CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu 1. Một số khái niệm Một số khái niệm, thuật ngữ về môi trường sử dụng trong đề tài được hiểu theo Luật Bảo vệ môi trường năm 2005 như sau: - Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật. - Thành phần môi trường là yếu tố vật chất tạo thành môi trường như đất, nước, không khí, âm thanh, ánh sáng, sinh vật, hệ sinh thái và các hình thái vật chất khác.
- Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người, sinh vật. - Suy thoái môi trường là sự suy giảm về chất lượng và số lượng của thành phần môi trường, gây ảnh hưởng xấu đối với con người và sinh vật. - Sự cố môi trường là tai biến hoặc rủi ro xảy ra trong quá trình hoạt động của con người hoặc biến đổi thất thường của tự nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái hoặc biến đổi môi trường nghiêm trọng. - Chất gây ô nhiễm là chất hoặc yếu tố vật lý khi xuất hiện trong môi trường thì làm cho môi trường bị ô nhiễm.
- Hệ sinh thái là hệ quần thể sinh vật trong một khu vực địa lý tự nhiên nhất định cùng tồn tại và phát triển, có tác động qua lại với nhau. - Quan trắc môi trường là quá trình theo dõi có hệ thống về môi trường, các yếu tố tác động lên môi trường nhằm cung cấp thông tin phục vụ đánh giá hiện trạng, diễn biến chất lượng môi trường và các tác động xấu đối với môi trường. - Đánh giá tác động môi trường là việc phân tích, dự báo các tác động đến môi trường của dự án đầu tư cụ thể để đưa ra các biện pháp bảo vệ môi trường khi triển khai dự án đó. n 4 Theo Luật khoáng sản ngày 17 tháng 11 năm 2010, khái niệm khai thác khoáng sản được hiểu: là hoạt động nhằm thu hồi khoáng sản, bao gồm xây dựng cơ bản mỏ, khai đào, phân loại, làm giàu và các hoạt động khác có liên quan.
Nguồn gốc và thành phần của quặng chì - kẽm [2] Trong tự nhiên quặng chì không tồn tại dưới dạng riêng biệt mà chủ yếu là khoáng đa kim chì - kẽm. Khoáng vật chứa chì quan trọng nhất có giá trị kinh tế là galenite PbS (trong đó chì chiếm 86,6% khối lượng) và cerussite PbCO3. Quặng chì chia ra hai loại: quặng sulfua và quặng oxit tùy thuộc vào dạng khoáng. Trong quặng chì - kẽm sulfua, khoáng chứa chì là galenite PbS, khoáng chứa kẽm là sfalezit ZnS.
Trong quặng chì oxit, chì ở dạng khoáng cerussite PbCO3, kẽm ở dạng khoáng ZnCO3, các tạp chất cũng đều ở dạng cacbonat. Trên 95% lượng kẽm trên thế giới được sản xuất từ quặng sfalerit (ZnS). Ngoài chì và kẽm, từ quặng chì - kẽm nguyên khai có thể lấy ra được một phần hoặc toàn bộ các nguyên tố Au, Ag, Cd, Se, Te, Ti, Ge, Bi, đồng thời còn có Sn, Cu, Ni, As, S, gallium, bismuth.chúng được sử dụng rộng rãi trong việc mạ các chi tiết máy tinh vi, làm nguyên liệu phụ gia để tăng cao chất lượng của các loại hợp kim làm vật hấp thụ và phản quang nơtron trong các lò phản ứng hạt nhân… Với mục đích sử dụng tổng hợp, người ta tiến hành làm giàu quặng chì - kẽm bằng phương pháp tuyển nổi để thu được tinh quặng chì và tinh quặng kẽm. Tinh quặng chì sau khi tuyển nổi thường chứa 44-75% Pb, 3,5 - 10% Zn, 0,5 - 4% Cu, 2- 15% Fe, 15 - 20% S, 0,3-5% CaO, 0,5 - 5 SiO2.
Cơ sở pháp lý của đề tài - Luật Bảo vệ môi trường số 52/2005/QH11 ngày 29/11/2005; - Luật Khoáng sản số 60/2010/QH 12 ngày 17/11/2010; - Nghị định 80/2006/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của Chính phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường; - Nghị định 21/2008/NĐ-CP ngày 28/02/2008 của Chính phủ về sửa đổi bổ sung một số điều của nghị định 80/2006/NĐ-CP ngày 09/08/2006; - Quyết định số 3733/2002/QĐ-BYT ngày 10 tháng 10 năm 2002 về việc ban n 5 hành 21 tiêu chuẩn vệ sinh lao động, 05 nguyên tắc và 07 thông số vệ sinh lao động; - Quyết định số 18/2013/QĐ-TTg ngày 29/3/2013 của Thủ tướng Chính phủ về cải tạo, phục hồi môi trường và ký quỹ cải tạo, phục hồi môi trường đối với hoạt động khai thác khoáng sản; - QCVN 08:2008: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt; - QCVN 09:2008: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm; - QCVN 14:2008: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt; - QCVN 40:2011: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp; - QCVN 05 : 2009: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh; - QCVN 03:2008: Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất; - Thông tư liên tịch số 36/TTLT-BYT-BQP ngày 17 tháng 10 năm 2011 của liên bộ Y tế - Bộ Quốc phòng hướng dẫn việc khám sức khỏe thực hiện nghĩa vụ quân sự. Hiện trạng khai thác và chế biến quặng chì - kẽm 1. Hiện trạng khai thác và chế biến chì - kẽm trên thế giới [36] Trên thế giới, 80% các mỏ kẽm là mỏ hầm lò, 8% là mỏ lộ thiên, còn lại là mỏ kết hợp giữa hai dạng trên. Tuy nhiên, nếu tính theo sản lượng thì khai thác lộ thiên chỉ chiếm 15%, khai thác hầm lò chiếm 64%, 21% còn lại được khai thác từ các mỏ hỗn hợp hầm lò - lộ thiên.
Các hình thức chế biến chì - kẽm trên thế giới hiện nay bao gồm: - Nung và thiêu kết Trước khi thu hồi kẽm kim loại bằng phương pháp thủy luyện kim hoặc hỏa luyện kim, cần thiết phải tách bỏ lưu huỳnh ra khỏi tinh quặng bằng cách nung và thiêu kết. Theo phương pháp này, tinh quặng được nung nóng tới nhiệt độ trên 9000C, khi đó, sunfua kẽm (ZnS) chuyển hóa thành oxit kẽm (ZnO). Đồng thời, lưu huỳnh kết hợp với oxi tạo thành dioxit lưu huỳnh, sau đó chuyển hóa thành axit sulfuric, một sản phẩm phụ quan trọng có giá trị thương mại. - Phương pháp thủy luyện kim n 6 Trong giai đoạn ngâm chiết, oxit kẽm được chiết tách từ các sản phẩm nung khác nhờ axit sulfuric.
Lượng kẽm được hòa tan bằng axit sulfuric, tuy nhiên, dung dịch đã hòa tan còn chứa một lượng tạp chất cần phải loại bỏ nhằm đạt được sản phẩm kẽm có chất lượng cao. Quá trình tinh chế được thực hiện bằng cách pha thêm một lượng bột kẽm vào trong dung dịch, khi đó các ion kim loại khác bị kết tủa. Sau đó, dung dịch này sẽ tham gia vào một quá trình điện phân với anot (cực dương) là hợp kim chì và các catot (cực âm) nhôm. Dòng điện truyền qua chất điện phân nhờ việc tạo ra sự chênh lệch điện áp 3,3V - 3,5V giữa anot và catot khiến cho kẽm bám vào các catot nhôm.
Lượng kẽm kết tủa này được gỡ ra, sấy khô, nấu luyện và đúc thành các thanh kẽm. Các thanh kẽm này có thể khác nhau về chủng loại: loại chất lượng cao có 99,95% kẽm và loại chất lượng đặc biệt cao có 99,99% kẽm. - Phương pháp hỏa luyện kim Phương pháp này tiêu thụ năng lượng cao nên khi giá nhiên liệu tăng, hiệu quả sẽ giảm. Hiện nay, các lò nấu luyện áp dụng phương pháp này đang hoạt động tại Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản và Ba Lan.
Một số quốc gia sản xuất kẽm lớn trên thế giới hiện nay phải kể đến là Australia, Canada, Trung Quốc, Peru, Mỹ, Bỉ và Thụy Điển. Hiện trạng khai thác và chế biến chì - kẽm ở Việt Nam Việt Nam có vị trí địa chất, địa lý độc đáo, là nơi giao cắt của hai vành đai sinh khoáng lớn Thái Bình Dương và Địa Trung Hải, là nước nhiệt đới gió mùa phát triển mạnh các quá trình phong hoá thuận lợi cho sự hình thành khoáng sản. Qua 65 năm nghiên cứu điều tra cơ bản và tìm kiếm khoáng sản của các nhà địa chất Việt Nam cùng với các kết quả nghiên cứu của các nhà địa chất Pháp từ trước cách mạng tháng 8 đến nay, Việt Nam đã phát hiện có hàng nghìn điểm mỏ và tụ khoáng của hơn 60 loại khoáng sản khác nhau, từ các khoáng sản năng lượng, kim loại đến khoáng chất công nghiệp và vật liệu xây dựng. Khoáng sản chì - kẽm thuộc nhóm khoáng sản kim loại.
Các mỏ chì - kẽm dạng giả tầng miền Đông Bắc Bộ phân bố gần theo đứt gãy sâu phân đới, các đứt gãy chủ yếu có phương Tây Bắc - Đông Nam, đóng vai trò như những kênh dẫn n 7 quặng, tạo thành các mỏ, điểm quặng phân bố ở các tỉnh Thái Nguyên, Tuyên Quang, Bắc Kạn, Cao Bằng và Hà Giang. [36] Tại Việt Nam việc khai thác và chế biến kẽm - chì đã được thực hiện từ lâu, gần đây, Công ty Kim loại màu Thái Nguyên đã xây dựng xong nhà máy điện phân kẽm kim loại, công suất 10.000 tấn/năm tại khu Công nghiệp Sông Công, Thái Nguyên. Theo kế hoạch thời gian tới sẽ tiến hành đầu tư khai thác các mỏ kẽm - chì Nông Tiến - Tràng Đà, Thượng Ấn, Cúc Đường, Ba Bồ,… công suất 40.000 tấn quặng nguyên khai/năm, một nhà máy luyện chì và tách bạc, công suất 10.000 tấn chì thỏi và 15. Bên cạnh đó, từ nguồn nguyên liệu 50.000 tấn tinh quặng tuyển nổi và bột kẽm, sẽ xây dựng hai nhà máy điện phân kẽm, công suất mỗi nhà máy khoảng 20.000 tấn kẽm/năm tại Tuyên Quang và Bắc Kạn.
Những ảnh hưởng của hoạt động khai thác khoáng sản chì - kẽm đến môi trường a. Ảnh hưởng đến môi trường không khí Khai thác các mỏ quặng chì - kẽm sử dụng phổ biến hai công nghệ khai thác là: - Xúc bốc trực tiếp Vận chuyển Chế biến - Khoan nổ mìn Xúc bốc Vận chuyển Chế biến Hầu hết các khâu công nghệ khai thác đều gây ô nhiễm bụi * Khí độc Nguồn phát sinh khí thải đều diễn ra ở tất cả các công đoạn sản xuất và nhiều nhất là do thiết bị làm việc và do nổ mìn. Hoạt động của các phương tiện vận chuyển và thiết bị khai thác sẽ làm phát sinh ô nhiễm có chứa sản phẩm của quá trình đốt nhiên liệu và khí thải thường là NOx, SO2, CO.