MỞ ĐẦU Theo "Dự án Quy hoạch thăm dò, khai thác, tuyển quặng Apatit giai đoạn 2008-2020 có tính đến sau năm 2020" (bảng 1) thì quặng Apatit loại III khu Trung tâm và quặng khu Phú Nhuận sẽ cấp cho nhà máy tuyển Tằng Loỏng và Cam Đường. Quặng Apatit loại III khu Bắc Nhạc Sơn gồm khai trường 20-22 và các khai trường phía Bắc dự kiến đi vào sản xuất năm 2011 sẽ cung cấp cho nhà máy Apatit loại III khu Bắc Nhạc Sơn. Dự báo trong qui hoạch giai đoạn 2011-2020 nhu cầu quặng tinh cần 1. Hiện nay 2 nhà máy tuyển đang hoạt động có công suất như sau: Nhà máy tuyển Apatit Tằng Loỏng 900.000T/năm vào năm 2009 Nhà máy tuyển Apatit Cam Đường 120.
Nhà máy tuyển Apatit Bắc Nhạc Sơn 350.000T/năm đang thiết kế thi công, sẽ hoạt động vào năm 2011. Với sản lượng của các nhà máy nêu trên không đủ theo qui hoạch dự báo, do đó cần thiết phải xây dựng thêm các nhà máy tuyển quặng Apatit loại III, loại II Lào Cai. Đối với quặng Apatit loại III tại khu vực Làng Phúng theo báo cáo sơ bộ có 24,8 triệu tấn hàm lượng trung bình 15%P2O5. Quặng Apatit loại III Làng Phúng chưa được nghiên cứu tuyển.
Nghiên cứu tuyển quặng Apatit loại III Làng Phúng Lào Cai mang nhiều ý nghĩa quan trọng: -Xác định khả năng tuyển quặng Apatit loại III các số liệu thu được đều sẽ làm cơ sở cho công tác thăm dò đánh giá trữ lượng mỏ. -Kết quả nghiên cứu tuyển quặng Apatit loại III Làng Phúng ở qui mô phòng thí nghiệm và các nghiên cứu tiếp theo, làm cơ sở cho việc lập Dự án Đầu tư khai thác và xây dựng nhà máy tuyển trong khu vực mỏ. -Mỏ Apatit Làng Phúng là mỏ có nhiều thuận lợi về cơ sở hạ tầng: +Giao thông thuận tiện. +Khả năng cung cấp điện, nước tốt.
8 +Điều kiện kinh tế xã hội tốt. (Dự kiến xây dựng nhà máy tuyển Apatit loại III Làng Phúng có công suất 250.000 tấn/năm quặng tinh độ ẩm 15% giai đoạn 2013-2015. Quặng Apatit loại III Lào Cai có thể khai thác được Số Đơn vị Hàm lượng Địa điểm TT (nghìn tấn) %P2O5 1 Khu trung tâm mỏ +Các khai trường đã và đang khai thác 29.692 (sắp kết thúc) +Các khai trường cũ, kho lưu còn lại (15,8±1)% -Khai trường 17 610 -Khai trường 10 9.555 -Khai trường cánh 3-4 Mỏ Cóc 2.110 -Các kho bãi quặng III lưu 24.500 (12-13)% -Khu trung tâm chưa khai thác: Cáng 11.900 ≈ 15% 3-4 Làng Mô Cộng 89.507 2 Khu Phú Nhuận 9.238 (13-14)% 3 Khu Bắc Nhạc Sơn + Làng Mòn: 81.176 ≈ 14% Gồm các khai trường 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 (đã trừ tổn thất khai thác) 4 Khu Tam Đỉnh, Làng Phúng 24.800 ≈ 15% Xuất phát từ tính hình đó, đề tài "Nghiên cứu công nghệ tuyển quặng Apatit loại III Làng Phúng - Lào Cai qui mô phòng thí nghiệm" là một nội dung cần thiết trong nhiệm vụ chiến lược của kế hoạch sản xuất phân bón của Tổng Công ty Hoá chất Việt Nam. Đề tài được thực hiện trên cơ sở hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số 94-08-RD/HĐKHCN ngày 29 tháng 01 năm 2008 giữa Bộ Công Thương và Công ty CP Tư vấn Đầu tư và Xây dựng Mỏ.
9 Mục tiêu của đề tài: Lựa chọn sơ đồ và xác định các điều kiện tuyển quặng Apatit loại III Làng Phúng Lào Cai qui mô phòng thí nghiệm nhằm thu quặng tinh Apatit đảm bảo yêu cầu sản xuất phân bón. Yêu cầu quặng tinh Apatit sản xuất phân bón thông thường như sau: Hàm lượng P2O5 ≥ 32% Fe2O3 + Al2O3 ≤ 4,5% MgO < 3% δ ≈ 2,9 ÷ 3 g/cm3 Độ hạt ≥ 90% cấp -0,1mm. Về lựa chọn phương pháp tuyển quặng Apatit loại III Làng Phúng Lào Cai: Mỏ Apatit Lào Cai có nguồn gốc thành tạo là: Nguồn gốc trầm tích sinh hoá biển. Các nhà Địa chất đã phân chia ra 4 loại quặng tại mỏ Apatit Lào Cai: Quặng loại I: Quặng Apatit hầu như đơn khoáng thuộc phần phong hoá của tầng quặng Kốc san 5 (KS5), hàm lượng P2O5 = 28-40%.
Quặng loại II: Quặng Apatit Đôlômit thuộc phần chưa phong hoá của tầng quặng KS5, hàm lượng P2O5 = 18-23%. Quặng loại III: Quặng Apatit -Thạch anh thuộc phần phong hoá của các tầng dưới KS4 và trên quặng KS6, KS7, hàm lượng P2O5 = 12-20%, trung bình 15%. Quặng loại IV: Quặng Apatit -Thạch anh -Đôlômit thuộc phần chưa phong hoá của tầng dưới quặng KS4 và các tầng trên KS6, KS7, hàm lượng P2O5 = 8-10%. Trong 4 loại quặng nêu trên chỉ có quặng Apatit loại I sử dụng được ngay sau khi khai thác.
Các loại quặng II, III, IV thuộc loại quặng nghèo cần phải tuyển lựa mới đủ tiêu chuẩn sản xuất phân bón, ngoại trừ quặng Apatit loại II dùng sản xuất phân lân nung chảy. 10 Từ năm 1958 đến nay, quặng Apatit loại III Lào Cai đã được nhiều cơ quan trong và ngoài nước nghiên cứu thành phần vật chất, các nghiên cứu thí nghiệm tuyển. Các nghiên cứu lát mỏng, phân tích kính hiển vi điện tử đã xác định quặng Apatit loại III Lào Cai dạng hạt nhỏ, đẳng thước tròn xen lẫn với các hạt quặng tha hình, kích thước 1-2µm đến 0,10 mm. Điều này cho thấy quặng Apatit loại III cần phải được đập, nghiền đến cấp hạt đủ để giải phóng khoáng vật Apatit.
Khoáng vật Apatit được giải phóng ở cấp hạt nhỏ rất khó dùng phương pháp tuyển trọng lực để thí nghiệm tuyển. Hơn nữa việc sử dụng phương pháp tuyển trọng lực trước hết cần xem xét hệ số (e) là hệ số đánh giá mức độ tuyển trọng lực của quặng cần nghiên cứu, thông qua tỉ trọng của khoáng vật có ích và khoáng vật không có ích. Hệ số (e) của quặng Apatit loại III Lào Cai <1,5 thuộc loại rất khó tuyển bằng phương pháp tuyển trọng lực. Khi nghiên cứu đặc tính nổi của khoáng vật Apatit thấy rằng Apatit nổi được trong môi trường pH thích hợp và với các thuốc tập hợp để tuyển quặng Apatit.
Vì lẽ đó 25 đề tài nghiên cứu tuyển quặng Apatit loại III Lào Cai ở các qui mô phòng thí nghiệm, tuyển BCN, tuyển công nghiệp với các mẫu quặng vùng Trung tâm khu mỏ, mẫu kho bãi, mẫu một số khai trường (các mẫu nghiên cứu quặng loại III có hàm lượng P2O5 = 14-16%) đều quyết định nghiên cứu tuyển quặng Apatit loại III bằng phương pháp tuyển nổi. Các đề tài nghiên cứu nêu trên có kết luận chung là: Quặng Apatit loại III dùng phương pháp tuyển nổi là phù hợp hơn cả thu được quặng tinh đạt yêu cầu sản xuất phân bón. Thực tế 2 nhà máy tuyển Apatit loại III Tằng Loỏng và Cam Đường đã chứng minh cho các kết luận của các đề tài nghiên cứu tuyển quặng Apatit loại III Lào Cai là đúng. Quặng Apatit loại III Làng Phúng Lào Cai có cùng nguồn gốc trong một khoáng sàng, do đó các tính chất mang tính đặc trưng như độ hạt khoáng vật Apatit, hệ số (e) là tương tự nhau.
Do đó đề tài không nghiên 11 cứu chọn phương pháp tuyển mà quyết định dùng phương pháp tuyển nổi để tuyển quặng Apatit loại III Làng Phúng Lào Cai. Báo cáo sẽ trình bày những kết quả nghiên cứu tỉ mỉ (trong phòng thí nghiệm) tuyển quặng Apatit loại III Làng Phúng - Lào Cai, hàm lượng quặng đầu vào =(15±0,5)% P2O5 theo sơ đồ công nghệ nhà máy tuyển Tằng Loỏng đang hoạt động và sơ đồ mới, dùng các loại thuốc tuyển quặng Apatit loại III hiện đang có trên thị trường. Các nghiên cứu được tiến hành trước hết với nước máy tại khu vực Bích Câu - Hà Nội. Thí nghiệm tuyển vòng kín.
được thử nghiệm trong điều kiện nước địa phương lấy tại suối Ngòi Nhù, xã Sơn Thuỷ, Văn Bàn, Lào Cai; Đây là nguồn nước sẽ đưa vào nhà máy tuyển trong tương lai. Đề tài sẽ làm rõ các nội dung cơ bản sau: -Đánh giá khả năng tuyển quặng Apatit loại III Làng Phúng Lào Cai. -Lựa chọn sơ đồ phù hợp tuyển quặng Apatit loại III Làng Phúng. -Xác định các chỉ tiêu đạt được của quặng tinh Apatit loại III Làng Phúng.
Tập thể tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và cán bộ các cơ quan Bộ Công Thương, Công ty CP Tư vấn Đầu tư và Xây dựng Mỏ, Công ty TNHH MTV Apatit Việt Nam và các đơn vị có liên quan đã giúp đỡ tạo điều kiện cho đề tài hoàn thành đúng nội dung và tiến độ đề ra. 12 PHẦN II TỔNG QUAN VỀ TUYỂN QUẶNG APATIT, MẪU QUẶNG, NƯỚC, THUỐC TUYỂN DÙNG NGHIÊN CỨU II. Tổng quan về tuyển quặng Apatit 1. Vài nét về phôtpho và các khoáng vật chứa Phôtpho Phôtpho là nguyên tố hoá học thuộc nhóm V trong bảng hệ thống tuần hoàn Menđêllêep, là một á kim có hoá trị +5, +3 và -3 trong các hợp chất hoá học.
Phôtpho dễ bị oxy hoá đến các oxyt bởi Ôxy và đến Halogenic bởi các halôgen. Hai dạng quan trọng nhất của Phôtpho là Phôtpho trắng kiểu α - P với tỉ trọng 1,828 g/cm3 và Phôtpho trắng β - P với tỉ trọng 1,88 g/cm3 và Phôtpho đỏ. Hàm lượng của Phôtpho trong vỏ trái đất là 9,3. Các khoáng vật quan trọng nhất chứa Phôtpho là Apatit: 2Ca5(F,CL,OH)(PO4)3 và Phốtphorit 2Ca3(PO4)2.
Apatit và Phôtphorit là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất Phôtpho, các hợp chất Phôtpho cho kỹ nghệ hoá chất và quan trọng hơn cả là để sản xuất các loại phân bón Phôtphat (phân lân). Những loại phân lân thường dùng nhất là bột Phôtphorit, bột phân lân nung chảy, các loại supe Phôtphat đơn và kép, các loại phân Phôtphat có thành phần phức tạp (phân lân - đạm tổng hợp), Amôphôtpho (phân bón ammôniphôtphat), Trisupephôtphat (TSP), Diamôniphôtphat (DAP), Monoamoniphôtphat (MAP). Ở Việt Nam, Apatit thường gặp dưới dạng khoáng vật phụ trong các loại đá mác ma, quặng Apatit tạo thành mỏ lớn chỉ gặp dưới dạng trầm tích trong thành hệ chứa apatit tuổi Cambri giả định ở vùng Lào Cai. Những phương pháp tuyển quặng Apatit Apatit là Phôtphatcanxi có thành phần thay đổi với công thức chung là 2Ca3(F,CL,OH)(PO4)3.
Các khoáng vật Apatit đều có thể tuyển nổi bằng thuốc tập hợp Axit olêic, Natri olênat, các loại dầu thực vật và xà phòng 13 của chúng, các loại thuốc Anion có nhóm tạo muối (PO4) như Alkylphôtphat, các thuốc có gốc sunfua - trong nhóm tạo muối. Các thuốc đè chìm thường dùng trong tuyển nổi Apatit là các axit, kiềm, các thuốc điều chỉnh không có nhóm (OH) trong phân tử nhưng chúng được tạo ra bởi phản ứng thuỷ phân như Xôđa, Thuỷ tinh lỏng. Để đè chìm đất đá không quặng và các tạp chất có hại, các thuốc thường dùng là: Các muối phôtphat, các muối kim loại đa hoá trị, Thuỷ tinh lỏng, các chất hữu cơ và một số muối vô cơ khác.
