Tính cấp thiết của đề tài Thái Nguyên là khu vực nằm trong vùng sinh khoáng Đông Bắc Việt Nam, thuộc vành đai sinh khoáng Thái Bình Dương, là tỉnh có nguồn tài nguyên khoáng sản rất phong phú, đa dạng đặc biệt là các khoáng sản phục vụ cho ngành luyện kim và chế biến vật liệu xây dựng như sắt, chì, kẽm, titan, đá, sét…Với những tiềm năng lớn về khoáng sản, trên địa bàn tỉnh có rất nhiều cơ sở khai thác, chế biến khoáng sản từ quy mô nhỏ đến lớn và đây là một trong những ngành chiếm dụng diện tích đất nông lâm nghiệp lớn. Điển hình là hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản Sắt – Titan của tỉnh được phân bố tập trung ở 02 huyện Đồng Hỷ và Phú Lương với trữ lượng sắt khoảng 40 triệu tấn, titan khoảng 15 triệu tấn đã đem lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế, tạo công ăn việc làm cho nhiều người dân địa địa phương, góp phần thúc đẩy nền kinh tế thị trường phát triển. Tuy nhiên, hoạt động khai thác khoáng sản Sắt - Titan tại Đồng Hỷ và Phú Lương đã và đang có những ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường sống và sức khỏe người dân bởi hầu hết các mỏ đều áp dụng công nghệ khai thác lộ thiên đã phá vỡ cân bằng điều kiện sinh thái được hình thành hàng chục triệu năm, mất đất canh tác, mất rừng, tạo ra nhiều bụi và chất thải rắn. Cùng với việc sử dụng các thiết bị, máy móc cũ, lạc hậu, sử dụng công nghệ cũ, dây truyền công nghệ không đồng bộ đã làm thất thoát nguồn tài nguyên, gây ra hiện tượng sụt lún, sạt lở đất, mất nước.
Bên cạnh việc đổ thải ra một lượng chất thải rắn khổng lồ thì vấn đề ô nhiễm bởi các kim loại nặng và các tác nhân hóa học gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng tại vùng lân cận ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất và đời sống của nhân dân. Mặt khác việc quản lý và khai thác tài nguyên khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên nói chung và địa bàn huyện Đồng Hỷ, Phú Lương nói riêng đang diễn ra hết sức phức tạp, việc cấp giấy phép thăm dò, khai thác khoáng sản còn nhiều bất cập, chồng chéo, tình trạng thăm dò, khai thác khoảng sản trái phép, tranh chấp mỏ, tàn phá môi trường đang diễn ra phổ biến…Các biện pháp quản lý giảm thiểu ô nhiễm được thực hiện chậm so với kế hoạch điển hình như việc thanh tra, kiểm tra, 2 công tác quản lý nhà nước về tài nguyên khoáng sản chưa xiết chặt dẫn đến tình trạng khai thác khoáng sản trái phép vẫn xảy ra. Với những hậu quả về ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản Sắt –Titan gây ra thì vấn đề đặt ra là cần phải được nghiên cứu để đánh giá và đưa ra các giải pháp quản lý bảo vệ tài nguyên môi trường tại các vùng lân cận khu vực khai thác. Xuất phát từ thực tế đó tôi đã chọn đề tài: “Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường do hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản Sắt – Titan trên địa bàn Tỉnh Thái Nguyên” làm nghiên cứu trong luận văn thạc sĩ của mình.
Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu được thực trạng môi trường tại khu vực khai thác khoáng sản Sắt – Titan trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên. - Đánh giá hiện trạng ô nhiễm và tình hình quản lý bảo vệ môi trường trong hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản Sắt – Titan. - Đề xuất các giải pháp quản lý, kỹ thuật phù hợp với điều kiện của tỉnh Thái Nguyên. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Ô nhiễm môi trường và các ảnh hưởng đến con người mỏ Sắt – Titan tại tỉnh Thái Nguyên.
- Phạm vi nghiên cứu: tập trung chủ yếu vào 3 mỏ chính là mỏ sắt Trại Cau, mỏ sắt Tương Lai, mỏ titan Cây Châm tỉnh Thái Nguyên. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp tổng hợp và kế thừa: Thu thập tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu. Đối tượng thu thập gồm điều kiện tự nhiên (vị trí địa lý), quá trình phát triển, tình hình dân cư xung quanh, tình hình khai thác, chế biến khoáng sản. - Phương pháp nghiên cứu điều tra, khảo sát thực địa và đánh giá nhanh môi trường: Thực hiện khảo sát hiện trạng khu vực nghiên cứu, làm việc với các cơ 3 quan phối hợp nghiên cứu và các cơ quan hữu quan tại địa phương.
Đây là phương pháp được áp dụng nghiên cứu chủ yếu để thực hiện đề tài. - Phương pháp xử lý số liệu: Các kết quả thu được thống kê thành bảng trên phần mềm Microsoft, Excel, tổng hợp số liệu, thống kê, so sánh và đánh giá. 4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG DO HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN KHOÁNG SẢN SẮT – TITAN 1.1 Tổng quan về các hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản Sắt – Titan tại Việt Nam và tỉnh Thái Nguyên 1.1 Khai thác, chế biến khoáng sản Sắt – Titan tại Việt Nam 1.1 Quặng sắt (i) Các mỏ khai thác Việt Nam là quốc gia có nguồn tài nguyên khoáng sản đa dạng, phong phú với gần 5.000 mỏ và điểm quặng có khoảng 60 loại khoáng sản khác nhau. Ở Việt Nam hiện nay đã phát hiện và khoanh định được trên 216 vị trí có quặng sắt, có 13 mỏ trữ lượng trên 2 triệu tấn, phân bố không đều, tập trung chủ yếu ở vùng núi phía Bắc.
Quặng sắt ở Việt Nam có 3 khu vực chính: - Khu vực Tây Bắc có các mỏ dọc sông Hồng (Quí Xa, Làng My, Ba Hòn, Làng Lếch. Trữ lượng trên 200 triệu tấn (riêng mỏ Quí Sa > 100 triệu tấn). Quặng thuộc khu vực này chủ yếu là limônit với hàm lượng fe khoảng 43-55%, hàm lượng Mn ~ 2,5-5%. Đa số các mỏ trong khu vực này đã được thăm dò, đủ điều kiện để thiết kế khai thác.
- Khu vực Đông Bắc có các mỏ ở Thái Nguyên (Trại Cau, Tiến Bộ, Quang Trung). Tổng trữ lượng ~ 50 triệu tấn (Trại Cau 9 triệu tấn, Tiến Bộ 25 triệu tấn). Quặng sắt ở Thái Nguyên gồm 2 loại manhêtit và limônit. Quặng manhêtit hàm lượng quặng fe ~ 60%, (các tạp chất có hại nằm trong phạm vi cho phép của luyện kim).
Quặng limônit hàm lượng fe từ 50-55%, hàm lượng Mn cao (3-4%). Quặng sắt Thái Nguyên đã được khai thác từ 1962 cung cấp cho KCN gang thép Thái Nguyên. Ở cao Bằng có các mỏ Na Lũng, Nà Rua, tổng trữ lượng ~ 50 triệu tấn, chủ yếu là quặng manhêtit, hàm lượng fe trên 60%, đã được thăm dò đủ điều kiện thiết kế khai thác.Tại vùng Đông Bắc còn có quặng sắt Tòng Bá (Hà Giang), gồm nhiều điểm quặng nằm rải rác trên một diện rộng, trữ lượng ~ 200 triệu tấn, chủ yếu là quặng manhêtit, hàm lượng fe 42 - 46%. [9] 5 - Khu vực Bắc Trung Bộ, tại thanh Hóa có một vào mỏ nhỏ.
Ở Thạch Khê, Huyện Thạch Hà, cách TX Hà Tĩnh khoảng 10 km có mỏ sắt lớn (phát hiện từ những năm đầu thập kỉ 60), trữ lượng khoảng 554 triệu tấn, hàm lượng quặng Fe cao (60-65%), các tạp chất như S,P, Pb, Zn… dưới quy định. Mỏ đã được thăm dò, đủ điều kiện thiết kế khai thác. Tổng trữ lượng Sắt của Việt Nam ~ trên 1 tỉ tấn. Có thể sản xuất 10 triệu tấn gang – thép/năm.
[9] (ii) Phương pháp khai thác Hiện nay, tại Việt Nam hầu hết ở các mỏ kim loại, về kỹ thuật chưa được chú ý, đa số áp dụng hệ thống khai thác lộ thiên với công nghệ ô tô – máy xúc. Đây là loại công nghệ cổ điển, giá thành cao. Về tuyển khoáng cũng được thay thế công nghệ tuyển cơ giới tập trung bằng những xưởng tuyển mini thủ công hoặc bán cơ giới. Hình thức này bao trùm hầu hết các ngành khai thác khoáng sản kim loại như thiếc, vàng, cromit, mangan… Một số cơ sở áp dụng phương pháp tuyển nổi như đồng Sinh Quyền, tuyển quặng sunphua kẽm chì Lang Hích, apatit, graphit…với sơ đồ và thiết bị tuyển đơn giản, hệ số thu hồi thấp, giá thành cao.
Hàng năm, số lượng quặng sắt khai thác và chế biến ở Việt Nam đạt từ 300. Thị trường quặng sắt hiện nay: 80% sử dụng trong nước, chủ yếu là để luyện thép, còn 20% xuất khẩu.2 Quặng titan (i) Các mỏ khai thác Việt Nam có nguồn tài nguyên quặng titan khá phong phú và được phân bố rộng rãi trên nhiều vùng lãnh thổ. Tài nguyên trữ lượng quặng titan – zircon của Việt Nam không nhiều, chiếm khoảng 0,5% của thế giới. Quặng titan ở Việt Nam có ba loại: quặng gốc trong đá xâm nhập mafic, quặng trong vỏ phong hoá và quặng sa khoáng ven biển.
Quặng titan gốc trong đá xâm nhập mafic ở Cây Châm, Phú Lương Thái Nguyên có trữ lượng 4,83 triệu tấn ilmenit và tài nguyên đạt 15 triệu tấn đang được khai thác. 6 Quặng ilmenit trong vỏ phong hoá và sa khoáng ở các huyện Phú Lương và Đại Từ - Thái Nguyên với tài nguyên dự báo đạt 2,5 triệu tấn. Quặng titan sa khoáng ven biển phân bố chủ yếu dọc bờ biển Việt Nam, còn sa khoáng nội địa có quy mô không đáng kể. Sa khoáng ven bờ biển Việt Nam được phân bố trải dài suốt dọc bờ biển, từ Bắc tới Nam.
Các mỏ sa khoáng ven biển gồm sa khoáng ven biển trong tầng cát nguồn gốc biển và gió tuổi Holocen. Sa khoáng ven biển trong tầng cát đỏ gắn kết tương đối tốt tuổi Pleistocen. Các khu vực mỏ quặng titan được phân bố rải rác từ Móng Cái đến Vũng Tàu. Đặc biệt ở một số diện tích ven biển tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận và Bà Rịa - Vũng Tàu có tiềm năng lớn, tài nguyên dự báo đạt hàng trăm triệu tấn.
Ngoài khoáng vật ilmenit, còn có các khoáng vật có giá trị kinh tế kỹ thuật là zircon và monazit. Một số mỏ ilmenit ở Hà Tĩnh, Bình Định, Bình Thuận v. đã được khai thác và xuất khẩu. Theo kết quả điều tra, thăm dò địa chất, cho tới nay đã phát hiện 42 mỏ và điểm quặng titan, trong đó có 6 mỏ lớn có trữ lượng từ 1 đến 5 triệu tấn, 8 mỏ trung bình có trữ lượng > 100.000 tấn và 45 mỏ nhỏ và điểm quặng.
(ii) Phương pháp khai thác Phương pháp khai thác chủ yếu là khai thác lộ thiên theo lớp bằng kiểu cuốn chiếu. Chia khai trường thành nhiều khoảnh khai thác, tiến hành khai thác dứt điểm từng khoảnh để tạo diện đổ thải trong, dùng máy xúc, máy gạt hoặc bơm hút cát; vận chuyển quặng về xưởng tuyển thô bằng ô tô hoặc bơm bùn.
