Nghiên cứu lựa chọn quy trình công nghệ xử lý quặng Fenspat Đắc Lắc đạt tiêu chuẩn chất lượng làm nguyên liệu gạch granit nhân tạo, xương gốm trắng, xương gốm đỏ xây dựng

Đề tài đã nghiên cứu tuyển phân cấp, tuyển nổi, tuyển từ và khả năng kết hợp các phương pháp trên để nâng cao chất lượng fenspat.. Phần mở đầu Xuất phát từ nhu cầu thực tế sản xuất của C

Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ viÖn n¨ng l−îng nguyªn tö viÖt nam

Những người thực hiện đề tài

Các cơ quan đơn vị phối hợp thực hiện

2 Trung tâm Phân tích Thí nghiệm Địa chất

3 Phòng thí nghiệm Khoáng Thạch học, Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội

4 Bộ môn Vật lý chất rắn, Đại học Khoa học Tự nhiên

5 Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp

II.1 Ph−¬ng ph¸p tuyÓn thñ c«ng (ph©n lo¹i s¶n phÈm theo c¶m

III.2.1 Tr÷ l−îng vµ thµnh phÇn vËt chÊt mét sè má fenspat lín ë ViÖt

VI.1.2 Khâu tuyển từ 34

VI.2.2 Thí nghiệm khảo sát mối quan hệ giữa nồng độ dung dịch, thời

VI.2.3 Mối quan hệ giữa độ ẩm, nhiệt độ và thời gian mất nước của

VI.2.4.a Mẫu rửa nước 44

VI.3 Xác định thời gian khuấy rửa sử dụng axit H2SO4 làm tác nhân

VII.3 Âp dụng tuyển nổi kết hợp tuyển từ để tuyển mẫu fenspat Đắc

Phương án lấy mẫu

Phiếu kết quả phân tích

Phiếu đánh giá thử nghiệm sản phẩm làm men, xương gốm

Tóm tắt

Đề tài đã nghiên cứu tuyển quặng fenspat vùng EASO, tỉnh Đắc Lắc để thu

được các sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng làm men, làm xương gốm sứ xây dựng

Trên cơ sở nghiên cứu thành phần vật chất quặng và các giải pháp gia công, chế biến đề tài đã xác định được đá chứa quặng fenspat Đắc Lắc có nguồn gốc đá sienit porphyr, sienit biotit và pegmatit Các khoáng vật fenspat kali chủ yếu là orthocla, microclin lẫn albit (fenspat natri), plagiocla Các khoáng tạp chủ yếu là biotit, hornblend, calcit, thạch anh sẽ giải phóng ra khỏi các khoáng fenspat ở độ hạt –0,5+0,125 mm chiếm tới 77,5%

Đề tài đã nghiên cứu tuyển phân cấp, tuyển nổi, tuyển từ và khả năng kết hợp các phương pháp trên để nâng cao chất lượng fenspat Đặc biệt là đã nghiên cứu lựa chọn các tác nhân ảnh hưởng đến quá trình làm sạch bề mặt hạt khoáng như nước, kiềm, các axit mạnh Kết quả đã lựa chọn được axit sunphuric làm chất tẩy rửa bề mặt thích hợp với chi phí 12kg axit/tấn quặng, thời gian ngâm khuấy là

20 phút

Đã lựa chọn sơ đồ phù hợp để tuyển fenspat Các sản phẩm thu được gồm sản phẩm làm xương gốm trắng, xương gốm đỏ Đặc biệt là tinh quặng có hàm lượng kiềm lớn hơn 12,5%, hàm lượng Fe2O3<0,2%, TiO2<0,03% và đã thử nghiệm thành công làm men sứ và xương gốm sứ cao cấp Sản phẩm thải chính là nhóm khoáng biotit, hornblend giàu sắt có thể chôn lấp đơn giản

Sơ đồ công nghệ do đề tài nghiên cứu đã kết hợp quá trình xử lý hóa học bề mặt (làm sạch bề mặt hạt khoáng và tăng chất lượng) với quá trình tuyển từ phù hợp với đối tượng quặng fenspat Đắc Lắc

Từ khoá:

- Quặng fenspat, đá sienit, đá pegmatit, fenspat kali, plagiocla, biotit

- Quy trình công nghệ, xử lý bề mặt, tuyển từ, axit, kiềm

- Men sứ, xương gốm sứ

ABSTRACT

This project was investigated to process feldspar from the EASO area in the DakLak province in order to attain high quality product of enamel and ceramic bodies of building

Based on studied composition of matter and process with solutions, this project was identified the rock bearing feldspar which has an origin of rock of porphyry sienite, biotite sienite and pegmatite The potassium feldspar minerals are mainly orthoclase and microcline mixed albite mineral (sodium feldspar) with plagioclase Its major impurities are biotitic, hornblende, calcite and quartz which will be separated in size of –0.5+0.125 mm to appropriate 77.5%

The project is investigated classification, froth flotation, magnetic separation and the ability to combine the above methods to upgrage the feldspar quality Especially we were chosen agents to wash the surface of mineral grain as water, alkali and strong acids Sulfuric acid is chosen to determine the level of spending on 12kg acids per ton, stirring times of 20 minutes

Flow sheet of beneficiation is chosen to fit processing feldspar Products are investigated good to make the enamel with the high ceramic body which have high content of alkali more than 12.5% and less than 0.2% ferrous oxide with 0.03% dioxide titanium In addition the residue is a group of abundant ferrous mineral such as biotitic, hornblende, which can be simple, disposed

Flow sheet for technology of this project is combined by washing the surface (cleaning the surface of mineral and quality upgrade) with beneficiation for DakLak feldspar

C¸c tõ viÕt t¾t vµ ký hiÖu dïng trong b¸o c¸o

Ký hiÖu, tõ viÕt t¾t Gi¶i nghÜa

nguyªn KM100, KM200,

Phần mở đầu

Xuất phát từ nhu cầu thực tế sản xuất của Công ty Cổ phần Khoáng sản

Đắc Lắc về chế biến fenspat Đắc Lắc và khả năng tổ chức nghiên cứu triển khai

công nghệ của Viện Công nghệ xạ hiếm, đề tài “Nghiên cứu lựa chọn quy trình

công nghệ xử lý quặng fenspat Đắc Lắc đạt tiêu chuẩn chất lượng làm nguyên

liệu gạch granit nhân tạo, xương gốm trắng, xương gốm đỏ xây dựng” đã được

Bộ Khoa học và Công nghệ phê duyệt nghiên cứu trong 2 năm từ tháng 5 năm

2005 đến tháng 12 năm 2006

Trong 2 năm qua, tiếp cận các tài liệu trong nước và ngoài nước cùng với

kinh nghiệm nghiên cứu của Viện, đề tài đã tiến hành nghiên cứu theo các nội

dung đăng ký và mục tiêu đề ra:

- Nghiên cứu lựa chọn quy trình công nghệ xử lý quặng fenspat Đắc Lắc

đạt tiêu chuẩn chất lượng làm nguyên liệu gạch granit nhân tạo, xương gốm trắng,

xương gốm đỏ xây dựng và một số nghiên cứu đánh giá khả năng làm men của

sản phẩm fenspat Đắc Lắc sau xử lý;

- Bước đầu xây dựng cơ sở sơ đồ công nghệ xử lý quặng fenspat Đắc Lắc

phục vụ cho công tác chuyển giao công nghệ

Kết quả nghiên cứu phòng thí nghiệm bước đầu đã thực hiện được mục tiêu

có màu trắng, trong mờ, có độ cứng 6 (theo thang Mohs), tinh thể đơn nghiêng hoặc 3 nghiêng, cát khai theo hai phương 900 và 860, fenspat bị biến đổi thành kaolin và sét

Các mỏ fenspat thường gặp trong thiên nhiên là fenspat kali (công thức hoá học KalSi3O8), fenspat natri (NaAlSi3O8) và fenspat canxi (CaAl2Si2O8)

Trong nhóm fenspat kali còn có thể phân ra thành các nhóm khoáng theo nhiệt độ nóng chảy như:

- Nóng chảy ở nhiệt độ cao: sanidin (KalSi3O8 ), natrosanidin

[(Na-Nhóm fenspat natri có albit (NaAlSi3O8) làm đại diện tiêu biểu

Nhóm fenspat canxi có anorthit (CaAl2Si2O8) làm đại diện

Thành phần hoá học quặng fenspat xác định theo công thức hoá học cho ở bảng I

Trong thiên nhiên ít tồn tại mỏ fenspat dạng đơn khoáng mà phần lớn chúng tồn tại dưới dạng đa khoáng như kali-natri fenspat và natri-kali fenspat (plagiocla)

Một số tính chất hoá lý đặc trưng của các khoáng fenspat [5] thể hiện ở bảng I 2

Bảng I 2 – Một số tích chất hoá lý của khoáng vật fenspat

Độ cứng Mohs

Độ từ thẩm

cm3/g

Nhiệt độ nóng chảy

I.2 Các lĩnh vực sử dụng fenspat

Phần lớn quặng fenspat được sử dụng làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp thuỷ tinh, gốm sứ, xây dựng…

Một phần không nhỏ được ứng dụng cho các ngành sản xuất que hàn, bột màu, đá nhân tạo, bột mài…

Tuỳ thuộc vào thành phần khoáng vật quặng fenspat mà người ta sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau

Fenspat kali sử dụng trong các ngành gốm sứ, thuỷ tinh đặc biệt là sứ cách

điện, hàng sứ cao cấp, điện cực, bột mài Nguyên liệu cho các hộ tiêu thụ trên đòi hỏi quặng fenspat có thành phần fenspat kali cao (>60%) Chất lượng sản phẩm quặng được đánh giá theo giá trị tỷ lệ hàm lượng K2O/Na2O, hàm lượng của chất vô ích (Fe2O3, TiO2) và thạch anh tự do Đối với công nghệ sản xuất thuỷ tinh chất lượng sản phẩm quặng không đánh giá theo giá trị tỷ lệ hàm lượng

K2O/Na2O mà theo giá trị hàm lượng kiềm fenspat kali Fenspat kali có vai trò rất quan trọng, nó là yếu tố làm thay đổi tính chất, màu sắc và nhiệt độ nóng chảy của thuỷ tinh Đối với các ngành công nghiệp khác nhau thì yêu cầu chất lượng

sản phẩm theo thành phần hoá học và thành phần độ hạt khác nhau Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6598: 2000) [1] nguyên liệu sản xuất sản phẩm gốm xây dựng – trường thạch thể hiện ở bảng I 3 (trường thạch là tên thường gọi của fenspat)

Bảng I.3 – Các chỉ tiêu kỹ thuật của fenspat

Mức

men

Cho xương

có vết Màu trắng

B¶ng I 4 -Tiªu chuÈn chÊt l−îng quÆng fenspat cña c¸c ngµnh c«ng nghiÖp (tiªu chuÈn Liªn X« cò)

MÞn th«

MÞn

Ghi chó: (- ) : - Kh«ng tiªu chuÈn ho¸

Lo¹i A : - Lo¹i cao cÊp

Đặc biệt fenspat sử dụng trong công nghệ men sứ đòi hỏi chất lượng cao Các chỉ tiêu chất lượng nguyên liệu fenspat phục vụ ngành men sứ nước ta đang phải nhập khẩu cho ở bảng I 5

Bảng I 5 - Tỷ lệ độ hạt và thành phần hoá học fenspat làm men sứ

65- 19,1 >11 <4 <0,08 <0,01 <0,5 <0,03 <0,45

18,3-Thành phần khoáng vật:

- Tổng hàm lượng khoáng vật fenspat > 95,5 %

- Hàm lượng khoáng vật fenspat kali > 65,5 %

- Hàm lượng khoáng vật fenspat canxi < 0,6 %

- Hàm lượng khoáng vật thach anh tự do < 1 %

II Một số phương pháp làm giàu quặng fenspat

Các khoáng thuộc nhóm fenspat có tỷ trọng tương đương với đất đá (∂ = 2,54 – 2,76g/cm3), không có từ tính, độ cứng trong khoảng 6 – 6,5 Do đó tuỳ thuộc vào thành phần quặng và các tạp chất đi kèm cũng như yêu cầu chất lượng sản phẩm mà lựa chọn phương pháp làm giàu thích hợp

II.1 Phương pháp tuyển thủ công (phân loại sản phẩm theo cảm quan, màu sắc)

Phương pháp tuyển thủ công được áp dụng từ xa xưa và ngày nay vẫn sử dụng Việc tuyển lựa có thể thực hiện ngay tại hiện trường khai thác hoặc trên các băng tải nguyên liệu Phương pháp này thực hiện đơn giản nhưng nó chỉ thực hiện

được với quặng dạng cục có kích thước lớn hơn 25 mm

II.2 Phương pháp tuyển rửa

Phương pháp tuyển rửa thường áp dụng đối với đối tượng quặng chứa nhiều khoáng tạp cấp hạt nhỏ thuộc các dạng sau:

- Khoáng tạp bám trên bề mặt quặng có thể rửa sạch trên các thiết bị như sàng quay có súng phun nước với áp lực lớn

- Khoáng sét có cấu trúc tinh thể và đặc điểm của chúng là có kích thước hạt nhỏ từ 10-20 micro mét (sét, đất và các khoáng thứ sinh do quá trình phong hoá)

- Hạt khoáng tạp chất ở dưới dạng tự do sau khi nghiền đến một giới hạn nhất định được giải phóng ra khỏi quặng, hoặc bám dính trên bề mặt hạt quặng

- Tạp chất khoáng có dạng màng mỏng bám trên bề mặt quặng

- Tuyển rửa được thực hiện trên các thiết bị rửa, máy sàng quay hoặc tia nước có áp lực từ 3-5 atmotphe

II.3 Phương pháp tuyển phân cấp

Phương pháp phân cấp theo cấp hạt nhằm tách các thành phần khoáng ra

khỏi nhau dựa trên sự khác nhau về tính chịu đập, độ vỡ vụn, cỡ hạt… Phương pháp này gồm các quá trình đập nghiền giải phóng các kết hạch, sàng phân cấp tách các thành phần khoáng thạch anh và mi ca dạng hạt thô, tuyển tách các hạt

fenspat mịn…

II.4 Phương pháp tuyển từ

Phương pháp tuyển từ có thể tuyển được một số nhóm khoáng mica có từ tính như biotit và một số khoáng có từ tính khác như garnet Tuy nhiên do biotit có

độ từ thẩm riêng rất nhỏ: 1 – 60 cm3/g nên để tuyển hiệu quả, cần thiết bị tuyển từ

có thể tạo ra từ trường từ lớn hơn 15 000 ơxtest Quặng đem tuyển cần nghiền đến

độ hạt nhỏ hơn 1 hoặc 2 mm Cấp hạt mịn nên thực hiện trên máy tuyển từ đa hướng

II.5 Phương pháp tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi dựa trên sự khác nhau về tính chất bề mặt của các khoáng fenspat và các khoáng đi kèm Thông thường người ta phải bổ xung thêm thuốc tuyển nổi (hoá chất) để làm tăng tính kị nước của các khoáng mica

(muscovite, biotit) hoặc làm giảm tính kị nước của thạch anh để tuyển chúng

Tuỳ theo đối tượng quặng, quá trình tuyển nổi quặng fenspat thường được thực hiện theo các giai đoạn sau:

1 Tuyển nổi các tạp chất thuộc nhóm mica

2 Tuyển nổi các khoáng silicat và oxit chứa sắt

3 Tuyển nổi các khoáng fenspat

Tuyển mica không mấy khó khăn bằng các thuốc tập hợp cation (amin) mạch ngắn trong môi trường axit yếu Tuyển tách các khoáng vật silicat và oxit chứa sắt sử dụng thuốc tập hợp cation mạch dài hoặc sunfonat trong môi trường axit yếu Tuyển nổi các khoáng vật fenspat phức tạp hơn, đòi hỏi phải thực hiện trong những điều kiện chuẩn xác Thuốc tập hợp được sử dụng là các cation mạch dài trong môi trường axit

Thông thường, trước các khâu tuyển trên, quặng cần được tẩy rửa bề mặt và khử mùn nhiều cấp để tránh kaolin tạo màng bao phủ trên bề mặt fenspat Việc làm này sẽ làm tăng khả năng hấp phụ thuốc tuyển lên bề mặt hạt khoáng đồng thời giảm chi phi thuốc tuyển

Tuyển nổi có thể chọn riêng các khoáng fenspat kali và fenspat natri riêng rẽ

sử dụng thuốc tập hợp cation và thuốc kích động muối canxi hoặc bari, natri

Trong rất nhiều phương pháp chế biến trên, quá trình tuyển nổi bọt được dùng phổ biến nhất để tuyển quặng fenspat Thông thường quặng được đập bởi các máy đập hàm, máy đập nón và máy nghiền thanh cho đến khi giảm kích thước độ hạt nhỏ hơn 841 àm (20 mesh) Sau đó quặng đưa vào tuyển nổi, 1 quá trình tuyển nổi axit 3 giai đoạn Giai đoạn 1 dùng thuốc tập hợp amin để tuyển tách mica Axit sunphuric, dầu thông, dầu nhiên liệu được bổ xung vào giai đoạn này Sau đó quặng được khử nước bằng thiết bị phân cấp hoặc xyclon để tách thuốc tuyển và bổ xung axit sunphuric để hạ thấp độ pH Các khoáng chứa sắt được tách bằng thuốc tập hợp sulphonat (xà phòng mahogany) Kết thúc giai đoạn tuyển nổi 2, quặng lại

được khử nước và thuốc tập hợp cation amin được sử dụng để tuyển tách fenspat ra khỏi thạch anh tự do trong môi trường axit hydrofluoric (pH từ 2,5 đến 3) Tinh quặng fenspat được khử nước xuống độ ẩm 5-9% Lò sấy quay được sử dụng để giảm độ ẩm xuống nhỏ hơn 1% Các lò sấy quay được đốt bằng dầu hoặc khí gas ở nhiệt độ 230oC (450oF) với thời gian sấy từ 10 đến 15 phút Tuyển từ được dùng để

tách các khoáng chứa sắt còn có trong sản phẩm Tiếp theo quá trình sấy, quá trình nghiền đôi khi được thực hiện để giảm kích thước độ hạt xuống nhỏ hơn 74 àm (200 mesh) để dùng cho gốm sứ, sơn và gạch-ngói men

III Tình hình khai thác và chế biến fenspat

III.1 Trên thế giới

Nhu cầu tiêu thụ nguồn nguyên liệu fenspat trên thế giới là rất lớn Năm

2005 sản lượng fenspat [15] đạt 12,9 triệu tấn phải kể đến các quốc gia có nền công nghiệp khai thác chế biến tiên tiến hiện đại như ý (đạt 2,5 triệu tấn), Thổ Nhĩ

Kỳ (đạt 2 triệu tấn), Đức (đạt 0,5 triệu tấn), Pháp (đạt 0,5 triệu tấn), Mỹ… Fenspat

và nephilin sienit là 2 sản phẩm chủ yếu Các công nghệ tiên tiến đã được áp dụng trong đó công nghệ tuyển nổi kết hợp tuyển từ là phổ biến Ví dụ: Thái Lan ứng dụng tuyển nổi để tuyển quặng pegmatit Phương pháp tuyển 3 giai đoạn đã làm giảm hàm lượng các tạp chất (hàm lượng Fe2O3 từ 1,01% xuống 0,03%; TiO2 từ 0,35% xuống 0,01%) và nâng cao hàm lượng tinh quặng khoáng fenspat đạt chất lượng làm nguyên liệu thuỷ tinh, xương gốm sứ ở Đức, hệ thống xử lý Amberger bao gồm các khâu: Sàng rửa + Đập sàng phân đoạn tách đá và mi ca dạng vảy + Tuyển tách các khoáng chứa sắt + Phân cấp tách kao lin + Tuyển nổi tách mica, khoáng chứa sắt, thạch anh và fenspat + Hệ thống lọc, sấy, nghiền mịn các sản phẩm Với công nghệ này đã thu được các sản phẩm kao lin, thạch anh, fenspat đạt chất lượng tương đối cao phục vụ cho ngành gốm sứ

III.2 Việt Nam

III.2.1 Trữ lượng và thành phần vật chất một số mỏ fenspat lớn ở việt nam

Các số liệu đã công bố về tài nguyên fenspat (còn gọi là trường thạch) ở Việt Nam còn rất khác nhau Theo các tác giả Trần Văn Trị [2], Đặng Trần Bảng, Dương Hồng Phi [3] (1999) Nguyễn Đức Dương[4] (2004) nguồn tài nguyên fenspat của Việt Nam rất phong phú và có trữ lượng đáng kể (thể hiện ở Bảng III.1)

có thể đáp ứng cho ngành công nghiệp sản xuất vật liệu gốm sứ xây dựng lâu dài ở nước ta

Bảng III 1 Trữ lượng và thành phần vật chất một số khu mỏ fenspat lớn ở Việt Nam

Thành phần khoáng vật chủ yếu

2 Yên Bái: Phai Hạ,

4 Quảng Nam: Đại

III.2.b Tình hình khai thác và chế biến quặng fenspat ở Việt Nam

Tuy có tiềm năng về nguồn khoáng fenspat nhưng việc khai thác và chế biến nguồn nguyên liệu này ở nước ta còn rất thủ công và đơn giản Các sản phẩm khai thác được chỉ được tiêu thụ với chất lượng thấp và giá trị kinh tế thu được cũng thấp Chủ yếu làm nguyên liệu thô phẩm chất thấp Hiện nay fenspat được khai thác ở nhiều nơi như Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Quảng Ninh, Quảng Bình, Nghệ

An, Sông Bé, Đà Nẵng, Đắc Lắc song việc khai thác chỉ được triển khai ở những vị trí tự nhiên thuận lợi Các sản phẩm fenspat chất lượng cao cho xương gốm sứ cao cấp, cho men chủ yếu vẫn phải nhập từ các nước tiên tiến như ý, ấn Độ… Trong

một tương lai gần cần thiết phải có sự đầu tư về công nghệ tiên tiến và tài chính để khai thác nguồn nguyên liệu sẵn có ở nước ta, tiến tới tự cung cấp và xuất khẩu thay vì phải nhập loại sản phẩm này từ nước ngoài

IV Đối tượng, mục tiêu và phương pháp nghiên cứu

IV.1 Đối tượng nghiên cứu

Xuất phát từ mục tiêu xây dựng một nhà máy chế biến fenspat công suất

3000 - 5000 tấn sản phẩm/tháng của Công ty Cổ phần Khoáng sản DAKLAK [7] bao gồm:

1 Sản phẩm đạt chất lượng làm men gốm sứ

- Không có khoáng vật gây màu

- Hàm lượng K2O+Na2O>10%, Fe2O3<0,2%, TiO2<0,02%;

- Sản phẩm sau khi nung chảy có màu trắng

2 Sản phẩm làm xương gạch granit nhân tạo, xương gốm trắng

- Độ hạt từ 0,1 mm đến 2 mm;

- Hàm lượng K2O+Na2O>10%, Fe2O3<0,3%, TiO2<0,1%;

- Khoáng vật màu <2% về diện tích nhưng <1% về khối lượng;

- Sản phẩm sau khi nung có màu trắng đục (không nâu, không đen)

Đắc Lắc được lấy từ vùng EASO huyện EAKA thuộc tỉnh Đắc Lắc

Đề tài đã tiến hành thực hiện Hợp đồng số 19/HĐKS-2005 ngày 2/6/2005 giữa Viện Công nghệ xạ hiếm và Công ty Cổ phần khoáng sản DakLak, lấy mẫu

đại diện vùng mỏ [8] và tiến hành nghiên cứu tại Viện Công nghệ xạ hiếm Trong những năm gần đây, việc đánh giá tiềm năng nguồn khoáng fenspat vùng Tây Nguyên nói chung và vùng EAKA, thuộc tỉnh Đắc Lắc nói riêng đã được Công ty

Cổ phần khoáng sản DakLak đầu tư thăm dò, khai thác và chế biến

Mỏ fenspat EASO đã được Công ty Cổ phần khoáng sản DAKLAK tiến hành thăm dò từ năm 2002 theo quyết định số 2925/GP-ĐCKS ngày 11-12-2001 của bộ Công nghiệp

Mỏ có toạ độ trung tâm A là X (1419300), Y(0231800) thuộc Bản đồ BĐ ĐH 1/50 000 số hiệu 6734IV hệ UTM

IV.1.1 Đặc điểm địa chất thân quặng

Quặng fenspat EASO nằm ở phía Bắc của trường quặng pegmatit granit

EAKrongHnăng

Toàn bộ khu mỏ nằm trong địa tầng đá biến chất có tuổi Proterozoi hạ- Hệ tầng Tắc Pỏ (PR1-tp) thuộc khối KonTum

Đá trong hệ tầng chịu tác động của quá trình hoạt động địa chất lâu dài, làm

vò nhàu, uốn nếp, đứt vỡ, bổ sung … tạo thành vùng có cấu trúc rất phức tạp, đồng thời cũng tồn tại trường quặng pegmatit granit khổng lồ có hình thái, nguồn gốc khác biệt các khu vực chứa quặng fenspat khác trên toàn thể lãnh thổ Việt Nam

Đặc điểm quặng: Các mạch, thấu kính, ổ, bướu quặng kích thước nhỏ có mật

độ dày đặc nằm xen với đá phiến kết tinh… tạo thành đới quặng có phương chạy Tây Bắc-Đông Nam cắm Tây Nam

Quặng giàu fenspat kali (quá trình microlin hoá đá giàu ackor của đá trầm tích biến chất)

Xen trong quặng là các thành phần tạp chất phân bố không có quy luật (xâm tán) như biotit, amphibon, pyroxen, khoáng vật quặng… làm giảm chất lượng quặng (do màu các khoáng vật tao ra)

Quy mô quặng lớn, riêng phần thăm dò có trữ lượng hàng triệu tấn (cấp đánh giá C1 trong thăm dò)

Việc tách khoáng vật mang màu ra khỏi quặng là việc làm rất khó, tốn kém nên lâu nay giá trị của quặng không được đánh giá cao (mặc dù Na2O+K2O toàn

mỏ lớn hơn 11%)

IV.1.2 Tình hình khai thác chế biến fenspat EASO, Đắc Lắc

Do đặc điểm quặng có độ kiềm của toàn mỏ cao, lớn hơn 11% (Na2O+K2O) nên nó đã có giá trị khai thác làm nguồn nguyên liệu xương gốm Hiện tại Công ty

đã lập xưởng sơ chế năng xuất 3000 tấn tháng nguyên liệu Sản phẩm được cung

cấp chủ yếu cho các hộ tiêu thụ làm nguyên liệu xương gốm ở các tỉnh, thành phố miền nam Việt Nam

Quặng được khai thác theo phương pháp lộ thiên đưa về xưởng chế biến Tại xưởng chế biến, quặng được gia công nhỏ đến độ hạt nhỏ hơn hoặc bằng 2mm bằng các thiết bị đập hàm, đập nón và đập búa

Phương pháp tuyển chọn đánh giá chất lượng quặng còn đơn giản Công ty phân loại sản phẩm theo các ký hiệu M1, M2, M3 trong đó loại M3 là sản phẩm giàu fenspat kali hơn cả [lớn hơn hoặc bằng 11% (Na2O+K2O)] M3 được chọn tay với số lượng 1 vài trăm tấn/ tháng tại khai trường mỏ có hàm lượng khoáng tạp thấp và được gia công riêng, cung cấp theo đơn đặt hàng của khách hàng

Hạn chế của việc khai thác và tuyển chọn đơn giản không khai thác được giá trị của mỏ, ảnh hưởng đến tình kinh doanh sản xuất của Công ty

IV.2 Mục tiêu nghiên cứu

Như đã trình bày ở trên, ở nước ta fenspat ở phía Bắc đã có nhiều công trình nghiên cứu công bố và áp dụng từng bước vào sản xuất Tuy nhiên việc nghiên cứu triển khai mới dừng ở quy mô chất lượng chưa cao và năng suất còn nhỏ Các sản phẩm fenspat sử dụng trong 1 số lĩnh vực mà ở đó không đòi hỏi chất lượng nguyên liệu chưa cao Mục tiêu của đề tài đặt ra là:

- Nghiên cứu lựa chọn quy trình công nghệ xử lý quặng fenspat Đắc Lắc đạt

tiêu chuẩn chất lượng làm nguyên liệu gạch granit nhân tạo, xương gốm trắng, xương gốm đỏ xây dựng và một số nghiên cứu đánh giá khả năng làm men của sản phẩm fenspat Đắc Lắc sau xử lý

- Bước đầu xây dựng cơ sở sơ đồ công nghệ xử lý quặng fenspat Đắc Lắc phục vụ cho công tác chuyển giao công nghệ

IV.3 Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu đánh giá chất lượng mẫu bao gồm:

1 Nghiên cứu thành phần khoáng thạch học để xác định thành phần đá chứa quặng, các khoáng chủ yếu của quặng và các thành phần vật chất liên quan (khoáng tướng, thạch học, nhiếu xạ Rơnghen…)

2 Nghiên cứu thành phần các nguyên tố chính và phụ của quặng (phân tích hoá học, phân tích ICP-MS, huỳnh quang, nhiệt)

3 Nghiên cứu công nghệ (sơ đồ gia công, các phương pháp tuyển từ, tuyển nổi và khả năng kết hợp các phương pháp)

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu sẽ chọn được các khâu tuyển thích hợp cho một sơ đồ tuyển hợp lý nhằm thu được sản phẩm chất lượng và thu hồi cao đáp ứng được mục tiêu của đề tài Trong quá trình nghiên cứu có tham khảo và sử dụng chọn lọc tài liệu, kết quả công bố của một số công trình trong nước và quốc tế

IV.4 Điều kiện nghiên cứu

Công tác nghiên cứu được tiến hành tại Phòng thí nghiệm của Trung tâm Công nghệ tuyển khoáng, Viện Công nghệ xạ hiếm có sự phối hợp với các đơn vị, phòng thí nghiệm sau:

1 Công ty Cổ phần khoáng sản DAKLAK

2 Trung tâm Phân tích Thí nghiệm Địa chất

3 Phòng thí nghiệm Khoáng Thạch học, Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội

4 Bộ môn Vật lý chất rắn, Đại học Khoa học Tự nhiên

5 Viện nghiên cứu sành sứ thuỷ tinh công nghiệp

Điều kiện nghiên cứu bao gồm:

- Thiết bị gia công: Máy đập hàm, đập trục, sàng, máy nghiền, bộ rây tiêu chuẩn

- Thiết bị thí nghiệm: Máy phân cấp, máy tuyển từ nam châm đất hiếm cường độ từ trường cao (20 000 oxtest), máy tuyển nổi, thùng khuấy, tủ sấy, lò

nung và các dụng cụ khác

- Hoá chất thuốc tuyển: Thuốc tập hợp cation C14, anion Axit oleic, các loại

axit và hoá chất khác

- Các thiết bị phân tích: Kính hiển vi phân cực, thiết bị XRD-Philip, SEM,

ICP-MS, máy so màu…

Kết quả thực nghiệm

V Kết quả nghiên cứu thành phần vật chất mẫu

Nghiên cứu thành phần vật chất là nội dung nghiên cứu quan trọng nhằm

định hướng cho việc lựa chọn thiết bị gia công, thiết bị tuyển và phương pháp tuyển cũng như các khâu tuyển, sơ đồ tuyển thích hợp

V.1 Mẫu nghiên cứu

Là mẫu quặng fenspat thuộc vùng mỏ EASO thuộc huyện EAKA, tỉnh Dắc Lắc do Công ty Cổ phần Khoáng sản DAKLAK cung cấp theo Hợp đồng số 19/HĐKS-2005 ngày 2/6/2005 giữa Viện Công nghệ xạ hiếm và Công ty Cổ phần khoáng sản DakLak Mẫu được lấy tại mỏ theo phương án lấy mẫu lựa chọn Mẫu nguyên khai được gia công xuống kích thước 100 – 150 mm (khối lượng mẫu là

2500 kg) và được đóng bao vận chuyển về Phòng thí nghiệm của Trung tâm Công nghệ tuyển khoáng thuộc Viện Công nghệ xạ hiếm

V.2 Gia công mẫu

Đây là khâu quan trọng trong việc tạo ra mẫu thí nghiệm công nghệ và các loại mẫu phân tích Theo yêu cầu về cỡ hạt cho các khâu chế biến và sử dụng, mẫu quặng có dạng cục kích thước bình quân 100 mm được gia công xuống nhỏ hơn 2

mm Mẫu được gia công giản lược theo sơ đồ hình V.1 bao gồm lấy mẫu phân tích thạch học, đập giảm kích thước độ hạt, trộn đều, giản lược tạo ra mẫu lưu và các mẫu thí nghiệm, phân tích khoáng vật và phân tích hoá Các mẫu nghiên cứu thành phần vật chất được lấy ra từ mẫu thí nghiệm

Đã áp dụng các phương pháp phân tích thạch học, phân tích nhiễu xạ Rơnghen để xác định thành phần và đặc tính của các khoáng vật có trong mẫu Phân tích thành phần độ hạt, hoá học để xác định thành phần và sự phân bố kim loại trong các cấp hạt của mẫu

Tổng hợp các kết quả nghiên cứu phân tích, đánh giá và rút ra kết luận về thành phần vật chất làm cơ sở cho định hướng các nghiên cứu tuyển tiếp theo

V.3 Kết quả nghiên cứu thành phần vật chất mẫu quặng

Nghiên cứu thành phần vật chất là nội dung quan trọng nhằm định hướng cho việc lựa chọn các phương pháp chế biến tuyển khoáng, sơ đồ công nghệ nhằm

đáp ứng được mục tiêu của đề tài

V.3.1 Thành phần khoáng vật, thạch học

Kết quả phân tích thạch học 50 mẫu lát cắt mỏng có các đặc điểm: Đá chứa

quặng chủ yếu là pegmatit và sienit porphyr, sienit thường, sienit biotit Ngoài ra

có xen lẫn tufriotrachit, granit 2 mica, granosienit biotit có granat, bazan porphyr biến đổi, bazan aphyr, đá mạch thạch anh và pegmatit biến đổi

Mẫu nghiên cứu

Mẫu lưu

Đập a=10 mm Mẫu Thí Nghiệm

Đập a=2mm Mẫu Thí Nghiệm

- Đặc điểm chính của đá pegmatite trong quặng Đá pegmatite có kích

thước hạt khoáng vật lớn, đôi khi không đều thể hiện kiến trúc pegmatite đôi khi là porphyr, thành phần nguyên thuỷ là fenspat kali có cả microlin và orthocla Các tinh thể có kích thước lớn 4x5 mm và lớn hơn Chiếm ưu thế là orthocla, các tinh thể không có song tinh, kiến trúc perthit thể hiện rõ Khoáng microlin rất ít ở dạng nguyên sinh, phần nhiều thay thế cho khoáng vật orthocla theo bề mặt Microlin có kiến trúc song tinh mạng lưới đẹp Plagiocla chỉ gặp loại albit tha hình Albit thay thế trên các tấm orthocla Albit có song tinh đa hợp rất mảnh và sáng, kích thước tinh thể rất nhỏ Đá bị dập vỡ mạnh, các mạch thạch anh, calcit vi hạt trong đó thạch anh chiếm ưu thế hơn 4% Calcit thành tạo ở ven rìa mạch hoặc tạo thành mạch đơn khoáng muộn hơn thạch anh Khoáng vật phụ sphen kích thước 0,8-1,2

mm Tuamalin ít, tồn tại dạng que, tấm kéo dài, màu xanh lục, đa sắc yếu biotit dạng vẩy nhỏ đôi khi có cả muscovite nhưng rất hiếm

- Đặc điểm chính của đá sienit trong quặng Sienit porphyr là đá xâm

nhập có kiến trúc hạt không đều Thành phần đơn khoáng chủ yếu là fenspat kali Các khoáng vật phụ có nguồn gốc thứ sinh Calcit thường đi cùng epidot, thạch anh, lớp đá trong mạch không chứa quặng Biotit bị clorit hoá hoàn toàn dạng vẩy nhỏ Hornblend màu xanh lục, đôi khi thẫm thể hiển tinh của khoáng ribeckit, các

tinh thể có kích thước lớn 1x1.5mm Honrblend bị calcite hoá mạnh Sienit biotit

dạng thường và dạng giàu plagiocla Đá xâm nhập có thành phần khoáng vật loại

trung gian giữa đá xâm nhập và biotit Đá có hàm lượng khoáng vật plagiocla cao, tinh thể vừa 0,6x0,8-1 mm phân bố lộn xộn Các tinh thể bị sericit hoá khá mạnh Fenspat kali gặp ở dạng tấm nhỏ khá đẳng thước, thuộc loại orthocla Biotit có số lượng khá giàu dạng vẩy nhỏ,phân bố khá đều, bị clorit hoá mạnh nên các vẩy có màu nâu nhạt đa sắc yếu Calcit dạng tấm nhỏ lấp đầy các mạch và không chứa

quặng Sienit thường có hàm lượng fenspat kali cao hơn dạng plagiocla Sienit

biotit porphyr khá giàu biotit bị calcite hoá mạnh Calcit phân bố thành ổ thay thế

biotit lấp đầy khe nứt nhỏ Đá còn bị mạch thạch anh vi hạt không chứa quặng cắt qua Fenspat kali có cả dạng microlin và orthocla tồn tại dạng hạt đẳng thước 2,5x3

mm đóng vai trò ban tinh trong đá Plagiocla chiếm ưu thế Sienit biotit giàu

khoáng fenspat kali Các tinh thể khá đồng đều, kích thước phổ biến 1,5x2 nm

Orthocla chiếm ưu thế Albit có hàm lượng nhỏ hình thành tấm nhỏ thay thế orthocla Biotit không giàu nhưng các vẩy lớn, kích thước 0,8x1,5 mm Biotit màu

đỏ đa sắc mạnh: Nâu sẫm> nâu vừa> vàng nhạt, cát khai hoàn toàn, tắt đứng Sphen có hàm lương ít, tinh thể khá lớn 0,6x0,8 mm, có quan hệ không gian chặt chẽ với biotit Khi biotit, sphen biến đổi thì calcite vi hạt thay thế Plagiocla, thạch

anh có hàm lượng ít, chỉ xảy ra khi fenspat kali biến đổi ở ven rìa Grano sienit

biotit có granat có hàm lượng thạch anh tăng cao Thạch anh tồn tại như là

khoáng vật nguyên sinh với các tinh thể kích thước lớn 1,2x1,5 mm, thường cụm thành ổ kéo dài Fenspat kali ở loại orthocla Plagiocla tồn tại dạng tấm ngắn, kích thước 2x2,5 mm Các tinh thể có song tinh hẹp, nét rõ Biotit vảy nhỏ xếp định hướng, bị lục hoá (clorit hoá) Granat tinh thể lớn

- Đá mạch thạch anh (quartzit) có thành phần khoáng vật là thạch anh Đá

có nguồn gốc nhiệt dịch ở nhiều pha thành tạo khác nhau Pha thạch anh I có các tinh thể lớn chiếm ưu thế trong toàn mẫu, kích thước hạt 3x4 mm Các tinh thể tha hình, tắt đều, mặt sáng Pha thạch anh II tinh thể có kích thước nhỏ 0,1x0,2 mm lấp

đầy vào khoảng trống các hạt thạch anh thô hơn Pha này đi với quặng màu nâu Quặng ở dạng đặc xít màu nâu (oxit sắt ?) là ximăng gắn kết thạch anh pha II trong một số ổ nhỏ

- Đá vụn núi lửa (TufrioTrachit) có đặc điểm khác biệt Một mặt đăc trưng

cho đá vụn núi lửa với các ban tinh và mảnh vụn tinh thể khối giàu Nền tập hợp vi hạt thạch anh fenspat Mặt khác đá có dạng bị cà nát tuy nhiên nguồn gốc này không đặc trưng vì nền không có dấu hiệu bị ép bị cà nát Ban tinh fenspat có dạng tấm, hạt đẳng thước, đôi khi tập hợp thành ổ trong đó có cả microlin và orthocla Kích thước ban tin 0,3x0,5 mm Mảnh vụn tinh thể fenspat nhỏ hơn 0,1x0,15 mm

có dạng góc cạnh Plagiocla ít gặp ở ban tinh chủ yếu ở dạng mạch nhỏ Thạch anh thường tạo thành ổ nhỏ bao gồm nhiều tinh thể kích thước 0,1x0,2 mm Nền gồm tập hợp vi hạt thạch anh, fenspat đặc trưng cho kiến trúc giữa ban tinh, hạt vụn đến nền có sự chuyển tiếp liên tục giữa các cấp hạt Đá bị dập nát, bị các mạch calcite nhiệt dịch không chứa quặng cắt qua Đá có nguồn gốc phun nổ thuộc tướng đá phun nổ liên quan đến hoạt động phun trào áp suất lớn

- Đá Bazan aphyr là đá phun trào nghèo ban tinh Đá có nền biến đổi rất

mạnh Hầu hết các vi tinh plagiocla phân bố ổ nên bị xoxuarit hoá, tinh thể dạng que phân bố định hướng yếu theo dòng chảy kiến trúc song tinh tắt mờ Tập hợp khoáng vật nguyên sinh bị thay đổi bởi tập hợp khoáng vật thứ sinh Clorit tập hợp

vi vảy, màu lục thay thế cho thuỷ tinh bazơ tạo nên các ổ, hạnh nhân Các que artinonit kích thước nhỏ phân bố dày Calcit thay thế cho plagiocla đồng thời chúng tụ thành ổ Đá chứa quặng dạng vi hạt hình thành trong quá trình clorit hoá

- Granit 2 mica là đá xâm nhập granit hạt vừa và lớn Đá giàu fenspat kali,

đứt đáy Fenspat kali có kích thước phổ biến 2x3 nm Plagiocla dạng tấm nhỏ ngắn kích thước 0,6x0,8 mm Thạch anh ở dạng tha hình kích thước vừa đến lớn 1,2x1,5

mm Biotit vảy nhỏ bị clorit hoá mạnh Muscovit dạng vảy nhỏ không màu, kích thước 0,1x0,3 mm nhưng rất hiếm

Hình V.2 bao gồm các ảnh 1, 2, 3 lát cắt thạch học có độ phóng đại 40 lần mô tả các khoáng chủ yếu của fenspat Đắc Lắc là fenspat kali, plagiocla, biotit, thạch anh…của mẫu nghiên cứu

Anh 1 mẫu 1a dưới 1 nicon; ảnh 2 mẫu 1a dưới 2 nicon, ảnh 3 mẫu 1b dưới 2 nicon Các mẫu có

độ phóng đại 40 lần Khoáng vật: Pla (plagiocla); F kl (felspat kali); Bi (biotit); Ta (thạch anh)

F kl

Pla

Hình V 2 - ảnh 1, 2, 3 lát cắt thạch học có độ phóng đại 40 lần mô tả các khoáng

chủ yếu của fenspat Đắc Lắc là fenspat kali, plagiocla, biotit, thạch anh…

Các đơn khoáng đặc trưng của quặng fenspat Đắc Lắc thể hiện trong các ảnh dưới đây và kết quả phân tích nhiễu xạ Rơnghen tiêu biểu thể hiện bằng biểu đồ

nhiễu xạ Rơnghen hình V.3 Các khoáng fenspat kali chủ yếu là khoáng orthocla KAlSi3O8 và khoáng microlin

KAlSi3O8; các khoáng

fenspat natri chủ yếu là

khoáng albit NaAlSi3O8

Ngoài ra còn có plagiocla:

NaAlSi3O8-CaAlSi3O8 Khoáng thạch anh (quartz) SiO2 và khoáng hornblen

Ca2(Mg,Fe)4Al(Si7Al)O22(OH,F), Biotit K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2; Cancit CaCO3;

Clorit (Mg,Fe,Al)12(Si,Al)8O20OH10 ; Oxit Sắt Fe2O3; Oxit Titan TiO2; Oxit Bari BaO

Hình V.3 - Biểu đồ nhiễu xạ Rơnghen thành phần khoáng vật chủ yếu

V.3.2 Thành phần hoá học

Thành phần hoá học của mẫu nghiên cứu thể hiện ở bảng V.1 cho thấy mẫu quặng fenspat Đắc Lắc có hàm l−ợng kiềm (K2O + Na2O = 11,72%), hàm l−ợng sắt (Fe2O3 = 2,43%) và titan (TiO2 = 0,31%) cao, hàm l−ợng silic trung bình

Khoáng orthoclase Khoáng orthoclase Khoáng microline

Thạch anh (quartz) Khoáng hornblende Khoáng biotite Khoáng calcite

V3.2.Thành phần hoá học

Bảng V.1- Kết quả phân tích trên thiết bị Quang phổ PLASMA JY 38S, độ nhạy

giới hạn 10g/t Thành phần SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 P2O5 CaO MgO K2O Na2O

V.3.3 Tính chất cơ lý đá

Mẫu nghiên cứu chia ra làm 2 loại Loại rắn chắc và loại nứt nẻ Các thông

số cơ bản được xác định là độ ẩm tự nhiên, khối lượng thể tích, khối lượng riêng, cường độ kháng kéo, cường độ kháng nén Kết quả được trình bày ở bảng V 2

Bảng V 2 - Kết quả xác định một số tính chất cơ lý của fenspat Đắc Lắc

tự nhiên

%

Khối lượng thể tích g/cm3

Khối lượng riêng g/cm3

Cường độ khoáng nén KG/cm2

Cường độ kháng kéo KG/cm2

dụng rây kiểu Anh theo độ mess hay

Taylor) Kết quả phân tích rây thể hiện ở bảng V 7 là bảng thành phần độ hạt và

đồ thị hình V 4 biểu thị đường đặc tính độ hạt

Kích thước lỗ lưới, mm

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Ta có γt=γ1+γ2+γ3+γ4+γ5+γ6

Trong đó γt=100% là thu hoạch toàn bộ; γ1=22,58%, γ2=33,06%, γ3=13,22%,

γ4=17,36%, γ5=3,86%, γ6%=9,92% là thu hoạch bộ phân các cấp hạt

Dựa vào đặc điểm của đường đặc tính độ hạt có thể sơ bộ phán đoán cấp hạt

Bảng V 4 đánh giá hàm lượng các nguyên tố chủ yếu theo các cấp hạt Hàm

lượng kiềm phân bố tương đối đồng đều theo cấp hạt ngoại trừ cấp hạt – 0,125 mm

có hàm lượng K2O <7% Tuy nhiên hàm lượng sắt tăng cao ở cấp hạt – 0,125 mm

bình quân 4,10% Fe2O3

Bảng V 4 – Kết quả phân tích hoá học theo cấp hạt

Hàm lượng % Cấp hạt

- Hầu hết các hạt khoáng fenspat đã được giải phóng ra khỏi các khoáng

biotit, calcit, thạch anh ở cấp hạt – 0,5 mm

- Vẫn còn kết hạch giữa fenspat và các khoáng biotit, hornblend ở cấp hạt +

0,5 mm

V.4 Kết luận về thành phần vật chất

Mẫu nghiên cứu có các đặc điểm chính như sau:

1- Đá chứa quặng có cấu tạo khối, kiến trúc pegmatite, sienit porphyr, nửa tự hình

và arphyr Đá quặng chủ yếu là pegmatit và sienit porphyr và sienit biotit Ngoài ra

còn có đá mạch thạch anh, đá vụn núi lửa, đá bazan arphyr;

2- Các khoáng quặng chủ yếu là fenspat kali (orthocla và microlin), plagiocla chủ

yếu là albit

3- Các khoáng phụ chủ yếu là biotit, calcite, clorit, quartz (thạch anh), granat,

hornblend Ngoài ra rất hiếm muscovit Chúng tồn tại dạng vảy, vi mạch, thường

tạo ổ, mạch len lỏi xuyên cắt và lấp đầy các khe nứt của fenspat Các khoáng biotit

và hornblend là những khoáng giàu sắt (hàm lượng từ 10-20% Fe2O3)

4- Kết hạch quặng sẽ được giải phóng khi gia công xuống nhỏ hơn 0,5 mm Có sự

thay đổi về hàm lượng kiềm, sắt và titan ở 2 cấp +0,125 mm và - 0,125 mm Các

khoáng tạp khi bị gia công sẽ bị vỡ vụn và giải phóng đi vào cấp hạt mịn cho thấy

đã có sự phân cấp chất lượng theo 2 cấp hạt trên

5- Bảng V.5 là bảng tổng hợp thành phần vật chất mẫu quặng nghiên cứu trong đó

- Các khoáng fenspat là những khoáng không từ;

- Các khoáng chứa sắt có mặt trong quặng là biotit, hornblend, clorit (là những khoáng nhiễm từ do có độ từ thẩm cao hơn fenspat) Ngoài ra sắt còn tồn tại dạng oxit…

6- Đề xuất sơ đồ gia công và giải pháp nghiên cứu nâng cao chất lượng tinh quặng fenspat đạt mục tiêu của đề tài

- Sơ đồ gia công mẫu giảm kích thước hạt xuống nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 mm

KAlSi3O8K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2

Ca2(Mg,Fe)4Al(Si7Al)O22(OH,F)2

- Biotite

- Hornblende

- Clorite

K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2

Ca2(Mg,Fe)4Al(Si7Al)O22(OH,F)2

(Mg,Fe,Al)12(Si,Al)8O20OH10Sơ đồ gia công mẫu giảm kích thước hạt xuống nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 mm

đề xuất ở sơ đồ hình V.5 bao gồm 3 khâu đập I, II, III có sàng kiểm tra I, II, III và sàng phân cấp để phân loại thành 2 cấp hạt – 0,125 mm và - 0,5+0,125 mm Sự kết hợp của các máy đập với các thiết bị sàng không những nhằm nâng cao năng suất máy đập, mức độ đập và đảm bảo độ hạt sản phẩm đập mà còn làm cho sơ đồ mềm dẻo dễ điều chỉnh

VI Kết quả nghiên cứu công nghệ

Từ kết luận ở mục V.4 phần Nghiên cứu thành phần vật chất mẫu, mẫu quặng được gia công xuống nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 mm theo sơ đồ hình V.5 và tiến hành nghiên cứu tuyển thăm dò theo các phương pháp tuyển: tuyển phân cấp, tuyển từ, tuyển nổi kết hợp tuyển từ và tuyển từ các mẫu có xử lý bề mặt Chất lượng fenspat của mẫu được đánh giá bằng các chỉ tiêu kiềm K2O+Na2O, silic oxit SiO2, nhôm oxit Al2O3, sắt oxit Fe2O3, titan oxit TiO2… Tuy nhiên trong các kết quả nghiên cứu công nghệ chủ yếu sẽ trình bày mối quan hệ giữa thu hoạch sản phẩm, hàm lượng sắt, titan và thực thu sản phẩm theo sắt và titan Các chỉ tiêu tổng hợp trên sẽ trình bày đầy đủ ở mẫu đầu, các sản phẩm tinh quặng đạt yêu cầu và các mẫu thử nghiệm sản phẩm

VI.1 Tuyển phân cấp và tuyển từ

VI.1.1 Khâu tuyển phân cấp

Khâu tuyển phân cấp theo cấp hạt nhằm tách các thành phần khoáng ra khỏi

nhau dựa trên sự khác nhau về tính chịu đập, độ vỡ vụn, cỡ hạt… Phương pháp này

gồm các quá trình đập nghiền giải phóng các kết hạch, sàng phân cấp Khâu tuyển

phân cấp này thực hiện ngay trong quá trình gia công và tiến hành theo sơ đồ hình V.5 Quặng được gia công bằng máy đập hàm, đập trục và sàng phân cấp bằng máy sàng Khâu phân cấp này nhằm mục đích phân cấp 2 cấp độ hạt – 0,5+0,125

mm và - 0,125 mm Các sản phẩm được phân tích hoá học và phân tích soi kính

hiển vi Kết quả thu được thể hiện ở bảngVI 1

BảngVI.1- Kết quả tuyển phân cấp bằng sàng

Nhận xét: Từ kết quả phân tích hoá học và soi kính cho thấy rằng:

+ Hàm lượng kiềm ở cấp hạt – 0,125 mm vẫn đủ lớn nhưng hàm lượng các khoáng chứa sắt (Fe2O4=4,25%) và titan (TiO2=0,47%) cao Để tuyển cấp hạt mịn này chỉ có thể áp dụng phương pháp tuyển nổi kết hợp khuấy rửa mùn, sau đó tuyển từ Tuy nhiên việc tiếp tục tuyển thu hồi và nâng cao chất lượng cấp hạt này sẽ khó khăn

và không hiệu quả so với việc sử dụng chúng làm phối liệu xương gốm đỏ

+ Cấp hạt +0,125 mm thu được chiếm đa số (77,5 %) đã giảm về hàm lượng sắt và titan Có sự phân tách rất rõ ràng giữa các khoáng fenspat và các khoáng tạp Cấp hạt này sẽ được tiếp tục nghiên cứu tuyển bằng các phương pháp tuyển phù hợp như tuyển từ, tuyển từ mẫu xử lý bề mặt, tuyển nổi kết hợp tuyển từ

+ Giải pháp tuyển phân cấp khô dễ thực hiện đã loại đáng kể cấp hạt mịn chứa sắt và titan gây ảnh hưởng nhiều đến các quá trình nâng cao chất lượng fenspat thành tinh quặng fenspat đạt tiêu chuẩn chất lượng làm xương gốm sứ cao cấp Nếu so sánh với các giải pháp tuyển ướt thì sẽ giảm đáng kể cho chi phí xử lý thải so với xử lý thải ướt

VI.1.2 Khâu tuyển từ

Bản chất của khâu tuyển này là dựa trên sự khác nhau về từ tính của các hạt khoáng đem phân chia Khi cho hỗn hợp khoáng vật có từ tính khác nhau vào vùng

từ trường của máy, dưới tác dụng của lực từ và các lực cơ (lực trọng trường, lực li tâm, lực ma sát, lực cản của môi trường…) làm các hạt có từ và không từ dịch chuyển trên các quỹ đạo khác nhau, nhờ vậy có thể tách riêng các sản phẩm có từ

và không từ ra khỏi nhau

Thông thường sự phân tuyển phụ thuộc vào cấp hạt Yêu cầu cấp hạt mẫu nghiên cứu tuyển từ phải lớn hơn 0,125 mm thì mới hiệu quả Trong nghiên cứu tuyển đã tiến hành 2 thí nghiệm: Tuyển từ cấp hạt rộng -2mm+0,125mm và tuyển

từ cấp hạt hẹp -0,5mm+0,125mm Thiết bị tuyển là máy tuyển từ thí nghiệm phòng thí nghiệm có cường độ từ trường 20 000 ơxtest Các thông số chạy máy tuyển từ thể hiện ở bảngVI 2

Thí nghiệm 1: Tuyển cấp hạt -2mm+0,125mm

Mẫu nghiên cứu có độ hạt -2mm+0,125mm chiếm tỷ lệ 88,92% Sản phẩm tạo ra từ quá trình tuyển này gồm 3 sản phẩm: Sản phẩm không từ, sản phẩm trung

gian có từ tính yếu và sản phẩm có từ tính mạnh Trong đó sản phẩm không từ sẽ bao gồm chủ yếu là các khoáng fenspat, lượng rất nhỏ thạch anh tự do; sản phẩm trung gian bao gồm các hạt khoáng fenspat, thạch anh nhiễm các khoáng chứa sắt

và sản phẩm có từ tính mạnh là các khoáng chứa nhiều sắt như biotit, hornblend Kết quả tuyển theo sơ đồ hình VI.1 thể hiện ở bảngVI.3 Phần không từ có hàm lượng sắt và titan cao bởi vì cấp hạt +0,5 mm có trong sản phẩm này chiếm tương

đối lớn vẫn còn các khoáng biotit đính kèm chưa bị phá vỡ ra khỏ khoáng fenspat,

do đó có thể kết luận là việc tuyển cấp hạt rông -2+0,125mm không cho ta được tinh quặng fenspat đạt tiêu chuẩn làm xương gốm trắng và gach granit nhân tạo

Thí nghiệm 2: Tuyển từ cấp hạt -0,5mm+0,125mm

Kết quả tuyển mẫu -0,5mm+0,125mm theo sơ đồ hình VI.1 thể hiện ở bảng VI.4 Sản phẩm thu được gồm 3 sản phẩm:

- Sản phẩm không từ có mức thu hoạch 53,35 %, độ hạt chủ yếu là cấp hạt – 0,5+0,25 mm, hàm lượng sắt và titan đã giảm rất đáng kể so với mẫu trước khi tuyển So sánh với tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6598: 2000) nguyên liệu sản xuất sản phẩm gốm xây dựng – trường thạch thì chỉ tiêu sắt (Fe2O3=0,3 %) và titan (TiO2=0,03%) của sản phẩm yêu cầu đạt chất lượng làm xương và gần đạt cho men (tiêu chuẩn yêu cầu Fe2O3≤0,2 %; TiO2≤0,02%)

- Sản phẩm trung gian có mức thu hoạch 38,73%, hàm lượng sắt (1,14%) và titan (0,14%) cao Tỷ lệ độ hạt phân bố đều ở 3 cấp hạt hẹp – 0,5+0,3 mm; - 0,3+0,15 mm và - 0,15 mm Do đó nếu phân thành các cấp hạt hẹp có thể làm giảm hàm lượng các khoáng tạp, làm tăng thu hồi sản phẩm sạch

- Sản phẩm từ tính là sản phẩm đuôi thải có mức thu hoạch 7,92 %, hàm lượng sắt (16,39%) và titan (2,55%) rất cao Độ hạt chủ yếu – 0,5+0,3 mm và khoáng biotit chiếm chủ yếu trong sản phẩm này

Nhận xét: Bằng phương pháp tuyển từ đơn giản có thể tách được chủ yếu các

khoáng nhiễm từ đi vào phần có từ mạnh và trung gian Sản phẩm không từ hàm lượng sắt và titan đã giảm có thể cung cấp làm nguyên liệu xương gốm sứ Tuy nhiên

so sánh với tiêu chuẩn fenspat làm men TCVN (2 chỉ tiêu: Fe2O3≤0,2%; TiO2≤0,02%) thì chưa đạt được yêu cầu Để đạt được mục đích này cần thử nghiệm ở phương pháp khác như tuyển nổi kết hợp tuyển từ, tuyển từ kết hợp với xử lý hoá học

Kết luận:

So sánh 2 thí nghiệm trên ta thấy chất lượng tinh quặng của cấp hạt 1mm+0,125mm chưa đạt được yêu cầu đặt ra so với tinh quặng của cấp hạt -0,5mm+0,125mm Lý do đơn giản là ở độ hạt -0,5mm các khoáng vật chứa sắt và titan (biotit, hornblend) đã giải phóng tương đối triệt để ra khỏi các khoáng fenspat nên việc phân tuyển triệt để hơn cấp hạt -1mm+0,125mm

Do đó việc gia công quặng tới độ hạt 0,5mm là phù hợp với đối tượng

quặng nghiên cứu

Lưu ý: Việc áp dụng phương pháp tuyển từ sử dụng thiết bị tuyển từ cường

độ từ trường cao (20 000 ơxtest) để tuyển fenspat EASO, đã có thể đáp ứng bước

đầu cho sản xuất của Công ty là tạo ra một sản phẩm có chất lượng ổn định, có giá trị kinh tế hơn so với việc khai thác làm nguyên liệu thô hiện nay

Bảng VI 2 – Các thông số chạy máy tuyển từ

BảngVI.3 Kết quả tuyển từ cấp hạt – 1mm+0,125 mm

Sản phẩm

Thu hoạch

VI.1.3 Tuyển sơ đồ kết hợp phân cấp và tuyển từ

Với kết quả nghiên cứu ở trên có thể chọn được sơ đồ tuyển vòng hở nhằm

đánh giá chỉ tiêu công nghệ của sơ đồ và xác định chất lượng, mức thu hoạch của

các sản phẩm trung gian để nghiên xử lý các sản phẩm trung gian Thí nghiệm tiến

hành theo sơ đồ hình VI 2 Kết quả thí nghiệm nêu ở bảngVI.4 Mẫu nung thử (ở 2

nhiệt độ: 1230 0C - nửa bên trái và 1330 oC - nửa bên phải) các sản phẩm ở hình

bên theo thứ tự từ dưới lên trên: mẫu đầu, mẫu

đuôi quặng có màu nâu đen (có từ) và mẫu

sản phẩm không từ có màu trắng trong

(tinh quặng) Từ kết quả tuyển và đánh giá

sản phẩm, sản phẩm tinh quặng đã đạt tiêu

chuẩn làm nguyên liệu sản xuất xương gốm

Tuy nhiên để nâng cao chất lượng tinh

quặng và thu hồi sản phẩm mẫu sẽ được nghiên cứu theo theo 2 hướng

- Xử lý hoá học mẫu rồi tuyển từ;

- Mẫu tuyển nổi, tuyển từ

Bảng VI 4 Kết quả tuyển sơ đồ

Sản phẩm

Thu hoạch

Hình VI.2 Sơ đồ tuyển từ kết hợp phân cấp

VI.2 Xử lý hoá học, sấy khô và tuyển từ

Để tăng khả năng tuyển và nâng cao chất l−ợng sản phẩm, thí nghiệm tiến

hành thí nghiệm khảo sát rửa sạch bề mặt hạt khoáng bằng các dung dịch hoá chất,

khảo sát điều kiện sấy khô và đem tuyển từ Kết quả thu đ−ợc làm cơ sở so sánh

lựa chọn giải pháp xử lý, tuyển nhằm đạt đ−ợc mục tiêu của đề tài là tuyển xử lý

thu hồi đ−ợc sản phẩm fenspat đạt tiêu chuẩn chất l−ợng làm gạch granit nhân tạo,