Đặc điểm địa hóa khoáng vật quặng mangan vùng mỏ tốc tát

Tạp chí Các khoa học trái đất 32(4), 308-317 12-2010 Đặc điểm địa hóa - khoáng vật quặng mangan vùng mỏ Tốc Tát ĐàO DUY ANH I Mở ĐầU ii KHáI QUáT Về ĐặC ĐIểM ĐịA CHấT Nghiên cứu đặc điểm địa hóa - khoáng vật thành tạo khoáng sản nói chung thành tạo quặng mangan vùng mỏ Tốc Tát nói riêng đóng góp quan trọng làm tiền đề cho nghiên cứu ứng dụng nh lựa chọn phơng pháp tuyển khoáng thích hợp để thu đợc tinh quặng mangan đủ tiêu chuẩn chất lợng nguyên liệu cho ngành công nghiệp luyện kim, hóa chất, sản xuất pin Mỏ mangan Tốc Tát thuộc địa phận hai xà Quang Trung Tri Phơng, huyện Trà Lĩnh, tỉnh Cao Bằng ; cách trung tâm thị xà Cao Bằng 55 km phía đông bắc Quặng mangan Việt Nam phân bổ chủ yếu tỉnh Cao Bằng, Tuyên Quang, Nghệ An Hà Tĩnh thuộc ba dạng nguồn gốc : trầm tích, nhiệt dịch phong hóa [20] Tổng trữ lợng đà khảo sát quặng mangan 10 triệu tấn, phân bố 34 mỏ điểm quặng, mỏ mangan lớn mỏ Tốc Tát thuộc bồn mangan Hạ Lang, tỉnh Cao Bằng (hình 1) Trữ lợng mỏ mangan Tốc Tát ớc tính chiếm khoảng 30 % tổng trữ lợng quặng mangan Việt Nam [15] Má nµy cịng thĨ hiƯn râ nÐt nhÊt cÊu trúc địa chất nh đặc điểm quặng hóa [19] Theo số liệu Bộ Công thơng Việt Nam, năm 2007, có khoảng 25 ngàn quặng mangan đợc khai thác mỏ Tốc Tát, chiếm 40 % tổng sản lợng quặng mangan khai thác nớc Mặc dù đặc điểm địa hóa - khoáng vật thành tạo quặng mangan vùng mỏ Tốc Tát đà đợc đề cập đến nhiều tài liệu nghiên cứu trớc [2, 14, 16-18], nhng thành phần hóa học đơn khoáng cha đợc xác định chi tiết Nghiên cứu sử dụng phơng pháp phân tích đa công thức thực nghiệm khoáng vật vùng mỏ nh kiến trúc, cấu tạo quặng Các kết nghiên cứu sở giúp cho việc lựa chọn phơng pháp tuyển tách Mn khỏi tạp chất kèm 308 Tọa độ địa lý mỏ : vỹ độ bắc 22o48'56"-22o51'16", kinh độ đông : 106o23'30"-106o26'26" Vùng mỏ Tốc Tát thuộc phần tây bắc nếp uốn lớn, kéo dài từ biên giíi ViƯt - Trung tíi tØnh Cao B»ng Cã hai nÕp n thø sinh d¹ng bËc thang nỉi bËt vùng (một nếp lõm nếp lồi) từ tây bắc sang đông nam, hội tụ theo hớng tây bắc mở rộng hớng đông nam Mỏ mangan Tốc Tát thuộc vào phần cuối tây bắc nếp lõm Tốc Tát - Bằng Ca, thuộc bồn trầm tích mangan Hạ Lang (hình 1) Khu vực Tốc Tát bị đứt gẫy kiến tạo lớn cắt dọc theo trục cấu trúc, phân chia vùng thành hai phần bắc nam [2] Trầm tích Hạ Lang bao gồm phần dới trầm tích tuổi Devon phần trầm tích carbonat [5] Theo phân chia I Varensov [1618], thành tạo chứa mangan bồn Hạ Lang thành tạo dolomit - đá vôi Vùng Tốc Tát đợc lấp đầy chủ yếu đá vôi thuộc hệ tầng Tốc Tát (D3-C1 tt), bao gồm hai phụ hệ tầng, đợc mô tả chi tiết văn liệu [6, 8, 13] Phơ hƯ tÇng d−íi (D3-C1 tt1) bao gồm đá vôi phân lớp dầy, xám sáng ; đá vôi sọc dải sặc sỡ, xám đen, xám xanh ; đá vôi sọc dải phân lớp mỏng đến trung bình ; chứa lớp mỏng mangan giá trị công nghiệp ; chứa hóa thạch nón (conodonts) ; dầy 30-320 m Phụ hệ tầng (D3C1 tt2) bao gồm đá vôi, đá vôi silic mầu xám, xám sáng, xám đen, đá vôi phân dải, phân lớp mỏng đến dầy ; chứa lớp quặng mangan dầy 0,15-3,0 m ; chứa hóa thạch tay cuộn (brachiopods), trùng lỗ (foraminifera) nón ; dầy 50-110 m Tổng chiều dầy hệ tầng khoảng 80-330 m Dựa vào nghiên cứu quan hệ địa tầng hóa thạch, hệ tầng Tốc Tát đợc xác định tuổi Famen thuộc Devon muộn Tournais thuộc Carbon sớm [13] Nh vậy, quặng hóa man-gan nguyên sinh mỏ Tốc Tát có nguồn gốc trầm tích hóa học biển nông, thuộc hệ tầng Tốc Tát có tuổi D3fm- C1t Các lớp quặng mangan chủ yếu tập trung vùng rìa nếp lõm điểm nối chúng (hình 1) Lng Luông Tốc Tát HẠ LANG Bằng Ca Bản Khương iii PHƯƠNG PHáP PHÂN TíCH Các mẫu nghiên cứu thu thập từ vỉa quặng chứa mangan Tr Tr Trm tớch Đệ Tứ Trầm tích chứa than Devon muộ muộn quặng đà đợc khai thác mỏ Tr Tr Trầm tích silicat Devon muộ muộn Trầm tích đá vụi Devon gi Tốc Tát Các mẫu quặng nguyên t gãy Diabas Trầ Trầm tích silicat Devon giữ Đứt góy khai (mẫu chung) đợc nghiền gi gi nh nhỏ để phân tích nhiễu xạ tia X Np lừm Np lồi Quặ Quặ Quặng Mn Quặng Mn oxi hóa (XRD), vi dò điện tử (EMP), quang phổ hấp thụ nguyên tử Hình Sơ đồ địa chất bồn Mn Hạ Lang [20] (AAS), c¶m øng quang phỉ plasma (ICP-MS) ; mẫu quặng chọn riêng đợc + K + ì (Ca + Ba)], sau chuyển sang dạng H2O mài mẫu lát mỏng để phân tích kính hiển vi chia cho nguyên tử khối để đợc số phần trăm điện tử (EMS), kính hiển vi điện tử quét (SEM) H2O Đối với H2O, số OH đợc tính [3 ì (Si + EMP Trờng Đại häc Tỉng hỵp Freiburg, CHLB Al + Fe + Ba + Ca + Na + K)], sau tính tơng tự Đức Mẫu nguyên khai đợc phân tích thành nh [12] Một số công thức khoáng vật điển phần hóa học Đại học Tổng hợp British Columbia, hình trung bình đợc thể bảng Vancouver, Canada Các nghiên cứu kính hiển vi điện tử quét Phân tích XRD tiến hành máy Bruker AXS (SEM) tiến hành hệ thống Zeiss LEO 1525 với D8 Advance sử dụng xạ CuK Các thông số gia tốc kV cài đặt cho phân tích bao gồm hiệu điện 40 kV, Thành phần hóa học quặng mangan Tốc Tát dòng điện 35 mA, b−íc nhÈy 0,02o2Θ, thêi gian ph©n tÝch b»ng hƯ thống máy AAS Analytik Jena, o ngng giây, phạm vi quét 5-60 Nhằm định Vario phơng pháp Luft-C2H2-Flamme/50 lợng thành phần khoáng vật, biểu đồ nhiễu xạ mm/IS5 ICP 90A - Na2O2 nung chẩy đối tia X đợc phân tích phần mềm GSAS với mẫu rắn ICP 80T - hydrogeochem multieleA.C Larson & R.B von Dreele [7] ment ICP-OSE ®èi với mẫu dung dịch Phân tích EMP sử dụng máy CAMECA SX100 phơng pháp phân tán sóng, từ kết tính công thức khoáng vật, apatit, bixbyit, iv ĐặC ĐIểM ĐịA HóA - KHOáNG VËT hausmannit, hematit, hollandit, jacobsit, manganit, QNG MANGAN magnetit, pyrolusit thạch anh đợc tính toán với Thành phần hóa học quặng nguyên khai số oxy hóa tơng ứng 26+, 6+, 8+, 6+, 32+, 8+, Trong nghiên cứu Lê Thạc Xinh, thành phần 3+, 8+, 4+ 4+ Đối với phơng pháp tính H2O cho hollandit, số OH đợc tính tơng ứng với [Na hóa học trung bình toàn mỏ nh sau : Mn = 30 %, 309 Fe = 6,38 %, SiO2 = 22,79 %, P = 0,22 % [19] Nghiên cứu đà phân tích thành phần hóa học quặng nguyên khai nh bảng Nguyên tố Mn chiếm tới 41 %, nguyên tố phổ biến ; tiếp sau Fe từ khoáng vật Fe, khoáng vật chứa Mn Fe dạng thay đồng hình khoáng vật Mn Ca, Ba, K nguyên tố kiềm chiếm hàm lợng cao thành phần quặng nguyên khai cần loại bỏ trình chế biến Mn tinh khiết Ca tồn khoáng vật calcit - khoáng vật mạch phổ biến quặng Tốc Tát, K Ba tồn chủ yếu khoáng vật hollandit - khoáng vật quặng mangan phổ biÕn vµ feldspar Fe2O3 0,67 1,02 3,56 68,61 39,78 1,63 96,06 62,12 73,11 FeO 33,80 MnO2 96,92 77,76 Mn2O3 87,14 56,11 67,02 1,04 0,80 7,00 MnO 5,29 31,59 31,50 - 0,1 0,83 - Feldspar 0,03 0,01 0,01 0,01 3,18 98,36 0,02 0,01 2,32