Nghiên cứu công nghệ tách loại mgo từ tinh quặng apatit loại 2 lào cai phục vụ sản xuất DAP

TÓM TẮT NHIỆM VỤ Dựa trên cơ sở kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước; bằng phương pháp thực nghiệm nhóm đề tài ứng dụng nhằm đưa ra một quy trình công nghệ làm giả

TẬP ĐOÀN HÓA CHẤT VIỆT NAM VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

-

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TÁCH LOẠI MgO TỪ TINH QUẶNG APATIT LOẠI II LÀO CAI PHỤC VỤ SẢN XUẤT DAP

Chủ nhiệm đề tài: Ths Bùi Đăng Học

Hµ Néi 01 - 2012

TẬP ĐOÀN HÓA CHẤT VIỆT NAM VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

-

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TÁCH LOẠI MgO TỪ TINH QUẶNG APATIT LOẠI II LÀO CAI PHỤC VỤ SẢN XUẤT DAP

Theo hợp đồng số 186.11.RD/HD-KHCN, ký ngày 05 tháng 05 năm 2011

giữa Bộ Công Thương và Viện HHCNVN

Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì

Ths Bùi Đăng Học

Những người tham gia:

TS Nguyễn Hoàng Sơn Đại học Mỏ - Địa Chất

KS Nguyễn Thị Tâm Viện HHCNVN

Ths Trần Long Hải Viện HHCNVN

KS Lê Chí Thành Viện HHCNVN

KS Mai Văn Cường Viện HHCNVN

KS Trần Thị Hiền Viện HHCNVN

Hµ Néi 01 - 2012

MỤC LỤC

Trang

KÝ HIỆU NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT 3

DANH MỤC BẢNG BIỂU 4

DANH MỤC HÌNH VẼ……… 5

TÓM TẮT NHIỆM VỤ……… 7

MỞ ĐẦU 8

1 Tính cấp thiết của đề tài 8

2 Mục tiêu của đề tài 8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 9

1.1 Một số khái niệm và phân loại quặng apatit - dolomit 9

1.2 Đặc điểm quặng apatit - dolomit trên thế giới và Việt Nam 9

1.2.1.Trên thế giới 9

1.3 Ảnh hưởng của một số thành phần trong quặng apatit loại II đến công nghệ sản xuất phân bón 15

1.4 Các phương pháp làm giàu quặng apatit - dolomit 16

1.4.1 Trên thế giới 16

1.4.1.1 Tuyển huyền phù 17

1.4.1.2.Nung thiêu 18

1.4.1.3 Tuyển nổi 19

1.4.2 Ở Việt Nam 19

1.4.2.1 Phương pháp tuyển nổi 19

1.4.2.2 Phương pháp tuyển trọng lực 22

1.4.2.3 Tuyển kết hợp trọng lực - tuyển nổi 22

1.5 Phương pháp tuyển hóa kết hợp với tách MgO trong quặng apait – dolomit………… 25

1.5.1 Trên thế giới 25

1.5.2 Ở Việt Nam 1.6 Nội dung nghiên cứu 28

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 29

2.1 Phương pháp tiến hành nghiên cứu và khảo sát 29

2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu, hóa chất 29

2.2.2 Dụng cụ thí nghiệm 29

2.2.3 Cách tiến hành thí nghiệm 30

2.3 Mô tả thí nghiệm tách MgO 31

2.4 Khảo sát ảnh hưởng của một số chất bao phủ bề mặt hạt quặng đến quá trình tách MgO 32

2.4.1 Lựa chọn các chất bao phủ bề mặt hạt quặng 33

2.4.2 Thí nghiệm lựa chọn nồng độ PVA 33

2.5 Khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt quặng đến quá trình tách MgO 34

2.6 Khảo sát ảnh hưởng của một số loại axit và nồng độ của chúng đến quá trình tách MgO 352.6.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dd H2SO4 đến quá trình tách MgO 352.6.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dd CH3COOH đến quá trình tách MgO 352.6.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dd HNO3 đến quá trình tách MgO 362.7 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình phản ứng 36

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37

3.1 Khảo sát ảnh hưởng của một số chất bao phủ bề mặt hạt quặng đến quá trình tách MgO 373.1.1 Lựa chọn các chất bao phủ bề mặt hạt quặng 373.1.2 Thí nghiệm lựa chọn nồng độ PVA 373.2 Khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt quặng đến quá trình tách MgO 393.3 Khảo sát ảnh hưởng của một số loại axit và nồng độ của chúng đến quá trình tách MgO 393.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dd HCl đến quá trình tách MgO 403.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dd H2SO4 đến quá trình tách MgO 423.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dd CH3COOH đến quá trình tách MgO 453.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dd HNO3 đến quá trình tách MgO 47KẾT LUẬN 54KIẾN NGHỊ 55TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

- A+B là trữ lượng quặng thăm dò chính xác

- C1 là trữ lượng quặng đã được thăm dò

- C2 là trữ lượng quặng mới được thăm dò

- P1 + P2 là trữ lượng quặng dự báo

- β: Hàm lượng của chất có ích trong tinh quặng, %

- ε(e): Thực thu của chất có ích trong tinh quặng, %

DANH MỤC BẢNG BIỂU 

Trang

Bảng 1.1 Sản lượng và trữ lượng photphat trên thế giới năm 2010…………10

Bảng 1.2 Thành phần khoáng vật trong Apatit 12

Bảng 1.3 Thành phần hóa học trong quặng Apatit Lào Cai [6] 13

Bảng 1.4 Trữ lượng quặng apatit đã thăm dò và trữ lượng dự báo [6] 13

Bảng 1.5 Các chỉ tiêu tuyển quặng loại II theo sơ đồ tuyển kết hợp 23

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ PVA đến hàm lượng MgO và P2O5 37

Bảng 3.2 Hiệu suất tách MgO và thực thu P2O5 khi thay đổi nồng độ PVA 38

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ axit HCl đến hàm lượng MgO và P2O5 40

Bảng 3.4 Hiệu suất tách MgO và thực thu P2O5 khi thay đổi nồng độ axit HCl 41

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của nồng độ axit H2SO4 đến hàm lượng MgO và

P2O5 42

Bảng 3.6 Hiệu suất tách MgO và thực thu P2O5 khi thay đổi nồng độ axit H2SO4 44

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của nồng độ axit CH3COOH đến hàm lượng MgO

và P2O5 45

Bảng 3.8 Hiệu suất tách MgO và thực thu P2O5 khi thay đổi nồng độ axit CH3COOH 46

Bảng 3.9 Ảnh hưởng của nồng độ axit HNO3 đến hàm lượng MgO và

P2O5 47

Bảng 3.10 Hiệu suất tách MgO và thực thu P2O5 khi thay đổi nồng độ

axit HNO3 49

Bảng 3.11 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình

phản ứng 50

Bảng 3.12 Hiệu suất tách MgO và thực thu P2O5 khi thay đổi thời gian

phản ứng……… 52

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.1 Tỷ lệ các loại quặng apatit Lào Cai 13

Hình 1.2 Sơ đồ tuyển huyền phù quặng Janatas (Karatau) 18

Hình 1.3 Sơ đồ thí nghiệm tuyển nổi quặng 201 21

Hình 1.4 Sơ đồ tuyển kết hợp trọng lực - tuyển nổi mẫu 201 và 202 23

Bảng 1.5 Các chỉ tiêu tuyển quặng loại II theo sơ đồ tuyển kết hợp 23

Hình 1.5 Sơ đồ tuyển kết hợp theo phương án 2 mẫu 201 24

Hình 1.6 Sơ đồ tuyển kết hợp theo phương án 3 mẫu 201 25

Hình 1.7 Sơ đồ tuyển hóa – tuyển nổi quặng Karatau 27

Hình 1.8 Mô hình cơ chế của phản ứng giữa các hạt dolomit và axit 28

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn hàm lượng MgO với sự thay đổi nồng độ PVA trong phần nổi……… 37

Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn hàm lượng MgO với sự thay đổi nồng độ PVA trong phần chìm………37

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn hàm lượng P2O5 với sự thay đổi nồng độ PVA trong phần nổi……… ……… ……… ……… 38

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn hàm lượng P2O5 với sự thay đổi nồng độ PVA trong phần chìm………38

Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn hiệu suất tách MgO và thực thu P2O5 khi thay đổi nồng độ PVA 38

Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn hàm lượng MgO với sự thay đổi nồng độ axit HCl trong phần nổi……… 40

Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn hàm lượng MgO với sự thay đổi nồng độ axit HCl trong phần chìm……… 40

Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn hàm lượng P2O5 với sự thay đổi nồng độ axit HCl trong phần nổi……… 41

Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn hàm lượng P2O5 với sự thay đổi nồng độ axit HCl trong phần chìm……… 41

Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn hiệu suất tách MgO và thực thu P2O5 khi thay đổi nồng độ dung dịch HCl……….42

Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn hàm lượng MgO với sự thay đổi nồng độ axit H2SO4 trong phần nổi……… 43

Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn hàm lượng MgO với sự thay đổi nồng độ axit H2SO4 trong phần chìm……… 43

Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn hàm lượng P2O5 với sự thay đổi nồng độ axit H2SO4 trong phần nổi……… 43

Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn hàm lượng P2O5 với sự thay đổi nồng độ axit

H2SO4 trong phần chìm……… 43

Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn hiệu suất tách MgO và thực thu P2O5 khi thay đổi

nồng độ dung dịch H2SO4 44

Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn hàm lượng MgO với sự thay đổi nồng độ axit

CH3COOH trong phần nổi ……… 45

Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn hàm lượng MgO với sự thay đổi nồng độ axit

CH3COOH trong phần chìm………45

Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn hàm lượng P2O5 với sự thay đổi nồng độ axit

CH3COOH trong phần nổi……… 46

Hình 3.19 Đồ thị biểu diễn hàm lượng P2O5 với sự thay đổi nồng độ axit

CH3COOH trong phần chìm……… 46

Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn hiệu suất tách MgO và thực thu P2O5 khi thay đổi

nồng độ dung dịch CH3COOH 47

Hình 3.21 Đồ thị biểu diễn hàm lượng MgO với sự thay đổi nồng độ axit

HNO3 trong phần nổi………48

Hình 3.22 Đồ thị biểu diễn hàm lượng MgO với sự thay đổi nồng độ axit

HNO3 trong phần chìm………48

Hình 3.23 Đồ thị biểu diễn hàm lượng P2O5 với sự thay đổi nồng độ axit

HNO3 trong phần nổi……… 48

Hình 3.24 Đồ thị biểu diễn hàm lượng P2O5 với sự thay đổi nồng độ axit

TÓM TẮT NHIỆM VỤ

Dựa trên cơ sở kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước; bằng phương pháp thực nghiệm nhóm đề tài ứng dụng nhằm đưa ra một quy trình công nghệ làm giảm hàm lượng MgO, thích hợp với quặng apatit loại II Lào Cai

Quy trình thực hiện đi từ tinh quặng tuyển apatit loại II, bọc chất bao phủ

bề mặt rồi lọc, rửa Phần cái lọc thu được cho tác dụng dung dịch axit, tiến hành lọc, rửa và đem phân tích hàm lượng P2O5, MgO Sau khi tiến hành khảo sát với nhiều chất bao phủ bề mặt, nồng độ chất bao phủ bề mặt, nhiều loại dung dịch axit với các nồng độ khác nhau và thời gian phản ứng, nhóm thực hiện đề tài đã chọn được chất bao phủ bề mặt là dung dịch PVA 3%, dung dịch axit H2SO4 1,5%, thời gian phản ứng là 3 phút thì cho hiệu suất tách MgO khả quan Từ đó đã đưa ra được quy trình công nghệ tách loại MgO trong tinh quặng apatit loại II Lào Cai

Từ kết quả thu được ở quy mô phòng thí nghiệm, hướng tới sự phát triển

ở quy mô pilot

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Công đoạn khai thác và quá trình công nghệ chế biến quặng apatit là một quá trình đa dạng, phức tạp và phong phú Quá trình này bao gồm nhiều giải pháp và quy trình kỹ thuật khác nhau đang tồn tại trong thực tế ở nước ta

Theo những tài liệu điều tra thăm dò địa chất thì quặng apatit ở nước ta

có trữ lượng ước tính đạt tới hàng nghìn triệu tấn, phân bố ở phía Bắc và tập trung chủ yếu tại Lào Cai Apatit Lào Cai là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất phân lân Trữ lượng quặng apatit đã được thăm dò và dự báo tính đến ngày 31/12/2010 vào khoảng 2689,45 triệu tấn gồm 4 loại quặng (quặng loại

I, loại II, loại III và loại IV) trong đó quặng loại II khoảng 813,28 triệu tấn Việc khai thác quặng loại I và quặng loại III rất hạn chế về sản lượng, hơn cónguyên liệu chủ lực cho sản xuất phân lân ở nước ta

Hiện nay, quặng apatit loại II tuy có trữ lượng lớn nhưng chỉ được khai thác và sử dụng trực tiếp để sản xuất phân lân nung chảy, photpho vàng khoảng 1% Để phục vụ quy hoạch phát triển sản xuất phân bón đến năm

2025, Tập đoàn Công nghiệp Hóa chất Việt Nam đã có dự án quy hoạch, thăm dò, khai thác và tuyển quặng apatit giai đoạn 2002 – 2020, có tính đến

sau năm 2020 [1] Theo đó, giai đoạn 2016 – 2020 sẽ xây dựng Nhà máy

tuyển quặng apatit loại II với công suất 800.000 tấn /năm Tuy nhiên, cho đến nay công nghệ tuyển quặng apatit loại II để đạt được chất lượng mong muốn (hàm lượng MgO < 1%) vẫn chưa được xác định Các kết quả nghiên cứu tuyển quặng apatit loại II ở Nga và Việt Nam hiện mới chỉ đạt đến hàm lượng MgO trong tinh quặng là 2,4 – 2,6%

Việc nghiên cứu nâng cao chất lượng tinh quặng apatit loại II để phục

vụ cho sản xuất Diamoniphotphat (DAP) là vấn đề cấp thiết và có ý nghĩa quan trọng trong công nghiệp sản xuất phân bón ở nước ta Vì vậy, đề tài

“Nghiên cứu công nghệ tách loại MgO từ tinh quặng apatit loại II Lào Cai phục vụ sản xuất DAP” được đưa ra nhằm góp một phần định hướng giải

quyết vấn đề cấp thiết nêu trên

2 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu thăm dò tách loại MgO khỏi tinh quặng apait loại II đạt hàm lượng MgO < 1% bằng phương pháp hóa học kết hợp tuyển hóa để phục

vụ sản xuất, từ đó xây dựng quy trình công nghệ nhằm tạo nguyên liệu cho sản xuất DAP

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Một số khái niệm và phân loại quặng apatit - dolomit

Hầu hết các quặng photphat nguồn gốc macma là quặng apatit, còn quặng photphat nguồn gốc trầm tích là quặng photphorit Ở Lào Cai, quặng apatit thực chất là kiểu metaphotphorit trầm tích biển nhưng đã bị biến chất

thành quặng apatit [2]

Hiện nay, có rất nhiều ý kiến khác nhau về định nghĩa và cách phân loại quặng photphorit Về mặt địa chất, thạch học theo một số tác giả thì photphorit là một loại đá trầm tích gồm ít nhất từ 33 – 50% các khoáng vật canxi photphat thuộc nhóm apatit ở dạng ẩn tinh hoặc vi tinh có cấu trúc ở dạng anphanit hoặc cấu trúc kiểu hạt olit, pellet Trong thực tiễn thăm dò, các chỉ tiêu trữ lượng đối với quặng photphat trầm tích và macma của một số mỏ rất khác nhau, vì vậy Zverev và Faizullin đã chia quặng apatit thành các loại quặng khác nhau dựa vào thành phần P2O5

- Quặng giàu có hàm lượng P2O5 > 18%

- Quặng trung bình hàm lượng P2O5 từ 8 -18%

- Quặng nghèo hàm lượng P2O5 từ 5 – 8%

- Quặng rất nghèo hàm lượng P2O5 từ 3 – 5%

Theo các tác giả này, quặng apatit là một tập hợp khoáng vật apatit có kích thước lớn hơn 40µm Cho tới nay, người ta đã tìm ra khoảng 200 dạng khoáng vật photphat, nhiều nhất thuộc họ apatit Các khoáng vật photphat trong đó trầm tích không nằm ở dạng vô định như ta tưởng trước đây mà thường nằm ở dạng ẩn tinh, phần lớn chúng biến đổi giữa fluorapatit

Ca10(PO4)6F2 và cacbonat – fluorapatit Ca5([PO4],[CO3])3F Hầu hết photphat trầm tích nằm ở dưới dạng cacbonat - fluorapatit và được gọi là francolit

1.2 Đặc điểm quặng apatit - dolomit trên thế giới và Việt Nam

1.2.1 Trên thế giới

Quặng apatit – dolomit là kiểu photphorit trầm tích khá phổ biến trên thế giới và là nguồn nguyên liệu photphat chủ yếu cung cấp khoảng 80-90% sản lượng photphat trên toàn thế giới trong những năm qua Tổng trữ lượng khoảng 65 tỷ tấn, được phân bố nhiều nhất ở Maroc và tây Sahara, Trung Quốc, Algeri, Mỹ …

Bảng 1.1 Sản lượng và trữ lượng photphat trên thế giới năm 2010 [16]

Tên quốc gia Sản lượng (10 3 tấn) Trữ lượng (10 3 tấn)

- Nguồn gốc: Quặng apatit Lào Cai có nguồn gốc liên quan chặt chẽ đến

phụ thành hệ dolomit – lục nguyên được thành tạo trong điều kiện biển tiến

với sự sụt lún kiểu địa hào vào đầu giai đoạn hoạt động nền Rifei – Paleozoi

và được trải qua quá trình biến chất khu vực yếu Từ Rifei muộn đáy bồn trầm

tích được nâng lên cao, sau đó lại bị lún chìm với nhiều lần dao động hình

thành hệ lục nguyên – cacbonat (Điệp Cam Đường) được chia ra 3 phụ thành

hệ: phụ thành hệ lục nguyên - cacbonat (tầng KS1 đến KS3) có bề dày 430m,

phụ thành hệ dolomit - lục nguyên chứa photphat (tầng KS4 đến KS7) có bề

dày 300m và phụ thành hệ lục nguyên – cacbonat (tầng KS8) có bề dày 350m

Phụ thành hệ dolomit – lục nguyên chứa photphat đã bị biến chất được đặc trưng bởi các đá phiến giàu dolomit, apatit, thạch anh, muscovit, fenspat

Bể quặng apatit Lào cai đã được tìm kiếm và thăm dò với các mức độ khác nhau từ năm 1958 đến nay đối với các loại quặng đối với các loại quặng ở cả

3 phân vùng: Lũng Bô - Bát Xát, Bát Xát - Ngòi Bo, Ngòi Bo - Bảo Hà [3]

• Tầng KS4 (còn gọi là tầng dưới quặng) là tầng nham thạch apatit – cacbonat - thạch anh - muscovit có chứa cacbon Nham thạch của tầng này thường có màu xám sẫm, hàm lượng chất chứa cacbon tương đối cao, khoáng vật chứa cacbonat là dolomit và canxit trong đó dolomit nhiều hơn canxit Quặng apatit - thạch anh thuộc phần phong hóa tầng này có hàm lượng P2O5

trung bình 15% gọi là quặng apatit loại III, còn quặng apatit thạch anh dolomit thuộc phần chưa phong hóa có hàm lượng P2O5 từ 5-10% gọi là quặng apatit loại IV

-• Tầng KS5 (còn gọi là tầng quặng): Đây là tầng quặng apatit - dolomit Nham thạch apatit - dolomit nằm trên lớp phiến thạch dưới quặng và tạo thành tầng chứa quặng chủ yếu trong khu vực bể photphorit Quặng apatit hầu như đơn khoáng thuộc phần phong hóa có hàm lượng P2O5 từ 28- 40% gọi là quặng loại I, chiều dày quặng dao động từ 3-4m tới 10-12m Quặng apatit thuộc phần chưa phong hóa này có hàm lượng P2O5 từ 18-25% được gọi là quặng apatit loại II Ngoài ra, còn có các phiến thạch apatit - dolomit, dolomit – apatit - thạch anh - muscovit

• KS6, KS7 (còn gọi là tầng trên quặng): Nằm trên các lớp nham thạch của quặng và thường gắn liền với các bước chuyển tiếp trầm tích cuối cùng Nham thạch của tầng này khác với loại apatit - dolomit ở chỗ nó có hàm lượng thạch anh, muscovit và cacbonat cao hơn nhiều và hàm lượng apatit giảm

Trong quặng apatit thì thành phần có ích là P2O5 theo thành phần khoáng vật và hóa học thì tại mỏ có 4 loại quặng apatit:

• Quặng apatit loại I: Là loại quặng apatit hầu như đơn khoáng thuộc phần phong hóa của tầng quặng KS5 hàm lượng P2O5 chiếm khoảng từ 28-40%

• Quặng apatit loại II: Là quặng apatit - dolomit thuộc phần chưa phong hóa của tầng quặng KS5 hàm lượng P2O5 chiếm khoảng 18-25%

• Quặng apatit loại III: là quặng apatit - thạch anh thuộc phần chưa phong hóa của tầng KS4 và các tầng trên quặng KS6, KS7 hàm lượng P2O5

chiếm khoảng từ 12-20% trung bình 15%

• Quặng apatit loại IV: Là quặng apatit-thạch anh-mica thuộc phần chưa phong hóa của tầng dưới quặng KS4 và các tầng trên quặng KS6, KS7 hàm lượng P2O5 là từ 8-10%

- Về cấu trúc tinh thể, thành phần khoáng vật, thành phần hóa học của quặng apatit loại II: Đã có nhiều tác giả nghiên cứu kỹ vấn đề này (Lê Nguyên Sóc, Nguyễn Ngọc Kha, Phan Văn Tường, Trần Ngọc Liên) như phân tích lát mỏng, phân tích nhiễu xạ tia X, phân tích nhiệt vi sai, … Kết quả nghiên cứu cho thấy quặng apatit loại II là loại đá phiến dolomit – thạch anh – canxit – muscovit giàu photphat Dolomit chiếm tỷ lệ khá lớn gồm những hạt, thù hình ít nhiều bị gặm mòn, cát khai không rõ ràng Thạch anh ít hơn, gồm những hạt nhỏ (0,5 – 0,8 mm) phân bố rải rác nhưng khá đều đặn; canxit lẫn trong dolomit và rất dễ nhầm với dolomit Muscovit thành vảy hoặc tấm nhỏ

bị gặm mòn và biến đổi rất giống flogofit Vật chất photphat dạng ẩn tinh xen

kẽ hiếm gặp các hạt apatit Ngoài ra còn có lượng nhỏ pirit và các vảy graphit Ngoài khoáng apatit trong quặng apatit loại II, tác giả Lê Nguyên Sóc đã xác định được khoáng canxi magie sắt (II) cacbonat (ferroan dolomit – Ankerite) với công thức Ca(Mg0,67Fe0,33)(CO3)2 [4]

Viện GIGKS (Nga) đã xác định thành phần khoáng vật và các loại liên tinh trong mẫu quặng apatit loại II Lào Cai gồm: Khoáng vật apatit, apatit với các vi thể bao cacbonat các liên tinh, apatit với cacbonat, apatit với thạch anh, apatit với fenspat; dolomit, thạch anh, fenspat kali, mica trắng, dolomit với

thạch anh, dolomit với fenspat, mica với thạch anh [5]

Bảng 1.2 Thành phần khoáng vật trong Apatit

Hàm lượng trong quặng % Tên khoáng vật

Loại I Loại II Loại III Loại IV

Apatit 90 – 98 60 - 70 45 – 55 30 – 40 Thạch anh 1 – 7 2 – 7 23 – 30 30 – 35 Muscovit 1 – 2 1,6 – 2 5 – 7 1,5 – 4 HydroxitFe,Mn 2 – 3 1 – 3 3 – 5,5 4 – 6

Bảng 1.3 Thành phần hóa học trong quặng Apatit Lào Cai [6]

Hàm lượng trong quặng % Tên hợp

chất Loại I Loại II Loại III(KS 4 ) Loại IV(KS 6,7 )

- Trữ lượng quặng apatit và nhu cầu sử dụng:

Bảng 1.4 Trữ lượng quặng apatit đã thăm dò và trữ lượng dự báo [6]

(Tính đến ngày 31/12/2010) Đơn vị: triệu tấn

Tỷ lệ các loại quặng apatit đã thăm dò được thể hiện trên hình 1.1

Hình 1.1 Tỷ lệ các loại quặng apatit Lào Cai

Tuy nhiên, từ trước tới nay do tính chất khó tuyển tách của quặng apatit loại II nên mức độ nghiên cứu thăm dò quặng này còn ít và chưa kỹ so với quặng loại I và loại III Quặng loại II có trữ lượng lớn nhưng mới chỉ được sử dụng trực tiếp để sản xuất phân lân nung chảy nên sản lượng khai thác và sử dụng còn rất hạn chế

Những năm gần đây nhu cầu sử dụng phân bón tăng cao đòi hỏi năng suất khai thác và tuyển tách quặng apatit cũng phải tăng theo

Theo kế hoạch sản xuất năm 2010 của Tập đoàn hóa chất Việt Nam vạch ra cho các nhà máy:

• Đối với supephotphat: Nhà máy Supephotphat và Hóa chất Lâm Thao

là 820.000 tấn/năm, Nhà máy Supe Long Thành là 180.000 tấn/năm và cả hai nhà máy này cần khoảng 700.000 tấn quặng tuyển

• Đối với phân lân nung chảy: Phân lân nung chảy Văn Điển là 275.000 tấn/năm, Phân lân nung chảy Ninh Bình là 270.000 tấn/năm và cả hai nhà máy này cần khoảng 395.000 tấn quặng II

Năm 2011 Nhà máy DAP Đình Vũ – Hải Phòng đã sản xuất được 240.000 tấn DAP từ khoảng 385.000 tấn quặng tuyển

Trước tình hình nguồn quặng I và III ngày càng cạn kiệt thì sắp tới quặng II sẽ không chỉ sử dụng trực tiếp cho sản xuất phân lân nung chảy mà cần phải được làm giàu để nâng cao hàm lượng P2O5 cung cấp cho nhu cầu sản xuất phân bón, sản xuất photpho vàng đáp ứng cho nhu cầuhóa chất trong nước đang ngày càng tăng Do đó, việc nghiên cứu khai thác, sử dụng quặng

II ngay từ bây giờ là điều cần thiết

Quặng apatit-dolomit cũng là loại quặng phổ biến trên thế giới Trên thế giới, nhiều nước đã khai thác và chế biến có hiệu quả loại quặng này Còn đối với Việt Nam từ năm 2009 đến nay, Trung tâm Nghiên cứu hóa chất tuyển quặng - Viện hóa học công nghiệp Việt Nam đã hoàn thành việc nghiên cứu thuốc tuyển quặng loại II (thuộc đề tài cấp Nhà nước) và đã được chạy thử nghiệm trên dây chuyền pilot của nhà máy tuyển apatit Tằng Loỏng (Bảo Thắng – Lào Cai) đạt được kết quả khả quan Tuy đã thu được tinh quặng có hàm lượng P2O5 ≥ 30% nhưng hàm lượng MgO trong tinh quặng vẫn còn khoảng 2,6% Để có thể cung cấp, phục vụ cho sản xuất DAP thì hàm lượng MgO phải nhỏ hơn 1%, do đó chúng ta cần nghiên cứu đồng thời công nghệ tách loại MgO từ tinh quặng loại II Đây cũng là một nhiệm vụ lớn và phức tạp cần có sự chỉ đạo tập trung của các cấp lãnh đạo và có sự tổ chức, thực hiện quyết tâm của đơn vị nghiên cứu và sản xuất mới có thể đạt được kết quả mong muốn

1.3 Ảnh hưởng của một số thành phần trong quặng apatit loại II đến công nghệ sản xuất phân bón

Chất lượng nguyên liệu photphat cần khống chế các chỉ tiêu chính sau: Hàm lượng P2O5, hàm lượng MgO, hàm lượng Al2O3, hàm lượng Fe2O3, hàm lượng cacbonat CO2, hàm lượng SiO2 và thành phần độ hạt của quặng

- Hàm lượng P2O5 là chỉ tiêu quan trọng nhất, nó quyết định giá thành

và chất lượng sản phẩm khâu xử lý nguyên liệu tiếp theo Để sản xuất photphat 18% P2O5 hữu hiệu thì nguyên liệu đầu vào quặng tinh photphat phải

có hàm lượng 32 – 33% P2O5 Để sản xuất supephotphat 15% P2O5 hữu hiệu thì quặng phải có hàm lượng 28 - 29% P2O5. Đối với phân lân nung chảy, hàm lượng P2O5 trong nguyên liệu đầu vào 24-26% Đối với quặng Karatau

để sản xuất photpho vàng trong lò điện thì hàm lượng P2O5 không dưới 21%, còn thông thường không dưới 24-25%

- Magie trong quặng photphat tự nhiên chủ yếu dưới dạng dolomit MgCa(CO3)2 Hàm lượng MgO là một chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến khả năng sử dụng nguyên liệu photphat cho quá trình sản xuất phân bón

• Magie trong nguyên liệu photphat cản trở nhiều trong quá trình tạo ra supephotphat, ion Mg2+ thay thế ion H+ trong axit H3PO4 ở giai đoạn II của phản ứng phân giải Ca3(PO4)2 trong quặng apatit nên làm giảm khả năng phản ứng của H3PO4 Càng nhiều magie trong supephotphat càng làm tăng độ nhớt

và supephotphat càng hút ẩm nhiều Sản phẩm supephotphat ở trạng thái dính ướt rất khó sử dụng trong nông nghiệp

• Trong trường hợp hàm lượng MgO quá cao thì axit photphoric trích ly trở nên quá nhớt và khó cô đặc đến nồng độ cần thiết

Do đó, làm giảm MgO trong tinh quặng apatit là việc làm cần thiết

Trong sản xuất supephotphat đơn thì tỷ lệ MgO/ P2O5 là 7-8% còn với supephotphat kép là 5-6% Khi thủy phân photphat bằng axit HNO3, HCl và sản xuất photpho vàng thì hàm lượng MgO không có ý nghĩa quan trọng Trong sản xuất phân lân nung chảy thì hàm lượng MgO lại có lợi và làm tăng giá trị nông hóa của phân

- Hàm lượng các oxit sắt và nhôm: Nếu hàm lượng các oxit này trong nguyên liệu photphat cao thì axit photphoric trích ly từ chúng bằng axit sunfuric sẽ bị nhiễm bẩn, chứa nhiều photphat sắt và nhôm Hàm lượng sắt cao làm tăng thêm chi phí axit sunfuric và giảm mức độ thu hồi P2O5 Oxit nhôm là tập hợp có hại trong quá trình xử lý quặng photphat bằng axit

- Hàm lượng cacbonat: Cũng là một chỉ tiêu quan trọng đối với chất

lượng nguyên liệu photphat, nó chủ yếu ở dạng cacbonat canxi và magie,

cacbonat dễ phân hủy bằng axit, lượng CO2 thoát ra khi thủy phân cacbonat

cải thiện chế độ trong thiết bị và làm cho supephotphat có cấu trúc rỗng

nhưng nếu số lượng chúng quá lớn sẽ gây ra sự tạo bọt thái quá làm giảm

năng suất thiết bị, tăng chi phí axit, giảm hàm lượng P2O5 trong supephotphat

Hàm lượng CO2 tối đa với nguyên liệu photphat trong xử lý axit thường

khoảng 5-6% Đối với sản xuất phân lân nung chảy thì hàm lượng cacbonat

không ảnh hưởng Trong sản xuất photpho vàng bằng lò điện mà hàm lượng

cacbonat cao không chỉ dẫn đến tăng chi phí năng lượng điện mà còn gây sự

cố do khí CO2 oxy hoá P4 trong khí lò làm tăng nhiệt độ ở ống dẫn khí, nhiều

khi phải dừng lò

- Hàm lượng SiO2 không phải là chỉ tiêu có hại cần hạn chế trong

phần lớn các trường hợp sử dụng nguyên liệu photphat Tuy nhiên, hàm lượng

của chúng quá cao sẽ làm giảm hàm lượng P2O5 tương ứng có trong quặng,

đồng thời SiO2 còn đi vào thành phẩm của phân bón và giảm nồng độ các

phần có ích trong phân lân

Trong quá trình sản xuất phân lân nung chảy thì cần thiết có một lượng

SiO2 nhất định, trong sản xuất photpho vàng SiO2 trong nguyên liệu là cần

thiết để khử photphat tỷ lệ SiO2/CaO cần phải giới hạn trong 0,8-1, nếu trong

nguyên liệu photphat mà tỷ lệ đó nhỏ hơn 0,8 thì phải thêm thạch anh hoặc

photphat tự nhiên có hàm lượng thạch anh cao

- Thành phần độ hạt nguyên liệu được yêu cầu tùy theo phương pháp sử

dụng nguyên liệu Trong quá trình xử lý axit, quặng photphat đòi hỏi phải

nghiền mịn, trong sản xuất photpho vàng, phân lân nung chảy đòi hỏi nguyên

liệu dạng cục Với quặng photpho Karatau nguyên liệu photphat cho xử lý

axit phải có thành phần độ hạt sao cho +0,16mm không vượt quá 14%, còn để

sản xuất photpho vàng thì cần hạt có kích thước 10mm không quá 15%

1.4 Các phương pháp làm giàu quặng apatit - dolomit

1.4.1 Trên thế giới

Quặng apatit - dolomit là nguồn trữ lượng nguyên liệu photphat chủ

yếu trên thế giới mà cho đến nay mới bắt đầu nghiên cứu sử dụng Một số

khoáng sàng photphat nguồn gốc trầm tích biển trên thế giới: Nga, Mỹ, Mông

Cổ, Trung Quốc… cacbonat ở những khoáng sàng này chủ yếu là dolomit

Nguyên nhân chính cản trở quá trình đưa vào sử dụng nguồn nguyên liệu này

vì chúng chứa nhiều oxit magie ở dạng dolomit và rất khó tách khỏi quặng bằng các phương pháp tuyển [7]

Nghiên cứu sử dụng quặng apatit - dolomit được tiến hành đồng thời trên hai phương diện:

- Tuyển tách dolomit tối đa ra khỏi quặng và sau đó xử lý quặng tiếp tục bằng axit để sản xuất phân bón

- Tìm kiếm phương hướng sử dụng trực tiếp những quặng giàu dolomit không qua tuyển hoặc chỉ tuyển sơ bộ

Quặng apatit - dolomit đã được tuyển thử nghiệm với hầu hết các phương pháp truyền thống như: Tuyển huyền phù, nung thiêu, tuyển nổi, tuyển hóa…

1.4.1.1 Tuyển huyền phù

Là một trong những phương pháp phổ biến để tuyển than và nhiều loại khoáng sản khác Tuy nhiên, đối với quặng photphat phương pháp này mới được thử nghiệm, người ta phát hiện ra rằng trong thành phần của nhiều quặng apatit - dolomit và apatit - dolomit - thạch anh thành phần thạch học khác nhau với hàm lượng P2O5 và MgO khác nhau, các thành phần thạch học này có thể tách ra khỏi nhau ở cấp hạt thô hơn nhiều so với cấp hạt giải phóng các khoáng vật

Những nghiên cứu đầu tiên về đặc tính trọng lực và tính khả tuyển bằng huyền phù đã được nghiên cứu cho các quặng apatit - dolomit Florida (Mỹ) và Karatau (Liên Xô cũ) Kết quả cho thấy rằng phương pháp tuyển huyền phù rất có triển vọng đối với quặng khó tuyển Karatau, tùy theo mục đích người ta lấy tỷ trọng phân tách là 2,9 g/cm3 (để tách thạch anh và một phần dolomit) hoặc 3,0 g/cm3 (để tách phần nặng là tinh quặng apatit)

Đối với quặng Karatau, tuyển huyền phù thực hiện các chức năng sau:

- Tách đá vây quanh quặng nghèo

- Tách quặng ra các thành phần làm nguyên liệu cho lò điện và nguyên liệu xử lý axit

- Tuyển quặng sơ bộ trước khi tuyển nổi hoặc nung thiêu

NghiÒn Nguyªn liÖu cho lß ®iÖn

Ở nhiệt độ 300°C vật chất hữu cơ bị cháy và bốc khỏi quặng, đến 600°C thành phần cacbonat có trong mạng tinh thể cacbonat fluorapatit được tách ra, cấu trúc tinh thể bị co lại Dolomit bị phân hủy ở 750°C và đến 950°C thì canxit bị phân hủy Nung thiêu là phương pháp hữu hiệu để xử lý quặng apatit

- dolomit độ hạt thô (ở Bắc Phi), có hàm lượng vật chất than cao, có hàm lượng cacbonat phân tán trong các vi liên tinh với apatit cao

Nhược điểm của phương pháp này là chi phí năng lượng lớn, không loại được thạch anh, các silicat và trong nhiều trường hợp cụ thể không tách được hoàn toàn CaO và MgO khi mà những hợp chất này kết hợp với thạch anh

1.4.1.3 Tuyển nổi

Hàng năm bằng phương pháp tuyển nổi thế giới đã tuyển được 60-70 triệu tấn quặng photphat Tuyển nổi là phương pháp tuyển rất có hiệu quả trong việc tách apatit ra khỏi các khoáng vật khác Phương pháp tuyển nổi đã được áp dụng ở quy mô công nghiệp để tách apatit và canxit ở Jacupirauga (Braxin), Xiliniavi (Phần Lan), thậm chí để tách dolomit và photphorit ở Karatau (Liên Xô), Kondo (Mỹ) và Jamacotra (Ấn Độ)

Quặng apatit – dolomit do trong mạng tinh thể của chúng đều có cation

Ca2+ có cùng hoạt tính tuyển nổi Các hạt khoáng vật apatit – dolomit có những đặc tính hóa lý và tuyển nổi gần giống nhau nên sự phân tách các khoáng vật này ra khỏi nhau là vấn đề khó mà nhiều năm qua của các nhà nghiên cứu đang tìm phương pháp giải quyết Hiện nay trên thế giới trong công nghệ tuyển nổi người ta áp dụng phương pháp tuyển nổi ngược và tuyển nổi thuận

1.4.2 Ở Việt Nam

Cho đến nay việc tuyển quặng apatit – dolomit Lào Cai mới chỉ được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và quy mô bán công nghiệp theo một số phương pháp như sau:

1.4.2.1 Phương pháp tuyển nổi

Quặng apatit – dolomit Lào Cai đầu tiên được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và quy mô bán công nghiệp tại Viện nghiên cứu quốc gia về nguyên liệu Mỏ Hoá Chất, Liên Xô cũ năm 1958 Từ mẫu quặng Mỏ Cóc 24,28% P2O5 và 6,01% MgO, bằng sơ đồ tuyển nổi tập hợp chọn riêng dùng axit photphoric đã nhận được tinh quặng 34% P2O5 với mức thực thu P2O5 là 75% Chi phí thuốc tuyển là 2,0 kg/tấn xà phòng lỏng, 0,5 kg/tấn thuỷ tinh lỏng và 10 kg/tấn H3PO4 [7],[8]

Phòng thí nghiệm của trường Đại học Mỏ - Địa Chất cũng áp dụng sơ đồ trên, từ quặng Mỏ Cóc 27% P2O5 cũng nhận được tinh quặng 37,5%P2O5 với mức thực thu P2O5 là 72,5% Chi phí thuốc tuyển là:

P2O5

Trường Đại học Mỏ địa chất hợp tác với công ty thiết kế mỏ hoá chất tiến hành đề tài nghiên cứu bổ sung tuyển quặng II, trong đó các tác giả tập trung nghiên cứu các phương pháp tuyển không phải là sơ đồ tuyển nổi ngược với axit photphoric Mẫu quặng nghiên cứu là quặng loại II mỏ Cóc (mẫu 201)

và khu Đông Hồ (mẫu 202) Lần đầu tiên thử nghiệm nung hoá vôi và phương pháp tuyển nổi thuận với các thuốc đè chìm khác nhau: Thuỷ tinh lỏng (với mođun 2,5; 3,25), than hoạt tính, taniauh, quebracho, natri sunfat và amoni sunfat cũng như hỗn hợp thuỷ tinh lỏng với đồng sunfat và thuỷ tinh lỏng với natri dihidro photphat Theo kết quả nghiên cứu thì nung hoá vôi là không có hiệu quả với quặng loại II Lào Cai Các sơ đồ tuyển nổi thuận cho kết quả không cao so với sơ đồ tuyển nổi ngược dùng axit photphoric thì hàm lượng quặng tinh apatit thấp hơn 4 -5%

Tất cả các nghiên cứu trên đều tập trung nghiên cứu mẫu quặng loại II

Mỏ Cóc Các nghiên cứu cũng cho thấy rằng bằng sơ đồ tuyển nổi ngược với axit photphoric cho kết quả tốt hơn các sơ đồ tuyển nổi thuận và phương pháp nung hoá vôi

Tuyển nổi ngược: Mẫu 201 được tuyển nổi theo sơ đồ hình 1.4 với chi phí thuốc tuyển là:

• 500 g/tấn CKK

• 6500 g/tấn H3PO4 (5000 g/t vào tuyển chính và 500 g/t vào mỗi tuyển tinh)

Khi đó nhận được tinh quặng 29,27% P2O5, 2,33% MgO, với thực thu

P2O5 là 80,36% Khi tăng chi phí H3PO4 lên 12000 g/t (9000 g/t vào tuyển chính và 1000g/t vào mỗi tuyển tinh) nhận được tinh quặng 30,97% P2O5, 1,62% MgO với mức thực thu P2O5 là 83,30%

Tuyển nổi thuận: Với chế độ thuốc tuyển:

1.4.2.2 Phương pháp tuyển trọng lực

Các chuyên gia Nga cũng đã tiến hành khảo sát và nghiên cứu khả năng

áp dụng phương pháp tuyển trọng lực cho một số mẫu quặng loại II Lào Cai, kết quả cho thấy:

Mẫu quặng Đông Hồ: Hàm lượng silic cao nên khả năng tuyển trọng lực

là tốt Từ mẫu 202 tách ra được 30,6% sản phẩm thải với hàm lượng P2O5

5,7%, MgO 9,7% và 33,6% cặn không tan Mất mát P2O5 theo sản phẩm nhẹ 9,4%

Từ mẫu này ta có thể nhận được sản phẩm giàu (cấp tỷ trọng +3,05 g/cm3) 31,4% P2O5; 3,6% MgO; 1,1% cặn không tan và sản phẩm trung gian với thu hoạch 36,5% có 22,4% P2O5; 7,2%MgO và 4,7% cặn không tan Sản phẩm trung gian này có thể tuyển nổi tiếp tục hoặc được sử dụng để sản xuất phân lân nung chảy

Từ mẫu 201 khu Mỏ Cóc có thể tách ra sản phẩm quặng thải cấp tỷ trọng nhẹ với thu hoạch 15,7%, hàm lượng P2O5 11,6%; MgO 10,8% và cặn không tan 13,7% Có thể tách ra cấp tỷ trọng nặng (+3,05g/cm3) tinh quặng 32,1%P2O5; 3,7%MgO; 2,4% cặn không tan Nếu tăng tỷ trọng phân tách tới 3,1 g/cm3 thì hàm lượng P2O5 trong sản phẩm nặng tăng tới 34 – 35% P2O5

1.4.2.3 Tuyển kết hợp trọng lực - tuyển nổi

Để xác định các chỉ tiêu tuyển quặng II theo sơ đồ tuyển kết hợp, các sản phẩm phân tách trọng lực cũng như cấp vụn mẫu 201 và 202 được thử nghiệm

xử lý tiếp tục Quá trình tuyển tách các khoáng vật silic vào cấp tỷ trọng nhẹ không những chỉ giảm tải trọng vào các khâu nhiều tốn kém là nghiền và tuyển nổi, mà còn tạo điều kiện thuận lợi để nhận tinh quặng apatit chất lượng cao, vì lúc đó nhiệm vụ của công đoạn tuyển nổi chỉ là phân tách các khoáng vật apatit

và cacbonat

- Phương án 1: Là phương án tuyển trọng lực một giai đoạn và sau đó tuyển nổi tiếp tục cấp tỷ trọng nặng

QuÆng sau ®Ëp

TuyÓn träng lùc(mét giai ®o¹n)

QuÆng th¶i QuÆng tinh apatit

Hình 1.4 Sơ đồ tuyển kết hợp trọng lực - tuyển nổi mẫu 201 và 202

Bảng 1.5 Các chỉ tiêu tuyển quặng loại II theo sơ đồ tuyển kết hợp

Tuyển nổi ngược

Tuyển nổi thuận

QuÆng sau ®ËpPh©n cÊp

NghiÒn

TuyÓn næiQuÆng th¶i

CÊp tûträng nhÑ

Tinh quÆng 1Tinh quÆng 2

TuyÓn träng lùc 2 giai ®o¹n

Hình 1.5 Sơ đồ tuyển kết hợp theo phương án 2 mẫu 201

- Phương án 3: Sử dụng sơ đồ tuyển huyền phù hai giai đoạn theo sơ đồ hình 1.7, tuyển nổi chỉ tiến hành với cấp tỷ trọng nặng và cấp hạt vụn còn cấp

tỷ trọng sản phẩm trung gian dạng cục là sản phẩm hàng hoá Theo sơ đồ này,

từ quặng dạng apatit – dolomit khu Mỏ Cóc có thể nhận được tinh quặng 36%

P2O5

S¶n phÈm trung gian d¹ng côc

QuÆng th¶i QuÆng tinh apatit

Hình 1.6 Sơ đồ tuyển kết hợp theo phương án 3 mẫu 201

1.5 Phương pháp tuyển hóa kết hợp với tách MgO trong quặng apait – dolomit

1.5.1 Trên thế giới

Các nhà khoa học Mỹ công bố rằng khi sục khí SO2 vào bùn quặng có thể làm giảm đáng kể thành phần MgO của tinh quặng tuyển nổi từ quặng apatit - dolomit Trong quá trình sục khí này, một số muối mangan, sắt, đồng,

có trong quặng photphat làm chất xúc tác quá trình oxi hóa SO2 pha lỏng thành axit sunfuric và axit này phân hủy cacbonat canxi và magie thành sunfat Cũng theo các nhà khoa học Mỹ, một phương án khác là làm thay đổi

bề mặt khoáng vật đưa vào tuyển, bề mặt của các khoáng vật photphat được phủ một màng sunfit, sau đó photphat sẽ có khả năng được tuyển nổi bằng thuốc tập hợp với quặng sunfit Trong quá trình tuyển nổi photphat đi vào sản phẩm bọt, cacbonat và silicat còn lại trong sản phẩm ngăn máy Như vậy việc phân tách quặng apatit – dolomit - silicat chỉ cần tiến hành trong một công đoạn tuyển nổi

Năm 2003, các nhà khoa học Mỹ tại Viện nghiên cứu photphat Florida

đề xuất một phuơng pháp mới để tách MgO khỏi quặng apatit – dolomit Đó

là phương pháp kết hợp giữa tuyển nổi và hóa học

Bản chất của phương pháp này là cho các hạt khoáng dolomit cùng với apatit vào trong một dung dịch chất hoạt động bề mặt, sau đó cho tác dụng với

axit loãng 2-3% Các dolomit (Ca,Mg)CO3 tác dụng với axit sinh ra khí CO2

theo phương trình sau:

(Mg,Ca)CO3+ H2SO4 → (Ca,Mg)SO4 + H2O + CO2↑

Các bọt khí CO2 sinh ra bị giữ lại trong lớp màng chất hoạt động bề mặt bao quanh hạt khoáng, làm giảm tỷ trọng biểu kiến của hạt khoáng và làm cho hạt khoáng nổi lên trên bề mặt lớp bùn tuyển

Một sơ đồ xử lý độc đáo quặng apatit - dolomit là sơ đồ tuyển tuyển nổi quặng Karatau của Liên Xô cũ: quặng được nghiền mịn và sau đó đưa vào quá trình phân hủy cacbonat trong dung dịch đặc biệt, magie chuyển vào dung dịch hỗn hợp MgSO4 + Mg(H2PO4)2, còn CaO kết tủa thành thạch cao CaSO4 Mức thu hồi MgO khoảng 60-70% Pha lỏng được đem sản xuất magie amoni photphat 30-35% P2O5; 17-20%Mg và 7-8% N, sản phẩm cát của bể cô đặc đi vào máy phân cấp Nước tràn phân cấp cùng với đuôi thải tuyển nổi đi xử lý axit (H2SO4), bùn tràn của máy phân cấp đi tuyển nổi Tuyển nổi được tiến hành ở pH = 6-8,5 với thuốc tập hợp cation, sản phẩm bọt thu hồi tới 90% thạch cao và 60% cặn không tan, sản phẩm ngăn máy được đưa đi cô đặc, lọc, sấy và sản xuất axit photphoric trích ly (xem hình 1.3)

hóa-Hình 1.7 Sơ đồ tuyển hóa – tuyển nổi quặng Karatau