Nghiên cứu tuyển quặng 3 vùng mỏ Cóc mẫu MCQIII2 bằng sơ đồ kết hợp tuyển nổi trọng lực và tuyển nổi thông thường độ hạt 0,5mm

MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC QUẶNG APATIT Ở TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM………………………..……11 1.1.Khái niệm và phân loại quặng Apatit. 11 1.2.Trữ lượng và tình hình khai thác quặng apatit. 12 1.2.1.Trữ lượng và tình hình khai thác quặng apatit trên thế giới. 12 1.2.2. Trữ lượng và tình hình khai thác quặng apatit ở nước ta. 14 1.3.Tình hình nghiên cứu làm giàu quặng apatit. 16 1.3.1.Tình hình nghiên cứu làm giàu quặng apatit nghèo trên thế giới. 16 1.3.2 Tình hình nghiên cứu làm giàu quặng apatit loại III ở nước ta. 18 CHƯƠNG 2 KHÁI QUÁT VỀ ĐỊA CHẤT, TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ TUYỂN QUẶNG APATIT LOẠI 3 LÀO CAI 20 2.1 GIớI THIệU Về KHU Mỏ APATIT LÀO CAI. 20 2.1.1 Vị trí địa lý. 20 2.1.2 Giao thông vận tải. 20 2.1.3 Dân cư. 21 2.1.4 Địa hình. 21 2.1.5 Khí hậu. 22 2.1.6 Điện lực và nhiên liệu. 22 2.1.7 Lịch sử phát triển của khu mỏ. 22 2.2 Giới thiệu về quặng apatít Lào Cai. 23 2.2.1 Đặc điểm địa chất. 23 2.3 .Tình hình tài nguyên quặng apatit loại 3 Lào Cai 27 2.4. Đặc điểm của quặng nguyên khai. 30 2.5 Tình hình khai thác và tuyển quặng Apatít. 31 2.5.1 Công tác khai thác. 31 2.5.2 Công tác tuyển khoáng và các nhà máy tuyển. 32 2.6 Các nhà máy tuyển Apatít. 33 2.6.1 Giới thiệu về nhà máy tuyển quặng Cam Đường. 33 2.6.1.1 Công suất sản xuất và chế độ làm việc của nhà máy. 34 2.6.1.2 Sơ đồ công nghệ. 35 CHƯƠNG 3 : GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ TUYỂN NỔI HYDROFLOAT 39 3.1 Thiết bị tuyển nổi trọng lực dựa trên nguyên lý tầng sôi 39 3.1.1 Nguyên lý tuyển tầng sôi. 39 3.1.2. Thiết bị tuyển nổi trọng lực Hydrofloat. 41 CHƯƠNG 4 MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP VÀ MẪU NGHIÊN CỨU 50 4.1 Mục đích nghiên cứu 50 4.2 Mẫu nghiên cứu 51 4.3 Mẫu thuốc tuyển 54 4.3.1 Mẫu thuốc tuyển nổi trọng lực 54 4.3.2 Mẫu thuốc tuyển nổi 54 4.3.3.Thiết bị thí nghiệm 54 4.3.1.Thiết bị tuyển nổi truyền thống. 58 4.3.2 Phương pháp thí nghiệm 58 CHƯƠNG 5 THÍ NGHIỆM TUYỂN NỔI 0,2MM 61 5.1. Cách thức tiến hành thí nghiệm điều kiện 61 5.2. Thí nghiệm xác định nồng độ bùn tối ưu 62 5.3 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng chi phí Na2CO3 . 63 5.4.Thí nghiệm xác định ảnh hưởng chi phí thủy tinh lỏng đến kết quả tuyển nổi. 65 5.5. Thí nghiệm xác định chi phí thuốc tập hợp MD 68 5.6. Sơ đồ tuyển nổi vòng hở với các khâu tuyển tinh 70 5.8. Sơ đồ thí nghiệm tuyển nổi vòng kín 75 CHƯƠNG 6. THÍ NGHIỆM TUYỂN NỔI TRỌNG LỰC 78 6.1. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng nước tạo tầng sôi 78 6.2. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của chi phí xô đa 80 6.3. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của chi phí thủy tinh lỏng 82 6.4. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của chi phí thuốc tập hợp 84 6.5 Sơ đồ tuyển kết hợp 86 KẾT LUẬN 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC QUẶNG

APATIT Ở TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM……… ……

11 1.1.Khái niệm và phân loại quặng Apatit 11

1.2.Trữ lượng và tình hình khai thác quặng apatit 12

1.2.1.Trữ lượng và tình hình khai thác quặng apatit trên thế giới 12

1.2.2 Trữ lượng và tình hình khai thác quặng apatit ở nước ta 14

1.3.Tình hình nghiên cứu làm giàu quặng apatit 16

1.3.1.Tình hình nghiên cứu làm giàu quặng apatit nghèo trên thế giới 16

1.3.2 Tình hình nghiên cứu làm giàu quặng apatit loại III ở nước ta 18

CHƯƠNG 2 KHÁI QUÁT VỀ ĐỊA CHẤT, TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ TUYỂN QUẶNG APATIT LOẠI 3 LÀO CAI 20

2.1 GIỚI THIỆU VỀ KHU MỎ APATIT LÀO CAI 20

2.1.1 Vị trí địa lý 20

2.1.2 Giao thông vận tải 20

2.1.3 Dân cư 21

2.1.4 Địa hình 21

2.1.5 Khí hậu 22

2.1.6 Điện lực và nhiên liệu 22

2.1.7 Lịch sử phát triển của khu mỏ 22

2.2 Giới thiệu về quặng apatít Lào Cai 23

2.2.1 Đặc điểm địa chất 23

2.3 Tình hình tài nguyên quặng apatit loại 3 Lào Cai 27

2.4 Đặc điểm của quặng nguyên khai 30

2.5 Tình hình khai thác và tuyển quặng Apatít 31

2.5.1 Công tác khai thác 31

2.5.2 Công tác tuyển khoáng và các nhà máy tuyển 32

2.6 Các nhà máy tuyển Apatít 33

2.6.1 Giới thiệu về nhà máy tuyển quặng Cam Đường 33

2.6.1.1 Công suất sản xuất và chế độ làm việc của nhà máy 34

2.6.1.2 Sơ đồ công nghệ 35

CHƯƠNG 3 : GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ TUYỂN NỔI HYDROFLOAT 39

3.1 Thiết bị tuyển nổi trọng lực dựa trên nguyên lý tầng sôi 39

3.1.1 Nguyên lý tuyển tầng sôi 39

3.1.2 Thiết bị tuyển nổi trọng lực Hydrofloat 41

CHƯƠNG 4 MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP VÀ MẪU NGHIÊN CỨU .50 4.1 Mục đích nghiên cứu 50

4.2 Mẫu nghiên cứu 51

4.3 Mẫu thuốc tuyển 54

4.3.1 Mẫu thuốc tuyển nổi trọng lực 54

4.3.2 Mẫu thuốc tuyển nổi 54

4.3.3.Thiết bị thí nghiệm 54

4.3.1.Thiết bị tuyển nổi truyền thống 58

4.3.2 Phương pháp thí nghiệm 58

CHƯƠNG 5 THÍ NGHIỆM TUYỂN NỔI -0,2MM 61

5.1 Cách thức tiến hành thí nghiệm điều kiện 61

5.2 Thí nghiệm xác định nồng độ bùn tối ưu 62

5.3 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng chi phí Na2CO3 63

5.4.Thí nghiệm xác định ảnh hưởng chi phí thủy tinh lỏng đến kết quả tuyển nổi 65

5.5 Thí nghiệm xác định chi phí thuốc tập hợp MD 68

5.6 Sơ đồ tuyển nổi vòng hở với các khâu tuyển tinh 70

5.8 Sơ đồ thí nghiệm tuyển nổi vòng kín 75

CHƯƠNG 6 THÍ NGHIỆM TUYỂN NỔI TRỌNG LỰC 78

6.1 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng nước tạo tầng sôi 78

6.2 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của chi phí xô đa 80

6.3 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của chi phí thủy tinh lỏng 82

6.4 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của chi phí thuốc tập hợp 84

6.5 Sơ đồ tuyển kết hợp 86

KẾT LUẬN 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Trữ lượng dự trữ (khai thác) và trữ lượng tài nguyên của các

nước đứng đầu thế giới thời điểm 2010 .12

Bảng 1.2 Sản lượng khai thác quặng apatit các nước trên thế giới 13

Bảng 1.3 Trữ lượng quặng apatit đã thăm dò và trữ lượng dự báo (Tính đến ngày 31/12/2011) 14

Bảng 1.4 Thành phần hóa học trong quặng Apatit Lào Cai 15

Bảng 1.5 Tình hình khai thác quặng apatit ở nước ta 15

Bảng 2.1 : Trữ lượng quặng 3 các khai trường , kho lưu thuộc vùng trung tâm còn lại tính đến 31/12/2010 27

Bảng 2.2 : Thành phần hóa học và khoáng vật quặng Apatit 30

Bảng 2.5: Kết quả nghiên cứu tuyển quặng apatit loại 3 33

Bảng 2.6 : Thành phần hoá học của quặng thành phẩm 34

Bảng 3.1 Bảng thông số của thiết bị tuyển Hydrofloat 45

Bảng 4.2 Kết quả phân tích thành phần độ hạt 52

Bảng 4.3 Bảng phân tích hoá toàn phần 52

Bảng 4.4 Bảng thành phần khoáng vật khi phân tích rơnghen 53

Bảng 5.1 Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng nồng độ bùn 62

Bảng 5.2: Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng chi phí Na2CO3 64

Bảng 5.3: Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng chi phí thủy tinh lỏng .66

Bảng 5.4: Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng chi phí thuốc tập hợp MD: 68

Bảng 5.5: Kết quả thí nghiệm tuyển nổi vòng hở với các khâu tuyển tinh .73 Bảng 5.6: Kết quả thí nghiệm sơ đồ tuyển nổi vòng hở với 03 khâu tuyển

Bảng 5.7: Kết quả thí nghiệm vòng kín 77

Bảng 6.1 Kết quả thí nghiệm tuyển với lưu lượng nước thay đổi 78

Bảng 6.2 Kết quả thí nghiệm tuyển với chi phí xô đa thay đổi 80

Bảng 6.3 Kết quả thí nghiệm tuyển với chi phí thủy tinh lỏng thay đổi 82

Bảng 6.4 Kết quả thí nghiệm tuyển với chi phí thuốc tập hợp thay đổi 84

Bảng 6.5 Kết quả sơ đồ kết hợp tuyển nổi trọng lực và tuyển nổi thông thường 86

DANH MỤC HÌNH

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy Hydrofloat 44

Hình 3.2 Quy mô thử nghiệm để đánh giá hoạt động của thiết bị Hydrofloat 46

Hình 3.3 Kết quả thử nghiệm thu hồi Photphat thô 47

Hình 3.4 Máy tuyển Hydrofloat quy mô bán công nghiệp 47

Hình 3.5 Thiết bị Hydrofloat trong sản xuất 48

Hình 3.6 Thu hồi khoáng vật đồng có kích thước 250 µm không được giải phóng từ một dòng đuôi thải thể hiện tốc độ nổi cao của thiết bị HydroFloat 49

Hình 3.7 Kali thô thu hồi từ vòng tuyển vét với kích thước cấp liệu vượt quá 3mm 49

Hình 4.1 Sơ đồ gia công mẫu quặng nguyên khai 51

Hình 4.2: Ảnh chụp mẫu MCQIII-2 53

Hình 4.4 Thiết bị tuyển nổi trọng lực tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Tuyển khoáng Đại học Mỏ Địa chất 57

Hình 4.5 Sơ đồ thí nghiệm tuyển nổi trọng lực 59

Hình 4.6 Sơ đồ thí nghiệm tuyển nổi truyền thống 60

Hình 5.1: Ảnh hưởng nồng độ bùn đến kết quả tuyển nổi 63

Hình 5.2: Ảnh hưởng của chi phí Na2CO3 đến kết quả tuyển nổi 65

Hình 5.3: Ảnh hưởng của chi phí thủy tinh lỏng đến kết quả tuyển nổi .67

Hình 5.4: Ảnh hưởng của chi phí thuốc tập hợp MD đến kết quả tuyển nổi 69

Hình 5.5: Sơ đồ tuyển nổi vòng hở một tuyển tinh 70

Hình 5.6: Sơ đồ tuyển nổi vòng hở hai tuyển tinh 71

Hình 5.7: Sơ đồ tuyển nổi vòng hở ba tuyển tinh 72

Hình 5.8: Sơ đồ tuyển nổi vòng hở với 3 khâu tuyển tinh và 01 khâu

tuyển vét 74

Hình 5.9: Sơ đồ thí nghiệm vòng kín với 03 khâu tuyển tinh và 01 khâu

tuyển vét 76Hình 6.1 Đồ thị ảnh hưởng của lưu lượng nước đến kết quả tuyển nổitrọng lực 79Hình 6.2 Đồ thị ảnh hưởng chi phí xô đa đến kết quả tuyển nổi trọnglực 81Hình 6.3 Đồ thị ảnh hưởng chi phí thuỷ tinh lỏng đến kết quả tuyển nổitrọng lực 83Hình 6.4 Đồ thị ảnh hưởng chi phí thuốc tập hợp tuyển nổi trọng lực 85Hình 6.5 : Sơ đồ kiến nghị 89

MỞ ĐẦU

Quá trình công nghệ chế biến quặng apatit sau công đoạn khai thác từ

mỏ để thu hồi apatit là một quá trình đa dạng, phức tạp và phong phú Quátrình này bao gồm nhiều giải pháp và quy trình kỹ thuật khác nhau để áp dụngcho các đối tượng quặng đầu apatit có tính chất khác nhau đang tồn tại trongthực tế ở Việt Nam

Theo những tài liệu điều tra thăm dò địa chất thì apatit Việt Nam có trữlượng ước tính đạt tới hàng trăm triệu tấn, phân bố ở vùng Tây Bắc Bộ và tậptrung chủ yếu tại Lào Cai Apatit Lào Cai là nguồn nguyên liệu chủ yếu đểsản xuất phân lân Trữ lượng quặng loại 1, 2, 3 đã được thăm dò đánh giá đếnngày 31/12/2011 vào khoảng 538 triệu tấn trong đó quặng loại 3 khoảng 244triệu tấn

Ngày nay, với sự phát triển của nền nông nghiệp nước nhà, nhu cầuphân bón trong nước ngày càng cao trong đó đặc biệt là các loại phân chứagốc phosphat Để đáp ứng nhu cầu, việc khai thác quặng apatit ngày càngđược đẩy mạnh Do nguồn cung cấp nguyên liệu chính cho các nhà máy tuyểnhiện nay là quặng apatit loại 3, nên việc nghiên cứu công nghệ tuyển các loạiquặng apatit loại 3 cần phải tiếp tục để tăng hiệu quả quá trình tuyển đồngthời đáp ứng được nhu cầu nguyên liệu ngày càng tăng của các nhà máy hóachất và các nhà máy sản xuất phân bón trên cả nước

Thực hiện đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu tuyển quặng 3 vùng mỏ Cóc mẫu

MCQIII-2 bằng sơ đồ kết hợp tuyển nổi trọng lực và tuyển nổi thông thường độ hạt -0,5mm” giúp bản thân em nắm vững kiến thức về tuyển

khoáng nói chung và tuyển nổi nói riêng, có cái nhìn tổng quát hơn, sâu sắchơn về phương pháp tuyển nổi, đặc biệt là với tuyển quặng apatit

1 Mục tiêu của đề tài

- Đánh giá khả năng kết hợp phương pháp tuyển nổi trọng lực và tuyểnnổi thông thường để tuyển có hiệu quả mẫu quặng III vùng Mỏ Cóc- Lào Cai

- Xác định các thông số và sơ đồ tuyển để từ quặng MCQIII-2 thu đượctinh quặng apatit có hàm lượng P2O5 ≥ 32%

- Trên cơ sở đó, đánh giá khả năng ứng dụng của thiết bị tuyển nổi trọnglực vào thực tế để cải thiện sơ đồ xử lý quặng apatit loại IIIvà khả năng kếthợp phương pháp tuyển nổi trọng lực và tuyển nổi thông thường để tuyển hiệuquả quặng loại III tại Lào Cai

2.Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Cách tiếp cận

Trên cơ sở tài liệu tham khảo thí nghiệm tuyển nổi thông thường vàtuyển nổi trọng lực đối với apatit loại III tại Việt Nam và thế giới Sau đó tối

ưu hóa các thông số điều kiện của quá trình

Phương pháp nghiên cứu

- Tổng hợp tài liệu về tuyển quặng apatit nói chung và quặng apatit –thạch anh trên thế giới và Việt Nam

- Thí nghiệm trong phòng thí nghiệm: tuyển nổi thí nghiệm điều kiện,tuyển nổi vòng hở, tuyển nổi vòng kín, tuyển nổi trọng lực và đưa ra cácthông số tối ưu

- Đánh giá và đưa ra kết luận

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu tuyển mẫu quặng apatit loại III vùng Mỏ Cóc - Lào Cai cấphạt -0,5 mm

Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu tuyển quặng MCQIII-2 (apatit loại III vùng Mỏ Cóc – LàoCai) bằng phương pháp kết hợp tuyển nổi trọng lực và tuyển nổi thôngthường.

Mặc dù chúng em đã hết sức cố gắng xong bản đồ án không tránh khỏi cácthiếu xót Rất mong được sự chỉ bảo, góp ý của Thầy cô giáo và các bạn đểcuốn đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin được bày tỏ sự biết ơn các thầy cô trong bộ môn tuyển khoáng, đặcbiệt là Thầy Nguyễn Hoàng Sơn đã chỉ bảo, giúp đỡ tận tình để chúng emhoàn thành cuốn đồ án này

Hà Nội ,ngày 12 tháng 6 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Vũ Văn Hoàng Vũ Thị Hiên

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC QUẶNG APATIT Ở

TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1.Khái niệm và phân loại quặng Apatit.

Đá phosphat thường chứa khoáng vật apatit Các mỏ quặng apatit đượcchia làm ba kiểu chính: trầm tích , macma và guano Đến nay người ta đã biếtđược khoảng 200 dạng khoáng vật phosphat, nhiều nhất là họ apatit

Apatit là quặng chứa hợp chất của phospho, có công thức hoá học tổngquát là Ca5(PO4)3F hoặc Ca5(PO4)3Cl Nó là nguyên liệu chính để sản xuấtphospho và các hợp chất của nó Phospho và các hợp chất chứa phospho đượcứng dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân, ngành công nghiệp phân bón sửdụng khoảng 90% nhu cầu về phospho, ở đây phospho được sử dụng dướidạng các loại phân bón chứa phosphat (phân lân) như supe phosphat đơn vàkép, amophos, nitrophos, phosphat kết tủa, các loại phân lân nung chảy Cácngành công nghiệp khác sử dụng 10% nhu cầu còn lại Phospho đỏ được sửdụng rộng rãi trong luyện kim và công nghiệp sản xuất diêm, phosphatnatritrong công nghiệp sản xuất bột giặt và chất tẩy rửa, phosphatcanxi trong côngnghiệp sản xuất giấy, ferophospho trong công nghiệp luyện kim, các este củaaxit phosphoric trong công nghiệp chất dẻo, thuốc trừ sâu và hoá dược, cáchợp chất sunfua và clorua chứa phospho là những hoá chất quan trọng trongtổng hợp hữu cơ

Theo thành phần hoá học, khoáng vật, thạch học quặng apatit được phânchia ra bốn dạng cơ bản:

 Quặng loại I là loại apatit đơn khoáng giàu P2O5 (hàm lượng từ 28% trởlên)

 Quặng loại II là loại apatit dolomit (hàm lượng P2O5 18-26%)

 Quặng loại III là loại apatit thạch anh (hàm lượng P2O5 từ 14-18%)

 Quặng loại IV là apatit-dolomit-thạch anh (hàm lượng P2O5 từ 8-14%).

1.2.Trữ lượng và tình hình khai thác quặng apatit.

1.2.1.Trữ lượng và tình hình khai thác quặng apatit trên thế giới.

Theo thống kê, trữ lượng quặng apatit trên thế giới hiện vào khoảng63,1 tỉ tấn P2O5 Trong đó, quặng apatit – cacbonat là kiểu phosphorit trầmtích khá phổ biến trên thế giới là nguồn nguyên liêu phosphat khổng lồ cungcấp khoảng 80-90% sản lượng phosphat trên toàn thế giới trong 10 năm qua.Những bể quặng apatit chủ yếu nằm ở Nga, Cộng hòa Nam Phi, Braxin, PhầnLan, Dimbabue, Canada; còn photphorit có ở nhiều nơi, nhất là Châu Phi, Bắc

Mỹ

Bảng 1.1 Trữ lượng dự trữ (khai thác) và trữ lượng tài nguyên của các nước

đứng đầu thế giới thời điểm 2010

- Tài nguyên: nguồn quặng apatit ở mọi cấp độ có thể được khai thác ởmột thời điểm trong tương lai, bao gồm nguồn dự trữ.

Bảng 1.2 Sản lượng khai thác quặng apatit các nước trên thế giới

1.2.2 Trữ lượng và tình hình khai thác quặng apatit ở nước ta.

Quặng apatit Lào Cai có nguồn gốc liên quan chặt chẽ đến phụ thành

hệ dolomit – lục nguyên được tạo thành trong điều kiện biển tiến với sự sụtlún kiểu địa hào vào đầu giai đoạn hoạt động nền Rifei – Paleozoi và đượctrải qua quá trình biến chất khu vực yếu Từ Rifei muộn đáy bồn trầm tíchđược nâng lên cao, sau đó lại bị lún chìm với nhiều lần dao động hình thành

hệ lục nguyên – cacbonat (Điệp Cam Đường) được chia ra 3 phụ thành hệ:phụ thành hệ lục nguyên - cacbonat (tầng KS1 đến KS3) có bề dày 430m, phụthành hệ dolomit - lục nguyên chứa photphat (tầng KS4 đến KS7) có bề dày300m và phụ thành hệ lục nguyên – cacbonat (tầng KS8) có bề dày 350m

Phụ thành hệ dolomit – lục nguyên chứa photphat đã bị biến chất được đặctrưng bởi các đá phiến giàu dolomit, apatit, thạch anh, muscovit, fenspat

Bảng 1.3 Trữ lượng quặng apatit đã thăm dò và trữ lượng dự báo (Tính đến

Bảng 1.4 Thành phần hóa học trong quặng Apatit Lào Cai

Giai đoạn sắp tới, quặng III không chỉ được sử dụng trực tiếp cho sảnxuất phân bón mà còn để cung cấp cho nhu cầu sản xuất thức ăn gia súc, sảnxuất axit photphoric trích ly đáp ứng cho nhu cầu hóa chất trong nước đangngày càng tăng Do đó, việc nghiên cứu khai thác, chế biến và sử dụng quặngIII vẫn là điều cần thiết

1.3.Tình hình nghiên cứu làm giàu quặng apatit.

1.3.1.Tình hình nghiên cứu làm giàu quặng apatit nghèo trên thế giới.

Quặng apatit là nguồn nguyên liệu vô cùng quý giá, nguồn cung cấpchính gốc PO43- Vấn đề sử dụng triệt để quặng apatit không phải là vấn đềmới nhưng luôn là vấn đề lớn, ngay cả các nhà quản lý ở cấp vĩ mô cũng thấyđược điều ấy Có rất nhiều công trình nghiên cứu đã công bố, việc lựa chọnphương pháp làm giàu quặng apatit nghèo thì phụ thuộc rất nhiều vào thànhphần khoáng vật đi kèm và cách xử lý khoáng vật đi kèm đó Tùy vào thànhphần của quặng mà người ta có thể áp dụng những phương pháp làm giàu nhưsau: sàng, rửa, đãi, tuyển từ, tuyển tĩnh điện, xử lý nhiệt, xử lý hóa học, tuyểnnổi hoặc kết hợp nhiều phương pháp khác nhau

Ở Nga, quặng ở Kovdor là quặng manhetit – apatit, chứa trung bình 7,0-7,8% P2O5 sau khi tách từ ướt nâng hàm lượng lên 8-13% P2O5 rồi cô đặc vàkhử Slam loại 0,044 mm trong xyclon thủy lực, nghiền bã tới 40-43% -0,074,khử Slam loại 0,01 mm đưa vào tuyển nổi

Ở mỏ Phalabowa ở Nam Phi có 3 dạng quặng chứa apatit: piroxen,phoskorit và cacbonanit có hàm lượng P2O5 7-11,5%, ngoài khoáng vật có ích

là apatit, quặng còn có chứa manhetit và đồng sunfua Cả 3 kiểu quặng nàyđược làm giàu theo những công đoạn riêng: tuyển nổi đồng sunfua, tuyển từvới manhetit và tuyển nổi với phosphat Nhờ sơ đồ công nghệ thích hợp màngười ta thu được 6 loại quặng tinh apatit có hàm lượng P2O5 36-40%

Ở mỏ Silinhavi Phần Lan, khai thác quặng nghèo Thành phần khoángvật apatit 10%, canxi và dolomit 20%, mica 65%, khoáng silicat khác 5%.Tinh quặng thu được chứa 35-40% P2O5, ở dạng bánh có độ ẩm 8% dùng đểsản xuất axit trích ly, đuôi thải thì dùng để sản xuất canxit bón ruộng và sảnxuất mica

Ở mỏ Doron Dimbabe, người ta khai thác quặng với tạp chất manhetit

có hàm lượng P2O5 trung bình khoảng 8% Người ta tuyển bằng cánh rửa, đậpchọn lọc, tách từ và tuyển nổi những phần không có tính từ Phần này đượcnghiền đến -0,18 mm, khử Slam 0,04 mm thì thu được quặng tinh có hàmlượng 35%

Đối với những quặng apatit chứa cacbonat và silic, người ta áp dụng cảhai chế độ tuyển: tuyển nổi cacbonat và tuyển nổi phosphat Thí dụ như quặngJhamacotra (Ấn Độ), Guizhoa (Trung Quốc) được áp dụng công nghệ tuyểnnổi cacbonat đơn dùng axit béo làm thuốc tập hợp, chất tạo bọt, dùng axitphosphoric làm thuốc điều chỉnh môi trường ở 3,4-4,5 pH Tinh quặng đạt 34-38% P2O5, 0,8-1% MgO, hệ số thu hồi là 70-90%

Đối với quặng chứa nhiều silic như ở Floia và Tây Nam Hoa kỳ (tương

tự như quặng loại IV Lào Cai) thì áp dụng kết hợp hai giai đoạn: giai đoạnmột là tách dolomit trong môi trường axit, giai đoạn hai là tách apatit ra khỏisilic Tinh quặng thu được 29-30% P2O5, 0,8-1% MgO, thực thu đạt từ 75-89%

Ở Brazin, Rodrigo và các cộng sự đã sử dụng nhiều công đoạn để tuyểnquặng chứa phosphat-dolomit-thạch anh Quặng đầu vào sẽ được gia côngnghiền, tách Slam, tuyển nổi phosphat – dolomit bằng các axit béo (FlotanolD25) trong môi trường kiềm Sản phẩm trong ngăn máy chứa nhiều thạchanh, sản phẩm bột chuyển đổi môi trường về pH = 5,5 bằng axit phosphorichoặc bằng axit citric và tuyển nổi dolomit bằng dầu đậu tương Với quặng đầuvào có hàm lượng P2O5=19% thu được tinh quặng có hàm lượng

P2O5=32,46%

1.3.2 Tình hình nghiên cứu làm giàu quặng apatit loại III ở nước ta.

Ngay từ năm 1958 các nhà khoa học Việt nam và Liên Xô (cũ) đã bắt đầunghiên cứu khả năng làm giàu quặng apatit III tại Mỏ Cóc, Cam Đường, Lào

Cai (16,5% P2O5) với môi tường tuyển gồm xôđa, thuỷ tinh lỏng, dùng xàphòng làm chất tập hợp và đã thu được tinh quặng 35% P2O5; 4% các oxit(sắt, nhôm ) với tỷ lệ thu hồi P2O5 (thực thu) đạt 69% Năm 1960 cũng ởLiên Xô, người ta thử nghiệm tuyển quặng apatit loại III tại Mỏ Cóc với hàmlượng 14,3% P2O5 và thu được tinh quặng chứa 31-32% P2O5với hệ số thựcthu P2O5 gần 60% tại các phòng thí nghiệm ở Việt Nam, các nhà nghiên cứucũng thí nghiệm tuyển quặng apatit với chất tập hợp là natri oleat Các kết quảthí nghiệm cho thấy đối với các mẫu quặng có hàm lượng than cao hoặc chứanhiều muscovit, thì tinh quặng thu được chỉ có hàm lượng P2O5 trung bình cỡ30% với hệ số thực thu thấp (cỡ 50%) Những kết quả trong phòng thí nghiệmvào năm 1974 với quặng ở vùng Cam Đường, Lào Cai, do các chuyên giaLiên Xô thực hiện với mục đích nghiên cứu khả năng dùng quặng apatit loạiIII Lào Cai cho sản xuất phân bón, cho thấy với quặng được nghiền đến cỡhạt 0,1 mm, khử bùn (cỡ hạt 0,01 -0,02 mm), dùng chất tập hợp là cặn rượubậc cao (0,1 - 0,2 kg/T) để tuyển khoáng muscovit và sau đó tiến hành tuyểnkhoáng apatit, thì tinh quặng nhận được có hàm lượng P2O5 là 32% Kết quảthử nghiệm tuyển trên lô lớn (60T) quặng apatit III Lào Cai (16,8 % P2O5) chothấy tinh quặng thu được có hàm lượng P2O5 là 32% với hệ số thực thu 55%.Cũng trong khoảng thời gian này tại một số phòng thí nghiệm ở CHDCNDTriều Tiên, Rumani, CHDC Đức người ta cũng tiến hành thử nghiệm tuyểnquặng apatit loại III Lào Cai với nhiều quy mô thử nghiệm khác nhau vềtuyển quặng apatit loại III nghèo (khoảng 14% P2O5) Qua nghiên cứu, người

ta thấy có thể thu được tinh quặng apatit với hàm lượng P2O5 26 - 32% và hệsố thực thu đạt đến 60 - 70% Nếu tăng hàm lượng P2O5 trong tinh quặng lên (32,2 - 32,7 %) P2O5 thì hệ số này thấp xuống (chỉ đạt cỡ 47 - 50%) Người tacho rằng sở dĩ hệ số thực thu khá thấp vì trong các mẫu quặng nghiên cứu cóchứa nhiều cacbonat và có các thành khoáng hỗn tạp khác làm giảm tính khả

tuyển của quặng apatit Trên cơ sở Nhà máy tuyển quặng apatit đang xâydựng dở dang theo thiết kế của Liên Xô (cũ), Nhà máy tuyển quặng apatitđược xây dựng lại và đi vào hoạt động từ năm 1994 Nhà máy đã hoạt độngnhưng còn nhiều khâu trong dây chuyền công nghệ như tự động hoá đolường, xử lý trung hòa quặng đầu vào v.v còn chưa hoạt động hoặc hoạtđộng kém hiệu quả Quy trình tuyển nổi sử dụng trong Nhà máy là quy trìnhtuyển thuận: tuyển tách khoáng apatit (phần nổi) ra khỏi đuôi tuyển Trongthời gian đầu hoạt động Nhà máy đều sử dụng các loại thuốc tuyển nhậpngoại của Thuỵ Điển Trước 1990 Viện Hoá học Công nghiệp đã thực hiện

Đề tài nghiên cứu chế tạo thuốc tuyển quặng apatit Lào Cai trong khuôn khổ

đề tài cấp Nhà nước KC.06-01 Thuốc tuyển đã qua nhiều giai đoạn thửnghiệm và cải tiến với các tên DPO -92; DPO - 93; DPO - 93A; VH - 2k2 vàgần đây nhất (năm 2000) là VH 2000 Vào những năm 1996 - 2001 Nhà máybắt đầu tuyển thử nghiệm ở quy mô pilot và công nghiệp các loại thuốc tuyển

do Viện Hoá học Công nghiệp nghiên cứu, sản xuất Ngày 16/11/2001,Thuốctuyển VH 2000 của Viện Hoá học Công nghiệp, đã được Hội đồng KHCNcủa Tổng Công ty Hoá chất Việt Nam đánh giá tương đương với một số thuốctuyển nhập ngoại hiện có tại Nhà máy Tổng công ty Hoá chất Việt Nam vàCông ty Apatit Việt Nam đã quyết định sử dụng thuốc tuyển VH 2000 để thaythế một phần các loại thuốc tuyển ngoại Trong các năm từ 1995 Nhà máytuyển quặng apatit Lào Cai đã thử nghiệm và sử dụng thuốc tuyển nội trongsản xuất quặng apatit

CHƯƠNG 2 KHÁI QUÁT VỀ ĐỊA CHẤT, TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ TUYỂN

QUẶNG APATIT LOẠI 3 LÀO CAI 2.1 Giới thiệu về khu mỏ apatit Lào Cai.

2.1.1 Vị trí địa lý.

Khoáng sản apatit Lào Cai nằm ở phía Tây Bắc Bộ nước Cộng hòa xãhội chủ nghĩa Việt Nam (giáp biên giới Việt Nam – Trung Hoa), với chiều dàikhoảng 100 km từ Lũng Pô – Bát Xát đến Bảo Hà thuộc tỉnh Lào Cai, vớichiều rộng từ 1 đến 4 km được chia thành 3 vùng chính là:

Vùng 1 Phân vùng Bát Xát-Ngòi Bo: là trung tâm của khoáng sàngapatit Lào Cai, có chiều dài 33,5 km Là vùng có chữ lượng lớn và ổn địnhnhất

Vùng 2 Phân vung Ngòi Bo-Bảo Hà: Số liệu thăm dò địa chất chưa đầy

đủ để xác định trữ lượng tài nguyên

Vùng 3 Phân vùng Bát Xát-Lũng Pô: Chưa thực hiện thăm dò địa chất

để xác định trữ lượng tài nguyên

Khu vực đã và đang khai thác nằm ở giữa khoáng sàng là nơi có trữlượng quặng loại I tập trung nhất, nó nằm trong địa phận giữa 2 xã CamĐường, Tả Phời và Xã Đồng tuyển thuộc thành phố Lào Cai

2.1.2 Giao thông vận tải.

Khu vực mỏ sử dụng hệ thống giao thông đường bộ là chủ yếu để nốiliền giữa các thị trấn, thị xã, tỉnh, thành phố lân cận Ngoài ra còn có hệ thốngđường sắt Quốc gia và đường sắt nội bộ phục vụ công tác khai thác và tiêu

thụ sản phẩm

Đường ô tô

Từ khu mỏ có đường ô tô chạy thẳng lên thành phố Lào Cai- nối thôngvới quốc lộ 70, xuôi về phía nam nối thông với quốc lộ 4E Trong khu vựckhai thác và chế biến của mỏ có hệ thống đường bộ tương đối quy mô.

Ngoài đường bộ và đường sắt Lào Cai còn có đường sông Sông Hồng

có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển và lưu thông hàng hóa với cáctỉnh, thành phố lân cận…

2.1.4 Địa hình.

Khu vực mỏ nằm trong tỉnh Lào Cai Địa hình thấp dần từ phía Tâyđến phía Đông, các dãy núi thuộc dải Hoàng Liên Sơn chạy theo hướng ĐôngBắc - Tây Nam với độ cao trung bình là 500m

Sông Hồng là con sông chính chảy qua địa phận thành phố Lào Cai,Cam Đường và cách khu mỏ 15 km về phía Đông với hướng chảy chính: TâyBắc- Đông Nam Ngoài sông Hồng khu mỏ còn có các con suối nhỏ chảy xen

kẽ giữa các khu vực…

2.1.5 Khí hậu.

Lào Cai có khí hậu nhiệt đới gió mùa, song do nằm sâu trong lục địa bịchia phối bởi yếu tố địa hình phức tạp nên diễn biến thời tiết có phần thay đổi,khác biệt theo thời gian và không gian Đột biến về nhiệt độ thường xuấthiện ở dạng nhiệt độ trong ngày lên cao hoặc xuống thấp

Khí hậu Lào Cai chia làm hai mùa: mùa mưa bắt đầu từ tháng 4 đếntháng 10, mùa khô bắt đầu từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau Nhiệt độ trungbình nằm ở vùng cao từ 150C ÷ 200C,lượng mưa trung bình từ 1.800mm÷

>2.000mm Nhiệt độ trung bình nằm ở vùng thấp từ 230C ÷ 290C, lượng mưatrung bình từ 1.400mm ÷ 1.700mm

2.1.6 Điện lực và nhiên liệu

Nguồn cung cấp điện chính là mạng điện quốc gia 110/35/6 kv Cácnguồn nguyên nhiên liệu khác được cung cấp bởi các Tổng công ty, nhà máytrong nước

2.1.7 Lịch sử phát triển của khu mỏ.

Apatit được phát hiện năm 1924 và đi vào khai thác từ năm 1940 đếnnăm 1944 do thực dân Pháp sau đó đến phát xít Nhật đã khai thác ở CamĐường, Mỏ Cóc và Làng Mô

Tháng 6 năm 1956 Chính phủ Việt Nam đã đề nghị Chính phủ Liên Xôgiúp đỡ xây dựng và phát triển mỏ với công suất quặng là 500.000 tấn/nămtrên cơ sở trữ lượng của khu Mỏ Cóc

Từ năm 1956 đến năm 1979 mỏ đã đi vào khai thác nửa thủ công nửa

cơ giới,theo phương pháp lộ thiên, bốc xúc đất đá đổ ra các bãi thải để lấyquặng đạt tiêu chuẩn loại I

Từ năm 1980 trở đi mỏ chính thức đi vào khai thác và sử dụng quặngloại III với hàm lượng P2O5 = 20% nhưng việc khai thác không tuân theo mộtbiện pháp cụ thể nên làm tổn thất một lượng lớn quặng loại I Ngoài số đã bóc

trên các công trường cũng có loại quặng loại III chưa được khai thác Đến nay

về cơ bản quặng loại I đã được khai thác gần hết, quặng loại III ở các bãi thảiriêng cũng như ở các khai trường đang được khai thác cung cấp làm nguyênliệu cho các nhà máy tuyển

2.2 Giới thiệu về quặng apatít Lào Cai.

2.2.1 Đặc điểm địa chất.

Quặng apatit Lào Cai là loại quặng thuộc thành hệ metan phosphorit(apatit-dolomit), là thành hệ chủ yếu được sử dụng cho ngành công nghiệpsản xuất phân bón chứa lân ở nước ta Về trữ lượng thuộc thành hệ apatit-dolomit có trữ lượng lớn nhất phân bố dọc theo bờ phải sông Hồng thuộc địaphận Lào Cai Mỏ apatit Lào Cai có chiều dày 200m, rộng từ 1–4 km chạy dài

100 km nằm trong địa phận Việt Nam, từ Bảo Hà ở phía Đông Nam đến BátXát ở phía Bắc, giáp biên giới Trung Quốc

Quặng apatit ở đây được phát hiện từ năm 1924 Các nhà địa chất đãhoàn thành các nghiên cứu về khảo sát chi tiết địa tầng chứa apatit, nghiêncứu cấu trúc kiến tạo của khu mỏ, nghiên cứu và xác định trữ lượng từng loạiquặng

2.2.2 Phân loại theo thạch học.

Căn cứ vào đặc điểm thạch học người ta chia toàn bộ khu mỏ apatit LàoCai thành 8 tầng, ký hiệu từ dưới lên trên (theo mặt cắt địa chất) là tầng cốcsan (KS) KS1, KS2, KS7, KS8 Trong đó, quặng apatit nằm ở các tầng KS4,KS5, KS6 và KS7 Trong từng tầng lại được chia thành các đới phong hóahóa học và chưa phong hoá hoá học

- Tầng KS4 (còn gọi là tầng dưới quặng) là tầng nham thạch apatitcacbonat - thạch anh - muscovit có chứa cacbon Nham thạch của tầng nàythường có màu xám sẫm, hàm lượng chất chứa cacbon tương đối cao, khoángvật chứa cacbonat là đolomit và canxit trong đó đolomit nhiều hơn canxit

Tầng này gồm 2 loại phiến thạch chính là dolomit -apatit - thạch anh và apatit

- thạch anh - dolomit, chứa khoảng 35-40% apatit, các dạng trên đều chứamột lượng cacbon nhất định và các hạt pyrit phân tán xen kẽ nhau, chiều dàycủa tầng này từ 35-40m

- Tầng KS5 (còn gọi là tầng quặng): Đây là tầng apatit cacbonat Nhamthạch apatit cacbonat nằm trên lớp phiến thạch dưới quặng và tạo thành tầngchứa quặng chủ yếu trong khu vực bể photphorit Nằm dọc theo trung tâmkhu mỏ Lào Cai từ Đông Nam lên Tây Bắc chạy dài 25 km Quặng apatit hầunhư đơn khoáng thuộc phần phong hoá của tầng quặng (KS5) có hàm lượngP2O5 từ 28-40% gọi là quặng loại 1, chiều dày tầng quặng dao động từ 3-4mtới 10-12m Ngoài ra, còn có các phiến thạch apatit - đolomit, đolomit -apatit

- thạch anh - muscovit

- Tầng KS6, KS7 (còn gọi là tầng trên quặng) Nằm trên các lớp nhamthạch của tầng quặng và thường gắn liền với các bước chuyển tiếp trầm tíchcuối cùng Nham thạch của tầng này khác với loại apatit cacbonat ở chỗ nó cóhàm lượng thạch anh, muscovit và cacbonat cao hơn nhiều và hàm lượngapatit giảm Phiến thạch của tầng này có màu xỏm xanh nhạt, ở trong đớiphong hoá thường chuyển thành màu nâu sẫm Về thành phần khoáng vật,khoáng vật tầng trên quặng gần giống như tầng dưới quặng nhưng ít muscovit

và hợp chất chứa cacbon hơn và hàm lượng apatit cao hơn rõ rệt Chiều dàycủa tầng quặng này từ 35-40m

2.2.3 Phân loại theo thành phần vật chất.

Dựa vào sự hình thành và thành phần vật chất nên trong khoáng sàngapatit Lào Cai phân chia ra 4 loại quặng khác nhau

- Quặng loại I: Là loại quặng aptatit hầu như đơn khoáng thuộc phầnkhông phong hóa của tầng quặng KS5 hàm lượng P2O5 chiếm khoảng từ 28-40%

- Quặng loại II: Là quặng apatit-dolomit thuộc phần chưa phong hóa củatầng quặng KS5 hàm lượng P2O5 chiếm khoảng 18-25%.

- Quặng loại III: Là quặng apatit-thạch anh thuộc phần phong hóa của tầngdưới quặng KS4 và trên quặng KS6 và KS7, hàm lượng P2O5 chiếm khoảng

từ 12-20%, trung bình khoảng 15%

- Quặng loại IV: Là quặng apatit-thạch anh-dolomit thuộc phần chưaphong hóa của tầng dưới quặng KS4 và các tầng trên quặng KS6 và KS7 hàmlượng P2O5 khoảng 8-10%

Xuất phát từ điều kiện tạo thành của tầng quặng và dựa vào kết quảphân tích thành phần vật chất, vị trí phân bố, đặc tính cơ lý và công nghệ,quặng apatit Lào cai được chia làm 2 kiểu: kiểu quặng apatit nguyên sinh vàkiểu apatit phong hoá Các tầng cốc san được chia làm 2 đới: đới phong hoáhoá học và đới chưa phong hoá hoá học

Quặng apatit loại 3 Lào Cai là quặng apatit- thạch anh nằm trong đớiphong hoá thuộc các KS4 và KS6,7 có chứa 8% ÷ 22% P2O5 là quặng phonghoá (thứ sinh) được làm giàu tự nhiên nên quặng mền và xốp hơn quặngnguyên sinh Đây chính là đất đá thải trong quá trình khai thác quặng apatitloại 1 và là nguyên liệu cho nhà máy tuyển quặng apatit loại 3 Lào Cai

2.2.4 Thành phần hóa học.

Theo các tài liệu địa chất, trong các loại quặng apatit loại 1 loại 2 cũngnhư loại 3, khoáng vật apatit đều có cấu trúc Ca5F(PO4)3 thuộc loại fluoapatit,trong đó có khoảng 42,26% P2O5; 3,78%F và khoảng 50% CaO các mẫuquặng 3 ở các cốc san đã được lấy và phân tích thành phần hóa học

Apatit là khoáng vật của nhóm muối photphat canxi Quặng Apatit cócông thức hóa học là: Ca5 (PO4)(Cl, F)

Các khoáng vật có giá trị công nghiệp của nhóm này là flo-apatit Ca

5-(PO4)3F (trong đó có chứa 42,3%P2O5 và 3,8% F), và clo-Apatit Ca5(PO4)3Cl

(có chứa 41% P2O5 và 6,8% Cl ) Trong đó clo-apatit phổ biến hơn, được sửdụng rộng rãi hơn và thường có gốc OH.Trong apatit thường chứa một lượnglớn nguyên tố Sr,Th,V và đôi khi còn chứa cả Bo Quặng apatit thường cómàu xanh nhạt (hơi xanh) hoặc có màu vàng nhạt, tím và thường có thớ dọc,

có tỷ trọng khoảng 3,18  3,27, nhiệt độ nóng chảy từ 1400  1570C

Quặng sau khi tuyển đạt hàm lượng P2O5 > 33% được cung cấp cho cácnhà máy làm nguyên liệu để sản xuất phân lân, làm phân bón

gian C- P6/m Hằng số mạng

Flo- Apatit : a0= 9,36A0 C0 = 6,88A0

Clo- Apatit : a0= 9,25A0 C0 = 6,85A0

Cấu trúc tinh thể:

Thường ở dạng tinh thể dẹp, mỏng trong các hỗng có dạng lăng trụ lụcphương, dạng cột, dạng kim… đôi khi có cả dạng tấm Các đơn hình thườnggặp là {1010} song điện {0001}, lưỡng tháp {1011}… thường gặp tập hợpdạng đặc xít, dạng tinh thể nhỏ đôi khi dạng mạch dạng đứt Trong đá trầmtích thường gặp kết hạch và có chứa nhiều bao tinh thể cát và các tạp chấtkhác chúng có tên là fotforit

2.3 Tình hình tài nguyên quặng apatit loại 3 Lào Cai

Bảng 2.1 : Trữ lượng quặng 3 các khai trường , kho lưu thuộc vùng trung tâm

Nhận xét:

Khoáng sàng gồm nhiều loại quặng khác nhau, có cấu tạo địa chất phứctạp, chất lượng quặng và điều kiện thế nằm thay đổi rất mạnh trong phạm vikhu mỏ, điều này làm cho công tác khai thác gặp nhiều khó khăn và phức tạp

mà hậu quả của nó sẽ làm tổn thất tài nguyên lớn Bởi vậy yêu cầu đặt ra làphải thay đổi các sơ đồ công nghệ cũ, áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thácphù hợp, có sự nghiên cứu kỹ về các mối quan hệ giữa các điều kiện địa chất

mỏ, điều kiện thế nằm thân quặng với đồng bộ thiết bì sử dụng và các thôngsố hệ thống khai thác

Khoáng sàng trải trên một diện tích khá rộng, hàng trăm km2 với hàngchục khai trường hoặc khu vực khai thác khác nhau, trữ lượng quặng loại I từhàng trăm nghìn đến hàng triệu tấn với chất lượng khác nhau Điều này dẫntới tình trạng phải tiến hành khai thác đồng thời với 3 khai trường trở lên,nhằm đảm bảo sản lượng hàng năm theo yêu cầu và đảm bảo trung hoà quặng

I nguyên khai cũng như quặng III tuyển Yếu tố này sẽ làm phức tạp cho côngtác khai thác, yêu cầu vốn đầu tư xây dựng lớn và trong một số trường hợp sẽlàm tăng chi phí sản xuất hoặc không hoàn thành kế hoạch sản lượng nếu việc

tổ chức phối hợp giữa các khai trường không tốt

Bảng 2.2 : Thành phần hóa học và khoáng vật quặng Apatit

2.4 Đặc điểm của quặng nguyên khai

Quặng nguyên khai chủ yếu ở hai dạng chính là: dạng hạt rời và dạng hạt khối

- Quặng khối: Xâm nhiễm trong đá phiến cacbonat thạch anh khoángvật- Apatit chiếm chủ yếu là quặng loại II với hàm lượng trung bình khoảng25% và một số ít quặng loại I và quặng loại III

- Quặng rời: Là những hạt rời vụn có chứa sét với phần lớn là quặng giầu Apatit

2.5 Tình hình khai thác và tuyển quặng Apatít.

2.5.1 Công tác khai thác.

Hầu hết các mỏ apatit được khai thác lộ thiên chủ yếu bằng cơ giới, bốcxúc đất đá đổ ra các bãi thải để lấy quặng đạt tiêu chuẩn loại I, lúc này việcvận chuyển đất đá và quặng khỏi công trường bằng ô tô tự đổ trọng tải từ 20đến 40 tấn và máy xúc

Từ năm 1978 trở đi mỏ chính thức đi vào khai thác và sử dụng quặngloại III với hàm lượng P2O5 = 20% nhưng việc khai thác không tuân theo mộtbiện pháp cụ thể nên làm tổn thất một lượng lớn quặng loại I Tính đến năm

1979 số lượng quặng lọai III đã bóc nên 23,4 triệu tấn, ngoài số đã bóc trêncác công trình cũng có loại quặng loại III chưa được khai thác Đến nay về cơbản quặng loại I đã được khai thác gần hết, quặng loại III ở các bãi thải riêng

cũng như ở các mỏ chưa được khai thác đến nay đang được cung cấp làmnguyên liệu cho Nhà máy tuyển Apatit Dựa vào hàm lượng P2O5 có trongthành phần quặng apatit người ta chia làm 4 loại như sau:

+ Quặng loại I: Hàm lượng P2O5 > 34%

+ Quặng loại II: Hàm lượng P2O5 từ 22  34%

+ Quặng loại III: Hàm lượng P2O5 từ 12  22%

+ Quặng loại IV: Hàm lượng P2O5 < 12%

Trữ lượng quặng apatit trong vành đai mỏ lộ thiên:

Hiện tại đang khai thác quặng bằng phương pháp lộ thiên với tổng số

có khoảng 30 khai trường lộ thiên

2.5.2 Công tác tuyển khoáng và các nhà máy tuyển.

Sử dụng phương pháp tuyển nổi do phần lớn các hạt apatit có độ xâmnhiễm mịn ( 0,010,4 mm ) Một số lượng quặng có hàm lượng P2O5 đủ ( >32%) để có thể sử dụng trực tiếp để sản xuất phân bón thì không cần phảituyển Có thể nói tuyển nổi là quá trình quan trọng nhất đối với việc phân chianguyên liệu khoáng sản hạt mịn và rất mịn Không một phương pháp làm giàukhoáng sản có ích nào có thể cạnh tranh với tuyển nổi Đây là phương pháptuyển vạn năng và hoàn hảo hơn cả bởi vì nó có một phương tiện rất hiệunghiệm đó là thuốc tuyển Thuốc tuyển có thể làm tăng sự khác nhau về tínhchất bề mặt của các khoáng vật, đặc biệt là thuốc chỉ có tác dụng trên bề mặtkhoáng vật mà không làm thay đổi bản chất của chúng Cơ chế tác dụng củathuốc tuyển nổi có thể điều khiển được thông qua chế độ thuốc tuyển

Bảng 2.5: Kết quả nghiên cứu tuyển quặng apatit loại 3

Năm thí

nghiệm

Nước làmthí nghiệm

Cỡ hạt thínghiệm

Hàmlượng đầu

Địa điểmlấy quặng

Quặng tinhHàm lượng

P2O5

Thực thu

2.6 Các nhà máy tuyển Apatít.

Hiện nay tại Công ty Apatit Việt Nam đã có ba Nhà máy tuyển đanghoạt động với sản lượng gần 1,3 triệu tấn quặng thương phẩm một năm, trong

đó năng suất nhà máy tuyển Cam Đường là 120.000 tấn/năm Qua các nămsản xuất, các chỉ tiêu công nghệ của ba Nhà máy cơ bản đã đạt và vượt thiết

kế, khẳng định tính hiệu quả của phương pháp tuyển nổi đối với Apatít

2.6.1 Giới thiệu về nhà máy tuyển quặng Cam Đường.

Nhà máy tuyển apatit Cam Đường được xây dựng tại đồi đoàn kết khuCam Đường 2, phân bố từ Ngòi Đường đến suối Cành Sơn gần trung tâm mỏApatít Lào cai, phía bắc gần Làng Dạ, Phía đông là Làng Tác, phía nam giápKhai trường 6, phía tây gần làng Hẻo Với công suất thiết kế 120.000 tấn tinhquặng/năm nhà máy đã góp phần đảm bảo nguồn nguyên liệu cho các nhàmáy phân bón và hóa chất trong nước

2.6.1.1 Công suất sản xuất và chế độ làm việc của nhà máy.

Nhà máy tuyển quặng Apatit loại 3 Cam Đường được thiết kế sử dụngthiết bị hiện có của nhà máy tuyển pyrit Phú Thọ do đó công ty tư vấn xemxét vận dụng tối đa năng lực của thiết bị nhằm phát huy công suất có thể đạtđược

Công suất quặng nguyên khai cấp cho nhà máy tuyển: 384.146 T/năm ẩm18%

Tính theo quặng khô (W = 0%) là 315.000 T/năm ,hàm lượng P2O5 nguyênkhai =16% kích thước cục quặng lớn nhất Dmax =300mm.

Quặng tinh yêu cầu hàm lượng P2O5 ≥32%; Fe2O3 +AI2O3 ≤ 4,5%; MgO ≤ 3%Công suất tính toán cho nhà máy tuyển là 315000 T/năm quặng khô nguyênkhai hàm lượng  = 16% P2O5

Số ngày làm việc trong một năm = 300 ngày

Số ca làm việc trong một ngày = 3ca

Số giờ làm việc có sản phẩm trong một ca = 7 giờ

Công suất quặng tinh nhà máy 104.265 T/năm khô (W = 0%) hàmlượng P2O5 =34,14%

Tính theo quặng ẩm 15% là 122.665 T/năm (quặng thương phẩm).Tính theo quặng ẩm =18% là 123.126 T/năm

Đặc tính quặng thành phẩm nhà máy tuyển Cam Đường:

Sản phẩm nhà máy tuyển quặng loại III Cam Đường là quặng tinh (quặngthành phẩm)

Bảng 2.6 : Thành phần hoá học của quặng thành phẩm

Quặng thải tuyển nổi

Trong quá trình tuyển quặng Apatit loại III ta nhận được quặng tinh cóhàm lượng P2O5 cao ,vì vậy quặng thải có hàm lượng P2O5 thấp , quặng thải làbùn có tỷ lệ L/R trọng lượng của phần rắn trong bùn =2,7T/m3

2.6.1.2 Sơ đồ công nghệ.

Quặng nguyên khai có kích thước 300mm được vận chuyển bằng ôtôđến nhà máy đổ vào bunke nhận quặng 001/301 (số 001 đặt theo công nghệ số 301 đặt theo bản vẽ thiết kế thi công ) cũng có thể quặng nguyên khai đượcmáy gạt đưa sang kho nguyên liệu đến bunke 001/301 Trên bunke có đăt sàngtĩnh kích thước lỗ lưới 300mm Quặng quá cỡ (>300mm) được xếp làm vỡchuyển lại kho nguyên liệu hoặc thải bỏ :

Sản phẩm dưới sàng (cấp -300mm ) dược cấp liệu bằng xích tấm022/302 đưa xuống máy đập hàm 003 Quặng sau đập hàm kích thước 0-100mm dùng băng tải 004 chuyển đến nhà đập vừa và đập mịn đổ vào sàngquay 005 Nước rửa quặng (ước sạch hoặc tuần hoàn )được bơm đến đây ,sảnphẩm trên sàng quay +10mm được chuyển xuống máy đập rô tô ,sản phẩmmáy đập rô tô chuyển xuống sàng rung 007 kích thước lưới sàng 10mm , sảnphẩm trên sàng rung 007 đưa xuống máy đập búa 008 sản phẩm của máy đậpbúa 008 và dưới sàng rung 007 xuống băng tải 038 các sản phẩm -10mm dướisàng quay 005 ,dưới sàng rung 007 và sản phẩm máy đập búa được chuyểnxuống máy phân cấp ruột xoắn 009 bằng đường ống c33 và băng tải 038 ,bùntràn phân cấp ruột xoắn -0,5mm chảy xuống hố bơm 014 cát phân cấp ruộtxoắn 009 chảy xuống (chia đôi 2 máy nghiền bi 010/502A,010/502B Sảnphẩm nghiền của máy nghiền 010/502A chảy sang máy phân cấp ruột xoắn011/503A ,sản phẩm nghiền của của máy nghiền bi 010/502B chảy sang máyphân cấp ruột xoắn 011/503B ,cát của 2 máy phân cấp ruột xoắn 011quay lại

2 máy nghiền bi 010 Bùn tràn -0,5mm của 2máy phân cấp ruột xoắn chảyxuống hố bơm 014 Bùn quặng ở hố bơm 014 được các máy bơm 013 bơmlên xiclôn 012 với áp lực 2 atmotphe để phân cấp độ hạt ±0,10mm ( cấp+0,10mm gọi là cát,cấp -0,10mm gọi là bùn ) cát của xiclôn 012 được quaylại máy nghiền bi 010, bùn của xiclôn 012 tự chảy ra bể cô đặc 032 ,Nước

tràn của bể cô đặc 032 tự chảy theo máng ra hồ thải bùn quặng của bể cô đặc

032 được bơm bùn 031 bơm về thùng khuấy 026 Tại thùng khuấy 026 đượccấp Na2SiO3 và Na2CO3 từ 2 thùng thuốc tuyển 027/708A va027/708B bùnquặng từ thùng khuấy 026 sau khi tiếp xúc với Na2SiO3 và Na2CO3 chảy sangthùng khuấy 025 tại thùng khuấy 025 được cấp thuốc tập hợp ND20370 hoặc

Vh200 tư thùng thuốc tuyển 027/708C ,bùn quặng sau khi tiếp xúc với thuốctuyển từ thùng khuấy 025 chảy xuống máy tuyển nổi chính 019A 019B 019cSản phẩm bùn máy tuyển nổi chính chảy xuống máy tuyển nổi vét 023/716 :sản phẩm bùn của máy tuyển nổi vét I chảy xuống máy tuyển nổi vét II023/717 ,sản phẩm bùn của máy tuyển vét I 023/717 chảy theo đường ốngthải ra hồ thải , sản phẩm bọt của máy tuyển nổi chính 019A 019B 019C chảysang máy tuyển nổi tinh I 020A sản phẩm bọt máy tuyển nổi tinh I chảyxuống máy tuyển nổi tinh II 021 sản phẩm bọt máy tuyển nổi tinh II 021 chảyxuống máy tuyển nổi tinh III 022 chảy ra bể lắng quặng tinh 035 các sảnphẩm bọt của máy tuyển vét I 023/716 và máy tuyển nổi vét II 023/717 cùngvới sản phẩm bùn của máy tuyển tinh I 020,tuyển tinh II 021 ,tuyển tinh II

022 gọi là sản phẩm trung gian chảy theo đường ống c13 xuống hố bơm trunggian 018 quặng trung gian ở hố bơm 18 được máy bơm 017 bơm về máytuyển nổi chính 019 tiếp tục tuyển nổi theo chu trình kín cùng với quặngnguyên liệu đầu

2.6.2 Nhà máy tuyển Tằng Loỏng

Nhà máy tuyển Tằng Loỏng là nhà máy tuyển nổi quặng Apatit loại IIIthuộc Công ty TNHH một thành viên Apatit Việt Nam Nhà máy nằm trongkhu công nghiệp Tằng Lỏong, thị trấn Tằng Loỏng, huyện Bảo Thắng, tỉnhLào Cai với diện tích 162,145 m2 Hiện nay, nhà máy đã đầu tư đưa dâychuyền tuyển số 2 vào hoạt động với công suất là 900.000 tấn quặng tinh/nămvới 570 công nhân

Các chỉ tiêu kĩ thuật:

khô tuyệt đối), thực tế có thể đạt tới 900.000 tấn/năm

 Hàm lượng P2O5 trong đuôi thải: 5,1% (thực tế đạt 4%)

2.6.3 Nhà máy tuyển quặng Apatit Bắc Nhạc Sơn

Nhà máy tuyển quặng Apatit Bắc Nhạc Sơn được khởi công tháng 8năm 2007, trên diện tích 139 ha, thuộc địa phận xã Đồng Tuyển, phía Namthành phố Lào Cai Riêng lòng hồ chứa nước thải 85 ha, với công suất thiết kế350.000 tấn năm

Tổng vốn đầu tư dự án là 800 tỷ đồng, thiết bị công nghệ do Công tyApatit Việt Nam hợp tác với Tập đoàn Tân Hy Vọng (Trung Quốc) sản xuất

và lắp đặt; thời hạn sử dụng dự kiến kéo dài trong vòng 25 năm

Hiện tại, mô hình tổ chức hoạt động nhà máy đã ổn định với khoảng

192 cán bộ, kỹ sư và công nhân trên cơ sở bộ khung Ban chuẩn bị sản xuất trước đó được điều động từ 2 nhà máy tuyển Tằng Loỏng và Cam Đường đã

có kinh nghiệm vận hành điều chỉnh công nghệ tuyển quặng, kết hợp tuyển dụng công nhân mới được đào tạo là con em các hộ dân trên địa bàn

Nguồn nguyên liệu cấp cho nhà máy bao gồm các khai trường 18, 19,

20, 21, 22 và 23 có trữ lượng quặng lớn, bảo đảm cho nhà máy hoạt động liêntục hơn 25 năm

Chế độ làm việc và tuổi thọ của nhà máy:

- Năng suất thiết kế 350.000 tấn/năm

- Nhà máy làm việc 300 ngày/năm, 3ca/ngày, 8h/ca

- Thời gian tồn tại của nhà máy: dự kiến lớn hơn 25 năm

Sản phẩm quặng sau tuyển được đánh giá chất lượng tốt với hàm lượngP2O5 > 32 %; độ ẩm 15%; cỡ hạt: 0,074mm >90%

CHƯƠNG 3 : GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ TUYỂN NỔI

HYDROFLOAT 3.1 Thiết bị tuyển nổi trọng lực dựa trên nguyên lý tầng sôi

3.1.1 Nguyên lý tuyển tầng sôi.

Về nguyên lý, thiết bị này gần giống như các thiết bị phân cấp dòngnước ngược đã được áp dụng rất lâu để phân cấp các hạt khoáng mịn mà cụthể là các máy phân cấp thủy lực Theo nguyên lý phân cấp dòng nước ngượcthì các hạt vật liệu được đưa vào thiết bị dạng cột thẳng đứng trong đó códòng nước chảy ngược lên với tốc độ xác định Các hạt thô có tốc độ rơi lớnhơn tốc độ dòng nước ngược sẽ lắng xuống đáy thiết bị và tháo tải ra ngoài,còn các hạt mịn có tốc độ rơi nhỏ hơn tốc độ dòng nước ngược sẽ bị cuốntheo dòng nước chảy tràn trên miệng thiết bị Các thiết bị này hoạt động trongđiều kiện rơi tự do và phân tách theo độ hạt Đã từ lâu người ta cũng biếtrằng, trong những thiết bị phân cấp dạng này, nếu nồng độ các hạt rắn lớn thìcác hạt khoáng sẽ phân tách theo cả tỷ trọng Điều kiện phân cấp rơi vướngmắc nêu trên có thể được tạo ra bằng cách tháo tải các hạt lắng đọng một cáchhạn chế để tạo ra bùn đặc trong thiết bị Nói một cách khác, các hạt rắn tích tụdưới đáy thiết bị phân cấp tạo nên một lớp vật liệu có vai trò như một lớphuyền phù tự sinh, ngăn cản các hạt khoáng nhẹ hơn đi qua nó Các thiết bịtuyển dạng phân cấp rơi vướng mắc như trên được áp dụng nhiều để tuyểncác loại quặng sa khoáng

Gần đây người ta nhận thấy rằng lớp vật liệu hạt rắn tạo môi trường phântách như trên có thể tạo ra bằng cách duy trì vật liệu dưới dạng tầng sôi Tầngsôi là trạng thái đặc biệt của các hạt khoáng mịn trong môi trường khí hoặclỏng, chúng có khả năng duy trì mật độ cao nhưng vẫn ở trạng thái lơ lửng,tách rời nhau Trạng thái tầng sôi được tạo ra bằng cách cho chất lỏng (hoặc

chất khí) sục qua lớp vật liệu đặt trên tấm lưới phân phối Các thiết bị tuyểntầng sôi đã được áp dụng từ lâu trong công nghệ hóa học để duy trì tiếp xúctối đa giữa các pha rắn và pha lỏng (cũng như giữa pha rắn và pha khí) tuynhiên để phân tách khoáng vật theo nguyên lý tuyển trọng lực thì mới chỉđược phát hiện và áp dụng trong những năm gần đây.

Thiết bị tuyển tầng sôi (hindered settling bed seperator (HSBS)) còn gọi

là thiết bị phân tách rơi vướng mắc là loại thiết bị trong đó các hạt cấp liệu rơingược với dòng nước đều đặn đi lên từ đáy thiết bị Các hạt vật liệu đượcphân tách trong các thiết bị này chủ yếu theo tỷ trọng và ở mức độ thấp hơn làtheo độ hạt

HSBS đã được sử dụng làm thiết bị phân cấp trong công nghiệp khoángsản từ nửa thế kỉ trước Trong thiết bị này, nếu các hạt nhỏ có tốc độ rơi thấphơn tốc độ dòng nước tạo tầng sôi thì chúng sẽ đi vào vùng phía trên của lớptầng sôi, còn các hạt thô có tốc độ rơi cao hơn sẽ đi xuống phía dưới của vùngtầng sôi Tuy nhiên, nếu trong cấp liệu kích thước hạt nằm trong một giới hạnnào đó thì sự phân chia được thực hiện chủ yếu bởi sự khác nhau về khốilượng riêng của hạt Các hạt mịn có khối lượng riêng thấp đi vào máng hứngsản phẩm tràn, trong khi đó các hạt thô có tỷ trọng cao đi vào sản phẩm cặnqua cửa tháo đá và đi ra ngoài

Cần lưu ý rằng, hiệu suất phân tuyển theo tỉ trọng của máy HSBS chỉphù hợp với cấp liệu có cỡ hạt nằm trong một giới hạn hẹp, hơn nữa tốc độdòng nước đi lên thường thấp nên các máy này khi tuyển vật liệu đầu có độhạt nằm trong giới hạn quá rộng, thường có sự lẫn lộn của các hạt thô có tỉtrọng thấp vào phần có tỉ trọng lớn Điều này dẫn đến sự tích tụ các hạt thô có

tỉ trọng trung bình ở phía trên của lớp tầng sôi; những hạt này quá nhẹ khôngthể đi qua lớp tầng sôi và quá nặng không thể nâng lên để vào sản phẩm tràn.Tăng tốc độ dòng nước đi lên được xem là giải pháp để chuyển các hạt thô có