Việc huy động được nguồn quặng sắt nghèo để cung cấp nguyên liệu cho ngành luyện kim và các ngành công nghiệp khác (sản xuất vật liệu xây dựng, huyền phù tuyển than…) cần phải được quan tâm đúng mức hơn.
Some results from processing of poor iron ore in Ha Giang province
Nguyễn Đức Quý, Đồng Quốc Hưng
Kiều Cao Thăng, Phạm Hữu Giang…
Hội Tuyển khoáng Việt Nam
1. Sơ lược về tài nguyên quặng sắt Việt Nam
Việt Nam là quốc gia nghèo quặng sắt. Kết quả công tác tìm kiếm, thăm dò địa chất trong những năm qua đã phát hiện khoảng 180 điểm và mỏ quặng sắt, chủ yếu phân bố ở miền Bắc Việt Nam. Quặng sắt nước ta thuộc nhiều loại hình nguồn gốc khác nhau. Chúng phân bố trong nhiều thành tạo địa chất có thành phần vật chất và đặc điểm khá đa dạng: nguồn gốc biến chất trao đổi tiếp xúc, phong hóa thứ sinh và nhiệt dich.
Chỉ có 2 mỏ có trữ lượng lớn là Thạch Khê, Hà Tĩnh (286 triệu tấn) và Quỳ Sa, Lào Cai (219 triệu tấn). Phần lớn các mỏ và điểm quặng sắt còn lại có trữ lượng nhỏ, từ vài trăm nghìn tấn đến hai ba chục triệu tấn, hàm lượng sắt không cao và phân tán trên một diện tích rộng từ hàng chục đến hàng trăm hecta.
Vì vậy việc huy động được nguồn quặng sắt nghèo để cung cấp nguyên liệu cho ngành luyện kim và các ngành công nghiệp khác (sản xuất vật liệu xây dựng, huyền phù tuyển than…) cần phải được quan tâm đúng mức hơn.
2. Tình hình khai thác và tuyển quặng sắt của Việt Nam
Hiện nay quặng sắt được khai thác chủ yếu tại các tỉnh Thái Nguyên, Cao Bằng, Lào Cai và Tuyên Quang. Một số tỉnh khác cũng khai thác nhưng với số lượng ít hơn như Yên Bái, Bắc Cạn, Hà Giang, Thanh Hóa…
Tại Thái Nguyên: Mỏ sắt Trại Cau được đưa vào khai thác từ năm 1963. Hiện có 3 công trường chính là Hàm Chim, Thác Lạc III và Núi D. Công suất năm 2004-2005 khoảng 275.000 tấn quặng tinh.
Trong khai thác lộ thiên sử dụng máy xúc gầu xuôi hoặc gầu ngược, vận tải bằng tầu điện hoặc ôtô trọng tải 12 tấn. Quặng nguyên được đập thô, đập nhỏ bằng đập hàm và đưa qua sàng quay, sàng rung và phân cấp xoắn hoặc xyclon để rửa và phân cấp. Sản phẩm quặng tinh gồm hai loại quặng cục (8 – 45) mm và quặng cám (0,2-8,0) mm.
Gần đây, mỏ Trại Cau cũng tổ chức khai thác thủ công để thu hồi thêm quặng sắt trong khu vực với sản lượng hàng năm khoảng 40.000 tấn. Toàn bộ khối lượng quặng tinh của mỏ Trại Cau đều cưng cấp cho các lò cao luyện thép của Công ty Gang-thép Thái Nguyên.
Ngoài ra tại Thái Nguyên còn hàng chục điểm khai thác nhỏ được cấp phép hoặc khai thác tự do để thu gom quặng tinh cho xuất khẩu tiểu ngạch.
Tại Cao Bằng: có hai mỏ Ngườm Cháng và Nà Lùng khai thác với quy mô công nghiệp. Công suất mỗi mỏ dao động từ 120.00 đến 150.000 tấn/năm quặng tinh. Cả hai mỏ này đều khai thác lộ thiên bằng máy xúc gầu ngược và vận tải bằng ôtô trọng tải 18 tấm. Công nghệ tuyển rửa tương tự như mỏ Trại Cau và quặng tinh có cỡ hạt (0,2 – 5 ) mm.
Ngoài ra, tại Cao Bằng có 10 điểm quặng khai thác quy mô nhỏ. Công suất mỗi mỏ từ 5.000 đến 15.000 tấn/năm quặng tinh là Bò Lếch, Hào Lịch, Nguyên Bình, Bò Linh, Bản Chang, Lung Lương, Khuổi Tông, Bản Ho, Kéo Mò và Nà Đoóng. Tại các mỏ nhỏ khai thác lộ thiên bằng máy xúc dung tích nhỏ (1,0 – 0,5 m3). Quặng tinh thu được bằng chọn tay hoặc sàng khô thủ công hay cơ giới.
Tại Lào Cai: từ năm 2005 – 2008 một số điểm quặng được khai thác quy mô nhỏ với tổng sản lượng khoảng (50.000 – 150.000) tấn/năm quặng tinh như Bản Vược, Kíp Tước, Na Lốc, A Mù Sung…
Manhêtit là khoáng vật cộng sinh của quặng đồng Sin Quyền, Lào Cai. Hàng năm thu được 30.000 tấn quặng tinh manhêtit có hàm lượng >60% Fe.
Cho đến nay hầu hết quặng tinh của tỉnh này đều được xuất khẩu tiểu ngạch qua Trung Quốc.
Gần đây đang chuẩn bị đưa mỏ sắt Quy Sa vào khai thác với công suất khoảng 1 triệu tấn/ năm quặng tinh sắt nâu để cưng cấp cho cơ sở luyện thép tại Tằng Loỏng.
Tại các tỉnh còn lại: như Tuyên Quang, Yên Bái, Hà Giang, Thanh Hóa, Bắc Cạn cũng đẩy mạnh việc khai thác các điểm mỏ quặng quy mô nhỏ, mặc dù công tác thăm dò, đánh giá chưa đủ mức tin cậy. Quặng tinh có hàm lượng (50- 60) % Fe chủ yếu để xuất khẩu tiểu ngạch.
Nhận xét: Cũng như nhiều khoáng sản khác của Việt Nam ngành khai thác, chế biến và sử dụng khoáng sản sắt của Việt Nam còn nhiều tồn tại:
– Quy mô sản xuất nhỏ và phân tán. Trình độ công nghệ khai thác và chế biến không hợp lý, chắp vá và rất lạc hậu.
– Tính trạng lãng phí, tổn thất tài nguyên khoáng sản sắt và suy thoái môi trường khu vực khá nghiệm trọng, đặc biệt đối với các cơ sở khai thác quy mô nhỏ và khai thác trái phép.
– Việc tiêu thụ sản phẩm quặng tinh không được quản lý chặt chẽ và hợp lý nên quặng sắt khai thác chủ yếu được xuất khẩu tiểu ngạch sang Trung Quốc. Điều này đã và đang khuyến khích phong trào toàn dân làm mỏ, phá mỏ và phá môi trường của các địa phương có quặng sắt, đặc biệt là các tỉnh biên giới phía Bắc.
3. Kết quả nghiên cứu tuyển mẫu quặng sắt nghèo Hà Giang
3.1. Mẫu quặng sắt mỏ Sàng Thần, Bắc Mê, Hà Giang
Thân quặng sắt mỏ Sàng Thần nằm trong trầm tích lục nguyên cacbonat bị biến chất. Tại đây lấy 2 mẫu nghiên cứu từ 2 thân quặng gốc và thân quặng eluvi và deluvi, kí hiệu ST1 và ST2.
3.1.1. Thành phần vật chất mẫu quặng
Các kết quả phân tích hóa học toàn phần, rơnghen, nhiệt vi sai, khoáng tướng và thạch học, phân tích cấp hạt và trọng sa chứng tỏ rằng:
– Cả hai mẫu ST1 và ST2 đều thuộc loại quặng sắt nghèo, bị biến chất và phong hóa khá mạnh, nhiều sét và khó tuyển.
– Mẫu ST1 có hàm lượng Fe 48,5 %, nghèo hơn mẫu ST2 52,05%. Trong hai mẫu ST1 và ST2 có hàm lượng Mn là 0,40 và 0,61%) hàm lượng Zn là 0,137 và 0,152%. Hàm lượng As, S và P tương đối nhỏ (0,001 – 0,002%). Hàm lượng As, S và P của cả hai mẫu tương đối nhỏ (<0,002%).
– Manhêtít là thành hàn khoáng vật chủ yếu trong mẫu, có độ hạt từ (0,01-1,00) mm phần lớn là (0,04-0,2) mm. Các khoáng vật mactit, hematit, gơtit, limônit và hyđrôxit sắt phần lớn do quá trình phong hóa biến chất manhêtit tạo thành. Manhêtit liên kết chặt chẽ với các khoáng vật sắt khác và phi quặng. Các tổ hợp khoáng vật quặng hạt xâm nhiễm tương đối mịn và đều với phi quặng và đá tạo quặng.
– Các khoáng vật sunfua rất ít, thường nằm bên trong các hạt manhêtit, như pyrôtin, pyrit chancôpyrit, galenit,… có kích thước hạt nhỏ li ti.
– Trong mẫu quặng còn gặp một số khoáng vật nặng khác chứa Mn, Cr, Zr,…
– Các khoáng vật phi quặng chủ yếu là thạch anh, diệp thạch xericit, amphibol, caolinit và clorit. Hàm lượng SiO2 của mẫu ST1 khá cao, tới 22,60%, còn mẫu ST2 chỉ là 14,40%.
3.1.2. Kết quả thí nghiệm tuyển
Sơ đồ kết quả thí nghiệm tuyển mẫu ST1 và ST2 được nêu trên hình 1 và bảng 1:
| Mẫu | Sản phẩm | Thu hoạch (%) |
Hàm lượng Fe (%) |
Thực thu Fe (%) |
| ST1 | Quặng tinh | 54,50 | 65,14 | 73,38 |
| Quặng thải | 45,50 | 28,51 | 26,62 | |
| Quặng đầu | 100,00 | 48,38 | 100,00 | |
| ST2 | Quặng tinh | 60,02 | 66,83 | 75,77 |
| Quặng thải | 39,98 | 32,08 | 24,23 | |
| Quặng đầu | 100,00 | 52,94 | 100,00 |
Bảng 1. Kết quả thí nghiệm tuyển mẫu ST
Hình 1.Sơ đồ thí nghiệm công nghệ tuyển mẫu ST
Nhận xét
– Sơ đồ tuyển mẫu quặng Sàng Thần bao gồm nghiền 2 giai đoạn và kết hợp phương pháp tuyển trọng lực và tuyển từ ướt tương đối thích hợp.
– Khi tuyền mẫu quặng ST1 có hàm lượng 48,38% Fe thu được quặng tinh có thu hoạch 54,50%, hàm lượng 65,14% Fe và thực thu 73,38% Fe. Hàm lượng Fe trong quặng đuôi thải giảm xuống tới 28,51%.
– Khi tuyền mẫu ST2 có hàm lượng 52,94% Fe được quặng tinh có mức thu hoạch 60,02% Fe, hàm lượng 66,83% Fe và thực thu 73,38% Fe. Hàm lượng Fe trong quặng đuôi thải giảm xuống tới 32,08%.
– Quá rình tuyển trọng lực sau nghiền 2 đều thu thêm được quặng tinh nhưng mức thu hoạch và thực thu Fe bộ phận cũng tương tự như của quá trình tuyền từ ướt, khoảng (20-30)%. Nên có thể xem xét sản phẩm trung gian sau nghiền 2 đưa thẳng tuyển từ ướt để sơ đồ tuyển đơn giản hơn.
– Trong quá trình tuyển từ ướt, sản phẩm có từ 1 và 2 có thể gộp chung và hàm lượng Fe>60% sản phẩm không từ khi tuyến ở từ trường 3000 Oe có hàm lượng ≈30% Fe có thể coi là dưới thải. Trong sơ đồ tuyển sau này chỉ cần sử dụng các thiết bị tuyển từ ướt có cường độ từ trường trung bình.
– Quặng tinh thu được có hàm lượng Fe khá cao (65 – 66)%. Nếu lấy quặng tinh có hàm lượng Fe chỉ >(60-62)% chắc chắn còn có khả năng nâng mức thực thu Fe lên cao hơn nữa.
