxen hóa nhẹ

(Ảnh 1)

Limonit: Phổ biến hơn cả, gặp trong mẫu dưới dạng keo, tạo thành các

đám nhỏ, hoặc dưới dạng vẩy, vi vẩy, xen lấp vào ranh giới, kẽ nứt của các hạt

phi quặng Một số đám có dạng giả hình theo các khoáng vật nguyên sinh, có lẽ

là pyrit Tuy nhiên số lượng không nhiều và không còn tàn dư của khoáng vật

nguyên sinh (Ảnh 2)

Hematit: Có ít, gặp một số tấm nhỏ, phân bố rải rác trong nền mẫu

Bảng 7 Kết quả phân tích Rơnghen quặng nguyên khai