Nghiên cứu công nghệ tuyển quặng graphit mỏ Bảo Hà, tỉnh Lào Cai

 
ThS. Trần Thị Hiến; TS. Đào Duy Anh; ThS. Trần Ngọc Anh

1. Mở đầu

Graphit là nguyên liệu khoáng sản được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như luyện kim, hóa chất và một số ngành công nghiệp công nghệ cao như hàng không, năng lượng…Việt Nam có tiềm năng khoáng sản graphit lớn, song, hầu hết nguyên liệu khoáng graphit chất lượng cao cho các ngành công nghiệp sản xuất pin, hóa chất, luyện kim hiện đều phải nhập khẩu. Báo cáo trình bày tóm tắt kết quả nghiên cứu công nghệ tuyển quặng graphit mỏ Bảo Hà, tỉnh Lào cai đưa ra nguyên liệu khoáng graphit chất lượng cao, đáp ứng tiêu chuẩn của các ngành công nghiệp trong nước, thay thế nguyên liệu nhập khẩu.
Kết quả tìm kiếm thăm dò địa chất cho thấy, quặng graphit Việt Nam chủ yếu nằm trong đứt gãy sông Hồng kéo dài từ Yên Bái đến Lào Cai. Tổng trữ lượng quặng graphit ước khoảng 29,3 triệu tấn, trong đó, Lào Cai chiếm 70% tổng trữ lượng quặng. Mỏ graphit Bảo Hà, tỉnh Lào Cai đã xác định trữ lượng trên diện tích được thăm dò là 3.170,56 ngàn tấn.
Nghiên cứu công nghệ tuyển làm giàu quặng graphit, thu hồi quặng tinh cho các khâu công nghệ chế biến tiếp theo là một trong những nhiệm vụ của đề tài “Nghiên cứu công nghệ tuyển và chế biến sâu quặng graphit mỏ Bảo Hà tỉnh Lào Cai” thuộc chương trình khoa học và công nghệ trọng điểm cấp nhà nước mã số ĐTĐL.CN.44/15 do Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim (Vimluki) làm chủ trì thực hiện. Nội dung nghiên cứu tập trung xác lập qui trình công nghệ tuyển phù hợp với đối tượng quặng, xây dựng các điều kiện và chế độ công nghệ tuyển hợp lý nhằm thu được quặng tinh graphit gồm 2 loại: Quặng tinh graphit vảy và quặng tinh graphit mịn. Sau đây là sợ bộ nội dung thực hiện

2. Mẫu, phương pháp, thiết bị nghiên cứu và phân tích
2.1. Mẫu nghiên cứu:

Mẫu nghiên cứu công nghệ tuyển quặng graphit mỏ Bảo Hà tỉnh Lào Cai được VIMLUKI thiết kế, lập phương án, công ty cổ phần Khảo sát Địa chất và Môi trường tiến hành thi công lấy mẫu. Mẫu nghiên cứu có 6 đơn mẫu bao gồm: 3 đơn mẫu quặng graphit gốc và 3 đơn mẫu quặng graphit phong hóa. Với tổng khối lượng 20 tấn lấy theo phương pháp hào, rãnh trên các thân quặng. Mẫu được chuyển về phòng Công nghệ Tuyển khoáng - Vimluki gia công lấy các loại mẫu phân tích khoáng tướng, thạch học, rơnghen, thành phần hóa học… và mẫu phục vụ cho nghiên cứu công nghệ tuyển.
Kết quả nghiên cứu thành phần vật chất mẫu cho thấy ngoài khoáng vật chính là graphit, khoáng vật đi kèm là thạch anh, felspat, biotit, illit.… thành phần hóa học mẫu nguyên khai được nêu trong bảng 1.

Bảng 1. Thành phần hóa học mẫu quặng graphit mỏ Bảo Hà, Lào Cai

Kết quả phân tích, %
C Al2O3 Fe2O3 S SiO2 Độ tro Chất bốc
11,80 10,72 7,50 2,02 57,10 85,20 1,00

2. 2. Thiết bị nghiên cứu và phân tích

- Công tác nghiên cứu công nghệ tuyển được thực hiện tại Phòng Công nghệ Tuyển khoáng - VIMLUKI, trên các thiết bị như: Máy đập hàm, sàng rung, máy nghiền bi, máy khuấy thuốc, máy tuyển nổi (Denver, Mekhanobr).
- Phân tích mẫu quặng và các mẫu công nghệ được thực hiện tại Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản; Trung tâm Phân tích hóa lý- VIMLUKI; Trung tâm Phân tích và Thí nghiệm địa chất, trên các hệ thiết bị AAS, ICP, X-Ray; Khoa địa chất Trường đại học Khoa học Tự nhiên- ĐHQGHN; Trường ĐH Greifswald, CHLB Đức.

3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

- Kết quả nghiên cứu thành phần vật chất mẫu quặng graphit mỏ Bảo Hà tỉnh Lào Cai cho thấy, graphit tồn tại ở hai dạng: Vảy thô nhất với kích thước vảy ≤ 0,5 mm và dạng kết tinh vô định hình xâm nhiễm với các khoáng vật như pyrotin, pyrit và các phi quặng như thạch anh, felspat... Do vậy công nghệ tuyển quặng graphit mỏ Bảo Hà tỉnh Lào Cai là công nghệ tuyển nổi tách khoáng graphit ra khỏi các khoáng đi kèm như thạch anh, felspat, biotit, illit... Sơ đồ nguyên lý tuyển quặng graphit mỏ Bảo Hà tỉnh Lào Cai được nêu ở hình 1.
Theo sơ đồ nguyên lý này quặng nguyên khai được đưa nghiền đến độ hạt giải phóng kích thước vảy graphit thô là 0,5 mm. Quặng được đem đi tuyển chính. Sản phẩm bọt tuyển chính được đem đi tuyển tinh - nghiền - sàng lấy được quặng tinh vảy thô hàm lượng cao, sản phẩm dưới sàng được đem đi nghiền và tuyển tinh thu được quặng tinh graphit mịn. Quặng đuôi được đem đi tuyển vét để thu hồi tối đa quặng graphit trước khi thải, các sản phẩm trung gian của tuyển tinh và bọt vét được gộp chung để tuyển lại trung gian, các sản phẩm bọt trung gian sau khi được tuyển tinh đưa sang khâu tuyển tinh lấy quặng tinh graphit mịn.
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình tuyển nổi quặng graphit bao gồm: Độ mịn nghiền, nồng độ bùn quặng, chi phí và thời gian khuấy tiếp xúc các loại thuốc tuyển, thời gian tuyển nổi. Nghiên cứu công nghệ tuyển đã khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố nêu trên đến hiệu quả tuyển nổi quặng graphit theo phương pháp lựa chọn điều kiện cơ sở như: pH = 7,5 ÷ 8, chi phí thuốc đè chìm 500 g/t; chi phí thuốc tập hợp 200 g/t; chi phí thuốc tạo bọt 70 g/t, sau đó thay đổi giá trị yếu tố khảo sát trong khi cố định những yếu tố khác. Thời gian khuấy tiếp xúc thuốc tuyển được xác định từ các nghiên cứu trước là 5 phút . Sau đó thay đổi giá trị yếu tố khảo sát trong khi cố định những yếu tố khác. Thí nghiệm khảo sát từng yếu tố ảnh hưởng chính đến hiệu suất tuyển (thông qua các chỉ số mức thu hoạch γ, hàm lượng β và tỉ lệ thực thu ε) đã xác lập được các giá trị tối ưu mà tại các giá trị đó, hiệu suất quá trình tuyển đạt được hợp lý trên cả khía cạnh kỹ thuật và kinh tế.
Với các điều kiện và chế độ tuyển đã xác lập, tiến hành thí nghiệm tuyển với khối lượng mẫu lớn ở qui mô 100 kg/h trên dây truyền tuyển khép kín từ quặng nguyên đến quặng tinh để kiểm tra sự ổn định của qui trình công nghệ. Thí nghiệm thực hiện theo sơ đồ nguyên lý hình 1, kết quả được trình bày trong bảng 2.
Bảng 2. Kết quả thí nghiệm mở rộng lấy sản phẩm cấp cho khâu chế biến sâu
Tên sản phẩm Thu hoạch,  % Hàm lượng C,  % Thực thu C,  %
Cấp hạt +0,25 mm 0,89 95,14 7,11
Cấp hạt -0,25+0,175 mm 1,15 94,11 9,18
Sản phẩm graphit vảy 1 2,04 94,56 16,29
Cấp -0,175+0,149 mm 2,18 93,82 17,23
Sản phẩm graphit vảy 4,22 94,17 33,52
Sản phẩm graphit mịn 8,65 82,09 59,79
Quặng tinh tổng hợp 12,87 86,06 93,31
Thải 1 71,72 0,69 4,17
Thải 2 15,41 1,94 2,52
Quặng thải tổng hợp 87,13 0,91 6,69
Quặng cấp tính lại 100,00 11,87 100,00
Từ kết quả Bảng 2 cho thấy, quặng tinh graphit vảy có thu hoạch 4,22 %, hàm lượng cacbon (C) đạt 94,17 % ứng với thực thu là 33,52 %; quặng tinh graphit mịn có thu hoạch 8,65 % với hàm lượng C là 82,09 % ứng với thực thu là 59,79 %. Tổng thực thu quặng tinh là 93,31 %. Quặng thải tổng hợp có thu hoạch là 87,13 %, hàm lượng C là 0,91 % ứng với mức phân bố cacbon là 6,69 %. Tính riêng quặng tinh graphit vảy, ta thấy mức thu hoạch bộ phận của cấp + 0,25 mm là 21 %; của cấp -0,25+0,175 mm là 27 % và của cấp -0,175+0,149 mm là 52 %. Hàm lượng C trong các cấp dao động trên dưới 94 %, cao hơn hẳn hàm lượng C trong quặng tinh graphit mịn (82 %). Đây là kết quả rất đáng khích lệ và đã được nghiên cứu hoàn thiện trong quá trình sản xuất thử nghiệm.
  
Hình 1. Sơ đồ nguyên lý tuyển nổi quặng graphit Bảo Hà, Lào Cai

4. Kết luận và Kiến nghị

Ở quy mô phòng thí nghiệm cũng như pilot đã nghiên cứu thành công quy trình công nghệ tuyển quặng graphit mỏ Bảo Hà tỉnh Lào Cai, xác lập được các điều kiện và chế độ tuyển nổi tối ưu cho đối tượng quặng này. Quy trình công nghệ tuyển hoạt động ổn định, khẳng định phương pháp tuyển nổi phù hợp và có hiệu quả đối với đối tượng quặng graphit mỏ Bảo Hà tỉnh Lào Cai
Với các điều kiện và chế độ tuyển tối ưu được xác lập qua thực nghiệm như: độ mịn nghiền 29,47 % cấp -0,074 mm, pH tự nhiên, nồng độ bùn tuyển nổi là 20 %, chi phí thuốc tập hợp 90 g/t, chi phí thuốc tạo bọt là 50 g/t. Ở các điều kiện tuyển như vậy, quặng tinh graphit thu được hai loại bao gồm: quặng tinh graphit vảy hàm lượng đạt 94,17 % C với thực thu là 33,52 %; quặng tinh graphit mịn có hàm lượng 82,09 % C với thực thu là 59,79 %. Tổng thực thu quặng tinh là 93,31 %. Quặng thải có hàm lượng 0,91 % C  với mức phân bố C là 6,69 %.
Để có thể đưa kết quả nghiên cứu triển khai vào sản xuất công nghiệp với độ tin cậy về công nghệ ở mức cao, các cấp quản lý cần tạo điều kiện phát triển kết quả của đề tài thành dự án sản xuất thử nghiệm.
Tóm tắt: Graphit là nguyên liệu khoáng sản được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như luyện kim, hóa chất và một số ngành công nghiệp công nghệ cao như hàng không, năng lượng…Việt Nam có tiềm năng khoáng sản graphit lớn, song, hầu hết nguyên liệu khoáng graphit chất lượng cao cho các ngành công nghiệp sản xuất pin, hóa chất, luyện kim hiện đều phải nhập khẩu. Báo cáo trình bày tóm tắt kết quả nghiên cứu công nghệ tuyển quặng graphit mỏ Bảo Hà, tỉnh Lào cai đưa ra nguyên liệu khoáng graphit chất lượng cao, đáp ứng tiêu chuẩn của các ngành công nghiệp trong nước, thay thế nguyên liệu nhập khẩu.

Đối tác
MO MIEN NAM
Vimluki
cie
Bộ Công thương
Doi tac 5