Nghiên cứu đặc điểm địa hóa sinh thái khu mỏ chì kẽm chợ đồn, tỉnh bắc kạn

Nhận thấy đây là vấn đề khoa học rất hay và phù h p với nghiên cứu của một Học viên cao học HVCH nhằm giải quyết một khía c nh về môi trường c n tồn t i trong ho t động và khai thác và c

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa h c:

TS Trần Đăng Quy

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH iii

DANH MỤC ẢNG v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU KHU VỰC MỎ CHÌ KẼM CHỢ ĐỒN, TỈNH ẮC KẠN VÀ VÙNG PHỤ CẬN 4

I.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 4

I.1.1 Vị trí địa lý 4

I.1.2 Đặc điểm địa hình 5

I.1.3 Đặc điểm khí hậu 5

I.1.4 Đặc điểm thủy văn 5

I.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT 8

I.2.1 Địa tầng 8

I.2.2 Magma 9

I.2.3 Kiến t o 10

I.3 CÁC MỎ KHOÁNG SẢN CHÌ - KẼM VÀ HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC 11

I.3.1 Các mỏ chì - kẽm 11

I.3.2 Ho t động và công nghệ khai thác khoáng sản chì - kẽm 12

CHƯƠNG II LỊCH SỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

II.1 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 18

II.1.1 Trên thế giới 18

II.1.2 Ở Việt Nam 19

II.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

II.2.1 Nhóm phương pháp nghiên cứu ngoài trời 21

II.2.2 Nh m phương pháp nghiên cứu trong ph ng 27

CHƯƠNG III ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA SINH THÁI KHU MỎ CHÌ - KẼM

CHỢ ĐỒN 35

III.1 ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT CỦA MÔI TRƯỜNG ĐỊA CHẤT 35

III.1.1 Đặc điểm quặng h a và thành phần khoáng vật 35

III.1.2 Môi trường nước mặt trong khu vực mỏ và vùng phụ cận 44

III.1.3 Môi trường đất 50

III.1.4 Môi trường trầm tích 56

III.2 QUÁ TRÌNH DI CHUYỂN VÀ TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG TRONG

MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT TRONG KHU VỰC MỎ VÀ VÙNG PHỤ CẬN 59

III.2.1 Hàm lư ng kim lo i trong thực vật 59

III.2.2 Hệ số tích l y CF 65

CHƯƠNG IV ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG CỦA

HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC VÀ CHẾ IẾN KHOÁNG SẢN ĐẾN M I TRƯ NG SINH THÁI KHU VỰC MỎ CHÌ KẼM CHỢ ĐỒN VÀ VÙNG PHỤ CẬN 68

IV.1 HẠN CHẾ TÁC ĐỘNG TỚI MÔI TRƯỜNG ĐẤT, TRẦM TÍCH VÀ NƯỚC 68

IV.2 CÁC GIẢI PHÁP CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ KHAI THÁC 69

IV.3 CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, KIỂM TRA VÀ GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG 70

KẾT LUẬN 71

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Sơ đồ khu vực nghiên cứu 4

Hình 2 Suối Nà Bốp chảy qua khu nhà máy chế biến kim lo i màu Ch Điền 7

Hình 3 Một đo n suối Bằng L ng 7

Hình 4 Khai thác chì kẽm t i mỏ Nà ốp 13

Hình 5 Công trường khai thác ở 14

Hình 6 Quang cảnh khai thác lộ thiên quặng oxi h a ở Pù Sáp 14

Hình 7 Xưởng tuyển quặng thiếc chì kẽm t i khu mỏ ằng Lãng 17

Hình 8 L thiêu đốt quặng oxi h a t i Nhà máy tuyển quặng L ng Váng 17

Hình 9 Thành phần khoáng vật trong m u quặng mỏ Pù Sáp 36

Hình 1 Thành phần khoáng vật trong m u quặng mỏ Nà ốp 36

Hình 11 Thành phần khoáng vật trong m u đá mỏ Nà ốp 37

Hình 12 Thành phần khoáng vật trong m u đá mỏ c L ng Hoài 37

Hình 13 Hàm lư ng Zn trong quặng khu mỏ chì kẽm Ch Đồn 38

Hình 14 Hàm lư ng Zn trong đuôi thải khu mỏ chì kẽm Ch Đồn 38

Hình 15 Hàm lư ng Pb trong quặng khu mỏ chì kẽm Ch Đồn 39

Hình 16 Hàm lư ng Pb trong đuôi thải khu mỏ chì kẽm Ch Đồn 39

Hình 17 Hàm lư ng As trong quặng khu mỏ chì kẽm Ch Đồn 40

Hình 18 Hàm lư ng As trong đuôi thải khu mỏ chì kẽm Ch Đồn 40

Hình 19 Hàm lư ng Cd trong quặng khu mỏ chì kẽm Ch Đồn 41

Hình 2 Hàm lư ng Cd trong đuôi thải khu mỏ chì kẽm Ch Đồn 41

Hình 21 Hàm lư ng Fe2O3 trong quặng khu mỏ chì kẽm Ch Đồn 42

Hình 22 Hàm lư ng Fe2O3 trong đuôi thải khu mỏ chì kẽm Ch Đồn 42

Hình 23 Hàm lư ng MnO trong quặng khu mỏ chì kẽm Ch Đồn 43

Hình 24 Hàm lư ng MnO trong đuôi thải khu mỏ chì kẽm Ch Đồn 43

Hình 25 Giá trị Cmax của As trong nước thải mỏ mg l 44

Hình 26 Giá trị Cmax của As trong nước thải t i khu chế biến L ng Váng 45

Hình 27 Hàm lư ng As trong m u nước suối 45

Hình 28 Giá trị Cmax của Pb trong môi trường nước thải mỏ mg l 46

Hình 29 Hàm lư ng Pb trong m u nước suối 47

Hình 3 Giá trị Cmax của Mn trong môi trường nước thải mỏ mg l 47

Hình 31 Giá trị Cmax của Mn trong nước thải khu nhà máy chế biến L ng Váng 48

Hình 32 Hàm lư ng Mn t i các điểm suối mg l 48

Hình 33 Giá trị Cmax của Cd trong nước thải mỏ 49

Hình 34 Giá trị Cmax của Zn trong nước thải mỏ 50

Hình 35 Hàm lư ng Zn t i các suối 50

Hình 36 Hàm lư ng As trong đất nh m I mg kg 51

Hình 37 Hàm lƣ ng As trong đất nh m II mg kg 52

Hình 38 Hàm lƣ ng Cd trong đất nh m I mg kg 52

Hình 39 Hàm lƣ ng Cd trong đất nh m II mg kg 53

Hình 4 Hàm lƣ ng Pb trong đất nh m I mg kg 53

Hình 41 Hàm lƣ ng Pb trong đất nh m II mg kg 54

Hình 42 Hàm lƣ ng Zn trong đất nh m I mg kg 54

Hình 43 Hàm lƣ ng Zn trong đất nh m II mg kg 55

Hình 44 Hàm lƣ ng Mn trong đất nh m I mg kg 55

Hình 45 Hàm lƣ ng Cd trong đất nh m II mg kg 56

Hình 46 Hàm lƣ ng Mn trong trầm tích mg kg 57

Hình 47 Hàm lƣ ng Zn trong trầm tích 57

Hình 48 Hàm lƣ ng As trong trầm tích 58

Hình 49 Hàm lƣ ng Cd trong trầm tích 58

Hình 5 Hàm lƣ ng Pb trong trầm tích 59

Hình 51 Hàm lƣ ng As trong thực vật mg kg 60

Hình 52 Hàm lƣ ng Zn trong thực vật 61

Hình 53 Hàm lƣ ng Mn trong thực vật 62

Hình 54 Hàm lƣ ng Pb trong thực vật 63

Hình 55 Hàm lƣ ng Cd trong thực vật 64

DANH MỤC ẢNG

ảng 1 Số lư ng m u đư c lấy trong quá trình khảo sát thực địa 21

ảng 2 Vị trí lấy m u và lo i m u đư c lấy 22

ảng 3 ảng ký hiệu thực vật 27

ảng 4 Giá trị C của một số thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp 31

ảng 5 Giá trị giới h n các thông số chất lư ng nước mặt 32

ảng 6 Giới h n tối đa hàm lư ng tổng số của một số kim lo i nặng trong tầng đất mặt (QCVN 03) 33

ảng 7 Giới h n hàm lư ng của một số kim lo i nặng trong trầm tích QCVN 43 33

ảng 8 Giá trị CFs của thực vật 65

MỞ ĐẦU

Nền công nghiệp khai thác khoáng sản t i Việt Nam b t đầu hình thành từ cuối thế kỷ XIX do người Pháp khởi xướng và đặt nền m ng Trong giai đo n này, người Pháp chú trọng khai thác than và kim lo i bằng phương pháp khai thác hầm

l và khai thác lộ thiên, khoáng sản khai thác phần lớn đư c chuyển về Pháp để chế biến và sử dụng với mục đích phát triển nền kinh tế t i Pháp Đến năm 1955, hòa bình đư c thiết lập t i Việt Nam, ngoài việc tiếp quản, duy trì và phát triển các cơ

sở khai thác, chế biến khoáng sản c sẵn của người Pháp, Chính phủ Việt Nam đã chú trọng xây dựng nền kinh tế mới đưa ngành công nghiệp khai thác khoáng sản làm trọng tâm bằng việc đầu tư vun cao cho công tác thăm d tìm kiếm khoáng sản, bước đầu đã c nhiều kết quả khả quan Trên toàn lãnh thổ Việt Nam đã phát hiện mới trên 5 điểm khoáng và mỏ, phong phú và đa d ng về chủng lo i như: nh m khoáng sản nhiên liệu; nh m khoáng sản s t và h p kim s t; nh m khoáng sản kim

lo i màu; nh m khoáng sản quý; nh m khoáng sản hoá chất công nghiệp; nh m khoáng sản vật liệu xây dựng Đây là cơ sở để quy ho ch xây dựng các vùng kinh tế trọng điểm g n với khai thác tài nguyên khoáng sản

Cùng với đ , cơ chế mở của của Nhà nước là bước đệm thu hút doanh nghiệp đầu tư vào khai thác khoáng sản Hiện nay, t i nước ta c hơn 1 mỏ lớn nhỏ đang đư c khai thác bởi các doanh nghiệp Nhà nước và tư nhân, đã và đang mang

l i nguồn l i nhuận đáng kể cho phát triển kinh tế nước nhà Tuy nhiên, hệ lụy của quá trình công nghiệp h a, hiện đ i h a với mục tiêu nâng cao hiệu quả khai thác chưa g n liền với phát triển bền vững đang de dọa đến môi trường sống hiện nay

ên c nh đ , bộ máy hành chính quản lý các cấp chưa đồng bộ, tình tr ng khai thác chui, khai thác thiếu quy ho ch, bừa bãi xảy ra t i các mỏ vừa và nhỏ gây thất thoát tài nguyên khoáng sản, hủy ho i môi trường, thảm thực vật, gây sự cố môi trường như s t lở, sập hầm l … Đặc biệt, các mỏ nhỏ nằm phân tán ở các địa phương không đư c quản lý thống nhất, đồng bộ nên tình tr ng thất thoát tài nguyên và gây

ô nhiễm môi trường càng trầm trọng hơn

Mỏ chì kẽm Ch Đồn, c K n đư c thực dân Pháp phát hiện, thăm d và khai thác từ cách đây hàng trăm năm trong thời kỳ Pháp thuộc Mỏ chì kẽm lớn nhất Việt Nam thuộc địa giới huyện Ch Đồn đư c công ty TNHH Một thành viên Kim

lo i màu c K n, công ty Khoáng sản Việt c, công ty Việt Trung và công ty Khai thác Khoáng sản c K n, Công ty cổ phần khoáng sản c K n tiếp quản

và khai thác từ những năm 1955 đến nay Trữ lư ng khoáng sản ngày một suy giảm, công tác khai thác đang diễn ra chậm và đi vào giai đo n tận thu Các bãi thải quặng

trong quá trình khai thác c ng như tuyển quặng và luyện kim c n chứa nhiều các khoáng vật sulfur như pyrite, chalcopyrite, arsenopyrite, galena, sphalerite… Các khoáng vật này trong các bãi thải bị oxy h a khi gặp nước và không khí t o ra dung dịch acid h a tan các kim lo i c trong thành phần khoáng vật quặng ở bãi thải, phát tán vào môi trường gây ô nhiễm môi trường

Đứng trước thực tr ng đ , đã c nhiều ý tưởng công trình nghiên cứu nhằm giải quyết bài toán phát triển kinh tế g n với phát triển bền vững giảm thiểu tác động tiêu cực của ho t động khai thác và chế biến khoáng sản t i Ch Đồn, c

K n Tuy nhiên, phần lớn các kết quả nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc làm rõ cấu trúc địa chất, địa tầng, thành phần khoáng vật Nhằm nâng cao hiệu quả khai thác khoáng sản mà chưa quan tâm đến giải pháp nâng cao hiệu quả bảo vệ môi trường trong quá trình khai thác và chế biến khoáng sản gây ra

Nhận thấy đây là vấn đề khoa học rất hay và phù h p với nghiên cứu của một Học viên cao học HVCH nhằm giải quyết một khía c nh về môi trường c n tồn t i trong ho t động và khai thác và chế biến quặng t i Ch Đồn, HVCH đã lựa chọn đề

tài: “Nghiên cứu đặc điểm địa hóa sinh thái khu mỏ chì kẽm Chợ Đồn, tỉnh ắc

Kạn làm luận văn Luận văn đư c thực hiện dựa trên các kết quả nghiên cứu của

cá nhân HVCH trong quá trình thực hiện Đề tài: “Nghiên cứu, áp dụng c ng ngh

t ch hợp Địa m i trư ng - Địa sinh thái nh m ng n ng a, x nhi m m i trư ng nư c tại m t số điểm các ưu vực s ng v ng T y ắc dưới sự hướng

d n của TS Trần Đăng Quy, Cán bộ khoa Địa Chất, trường Đ i học Khoa học Tự nhiên, Đ i học Quốc gia Hà Nội

a Mục tiêu

Nghiên cứu đặc điểm địa h a môi trường đất, đá, nước và khả năng di chuyển, tích l y một số kim lo i nặng liên quan trong một số loài thực vật lựa chọn sinh trưởng trong khu vực mỏ chì kẽm Ch Đồn và vùng phụ cận làm cơ sở đề xuất một số giải pháp h n chế ô nhiễm môi trường

b Nhi m vụ

i Đánh giá tổng quan đặc điểm tự nhiên xung quanh khu vực mỏ chì kẽm

Ch Đồn, đặc điểm các mỏ và công nghệ khai thác, khả năng ảnh hưởng đến môi trường khu vực;

ii Nghiên cứu đặc điểm địa h a môi trường đất, đá vây quanh, đuôi thải mỏ chì kẽm Ch Đồn, tỉnh c K n sau khai thác;

iii Nghiên cứu đặc điểm địa h a môi trường nước mặt của m ng lưới thủy văn trong khu vực mỏ chì kẽm Ch Đồn, tỉnh c K n và vùng phụ cận;

iv Nghiên cứu sự di chuyển và tích l y một số kim lo i nặng Pb, Zn, Mn,

Cd, As trong một số loài thực vật lựa chọn sinh trưởng trong khu vực mỏ chì kẽm

Ch Đồn, tỉnh c K n và vùng phụ cận;

v Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu tác động của ho t động khai thác và chế biến mỏ đến môi trường đất và nước của khu vực mỏ chì kẽm Ch Đồn, tỉnh

c K n và vùng phụ cận

Nghiên cứu này đư c tài tr bởi kinh phí Đề tài khoa học cấp Nhà nước

“Nghiên cứu, áp dụng công nghệ tích h p địa môi trường - địa sinh thái nhằm ngăn ngừa, xử lý ô nhiễm môi trường nước t i một số điểm ở các lưu vực sông vùng Tây c Mã số KHCN-TB.02C/13-18 thuộc Chương trình Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước giai đo n 2 13-2 18 “Khoa hộc và Công nghệ phục vụ phát triển bền vững vùng Tây c do TS Nguyễn Thị Hoàng Hà làm chủ nhiệm Học viên trân trọng cảm ơn Đề tài và Chủ nhiệm đề tài đã cho phép học viên sử dụng thông tin, dữ liệu và kết quả nghiên cứu thuộc đề tài để thực hiện luận văn tốt nghiệp

Trong quá trình thực hiện luận văn, HVCH đã nhận đư c sự chỉ bảo và giúp

đỡ tận tình của TS Trần Đăng Quy và các anh chị, thầy cô công tác t i Khoa Địa chất, Trường Đ i học Khoa học Tự nhiên, Đ i học Quốc gia Hà Nội Nhân dịp này, HVCH xin bày tỏ l ng biết ơn sâu s c tới sự giúp đỡ quý báu đ

Cuối cùng, HVCH muốn bày tỏ sự biết ơn đến những người thân trong gia đình: bố mẹ, v và các anh chị em đã động viên, chia sẻ và giúp đỡ cả về vật chất

l n tinh thần trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu của HVCH

CHƯƠNG I TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU KHU VỰC MỎ CHÌ KẼM

CHỢ ĐỒN, TỈNH ẮC KẠN VÀ VÙNG PHỤ CẬN I.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

I.1.1 Vị tr địa

Mỏ chì kẽm Ch Đồn thuộc huyện Ch Đồn, nằm ở phía Tây tỉnh c K n, cách thị xã c K n khoảng 46km theo tỉnh lộ 257 Huyện Ch Đồn c diện tích tự nhiên là 91.115 ha; chiếm 18,75% diện tích tự nhiên của tỉnh c K n Trung tâm Huyện là thị trấn ằng L ng với 21 xã C ranh giới tiếp giáp như sau: Phía c giáp huyện a ể; Phía Nam giáp huyện Định Hoá tỉnh Thái Nguyên; Phía Đông giáp huyện ch Thông, huyện Ch Mới Phía Tây giáp huyện Chiêm Hoá, Yên Sơn, Na Hang tỉnh Tuyên Quang Tọa độ địa lý khu vực đư c giới h n: từ 1 5025’ đến 1 5043’ kinh độ Đông và từ 21057’ đến 22025’ vĩ độ c

Hình 1 Sơ đồ khu vực nghiên cứu

Khu mỏ Ch Đồn bao gồm hai khu mỏ chính là: 1 Khu mỏ Nam Ch Đồn với các mỏ: Pù Sáp, Nà ốp, Nà Tùm và a ồ ở phía Nam; 2 Khu mỏ c Ch Đồn đư c gọi là khu mỏ Ch Điền bao gồm các mỏ: L ng Hoài, Đèo An, Po Pen, Bình Trai… (Hình 1)

I.1.2 Đặc điểm địa hình

Khu vực Ch Đồn chủ yếu là địa hình núi đá vôi: các xã phía c Ch Đồn thuộc cao nguyên đá vôi Lang Ca Phu, kéo dài từ huyện a ể đến thị trấn ằng

L ng, phía Nam Ch Đồn c độ cao trung bình Một nét khá đặc trưng là địa hình khu vực này bị chia c t phức t p bởi những dãy núi đá vôi với độ cao trên 1 m núi Phia Khao, xã ản Thi xen giữa các thung l ng hẹp, độ dốc bình quân từ 25° đến 3 ° Đây là nơi đầu nguồn của các sông chảy về hồ a ể Ngoài ra, phía Nam thị trấn ằng L ng phần lớn l i là núi đất, c độ cao phổ biến 4 m đến trên 6 m,

độ dốc bình quân từ 2 ° đến 25° Nhìn chung, địa hình khu vực bị chia c t m nh bởi

hệ thống sông suối khá dày đặc

I.1.3 Đặc điểm kh hậu

Khu vực mỏ chì kẽm Ch Đồn nằm trong vùng khí hậu miền núi đặc trưng,

c hai mùa chính trong năm Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 9, mưa nhiều với tổng

lư ng mưa 1 - 6 mm tháng, nhiệt độ lớn nhất từ 31 - 36°, độ ẩm từ 76 đến 88% Mùa khô từ đầu tháng 1 cho đến hết tháng 3 năm sau, lư ng mưa chỉ trong khoảng 8 -22 mm tháng, nhiệt độ trung bình khoảng 13 - 15°, độ ẩm trung bình 3 -

4 % Lư ng mưa trung bình năm khoảng 1.822 mm

I.1.4 Đặc điểm h thực vật

Diện tích rừng của huyện Ch Đồn khá nhiều, độ che phủ đ t trên 57%, phân

bố trên tất cả các xã, thị trấn Tập đoàn cây rừng hiện c chủ yếu là cây gỗ t p, tre, nứa, Keo, Mỡ và một số lo i gỗ quý hiếm

Về chất lư ng, một phần diện tích rừng ở Ch Đồn hiện nay thuộc lo i rừng non tái sinh, chất lư ng và trữ lư ng thấp, chỉ c tác dụng ph ng hộ và cung cấp chất đốt Tài nguyên rừng đang bị xuống cấp về chất lư ng, phẩm chất cây c ng như tỷ lệ các cây gỗ c giá trị cao ít rừng nguyên sinh c n rất ít, hiện t i chủ yếu là

c n rừng non, rừng tái sinh và rừng nghèo Rừng giàu với các lo i gỗ quý c giá trị kinh tế cao như lát, nghiến, táu, đinh tập trung ở một số địa bàn khu vực hiểm trở Động vật rừng trước đây rất phong phú gồm nhiều lo i chim, thú quý như Voọc đen

má tr ng, l n rừng, hươu x , cầy vằn b c, hoẵng, v c hoa, ô rô vảy, rùa sa nhân và báo lửa nhưng do diện tích rừng bị giảm m nh trong những thập niên qua và n n săn b n trái phép nên hầu hết các loài thú c ng suy giảm theo

Để phát triển đư c quỹ rừng, đư c sự hỗ tr của Trung ương, tỉnh và các tổ chức quốc tế, huyện Ch Đồn đã tiến hành nhiều chương trình, dự án, trong đ c các chương trình 135, 134, dự án 327, dự án PAM 5322, dự án h p tác Lâm nghiệp Việt Nam – Hà Lan, dự án 661, dự án 147, định canh định cư, đầu tư cơ sở h tầng nông thôn kết quả, độ che phủ đã đư c tăng lên hơn 57% năm 2 1

Rừng là tài nguyên, là l i thế tuyệt đối của huyện Ch Đồn, khai thác h p lý rừng sẽ không chỉ là nguồn nguyên liệu nhằm phát triển công nghiệp chế biến cho thị trường tiêu thụ trong nước và xuất khẩu mà c n là nền tảng vững ch c cho giai

đo n phát triển bền vững sau này Những năm qua, huyện đã đầu tư nhiều cho công tác quản lý, phát triển và khai thác tài nguyên rừng, tuy nhiên, v n c n nhiều bất cập Để kh c phục, ngoài các biện pháp hành chính, cần quan tâm nhiều hơn nữa tới công tác quy ho ch, lồng ghép các chương trình nhằm vừa phát triển, khai thác tốt các nguồn l i rừng vừa nâng cao mức sống dân cư, đảm bảo các điều kiện phát triển bền vững cả về tăng trưởng, xã hội và môi trường trong tương lai

I.1.5 Đặc điểm thủy v n

Điều kiện thủy văn và địa chất thủy văn đ ng vai tr quan trọng do chúng điều khiển tương tác nước - đá, đây là điều kiện quan trọng kiểm soát chất lư ng

d ng thải mỏ Đặc điểm thủy văn c vai tr rất lớn trong việc hình thành dòng axit Sản phẩm của quá trình oxy h a pyrite là axit tự do và muối axit h a tan Nếu không c nước thấm qua, các muối axit hình thành trong điều kiện độ ẩm h n chế sẽ nằm l i trong các lỗ rỗng giữa các h t, khi c nước thấm qua thì các sản phẩm phong h a axit sẽ h a tan và đư c vận chuyển cùng với nước ra khỏi chúng Đới dao động mực nước ngầm c ng là điều kiện thuận l i cho việc oxy h a sulfide, thúc đẩy quá trình oxy h a sulfide, vận chuyển các sản phẩm phong h a và chiết tách các sản phẩm phong hóa [1]

a Đặc điểm nước ngầm

Tầng chứa nước trầm tích Đệ Tứ phân bố tập trung ở phía đông mỏ Nà Bốp,

có chiều dày tới 10m Thành phần trầm tích gồm: sét, cát, sỏi, s n l n các vụn đá phiến, đá vôi, quặng oxit chì - kẽm Nhìn chung tầng chứa nước này c lưu lư ng thấp , 3 l s đến ,1 l s Nước thuộc lo i trung tính (pH = 7), tổng độ khoáng hóa

M = 0,26 g/l, thuộc lo i bicarbonate calci, không ăn m n, không sủi bọt

Tầng chứa nước khe nứt trong các trầm tích hệ tầng Cốc Xô, phân hệ tầng dưới - tập trên (D1-2cx12 Thành phần gồm đá phiến th ch anh - sericit xen đá phiến vôi, sét vôi, đá vôi bị hoa h a, đá hoa bị dolomit h a, đá phiến silic Chiều dày tổng cộng từ 45 - 81 m C thể phân tầng này thành hai tập chứa nước: tập chứa nước khe nứt đá phiến và tập chứa nước đá vôi, đá hoa Tập đá phiến c cấu trúc phân lớp mỏng đến trung bình, phần trên của tập do bị nứt nẻ m nh làm cho đá mềm, bở, vỡ vụn Đây là một tầng nghèo nước Q = ,333 l s S = 1,8 m, q - 0,0183 l/ms, k = ,47 m nđ Tập chứa nước đá vôi, đá hoa: đá cừng gi n, chặt sít, song l i nhiều khe nứt, bởi vậy nước trong tầng là nước khe nứt, d ng chứa trong hang hố karst, đây

c ng là tầng nghèo nước Nhìn chung nước trong tầng chứa D1-2cx12 thuộc lo i nước trong, không mùi, không màu, vị ngọt, độ pH = 7, ít cặn, tổng khoáng h a M = ,2 - ,37 g l, thuộc lo i nước bicarbonate calci [1]

b t nguồn từ các đỉnh núi ở phía b c, đông b c ằng L ng chảy theo hướng nam và đông nam đổ vào suối Đáy ở Tủm T , lưu lư ng mùa mưa đ t ,241 m3/s (Hình 2, Hình 3)

Hình 2 Suối Nà Bốp chảy qua khu nhà

máy chế biến kim loại màu Chợ Điền

Hình 3 M t đoạn suối B ng Lũng

I.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT

I.2.1 Địa tầng

I.2.1.1 Hệ tầng Phú Ngữ (O - S pn)

Hệ tầng Phú Ngữ O - S pn do Ph m Đình Long 1971, 1974 xác lập Mặt

c t chuẩn của hệ tầng Phú Ngữ ch y từ Gia T ng qua Phú Ngữ đến Ch Chu tỉnh

c K n Hệ tầng Phú Ngữ phân bố thành hai dải trong hai cấu trúc tách biệt Dải thứ nhất từ Đ i Từ tỉnh Thái Nguyên tới Ch Rã tỉnh c C n qua c Mê đến Tòng á tỉnh Hà Giang Dải thứ hai từ Núi Luông, qua Ng i N c, Vĩnh Tuy đến Hương Sơn tỉnh Hà Giang , rộng khoảng 2 km, dài 12 km, bị khống chế bằng các đứt gãy Sông Lô ở phía đông , Cổ Văn - Tiên Yên ở phía tây và Yên ình Xã

ở phía b c

Với bề dày 2.3 - 2.4 m, mặt c t chuẩn Phú Ngữ gồm hai phần phân biệt Phần dưới dày 11 m gồm đá phiến sét, sét silic, xen nhịp với các lớp mỏng cát bột kết Đôi nơi c thấu kính đá vôi và đá phun trào mafic Phần trên dày 1.2 m gồm cát kết, bột kết xen nhịp với các lớp mỏng đá phiến sét, sét silic, đôi nơi c thấu kính đá vôi và đá phun trào axit

Trong mặt c t Ch Đồn - c C n, hệ tầng dày tới 3.2 m, không c thành phần carbonat và thường bị biến chất tiếp xúc Mặt c t c ng gồm hai phần: phần dưới gồm đá phiến sét màu xám xanh, xen nhịp với các lớp mỏng cát kết, bột kết màu xám s m, cát kết th ch anh, cát kết tuf màu xám nh t, ít lớp kẹp đá phiến sét silic màu xám đen chứa út đá bảo tồn kém Dày 2.3 m Phần trên gồm quarzit màu xám s m, cát kết th ch anh, cát kết tuf màu xám nh t, xen nhịp với đá phiến sét màu xám xanh Dày 900 m

I.2.1.2 Hệ tầng Pi Ph ng (D 1 pp)

Phân bố với diện tích lớn ở trung tâm nếp lồi Ch Điền và tây Ch Đồn Hệ tầng Pia Phương do Nguyễn Kinh Quốc và nnk 1977 xác lập ở vùng Lô Gâm Thành phần đá của hệ tầng chủ yếu gồm đá vôi và đá phiến sét sericit xen cát kết, bột kết, đá phiến sét vôi, vôi silic; đá vôi silic, phun trào axit Thành phần của hệ tầng không khác với hệ tầng Mia Lé tuy đá c độ biến chất cao hơn Ngoài ra, theo

mô tả của Nguyễn Kinh Quốc c n c thành phần silic, những vỉa mỏng mangan và phun trào axit [3]

I.2.1.3 Hệ tầng i (D 1 ml)

Mặt c t chuẩn của hệ tầng Mia Lé từ L ng Cố đến Mia Lé gồm:

- Chỉnh h p trên đá phiến sét của hệ tầng c um là bột kết màu xám lục

xen đá phiến sét và sét vôi chứa Euryspirifer tonkinensis và Euryps.aff parasensis

Dày 50m;

- Đá phiến sét xen đá phiến sét vôi, phần trên cùng c một vài lớp đá vôi sét mỏng H a th ch phong phú gồm Tay cuộn, San hô, Rêu động vật, ọ ba thùy Dày 450m

- Đá vôi màu xám, phân lớp trung bình đến dày và d ng khối, ít khi phân lớp mỏng Ở một số nơi c xen sét vôi, vôi silic và bị tái kết tinh, dolomit ở mức độ khác nhau C quan hệ kiến t o hoặc quan hệ không chỉnh h p với các thành t o trẻ hơn Dày trên 8 m [4]

I.2.1.5 Hệ Đệ Tứ không phân hi (Q)

ao gồm các trầm tích sông dọc theo các sông suối trong vùng Thành phần gồm cát, cuội sỏi, bột sét ề dày thay đổi từ 2 đến 3m

I.2.2 Magma

- Phức hệ Núi Chúa T3-P1nc : gồm các khối xâm nhập mafic c kích thước nhỏ Thành phần th ch học chủ yếu là các đá gabro peridotit, gabro olivin, troctolit, gabro pyroxenit, gabro norit, gabro diaba, gabro biotit th ch anh, gabro pegmatit Tuổi của phức hệ đư c xác định trên cơ sở so sánh với các khối xâm nhập tương tự đã đư c nghiên cứu Tuổi tuyệt đối 251 triệu năm

- Phức hệ Phia Bioc (πaT3n pb gồm: Pha 1 πaT3n pb1) có thành phần granodiorit, granit biotit d ng porphyr h t vừa - lớn; Pha 2 πaT3npb2) có thành phần granit biotit, granit 2 mica h t nhỏ đến vừa Tuổi của phức hệ đư c xác định theo quan hệ xuyên c t với gabroid Khao Quế, Núi Chúa, đồng thời phức hệ bị trầm tích lục nguyên chứa than Nori-Ret ở Núi Hồng phủ không chỉnh h p lên trên Tuổi tuyệt đối 267-28 triệu năm

Phức hệ Ch Đồn ξ E cđ : chủ yếu là các khối nhỏ phân bố dải rác dọc từ

Nà Đuống đến Pù Thám Thau, Ch Đồn Thành phần của phức hệ gồm granosyenit, syenit pyroxen biotit, syenit aplit Phức hệ Ch Đồn xuyên c t các trầm tích Devon

và granit phức hệ Phia ioc, c tuổi tuyệt đối 3 triệu năm nên đư c xếp vào Paleogen [5]

I.2.3 Kiến tạo

Vùng nghiên cứu thuộc tờ bản đồ c K n nằm ở trung tâm miền kiến t o Đông c ộ, đư c nhiều nhà nghiên cứu kiến t o xếp vào miền nền hoặc rìa nền

I.2.3.1 Cá phứ hệ thạ h kiến tạo

Diện tích nghiên cứu thuộc phần đông nam đới Lô Gâm, bao gồm các phức

mẽ, với những nếp uốn ng n kế tiếp nhau Phia Khao

- Phức hệ TKT t o núi Trias thư ng là diện nhỏ ở đông Ngọc Hội gồm các thành t o trầm tích lục nguyên chứa các thấu kính than mỏng hệ tầng Văn Lãng

I.2.3.2 Đứt gãy

Các đứt gãy trên tờ c K n phát triển khá phức t p, gồm những nh m sau:

- Nh m đứt gãy d ng v ng cung, trong đ đ ng vai tr quan trọng nhất là đứt gãy dọc quốc lộ 3A Ch Mới - Cao Kỳ - P c Nậm phân chia hai đới Lô Gâm, Sông Hiến và đứt gãy Sông Đáy - Ch Đồn - a ể - ản Mù chia c t nếp lõm Phú Ngữ Dọc theo những đứt gãy này c các thể xâm nhập của các phức hệ Pia Ma, Ngân Sơn, Núi Chúa, Phia ioc và Ch Đồn Phần lớn các đứt gãy c chiều dài 5 -

1 km, đới cà nát rộng, dốc về tây - tây b c với g c 8 - 85° Sinh khoáng liên quan là quặng đa kim

- Nh m đứt gãy phương tây b c - đông nam bao gồm các đứt gãy dọc sông

Lô, thư ng nguồn sông Gâm, ng i Quang và vùng Nguyên ình Chúng b t đầu

ho t động từ Paleozoi sớm và tái ho t động nhiều lần sau đ Nh m đứt gãy này thường bị các đứt gãy phương á kinh tuyến hoặc đông b c - tây nam làm dịch chuyển với cự ly ,5 - 1 km Phần lớn các đứt gãy c độ dài trên 5 km, c m về tây nam với g c dốc 7 - 8 ° Dọc theo các đứt gãy của nh m này c đới cà nát rộng 5 -

7 km, những thể xâm nhập granitoid và mafic Sinh khoáng liên quan rất phong phú: Pb-Zn, Ag, Sb,Sn,Au

- Nh m đứt gãy phương đông b c - tây nam và á kinh tuyến phát triển ở các vùng Na Mong, Ninh Kiệm - Pac Van, Ch Đồn, Phia Khao và Pia Ma với chiều dài từ 5 - 3 km, c độ dốc 8 - 85°, cự ly dịch chuyển ,3 - 1 km

- Nh m đứt gãy á vĩ tuyến thường là những đứt gãy trẻ c t qua nhiều cấu t o địa chất và các nh m đứt gãy khác, c độ dốc đứng, độ dài 2 -15 km, phân bố rải rác ở vùng Đ i Thị, liên quan là các sa khoáng thiếc và vàng

I.3 CÁC MỎ KHOÁNG SẢN CHÌ - KẼM VÀ HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC I.3.1 Các mỏ chì - kẽm

I.3.1.1 ỏ Pù Sáp

Thân quặng bị oxi h a yếu c gặp quặng sulfide chì kẽm hoặc phần lớn là quặng thứ sinh, ở độ sâu 1 - 16m là quặng sulfide tàn dư Kiểu quặng: Quặng colchedan c thành phần chủ yếu là sulfide s t pyrite, pyrotin, chalcopyrite chiếm

tỷ lệ lớn, gặp ở phần trụ thân quặng với độ sâu 67,5 - 68,5m; Kiểu quặng h a sphalerite - galena - pyrite - pyrotin phổ biến ở mỏ Nà ốp ; Kiểu quặng h a calcite - th ch anh - pyrite thành phần chủ yếu là pyrite 5 %, chủ yếu xuất hiện ở thân quặng c độ sâu 53 - 54m

Thành phần khoáng vật chính: sphalerite ZnS thường gặp trong tổ h p cùng galenit t o thành các ổ, m ch đặc xít; galena PbS xâm tán dầy trong đá vôi hay tập trung thành đám đặc xít; pyrite (FeS2 ; Các khoáng vật thứ yếu bao gồm asenopyrit (FeAsS), pyrotin (FeS), chancopyrit (CuFeS2)

Ho t động khai thác chủ yếu ở đây là khai thác quặng phong h a ở d ng mỏ

lộ thiên Chủ yếu là quặng oxit chì, carbonat chì kẽm và sulfat chì

I.3.1.2 ỏ Nà Bốp

Phát hiện ra bảy thân quặng chì - kẽm c quy mô từ vài chục đến vài trăm mét, dày từ 1-2 m, trong đ c một thân quặng lớn nhất là thân quặng I Thân quặng I dài 7 m và tới độ sâu 7 -9 m, phương kéo dài gần b c nam, c m về đông với g c dốc 25-55o Thân quặng nằm trong tầng đá vôi bị hoa h a, dolomite hóa khá

m nh mẽ [6] Hàm lư ng Pb-Zn trong thân quặng I thay đổi khá lớn từ 5,5 % Pb+Zn đến 2 ,58%, trung bình 1 -12%

Hình thái thân quặng phổ biến ở hai d ng là giả tầng phần trên mặt, xuống sâu chuyển sang d ng m ch xuyên c t

T i thân quặng I mỏ Nà ốp quan sát thấy các kiểu cấu t o kiến trúc quặng sau: Cấu t o dải, thấu kính đặc xít: đặc trưng cho lo i quặng gồm chủ yếu các dải đơn khoáng sphalerite hoặc pyrite cấu trúc cầu hoặc các dải pyrotin trong lớp đá vôi dolomite h t mịn Các khoáng vật của nh m cấu t o này thường c kiến trúc h t tha hình kích thước lớn bị cà nát và bị ép m nh Cấu t o m ch và m ch xâm tán đặc trưng cho tất cả các khoáng vật quặng Cấu t o xâm tán dày, ổ đặc xít, hình thành

do biến chất trao đổi thay thế đá và quặng thành t o vào các giai đo n trước Cấu

t o keo kết tinh đặc trưng cho marcazit nguyên sinh và keo của các khoáng vật biểu sinh trong đới oxi h a

Khoáng vật quặng bao gồm: pyrotin, casiterit, magnetit, sphalerit giàu s t với cấu t o phân hủy dung dịch cứng để t o các màng chalcopyrite, pyrotin, pyrocen, granat, graphit, dolomite, scapolit [7]

Mỏ đang đư c khai thác bởi công ty TNHH Khai khoáng c K n

L 1 đang khai thác quặng sulfur Pb - Zn T i vị trí khai thác đá vây quanh là

đá vôi phân lớp mỏng đến dày từ vài cm đến vài chục cm Thế nằm chung 7 ∠35 Thân quặng gần như chỉnh h p trong tập đá hoa phụ hệ tầng trên hệ tầng Cốc Xô

Đá vôi bị karst hoá t o thành địa hình karst đặc trưng Khảo sát xung quanh khu vực khai thác quặng cho thấy quặng d ng oxy hoá m nh, bở rời; màu nâu, nâu đỏ, vàng

và xám loang lổ Xen trong phần bở rời là các tảng, khối nhỏ kích thước vài cm đến vài chục cm đư c g n kết bởi các khoáng vật thứ sinh của kẽm và chì

I.3.1.4 ỏ B Bồ

Mỏ nằm trên độ cao 4 4 m Hiện nay mỏ đang đư c khai thác lộ thiên Quan sát t i moong khai thác cho thấy thân quặng phân bố dọc theo đứt gãy, thế nằm thân quặng 7 ∠25 Chiều dày thân quặng khoảng 5 m, phần trụ vỉa quặng gần như nằm chỉnh h p trên đá phiến kết tinh, bên dưới n là phiến sét và phiến sét vôi bị phillit

m nh, c n phần n c vỉa quặng mái thì thấy thân quặng xuyên c t các đá n i trên với thế nằm n c vỉa quặng là 7 ∠70 - 8 gây cà nát dập vỡ dăm kết m nh

I.3.2 Hoạt đ ng và c ng ngh khai thác khoáng sản chì - kẽm

I.3.2.1 Hoạt đ ng kh i thá khoáng sản

Ho t động khai thác khoáng sản trên địa bàn tỉnh c K n đã diễn ra từ thời Pháp thuộc t i các mỏ chì kẽm Ch Điền, Ch Đồn Sau năm 1954, Chính phủ đã đầu tư để điều tra, thăm d và khai thác quặng ở vùng này Đến nay, đã c 11 mỏ chì kẽm ở vùng Ch Điền và 5 điểm quặng s t đã đư c điều tra, thăm d khá chi tiết, xác định tin cậy trữ lư ng và chất lư ng quặng

T i khu vực phía Nam Ch Đồn bao gồm các mỏ: Nà Tùm, Nà ốp Hình 4),

Pù Sáp do công ty Cổ phần Khoáng sản c K n là đơn vị chủ trì khai thác với ba khu khai thác và chế biến chính là: Xí nghiệp khai thác và chế biến khoáng sản Ch Đồn, Xí nghiệp khai thác khoáng sản ằng Lãng, Xí nghiệp khai thác mỏ Pù Sáp

T i khu vực phía c Ch Đồn bao gồm các mỏ: c L ng Hoài, Nam L ng Hoài, Po Pen, Đèo An, ình Trai do Công ty TNHH Một thành viên Kim lo i màu

c K n chịu trách nhiệm khai thác và chế biến

Hình 4 Khai thác chì kẽm tại mỏ Nà ốp

I.3.2.2 Công nghệ khai thác quặng hì kẽm

a Ph ng pháp kh i thá

Đặc điểm cấu trúc địa chất của mỏ quyết định phương thức khai thác T i các

mỏ chì - kẽm Ch Đồn, hiện nay đang áp dụng hai phương thức khai thác chính là khai thác lộ thiên và khai thác hầm l , tuy nhiên đối với một số điểm mỏ c cấu trúc địa chất phức t p c thể áp dụng kết h p cả hai phương thức khai thác trên

Đối với các mỏ: Nà ốp, a ồ, Pù Sáp… phương thức khai thác đư c áp dụng chủ yếu là khai thác lộ thiên Khai thác lộ thiên đư c tiến hành ở các mỏ nằm không sâu +3 m, ngang mức suối Nà ốp hiện t i bao gồm cả quặng oxy h a và quặng gốc Công tác khai thác đư c cơ giới h a với mức độ thấp chủ yếu là bán cơ giới và thủ công, quặng đư c vận chuyển từ các moong khai thác ra bãi tập kết bằng các xe go ng đẩy Đối với thân quặng oxit phần mặt trên các đơn vị khai thác đều

áp dụng quy trình dùng máy xúc, máy g t, gàu xúc, ô tô để khai thác (Hình 6)

Đối với các mỏ: Po Pen, L ng Váng… là các mỏ c hệ thống quặng nằm sâu

so với mặt đất phù h p với phương thức khai thác hầm l Quy trình khai thác bằng phương pháp hầm l khá phức t p và nhiều công đo n kh , quặng khai thác đư c phá vỡ bằng khoan nổ mìn và đư c vận chuyển ra ngoài bằng go ng đẩy tay hoặc tời điện (Hình 5)

Theo tính toán khu vực mỏ Nà ốp và Pù Sáp đã đư c chính thức đưa vào khai thác và c sản phẩm từ 2 5 2 14 Sản lư ng khai thác bình quân cả 2 mỏ đ t 2569,55 tấn tháng Tổng sản lư ng khai thác quặng nguyên khai của công ty cổ phần khoáng sản c K n đ t 23.728.95 tấn

Hình 5 C ng trư ng khai thác

Lũng Váng

Hình 6 Quang cảnh khai thác thiên

quặng oxi hóa P Sáp

b Công nghệ tuyển quặng tại các mỏ chì - kẽm Chợ Đồn

Thiết bị và dây chuyền công nghệ chế biến quặng đ ng vai tr quan trọng trong quá trình tuyển chọn hàm lư ng kim lo i c ích và h n chế thành phần độc h i thải ra môi trường Công nghệ l c hậu là nguyên nhân gây lãng phí hàm lư ng kim

lo i c ích và gia tăng khả năng nguy cơ d n đến ô nhiễm môi trường do không lo i

bỏ tối đa đư c thành phần độc h i Công nghệ đư c sử dụng để tuyển quặng t i Ch Đồn bao gồm: công nghệ tuyển nổi và tách lọc quặng Quặng chì kẽm sau khi đư c khai thác sẽ đư c làm giàu bằng phương pháp tuyển nổi với chỉ tiêu tuyển cao Phần lớn các nhà máy tuyển quặng chì kẽm sunfua đều đư c áp dụng phương pháp tuyển nổi chọn riêng trực tiếp Đầu tiên tuyển nổi các khoáng vật chì ở chế độ non thuốc tập

h p vì galenit dễ nổi hơn spalerit, đè chì kẽm bằng xyanua hoặc hỗn h p xyanua với sunfat kẽm, sau đ kích động kẽm bằng sunfat đồng và tuyển nổi bằng xantat [3]

Quặng sulfide chì kẽm gốc ở Ch Đồn đư c thu hồi bằng phương pháp tuyển nổi, bao gồm các khâu sau [4]:

1- Tuyển nổi các khoáng vật chì, đè chìm kẽm bằng xyanua với sulfat kẽm 2- Kích động kẽm bằng sulfat đồng và tuyển nổi bằng xantat

Trong quá trình tuyển nổi vôi đư c thêm vào để tăng độ pH nhằm đè chìm sulfide Fe

Chế biến khoáng sản chì kẽm c thể phân thành hai giai đo n chính như sau: 1 Giai đo n làm giàu và chế biến thô; 2 Giai đo n chế biến sâu - thành phẩm kim lo i

C nhiều phương pháp làm giàu và chế biến thô khoáng sản chì - kẽm như: tuyển nổi, tuyển trọng lực, tuyển từ, tuyển điện Tuy nhiên, hiện nay, đư c sử dụng nhiều và mang l i hiệu quả nhất trong khai thác - chế biến khoáng sản chì - kẽm là phương pháp tuyển nổi Đây là phương pháp tách các lo i khoáng vật c cỡ h t tương đối mịn lơ lửng trong môi trường nước dựa vào khả năng bám dính c lựa chọn của chúng lên b ng khí trong huyền phù của khoáng vật Sản phẩm thu đư c

là tinh quặng kẽm và tinh quặng chì Tinh quặng kẽm và chì sau đ sẽ đư c đưa vào giai đo n chế biến sâu để sản xuất kẽm thỏi, chì thỏi và thu hồi đư c một số kim

lo i đi kèm như: Cd, In, Ag, Ga [3]

Giai đo n chế biến sâu quặng chì - kẽm để thu hồi kẽm đư c thực hiện bằng hai phương pháp chủ yếu là hỏa luyện kẽm và thủy luyện kẽm ột oxyt kẽm là nguyên liệu đầu tiên cho quá trình thủy luyện để sản xuất kẽm kim lo i bằng phương pháp điện phân và thu hồi các kim lo i c ích đi kèm Để thu hồi chì chủ yếu dựa vào phương pháp hỏa luyện, phương pháp thủy luyện thường dùng để xử lý phế liệu chì và các sản phẩm phụ của quá trình sản xuất chì kẽm Ngoài việc thu hồi

đư c chì, phương pháp hỏa luyện c n cho phép thu hồi tổng h p các kim lo i cộng sinh c ích đi kèm: Ag, Ga, Cd, In…

Công nghệ luyện kẽm

Tinh quặng kẽm là sản phẩm của quá trình tuyển nổi quặng nguyên khai trên dây chuyền tuyển nổi của công ty cổ phần khoáng sản c K n Quặng nguyên khai sau khi khai thác sẽ đư c nghiền nhỏ đưa vào dây chuyền luyện chì và cấp thuốc tuyển theo tỷ lệ nhất định sẽ cho sản phẩm tinh quặng chì và đuôi thải chì c l n quặng kẽm Đuôi thải chì sẽ đư c đưa qua dây chuyền luyện kẽm và cho ra sản phẩm là tinh quặng kẽm

Tinh quặng kẽm sunfua 1 -4 % kẽm đư c đưa vào kho chuẩn bị luyện để

ổn định thành phần h a học và cỡ h t, sau đ đư c đưa vào l thiêu để khử lưu huỳnh Sản phẩm sau khi thiêu trong l thiêu lớp sôi đư c tiến hành làm nguội và vận chuyển đến phân xưởng h a tách Khí tách khỏi l thiêu lớp sôi đư c làm s ch bụi và vận chuyển bằng hệ thống đường ống tới phân xưởng sản xuất axit sunfuric Tinh quặng kẽm oxit 15-3 % kẽm qua công đo n chuẩn bị luyện và tiến hành thiêu để khử nước và các t p chất c h i Tinh quặng oxit kẽm sau khi xử lý đưa đến xưởng h a tách Khí ra khỏi l thiêu thu bụi kẽm và thải ra ngoài ống kh i T i phân xưởng h a tách, tiến hành h a tách hai lo i tinh quặng sau khi quá trình nung thiêu dung dịch sau khi h a tách, dung dịch thu đư c sau khi h a tách đư c tiến hành làm

s ch hai giai đo n: làm s ch nhiệt độ cao và làm s ch nhiệt độ thấp nhằm mục đích khử Ni, Co, Cu, Cd ã thu đư c sau khi quá trình h a tách bằng axit đư c đưa đến

công đo n thu hồi các kim lo i quý hiếm Dung dịch sau quá trình làm s ch đư c tiến hành điện phân thu hồi kẽm, kẽm thu hồi đư c từ quá trình điện phân tiến hành đúc thỏi thành phần với hàm lư ng 99,99% Zn

Công nghệ luyện chì

Tinh quặng chì là sản phẩm của quá trình tuyển nổi quặng chì nguyên khai trên dây chuyền tuyển nổi t i công ty cổ phần kháng sản c K n Quặng nguyên khai sau khi đư c khai thác sẽ đư c nghiền nhỏ, đưa vào dây chuyền luyện chì và cấp thuốc tuyển theo tỉ lệ nhất định sẽ cho sản phẩm tinh quặng chì Hiện nay, công

ty cổ phần khoáng sản c K n đang cung cấp ra thị trường sản phẩm tinh quặng chì c phẩm vị 6 %, độ ẩm 1 -14% Năm 2 14, khối lư ng thành phẩm sau chế biến tinh quặng chì đ t >6 % Pb là 2.387,81 tấn và chì kim lo i đ t 248,3 tấn

Nhà máy luyện chì sau khi đư c tái khởi động ngày 1 1 2 14 đã nhanh chóng phải dừng ho t động sau hai tháng do hệ thống thiết bị chưa phù h p và thiếu hụt nguồn nguyên liệu đầu vào Tuy nhiên, gần đây 1 8 2 15, công ty cổ phần khoáng sản c K n đã cải t o dây chuyền luyện chì công suất 5 tấn năm Dây chuyền sử dụng công nghệ hỏa luyện với nguyên liệu đầu vào là chì sunfua sau quá trình thiêu kết sẽ t o ra cục thiêu kết với hàm lư ng chính là PbO, sau đ đưa vào l luyện để t o ra chì kim lo i 98%- hay đư c gọi là chì thỏi

Chì thỏi là sản phẩn của dây chuyền tinh luyện hiện đ i, sản phẩm chì thỏi c phẩm vị đ t 98-99%, kích thước 5 x 8 x 3 cm ; khối lư ng trung bình 1,2 tấn thỏi thỏi chì đư c sản suất theo quy trình từ quặng nguyên khai sau khi khai thác đư c tuyển qua công nghệ tuyển nổi trở thành tinh quặng chì 6 % Từ đây, tinh quặng chì đư c phối trộn với các phụ gia khác vôi bột, than cốc, bột s t,… sau đ đưa vào dây chuyền luyện chì cho ra sản phẩm chì thỏi

Trong dây chuyền công nghệ này, việc xử lý tinh quặng chì thực hiện qua 3 công đo n chính: i Thiêu kết: Để chuyển PbS thành d ng oxit, chuyển tinh quặng

ở d ng bột thành d ng cục liên kết cùng với một số thành phần sunfua khác để t o điều kiện cho quá trình hoàn nguyên t o Pb kim lo i và t o xỉ; ii Hoàn nguyên: là giai đo n quan trọng nhất nhằm chuyển chì sang ion kim lo i nhờ phản ứng hoàn nguyên Hiệu suất hoàn nguyên phụ thuộc nhiều yếu tố như nhiệt độ thời gian, chiều cao cột liệu ; iii Giai đo n tinh luyện điện phân: là giai đo n khử t p chất trong chì thô để nhận đư c chì tinh khiết đáp ứng yêu cầu sử dụng

Thu hồi kim lo i quý hiếm Ag, Cu: trong quá trình tinh luyện chì các nguyên

tố quý hiếm đi kèm như Ag, Cu, i, Cd, đặc biệt là Ag là nguyên tố cần đư c thu hồi trong bùn dương cực của quá trình tinh luyện chì

Tuy nhiên công nghệ hoả luyện c nhiều yếu tô làm ảnh hưởng đến môi trường Do đ , cần yêu cầu các chủ nhà máy luyện chì phải c các biện pháp hiện

đ i h a thiết bị, sử dụng tổng h p tài nguyên, xử lý triệt để các bãi thải, cải thiện hệ thống thu bụi, xử lý khí triệt để đảm bảo giảm đến mức tối thiểu ảnh hưởng của công nghệ đến môi trường

CHƯƠNG II LỊCH SỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

II.1 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU

II.1.1 Trên thế gi i

Sự bùng nổ của cách m ng Công nghiệp trên thế giới đã mang đến cho nhân

lo i một bộ mặt mới, làm thay đổi cơ bản những điều kiện kinh tế - xã hội, văn h a, khoa học kỹ thuật của xã hội loài người Tuy nhiên, c ng đặt ra cho nhân lo i thách thức lớn khi nguồn tài nguyên khoáng sản kim lo i màu đư c sử dụng trong công nghiệp chế t o máy đang suy giảm trong khi đây là nguồn tài nguyên không tái t o, đặc biệt là chì, kẽm Trên thế giới, hiện c 3 mỏ kẽm hàng đầu với trữ lư ng lớn là

Mỏ Rampura Agucha ở bang Rajasthan, Ấn Độ; Mỏ Century, Australia và Mỏ Red Dog, Alaska Trong đ , Mỏ Rampura Agucha là mỏ kẽm lớn nhất thế giới đư c khai thác bằng phương pháp lộ thiên và phương pháp khai thác hầm l , mỗi năm khai thác 6,15 triệu tấn, quặng đư c nghiền thành tinh quặng chì và kẽm, trữ lư ng tài nguyên tính vào thời điểm cuối tháng 3 năm 2 13 là 1 9,8 triệu tấn Mỏ Century nằm ở Tây - c bang Queensland là mỏ lộ thiên lớn nhất ở Australia khai thác chì

Mỏ Red Dog, Alaska c 77 triệu tấn đá chứa 17 % kẽm Ho t động khai thác chế biến khoáng sản đã xả ra một lư ng lớn kim lo i nặng gây áp lực lớn đối với môi trường phá vỡ hệ sinh thái động, thực vật Trên thế giới đã c nhiều nghiên cứu đánh giá hiện tr ng và mức độ ảnh hưởng của ho t động khai thác chì kẽm đến tài nguyên đất, nước và tài nguyên sinh vật Tiêu biểu như nghiên cứu t i mỏ khai thác vàng Linglong Trung Quốc cho thấy môi trường nước mặt ở đây đang bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi các kim lo i nặng Hg, Zn và Cd với nồng độ cao hơn so với mức

3 quy chuẩn Trung Quốc đối với nước mặt Nguyên nhân chủ yếu của sự phân tán các kim lo i nặng ra môi trường nước mặt ở đây là do r rỉ nước thải, quặng thải từ

ho t động khai thác vàng [20] Một nghiên cứu khác t i các bãi thải phía Đông mỏ quặng Ellatzite t i ungari c ng chỉ ra hàm lư ng Mn, Cu và các chất cặn l ng lơ lửng cao hơn mức cho phép, d n đến gây ô nhiễm cho nước sông Malak Iskar và gây tổn h i đến tính đa d ng của môi trường sinh thái trong khu vực khai thác…

Một số nghiên cứu khác chỉ ra mức độ ảnh hưởng của quá trình khai thác và chế biến khoáng sản đến môi trường đất xung quanh Nghiên cứu phân bố kim lo i nặng và biệt h a trong chất thải và đất xung quanh một mỏ chì kẽm ở Tây an Nha đã chỉ ra mức độ ảnh hưởng nghiêm trọng từ chất thải mỏ đến đất canh tác [21] Nghiên cứu ô nhiễm kim lo i nặng trong đất xung quanh nhà máy luyện chì kẽm ukowno, a Lan đã phát hiện ra dấu hiệu của sự ô nhiễm bởi kim lo i nặng tập trung chủ yếu ở tầng đất mặt - 10 cm) với hàm lư ng Pb: ,545 mg g, Zn:

2,175 mg g, Cd: ,148 mg g, và As: , 81 mg g Các m u phân tích ở độ sâu lớn hơn 1 cm cho kết quả hàm lư ng các nguyên tố Pb, Zn, Cd lần lư t ở mức ,339

mg g, 1,86 mg l và , 89 mg l Hàm lư ng Pb và As khá cao là kết quả của việc xáo trộn đất trong quá trình nông nghiệp và quá trình phong h a tự nhiên xét theo đánh giá trực quan [22]; Nghiên cứu tác động của ho t động khai thác mỏ đến đất nông nghiệp và ô nhiễm kim lo i nặng đã chỉ ra mức độ ảnh hưởng của kim lo i nặng đến môi trường đất nông nghiệp và môi trường nước sử dụng tron nông nghiệp [23] Nghiên cứu ô nhiễm môi trường và biến đổi theo mùa của các kim lo i trong đất, cây trồng và các vùng nước trong ruộng lúa xung quanh mỏ chì - kẽm t i Hàn Quốc đã đánh giá đư c ph m vi phát tán kim lo i nặng trong đất và mức độ ô nhiễm kim lo i nặng đối với vùng lân cận khu vực khai thác [14];

Một số công trình l i tập trung nghiên cứu, đánh giá mức độ ảnh hưởng của

ho t động khai thác và chế biến chì - kẽm đến sức khỏe cộng đồng áo cáo tác động của khai thác mỏ chì và luyện kim kẽm đối với môi trường và sức khỏe con người ở Trung Quốc cho thấy quá trình khai thác đã xả thải một lư ng lớn Pb, Zn,

Cd vào môi trường, ảnh hưởng đến tài nguyên nước, đất, cây trồng; sức khỏe con người ung thư, thận, cầu thận và các vấn đề xã hội như xung đột giữa khu dân cư

và công ty khai khoáng [25]

II.1.2 Ở Vi t Nam

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển vư t bậc của khoa học kỹ thuật, ho t động khai thác và chế biến khoáng sản n i chung và khoáng sản kim lo i chì kẽm n i riêng đã mang l i nhiều hiệu quả kinh tế cao g p phần to lớn thay đổi diện m o của đất nước, công nghiệp khai thác mỏ đang dần chiếm lĩnh vị trí chủ

đ o trong nền kinh tế quốc dân Công tác tìm kiếm thăm d khoáng sản đã chỉ ra

144 mỏ, tụ khoáng và điểm quặng chì - kẽm, tập trung chủ yếu ở c K n, Thái Nguyên, Hà Giang, Tuyên Quang… [5] Phần lớn các mỏ đã đư c cơ quan chức năng cấp phép khai thác và đi vào ho t động Ho t động chế biến diễn ra m nh mẽ

t i Nhà máy tuyển nổi chì - kẽm ảo Lâm, Cao ằng với công suất lên đến 4 tấn quặng năm; Nhà máy tuyển nổi chì - kẽm Làng Hích với công suất 2 tấn quặng nguyên năm; Nhà máy tuyển nổi chì - kẽm của Công ty cổ phần Khoáng sản

c K n c công suất thiết kế 6 tấn quặng nguyên năm; Nhà máy tuyển nổi chì - kẽm Việt Trung c công suất thiết kế 6 tấn quặng nguyên năm; Nhà máy tuyển nổi chì - kẽm Ch Điền c công suất thiết kế 1 tấn quặng năm [6] Tuy nhiên, bên c nh những mặt tích cực đã đ t đư c, chúng ta đang phải đối mặt với nhiều vấn đề về môi trường phát sinh trong quá trình khai thác và chế biến khoáng

sản mà con người là nguyên nhân chính gây ra Quy trình công nghệ chế biến l c hậu là nguyên nhân d n đến tình tr ng tồn dư các kim lo i nặng độc h i trong chất thải mỏ Đã c nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của ho t động khai thác và chế biến chì - kẽm đến tài nguyên môi trường đư c thực hiện như: “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các bãi thải khai thác và chế biến khoáng sản kim lo i đến môi trường và sức khỏe con người và đề xuất biện pháp giảm thiểu [7] c đề cập đến vấn đề môi trường khu mỏ chì - kẽm Ch Đồn, nghiên cứu đã làm rõ các phương pháp khai thác và công nghệ chế biến quặng chì - kẽm, các vấn đề về môi trường mỏ, đánh giá mức độ ảnh hưởng của quá trình khai thác và chế biến khoáng sản đến môi trường

và con người sinh sống quanh khu vực Nghiên cứu “Đặc điểm địa h a và tác h i đối với sức khỏe cộng đồng của nguyên tố chì Pb trong môi trường ở Việt Nam [5] đã chỉ ra đư c mức độ ảnh hưởng của quá trình khai thác và chế biến khoáng sản thông qua những tác động đối với sức khỏe cộng đồng; “Nghiên cứu những vấn

đề môi trường đã, đang và sẽ nảy sinh do ho t động mỏ chì - kẽm Làng Hích, Thái Nguyên [8] đã đánh giá hiện tr ng môi trường t i mỏ chì kẽm Làng Hích, xác định nguyên nhân gây ô nhiễm và suy thoái môi trường trong việc khai thác, chế biến chì

- kẽm Làng Hích; “Nghiên cứu sử dụng thực vật để cải t o đất bị ô nhiễm kim lo i nặng t i vùng khai thác khoáng sản [9] đã chỉ ra t i các khu mỏ Ch Đồn bị ô nhiễm kim lo i nặng nghiêm trọng, đáng chú ý là các nguyên tố As, Pb, Zn, và một phần Cd Hầu hết hàm lư ng As, Pb, Zn trong các m u đều vư t mọi tiêu chuẩn cho phép ngay cả với đất công nghiệp Hàm lư ng As cao nhất, đ t xấp xỉ 2 mg kg,

Pb đ t 23.559, 3 mg kg

Các nghiên cứu trên đã chỉ ra ảnh hưởng của ho t động khai thác và chế biến khoáng sản đối với môi trường và hệ sinh thái mà chưa làm rõ đư c cơ chế gây ra hành vi của các nguyên tố kim lo i nặng c trong nước, trầm tích và thực vật

II.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Khoa học cơ bản n i chung và khoa học Trái đất n i riêng đã xây dựng và sử dụng một tổ h p các phương pháp nghiên cứu theo logic đi từ việc quan sát, thu thập thông tin, xử lý dữ liệu, tổng h p và tìm ra các quy luật, xây dựng các giả thuyết, và kiểm chứng kết quả Trong ph m vi luận văn cao học, HVCH đã xử dụng hai nh m phương pháp chính như sau:

- Các phương pháp nghiên cứu ngoài trời: khảo sát địa chất, thu thập thông tin số liệu địa chất, lấy m u,… , lấy các lo i m u cần thiết

- Các phương pháp trong ph ng: bao gồm việc phân tích dữ liệu địa chất, phân tích m u, tổng h p số liệu, mô phỏng thực nghiệm, suy đoán và đối sánh

II.2.1 Nhóm phương pháp nghiên cứu ngoài tr i

II.2.1.1 Hoạt đ ng khảo sát thự đị

HVCH đã kết h p với đề tài: “Nghiên cứu, áp dụng công nghệ tích h p Địa môi trường - Địa sinh thái nhằm ngăn ngừa, xử lý ô nhiễm môi trường nước t i một

số điểm ở các lưu vực sông vùng Tây c khảo sát ba đ t thực địa:

Đ t 1: Tiến hành khảo sát từ ngày 2 3-31 3 2 15 HVCH đã thu thập tổng

số 9 m u, bao gồm: 1 m u quặng, 1 m u đá vây quanh, 1 m u đuôi thải, 2

m u đất, 2 m u trầm tích, 1 m u nước thải, 1 m u nước mặt

Đ t 2: Tiến hành khảo sát từ ngày 1 5-12 5 2 15, HVCH đã thu thập tổng số

7 m u, bao gồm: 1 m u quặng, 1 m u đá vây quanh, 1 m u đuôi thải, 1 m u đất, 1 m u trầm tích, 1 m u nước mặt, 1 m u nước thải

Đ t 3: Đư c tiến hành khảo sát từ ngày 15 7-26 7 2 15, trong đ t này, HVCH đã thu thập 45 m u, bao gồm: 5 m u quặng, 5 m u đá vây quanh, 5 m u đuôi thải, 1 m u trầm tích, 1 m u đất, 1 m u nước thải, 1 m u nước mặt

Tuy nhiên, để kết quả nghiên cứu đảm bảo độ tin cậy về cơ sở khoa học, ngoài việc sử dụng kết quả phân tích của tổng số 215 m u do HVCH lựa chọn,

HVCH c n kế thừa kết quả phân tích m u của đề án: “Nghiên cứu, áp dụng c ng

ngh t ch hợp Địa m i trư ng - Địa sinh thái nh m ng n ng a, x nhi m

m i trư ng nư c tại m t số điểm các ưu vực s ng v ng T y ắc Tổng số

m u đã lấy của đề án là 835 m u đã bao gồm 215 m u của HVCH

ảng 1 Số ượng mẫu được ấy trong quá trình khảo sát thực địa

ảng 2 Vị tr ấy mẫu và oại mẫu được ấy

Loại mẫu ấy Mẫu

Trầm

Thực vật

1 Điểm 1 ể l ng 1, trong khu chế biến x x x x

Sơ đồ lấy m u đư c thể hiện như hình dưới đây (Hình 9):

Hình 9 Sơ đồ ấy mẫu

II.2.1.2 Ph ng pháp qu n trắ hiện tr ờng

Phương pháp này đư c thực hiện nhằm xác định nhanh các chỉ tiêu nhiệt độ,

pH, Eh của m u nước ngoài hiện trường bằng máy cầm tay HORIBA pH/COND METER D-54

II.2.1.3 Ph ng pháp y m u quặng

M u quặng và đá vây quanh đư c lấy trực tiếp từ trong moong khai thác trong quá trình công nhân làm việc t i các mỏ phục vụ xác định các nguyên tố chính, vi lư ng và vết, thành phần khoáng vật M u lấy là m u tươi, chưa c các biểu hiện biến đổi, lư ng m u tối thiểu là 1kg M u quặng đư c sử dụng để xác định thành phần khoáng vật và hàm lư ng các nguyên tố c trong quặng

II.2.1.4 Ph ng pháp y m u đ t

M u lấy cần tính đến cấu trúc theo chiều thẳng đứng, biến đổi thành phần theo không gian, tính không đồng nhất của lớp đất mặt, địa hình và khí hậu địa phương và tính đến cả đặc điểm của các chất gây nhiễm bẩn đư c phân tích hoặc của sinh vật M u đư c lấy để xác định các chỉ tiêu kim lo i nặng quy định t i mục

2 TCVN 4 46 : 1985 và TCVN 5297 : 1995 Sau khi đất đư c lấy theo yêu cầu sẽ

đư c đ ng g i bằng túi PE đánh số hiệu ký hiệu của m u, địa điểm lấy m u, vị trí lấy m i, độ sâu lấy, ngày và cơ quan người lấy m u

M u đất đư c lấy với khối lư ng khoảng 1kg lần lư t đư c lấy từ tầng phát sinh dưới cùng lên trên tầng mặt, đào sâu khoảng 2 cm, c ghi nhãn rõ ràng cho từng m u

Quá trình lấy m u đất đư c tiến hành t i 1 điểm nghiên cứu ( ảng 2 mỗi điểm nghiên cứu c thể lấy 1 hoặc nhiều m u tùy theo điều kiện , trong đ c 1

m u đối sánh Để thuận l i cho việc đánh giá chất lư ng đất mặt, HVCH đã chia các m u thu thập đư c thành ba nh m như sau:

Nh m : M u đư c lấy trong các nhà máy khai thác chế biến khoáng sản;

c nh các suối chảy từ khu khai thác đến các bể l ng; quanh các bể l ng khu vực hành lang khu chế biến khoáng sản bao gồm các điểm: Điểm 1, Điểm 2, Điểm 3, Điểm 4, Điểm 1

Nh m M u đư c lấy nằm c nh các suối nước thải mỏ sau khi đư c xử lý

sẽ đư c thải ra d ng tiếp nhận là các suối , các khu vực canh tác nông nghiệp, bao gồm các điểm: Điểm 5, Điểm 6, Điểm 7, Điểm 8, Điểm 9 (M u đối sánh

M u đất thu thập ngoài thực địa sẽ đư c bảo quản và vận chuyển về các

ph ng thí nghiệm để phân tích M u đất đư c sử dụng để phân tích hàm lư ng kim

lo i nặng: As, Pb, Cd, Mn, Zn trong đất

II.2.1.5 Ph ng pháp y m u trầm t h

M u trầm tích đư c lấy theo TCVN 6663-13-2 Khối lư ng m u tối thiểu

là 2kg M u đư c lấy mang tính đ i diện và đồng nhất M u bùn ở các hồ l ng đư c lấy theo những mặt c t và độ sâu khác nhau M u trầm tích ở các con suối, kênh mương đư c lấy theo các tuyến ngang và theo chiều sâu M u đư c ghi nhãn và các thông tin cần thiết khác như m u đất M u đư c bảo quản l nh dưới 5°C

M u trầm tích đư c sử dụng để phân tích hàm lư ng kim lo i nặng: As, Pb,

Cd, Mn, Zn trong trầm tích

Hình 10 Ảnh HVCH ẫy mẫu đất và trầm t ch

Để đánh giá hiện tr ng môi trường trầm tích khu vực mỏ và vùng phụ cận, HVCH đã khảo sát, lấy m u t i 10 điểm nghiên cứu chính quanh các bể l ng, t i các khu sản xuất nông nghiệp, vùng lân cận các khu khai thác và chế biến khoáng sản, trong đ c một m u đư c lấy cách xa vùng mỏ và không chịu tác động của ho t động khai thác, chế biến để làm m u đối sánh

II.2.1.6 Ph ng pháp y m u n ớ

Quy trình lấy m u nước thải tuân thủ theo tiêu chuẩn Việt Nam

TCVN5999-1995 về chất lư ng nước - lấy m u - hướng d n lấy m u nước thải; Quy trình lấy

m u nước mặt đư c thực hiện theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6663-6: 2 8 về chất

lư ng nước - lấy m u Cả hai lo i m u nước trên đư c bảo quản và xử lý theo TCVN 5993-95

Quy trình lấy m u đư c thực hiện theo các bước như sau:

ước 1: Chuẩn bị chai lấy m u

Chai lấy m u đư c rửa s ch bằng dung dịch HNO3 1 % và tráng bằng nước cất 3 lần đúng theo TCVN 6663-3:2 8 c ghi nhãn mác về thời gian, địa điểm, người lấy m u, lo i m u cần lấy Trước khi lấy m u, các thiết bị lấy m u đư c tráng bằng chính nước cần lấy để giảm khả năng nhiễm bẩn m u;

ước 2: Lấy m u

- Đối với m u nước thải công nghiệp, m u nước thải t i khu chế biến đư c lấy m u ở nhiều điểm khác nhau: trong xí nghiệp d ng thải chưa xử lý , t i các điểm thải của các nhà máy nước thải tổ h p chưa xử lý Khu bể l ng, m u đư c lấy ở các điểm đầu vào và đầu ra của toàn bộ hệ thống;

- Đối với m u nước mặt, khi lấy m u cần chú ý đến tính đ i diện nên m u

đư c lấy t i 2 điểm, 1 là điểm giao nhau giữa d ng thải và suối, 2 là vị trí cách xa

về phía h lưu để đảm bảo sự trộn l n là hoàn toàn

ước 3: ảo quản m u

- Đối với m u phân tích chỉ tiêu OD5 và COD bọc bằng túi b ng đen, đư c bảo quản l nh từ 2-5 oC và đư c axit h a bằng HCl xuống pH=2 đối với m u COD;

- Đối với các m u phân tích kim lo i nặng đư c lấy bằng chai 1l Tất cả m u

đư c axit h a với kim lo i nặng dùng xuống pH = 2;

Hình 11 Ảnh HVCH ấy mẫu nư c thải

Quá trình lấy m u nước đư c tiến hành t i 10 điểm nghiên cứu ( ảng 2) mỗi điểm nghiên cứu c thể lấy 1 hoặc nhiều m u tùy theo điều kiện , trong đ c

1 m u đối sánh Để thuận l i cho việc áp dụng các tiêu chuẩn để đánh giá chất

lư ng nước, HVCH đã chia các m u nước thu thập đư c thành ba nh m như sau:

Nh m : M u đư c lấy trực tiếp từ d ng nước thải trong khu chế biến

khoáng sản của nhà máy t i các bể l ng trước khi đưa ra tự nhiên; bao gồm: Điểm 1, Điểm 2, Điểm 3

Nhóm II: Nước thải của nhà máy chế biến khoáng sản và từ các mỏ khai

thác thải ra nguồn tiếp nhận gồm: Điểm 4, Điểm 8, Điểm 1

Đối với nh m m u này, HVCH sẽ sử dụng QCVN 4 giá trị để đánh giá

Sở dĩ sử dụng QCVN 4 để đánh giá cả nh m I để c nhận xét trực tiếp về chất

lư ng nước thải của quá trình sản xuất sẽ ảnh hưởng đến môi trường như thế nào nếu không đư c xử lý trong nội bộ nhà máy trước khi thải ra môi trường

Nh m II: Nh m nước mặt từ các suối sau quanh khu vực mỏ và nhà

máy chế biến, bao gồm các vị trí các điểm lấy m u như sau: Điểm 5, Điểm 6, Điểm

t i mỗi điểm khảo sát cần lấy t i 3 vị trí c điều kiện phát triển gần giống nhau, trong toàn bộ khu vực nghiên cứu cần lấy ít nhất t i 4 điểm khảo sát 3 điểm t i khu mỏ và 1 điểm là m u đối sánh reference lấy t i vị trí c điều kiện tự nhiên tương tự nhưng không chịu tác động của mỏ và ho t động khai thác và chế biến

mỏ M u cần lấy cả rễ, thân cây, và lá cây; khối lư ng mỗi m u lấy tối thiểu là

1 g Sau khi lấy phải đư c làm s ch bằng cách lau bằng giấy lọc ẩm, những m u

bị lấm bẩn phải đư c rửa s ch bằng nước, sau đ thấm khô Khi làm s ch cần lập tức cho ngay vào túi đựng m u , ghi nhãn và các thông tin cần thiết thời gian, vị trí, đặc điểm cây Danh sách các loài thực vật đư c thu thập t i khu vực nghiên cứu đư c trình bày trong ảng 3

ảng 3 ảng k hi u thực vật

9 Nephrolepis cordifolia (L.)

Presl

17 Selaginella delicatula (Desv.)

Alst

18 Thelypteris noveboracensis(L.)

Nieuwl

II.2.2 Nhóm phương pháp nghiên cứu trong phòng

II.2.2.1 Ph ng pháp kế thừ và tổng hợp tài iệu

Là phương pháp nghiên cứu truyền thống và quan trọng đư c HVCH sử dụng trong luận văn th c sỹ Với cách đặt vấn đề và định hướng nghiên cứu đã lựa chọn, cơ sở tài liệu đư c HVCH sử dụng để thừa kế chủ yếu từ kết quả của các đề tài nghiên cứu đặc điểm tự nhiên; đặc điểm địa chất và địa tầng; phương pháp khai thác và chế biến khoáng sản chì - kẽm, ô nhiễm mỏ và phương pháp xử lý ô nhiễm mỏ Trong đ , HVCH ưu tiên tham khảo, kế thừa các kết quả nghiên cứu liên quan đến khu vực Ch Đồn hoặc khu vực phụ cận để c những liên hệ về mặt khoa học

- Đối với phần nội về điều kiện tự nhiên, HVCH kế thừa các chuyên đề nghiên cứu của Đề tài: “Nghiên cứu, áp dụng công nghệ tích h p Địa môi trường -

Địa sinh thái nhằm ngăn ngừa, xử lý ô nhiễm môi trường nước t i một số điểm ở các lưu vực sông vùng Tây c và một số báo cáo khoa học của tỉnh c K n

- Đối với phần nội về đặc điểm địa chất địa tầng, HVCH kế thừa các tài liệu

từ cuốn: “Các phân vị địa tầng Việt Nam do Tống Duy Thanh, V Khúc đồng chủ biên;

- Đối với phần nội dung liên quan đến đặc điểm thành phần quặng h a, thành phần khoáng vật quặng, thành phần các nguyên tố chính trong quặng, HCVH kế thừa các đề tài nghiên cứu: Nghiên cứu thành phần đi kèm trong các kiểu tụ khoáng kim lo i cơ bản và kim lo i quý hiếm c triển vọng ở miền c Việt Nam nhằm nâng cao hiệu quả khai thác chế biến khoáng sản và bảo vệ môi trường do Trần Tuấn Anh chủ trì và các đề tài nghiên cứu khác c liên quan

- Đối với phần nội dung dung liên quan đến đặc điểm địa h a, đánh giá tác động của kim lo i nặng đến môi trường và đưa đề xuất phương pháp giảm thiểu, HVCH tham khảo và kế thừa các đề tài nghiên cứu như: Đánh giá ảnh hưởng của

ho t động khai thác và chế biến khoáng sản kim lo i đến môi trường và sức khỏe con người và đề xuất biện pháp giảm thiểu do Ph m Tích Xuân chủ trì năm 2 11; Đặc điểm địa h a và tác h i đối với sức khỏe cộng đồng của nguyên tố chì Pb trong môi trường ở Việt Nam do tập thể tác giả Nguyễn Văn Niệm, Mai Trọng Tú,

ùi Hữu Việt, Nguyễn Anh Tuấn chủ trì thực hiện năm 2 8; Nghiên cứu Đánh giá ảnh hưởng của các bãi thải khai thác và chế biến khoáng sản kim lo i đến môi trường và sức khỏe con người và đề xuất biện pháp giảm thiểu do Ph m Tích Xuân chủ trì năm 2 11 và các đề tài nghiên cứu khác

Các đề tài nghiên cứu trên chứa nhiều thông tin khoa học hữu ích đối với mục tiêu nghiên cứu trong luận văn của HVCH Ngoài việc nghiên cứu về điều kiện

tự nhiên, điều kiện địa chất địa tầng, đặc điểm các khu mỏ [2,3,4,9], các nghiên cứu này c n chỉ ra đư c tác nhân, cơ chế và mức độ ảnh hưởng tới hệ sinh thái và con người và đề xuất đư c một số giải pháp kh c phục và giảm thiểu hiệu quả [1,5,7,8] Việc thừa kế các kết quả nghiên cứu từ các đề tài này đ là tiền đề quan trọng để HVCH giải quyết các nhiệm vụ đặt ra trong luận văn

II.2.2.2 Ph ng pháp phân t h m u

a Phân t h m u n ớ

- Chỉ tiêu TSS: sấy khô giấy lọc c kích thước lỗ ,47 µm và cân, sau đ lọc

m u qua giấy lọc, sau đ giấy lọc l i đư c sấy khô và cân, tính toán kết quả Phương pháp này đư c thực hiện t i Ph ng thí nghiệm Địa môi trường và Ứng phó Biến đổi khí hậu - Đ i học Quốc gia Hà Nội

- Chỉ tiêu pH và Eh: đo trực tiếp bằng máy HORI A pH COND METER 54; độ nh y phân tích là 0,01 đối với pH và 0,1 mV đối với Eh Phương pháp này

D-đư c thực hiện t i Ph ng thí nghiệm Địa môi trường và Ứng ph iến đổi khí hậu -

Đ i học Quốc gia Hà Nội

- Chỉ tiêu COD, BOD5: phân tích bằng phương pháp ủ và chuẩn độ bằng công nghệ ngư c d ng Dicromat; độ nh y phân tích là 0,01 mgO/l Phương pháp này đư c thực hiện t i Ph ng thí nghiệm Sinh thái và Môi trường - Khoa Sinh học - Trường Đ i học Khoa học Tự nhiên

- Nguyên tố As và các nguyên tố Pb, Zn, Cd, Fe: phân tích bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS trên hệ thống 280FS AA (VGA77, Agilent); độ nh y phân tích là 0,2 µg/l đối với As, độ nh y phân tích 24 FS là Pb (0,1 mg/l), Zn (0,02 mg/l), Cd (0,02 mg/l), Fe (0,05 mg/l); độ nh y phân tích GTA

120 là Pb (0,2 µg/l), Zn (0,05 µg/l), Cd (0,02 µg/l), Fe (0,1 µg/l) Phương pháp này

đư c thực hiện t i Ph ng thí nghiệm Địa môi trường và Ứng ph iến đổi khí hậu -

Đ i học Quốc gia Hà Nội

b Phân t h m u trầm t h, đ t, đá, quặng và đuôi thải

- Đặc điểm kiến trúc và thành phần khoáng vật của đá, quặng và đuôi thải: các m u đư c gia công thành lát mỏng th ch học bằng thiết bị c t uehler Isomet®

5 và máy mài m u uehler etaGrinder-Polisher theo độ dày tiêu chuẩn , 3mm hoặc dày khoảng , 6 mm đối với m u c cấu t o tương đối bở rời Đặc điểm kiến trúc và thành phần khoáng vật của lát mỏng đư c nghiên cứu dưới kính hiển vi phân cực Carl Zeiss Phương pháp này đư c thực hiện t i Ph ng thí nghiệm Phân tích lát mỏng - Khoa Địa chất - Trường Đ i học Khoa học Tự nhiên

- Thành phần hoá học của m u đá, quặng và đuôi thải: m u đư c sấy khô, nghiền mịn, ép m u 8-12g m u và tiếp tục sấy ở nhiệt độ 1 °C (3-5h trước khi phân tích M u đư c phân tích bằng phương pháp huỳnh quang tia X XRF trên hệ thống thiết bị XRF Shimadzu XRF-1800) Thiết bị đư c vận hành với công suất chùm tia X 4, kW hiệu điện thế 4 kV và cường độ d ng 95 mA Độ nh y phân tích: 1 hàm lư ng % khối lư ng d ng oxit của các nguyên tố chính c độ nh y phân tích > 0, 1% bao gồm: SiO2, TiO2, Al2O3, ΣFexOy, MnO, MgO, CaO, Na2O,

K2O, P2O5, và hàm lư ng mất khi nung LOI xác định ở 11 °C; 2 hàm lư ng ppm các nguyên tố vết c độ nh y phân tích > 15 ppm bao gồm các nguyên tố Cd,

As, S, V, Ni, Cr, Cu, Zn, Nb, Rb, Sr, Y, Zr, Ba, Pb, La, Ce, La, Nd Phương pháp này đư c thực hiện t i Ph ng thí nghiệm XRF - Khoa Địa chất - Trường Đ i học Khoa học Tự nhiên

- pH và Eh của m u đất và trầm tích: đối với Eh của trầm tích đư c đo trực tiếp bằng máy HORI A pH COND METER D-54 với đô nh y ,,1 mV Đối với

pH, m u đư c sấy khô, nghiền mịn, dùng nước cất hoà tan m u bột và đưa vào máy

l c, sau 4 giờ dung dịch m u đư c xác định pH bằng máy HORI A pH COND METER D-54 với Độ nh y phân tích là , 1 độ pH Phương pháp này đư c thực hiện t i Phòng thí nghiệm Địa môi trường và Ứng ph iến đổi khí hậu - Đ i học Quốc gia Hà Nội

- Nguyên tố As và các nguyên tố Zn, Pb, Cd, Fe: m u đư c sấy khô, nghiền mịn, việc phá m u để chuyển m u bột thành dung dịch đư c thực hiện bằng phương pháp ba a xít (HNO3, H2SO4, HCl trong bình sử dụng hệ thống phá m u bằng l vi

s ng Dung dịch m u sau khi phá đư c lọc, pha loãng và xác định hàm lư ng các kim lo i nặng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử trên hệ thống AAS (280FS AA, VGA77, Agilent) Độ nh y phân tích là 0,2 µg/kg đối với As; độ nh y phân tích 24 FS: Pb ,1 mg l , Zn , 2 mg l , Cd , 2 mg l , Fe , 5 mg l ; Độ

nh y phân tích GTA 12 : Pb ,2 µg l , Zn , 5 µg l , Cd , 2 µg l , Fe ,1 µg l Phương pháp này đư c thực hiện t i Ph ng thí nghiệm Địa môi trường và Ứng ph iến đổi khí hậu - Đ i học Quốc gia Hà Nội

c Phân t h m u thự v t

Nguyên tố As và các nguyên tố Zn, Pb, Cd, Fe: m u tươi đư c c t nhỏ, sấy khô, nghiền mịn Việc phá m u để chuyển m u bột thành dung dịch đư c thực hiện bằng phương pháp ba axit trong bình sử dụng hệ thống phá m u bằng l vi s ng Dung dịch m u sau khi phá đư c lọc, pha loãng và xác định hàm lư ng các kim lo i nặng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử trên hệ thống AAS 28 FS

AA, VGA77, Agilent Độ nh y phân tích là ,2 µg kg đối với As; độ nh y phân tích 24 FS: Pb ,1 mg l , Zn , 2 mg l , Cd , 2 mg l , Fe , 5 mg l ; Độ nh y phân tích GTA 120: Pb (0,2 µg/l), Zn (0,05 µg/l), Cd (0,02 µg/l), Fe (0,1 µg/l) Phương pháp này đư c thực hiện t i Ph ng thí nghiệm Địa môi trường và ứng ph với biến đổi khí hậu - Trường Đ i học Khoa học Tự nhiên

II.2.2.3 Ph ng pháp đánh giá h t ợng môi tr ờng n ớ

a ôi tr ờng n ớ

Hai Quy chuẩn Việt Nam chính đư c sử dụng để đánh giá hàm lư ng kim

lo i nặng trong nước là: i QCVN 4 :2 11 TNMT - Quy chuẩn quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 4 đư c sử dụng để đánh giá các m u nước lấy trong các khu khai thác và chế biến khoáng sản, t i các bể l ng xử lý trước khi đưa ra tự nhiên) QCVN 40 nêu rõ giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải đư c tính toán như sau:

lư ng d ng chảy V nên đã áp dụng Kq= ,9 theo quy định;

- Kf là hệ số lưu lư ng nguồn thải ứng với tổng lưu lư ng nước thải của các

cơ sở công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải Trong khu vực mỏ chì - kẽm Nam Ch Đồn, ho t động khai thác khoáng sản đư c chế biến tai Nhà máy …

L ng Váng, tổng dung lư ng nguồn thài từ nhà máy c F<5 m3 24h nên hệ số Kf

đư c xác định là 1,2

- Cột A quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước đư c dùng cho mục đích cấp nước sinh ho t Cột quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh ho t

ii Đối với m u nước đư c lấy sau khi qua các bể l ng để đưa ra tự nhiên, HVCH áp dụng theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường: QCVN 8-

MT:2015/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lư ng nước mặt QCVN

8 Theo quy chuẩn này, giá trị giới h n các thông số chất lư ng nước mặt của 5 nguyên tố: Zn, Pb, Mn, As, Cd như sau ( ảng 5):

A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh ho t nhưng phải áp dụng công nghệ

xử lý phù h p hoặc các mục đích sử dụng như lo i 1 và 2

B1 - Dùng cho mục đích tưới tiêu, thủy l i hoặc các mục đích sử dụng khác

có yêu cầu chất lư ng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như lo i 2

B2 - Giao thông thủy và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lư ng thấp Khu vực nghiên cứu c hành chính địa lý là trung tâm của Ch Đồn, mật độ dân số cao, mô hình sinh kế g n liền với nông nghiệp, d ng chảy mặt của sông suối chủ yếu đư c dùng với mục đích tưới tiêu, thủy l i nên HVCH đã sử dụng tiêu chí

1 để đánh giá chất lư ng nước mặt

b ôi tr ờng đ t

Kết quả phân tích hàm lư ng kim lo i nặng trong m u đất đư c HVCH sử dụng QCVN 3-MT:2 15 TNMT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về giới h n cho phép của một số kim lo i nặng để đánh giá QCVN 3 ( ảng 6)

ảng 6 Gi i hạn tối đa hàm ượng tổng số của m t số kim oại nặng

Để đánh giá hàm lư ng kim lo i nặng trong môi trường trầm tích, HVCH đã

áp dụng QCVN 43:2012/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về trầm tích

Phân tích số liệu thống kê là một công cụ hiệu quả đối với các nhà địa h a

nhằm phát hiện ra các quy luật phân bố các nguyên tố, khoáng vật và mối quan hệ

giữa chúng SPSS, Exel là hai phần mềm rất hiệu quả trong việc phân tích số liệu

thống kê n i chung và số liệu địa h a n i riêng Vì vậy trong luận văn, việc xử lý số

liệu đư c HVCH thực hiện trên hai phần mềm nêu trên

Sử dụng kĩ thuật thống kê thăm d để tính toán các tham số thống kê tổng

h p như giá trị trung bình, khoảng tin cậy 95 % của giá trị trung bình, giá trị trung

bình c t xén 5 %, trung vị, độ lệch tiêu chuẩn, giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất, độ

trải, độ nhọn, độ bất đối xứng Qua kĩ thuật này cho phép rà soát số liệu, chỉ ra

những giá trị bất thường, những khoảng trống và những giá trị đặc biệt, đánh giá

phân phối của tập m u Kĩ thuật thống kê tần số để đánh giá số lư ng các tr m khảo

sát và tỷ lệ phần trăm ở một mức hàm lư ng cụ thể nào đ , qua đ c thể đưa ra