Nghiên cứu công nghệ tuyển quặng mangan Tân Bình, Vị Xuyên, Hà Giang

Để đáp ứng nguồn nguyên liệu cho các nhà máy theo quy hoạch được duyệt, cần nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ tuyển quặng Mn hợp lý nhằm đáp ứng được yêu cầu chất lượng sản phẩm, tiết k

Báo cáo tổng kết đề tài

Nghiên cứu công nghệ tuyển quặng Mangan

Tân Bình, Vị Xuyên, Hà Giang

Cnđt: Nguyễn Thị Hồng Gấm

8455

Hà nội – 2010

NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN CHÍNH

1 Nguyễn Thị Hồng Gấm ThS Tuyển khoáng

2 Nguyễn Đình Thuỳ KS Tuyển khoáng

3 Đông Văn Đồng KS Tuyển khoáng

4 Đào Công Vũ ThS Tuyển khoáng

5 Nguyễn Bảo Linh KS Tuyển khoáng

6 Đinh Bá Nấu KS Tuyển khoáng

7 Nguyễn Thị Ngọc Lâm ThS Khai thác mỏ

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 5

Chương 1 7

TỔNG QUAN 7

1.1 Tình hình khai thác và chế biến quặng mangan trong và ngoài nước 7

1.1.1 Trên thế giới 7

1.1.2 Ở Việt Nam 9

1.2 Đặc điểm quặng mangan mỏ Tân Bình, Vị Xuyên, Hà Giang 13

Chương 2 14

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MẪU QUẶNG MANGAN TÂN BÌNH, VỊ XUYÊN, HÀ GIANG 14

2.1 Mẫu nghiên cứu 14

2.2 Gia công mẫu 14

2.3 Nghiên cứu thành phần vật chất mẫu nghiên cứu 15

2.3.1 Kết quả phân tích hoá đa nguyên tố mẫu quặng nguyên khai 15

2.3.2 Kết quả nghiên cứu thành phần độ hạt 15

2.3.3 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật mẫu nguyên khai 18

Chương 3 24

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG MANGAN, TÂN BÌNH, HÀ GIANG 24

3.1 Thí nghiệm thăm dò 24

3.1.1 Kết quả thí nghiệm thăm dò tuyển lắng 24

3.1.2 Kết quả thí nghiệm thăm dò tuyển đãi 26

3.2 Nghiên cứu công nghệ tuyển 27

3.2.1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 27

3.2.2 Nghiên cứu tuyển mẫu lắng 29

3.2.3 Nghiên cứu tuyển mẫu đãi 33

3.3 Nghiên cứu sơ đồ tuyển 34

3.4 Nghiên cứu tốc độ lắng trong của bùn thải 40

3.5 Tổng hợp kết quả nghiên cứu 41

3.5.1 Các kết quả đạt được 41

3.5.2 Dự kiến sơ đồ công nghệ và kết quả khi áp dụng vào thực tế 42

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47

Kết luận 47

Kiến nghị 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

PHỤ LỤC 49

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Yêu cầu kỹ thuật 14-9-277-84 đối với chất lượng quặng tinh Mn của Mỏ

Nikoponxki .8

Bảng 1.2 Thành phần độ hạt quặng tinh cấp hạt mịn 8

Bảng 1.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với quặng tinh Mn số 14-9-157-78 của Liên hiệp mỏ Triaturski 9

Bảng 1.4 Thành phần độ hạt quặng tinh Mn mỏ Nikoponxki 9

Bảng 1.5 Danh mục đầu tư các nhà máy chế biến quặng mangan (theo quy hoạch được duyệt) 12

Bảng 2.1 Thành phần hoá học mẫu nguyên khai 15

Bảng 2.2 Kết quả phân tích thành phần độ hạt mẫu nghiên cứu 16

Bảng 2.3 Kết quả phân tích Rơnghen quặng nguyên khai 22

Bảng 3.1 Kết quả thí nghiệm tuyển lắng cấp +2,8-16mm 25

Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm tuyển đãi cấp +0,045-0,5mm 26

Bảng 3.3 Kết quả thí nghiệm tuyển đãi cấp +0,5-1mm 26

Bảng 3.4 Kết quả thí nghiệm đãi cấp +1-2,8mm 27

Bảng 3.5 Bảng phân bố cấp hạt trong các mẫu thí nghiệm sau khi chuẩn bị mẫu 28

Bảng 3.6 Kết quả nghiên cứu thí nghiệm tuyển lắng với các cỡ hạt khác nhau 30

Bảng 3.7 Kết quả nghiên cứu thí nghiệm đãi sản phẩm dưới lưới máy lắng 31

Bảng 3.8 Kết quả nghiên cứu thí nghiệm đãi sản phẩm trung gian máy lắng 32

Bảng 3.9 Kết quả tuyển đuôi thải của máy lắng 33

Bảng 3.10 Kết quả thí nghiệm đãi mẫu +1-2mm 33

Bảng 3.11 Kết quả thí nghiệm đãi một cấp -1mm 34

Bảng 3.12 Bảng cân bằng định lượng các khâu công nghệ tuyển theo sơ đồ 3.6 36

Bảng 3.13 Bảng tổng hợp các sản phẩm tuyển theo sơ đồ 1 38

Bảng 3.14 Tổng hợp các sản phẩm tuyển theo sơ đồ thí nghiệm 2 40

Bảng 3.15 Kết quả phân tích hóa quặng tinh tổng hợp 40

Bảng 3.16 Bảng kết quả lắng tự nhiên mẫu bùn thải 41

Bảng 3.17 Kết quả dự kiến đạt được theo sơ đồ hình 3.8 44

Bảng 3.18 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật dự kiến heo sơ đồ hình 3.8 44

Bảng 3.19 Kết quả dự kiến đạt được theo sơ đồ hình 3.9 46

DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ đồ gia công mẫu 14

Hình 2.2 Đường đặc tính độ hạt mẫu nghiên cứu 16

Hình 2.3 Sơ đồ phân tích thành phần độ hạt 17

Hình 3.1 Sơ đồ tuyển thăm dò 25

Hình 3.2 Sơ đồ chuẩn bị mẫu 28

Hình 3.3 Sơ đồ thí nghiệm lắng 29

Hình 3.4 Sơ đồ thí nghiệm đãi 31

Hình 3.5 Sơ đồ thí nghiệm tuyển đuôi thải máy lắng 33

Hình 3.6 Sơ đồ thí nghiệm 1 35

Hình 3.7 Sơ đồ thí nghiệm 2 39

Hình 3.8 Sơ đồ kiến nghị 1 43

Hình 3.9 Sơ đồ kiến nghị 2 45

DANH MỤC ẢNH

Ảnh 2.1 Psilomelan (Psl) dạng keo, vi vảy, tạo thành đám ổ, đới 19

Ảnh 2.2 Psilomelan tạo thành gân mạch, vành riềm, xen lẫn ít limonit (Li) 19

Ảnh 2.3 Hidroxyt Mn và psilomelan 20

Ảnh 2.4 Hidroxyt Fe (Hr Fe) và hidroxyt Mn dạng keo, đám ổ, vành riềm 20

Ảnh 2.5 Psilomelan dạng keo, tạo thành đới keo 21

Ảnh 2.6 Hidroxyt Mn dạng keo 21

Ảnh 2.7 Psilomelan và hidroxyt Mn dạng đám ổ keo xen lẫn ít limonit 22

MỞ ĐẦU

Mangan có vai trò quan trọng trong sản xuất sắt thép vì có tác dụng khử lưu huỳnh, khử ôxi, và mang những đặc tính của hợp kim Hiện tại, công nghệ luyện thép và luyện sắt sử dụng nhiều mangan nhất (chiếm khoảng 85-90% tổng nhu cầu) Trong những mục đích khác, mangan là thành phần chủ yếu trong việc sản xuất thép không rỉ với chi phí thấp, và có trong hợp kim nhôm Kim loại này còn được thêm vào dầu hỏa để giảm tiếng nổ lọc xọc cho động cơ Mangan điôxít được sử dụng trong pin khô, hoặc làm chất xúc tác Mangan còn được dùng để tẩy màu thủy tinh (loại bỏ màu xanh lục do sắt tạo ra), hoặc tạo màu tím cho thủy tinh Mangan ôxít là một chất nhuộm màu nâu, dùng để chế tạo sơn, và là thành phần của màu nâu đen tự nhiên Kali permanganat là chất ôxi hóa mạnh, dùng làm chất tẩy uế trong hóa học và y khoa Phốtphát hóa mangan là phương pháp chống rỉ và ăn mòn cho thép Hiện nay, không có giải pháp công nghệ thực

tế nào có thể thay thế mangan bằng chất liệu khác

Trữ lượng và tài nguyên dự báo quặng mangan của Việt Nam khoảng 11,1 triệu tấn, trong đó trữ lượng thăm dò đến cấp C2 khoảng 4,4 triệu tấn, tài nguyên

dự báo cấp P1+P2 khoảng 6,7 triệu tấn Trữ lượng quặng mangan Việt Nam tập trung chủ yếu tại các tỉnh Cao Bằng, Tuyên Quang và Hà Giang [3]

Theo quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng Crome, Mangan giai đoạn 2007 đến 2015, định hướng đến 2025, dự kiến các nhà máy chế biến sâu quặng Mn được phân bố ở hai vùng sau:

- Vùng quy mô vừa và nhỏ là Hà Giang, Tuyên Quang, Hà Tĩnh với trữ lượng quặng hạn chế, thực hiện đầu tư với quy mô vừa và nhỏ

- Vùng Thái Nguyên, Cao Bằng chế biến sâu quy mô công nghiệp

Trong cả 02 vùng chế biến hiện đều có các xưởng luyện feromangan hoặc xưởng tuyển tinh quặng 45% Mn đang sản xuất

Sẽ đầu tư mới 03 nhà máy sản xuất dioxit EMD công nghệ cao nhằm tận thu các quặng thải và quặng nghèo để cung cấp cho thị trường trong nước và xuất khẩu tại 3 vùng Cao Bằng, Tuyên Quang và Hà Tĩnh với công suất tổng công giai đoạn 1 là 5.000 tấn/năm; giai đoạn 2 nâng lên 20.000 tấn/năm

Để đáp ứng nguồn nguyên liệu cho các nhà máy theo quy hoạch được duyệt, cần nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ tuyển quặng Mn hợp lý nhằm đáp ứng được yêu cầu chất lượng sản phẩm, tiết kiệm tài nguyên và bảo vệ môi trường

Hiện nay, một số cơ sở sản xuất nhỏ lẻ tại vùng Hà Giang (đặc biệt tại mỏ Tân Bình) công nghệ tuyển còn sơ sài, thực thu quặng Mn trong quặng tinh thấp (khoảng 40-50%) gây lãng phí tài nguyên Do vậy, đề tài nghiên cứu công nghệ tuyển quặng Mn mỏ Tân Bình, Vị Xuyên, Hà Giang được thực hiện để giải quyết vấn đề trên và có thể áp dụng cho một số mỏ lân cận

Thực hiện Hợp đồng số 156.10/HĐ-KHCN ngày 02 tháng 03 năm 2010 giữa Bộ Công Thương và Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim về việc

“Đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ” Viện đã triển khai đề tài “Nghiên cứu công nghệ tuyển quặng mangan Tân Bình, Vị Xuyên, Hà Giang”

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu xác định các chỉ tiêu công nghệ tuyển và đưa ra quy trình công nghệ hợp lý thu hồi sản phẩm quặng tinh mangan Tân Bình,

Vị Xuyên, Hà Giang đáp ứng yêu cầu luyện kim Quặng tinh có hàm lượng Mn

>35%, Fe <14%, thực thu 55-60%

Đề tài được nghiên cứu theo các phương pháp sau:

- Nghiên cứu tài liệu, phân tích, đánh giá về tình hình chế biến quặng mangan trong và ngoài nước

- Sử dụng phương pháp phân tích, phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu kiểm chứng tài liệu nhằm định hướng công nghệ

- Trên cơ sở thành phần vật chất của mẫu quặng mangan Tân Bình, tiến hành một số nghiên cứu thăm dò với mẫu quặng này

- Thí nghiệm lựa chọn thông số công nghệ, lựa chọn chủng loại thiết bị hợp lý để đưa ra quy trình công nghệ tuyển quặng mangan Tân Bình, Vị Xuyên,

Hà Giang

Công tác thí nghiệm được triển khai tại phòng thí nghiệm Viện Khoa học

và Công nghệ Mỏ - Luyện kim với hệ thống thiết bị phòng thí nghiệm gồm có: máy lắng màng thí nghiệm 2 ngăn (300x300mm), bàn đãi cát, bàn đãi bùn (450x1000mm), sàng quay đánh tơi (Φ400x1100mm), phân cấp xoắn (Φ100mm), xyclon (D50mm), vít xoắn (Φ600mm) cùng một số thiết bị, dụng cụ gia công mẫu: máy đập hàm, máy đập trục, bộ rây tiêu chuẩn…

Các sản phẩm thí nghiệm được phân tích tại Trung tâm phân tích hóa – lý của Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim Một số phân tích đối chứng, kiểm chứng được thực hiện tại Viện Địa chất và Khoáng sản – Bộ Tài nguyên Môi trường

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tình hình khai thác và chế biến quặng mangan trong và ngoài nước

Mangan là kim loại màu nâu xám, giống sắt Đây là một loại kim loại cứng và rất giòn, khó nóng chảy, nhưng lại bị ôxi hóa dễ dàng Mangan chỉ có từ tính sau khi đã qua xử lý đặc biệt Trạng thái ôxi hóa phổ biến của nó là +2, +3, +4, +6 và +7, mặc dù trạng thái ôxi hóa từ +1 đến +7 đã được ghi nhận Mn2+thường tương tác với Mg2+ trong các hệ thống sinh học, và các hợp chất có mangan mang trạng thái ôxi hóa +7 là những tác nhân ôxi hóa mạnh

Trong tự nhiên được biết hơn 100 khoáng vật chứa mangan, trong đó chỉ

có một số ít khoáng vật có giá trị công nghiệp Các khoáng vật phổ biến nhất và

có ý nghĩa nhất đối với quặng mangan gồm: piroluzit MnO2, psilomelan mMnO.MnO2.nH2O, braunit Mn2O3, gausmanit Mn3O4,manganit Mn2O3.H2O, rodokhrodit MnCO3, rodonit (Mn,Ca)SiO3…

1.1.1 Trên thế giới

Trên thế giới có trên 30 nước khai thác quặng mangan, trong đó Ucraina, Gruzia chiếm một nửa sản lượng khai thác Nam Phi, Braxin, Gabon, Australia,

Ấn Độ mỗi nước khai thác từ 1,5-3 triệu tấn Hàng năm Mỹ phải nhập khẩu trên

2 triệu tấn quặng Mn hàm lượng 35% từ Braxin, Australia, Ấn Độ, Gabon, Nam Phi và Pháp

Theo thống kê của Hải quan Trung Quốc, nhập khẩu quặng mangan nửa đầu năm 2008 đạt 3,8 triệu tấn, tăng 39% so với cùng kỳ năm 2007; giá trị đạt 1,5 tỉ USD, tăng 3,7 lần so với năm 2007; giá mỗi tấn bình quân đạt 400,4 USD, tăng 2,4 lần so với giá cùng kỳ năm 2007[8]

Hiện nay trên thế giới, quặng mangan được khai thác, xử lý chủ yếu là quặng phong hoá, quặng gốc Quặng có thể ở dạng đặc sít, xâm nhiễm, dăm kết hoặc quặng lăn Khoáng vật tạo quặng mangan cũng có nhiều loại: thường là piroluzit (MnO2), manganit (Mn2O3.H2O) và Psilomelan (mMnO.MnO2.nH2O) v.v…

Trên thế giới các cơ sở khai thác chế biến quặng mangan thường có quy mô lớn nên thường áp dụng các sơ đồ khá phức tạp để làm giầu và tận thu triệt để tài nguyên Quặng phong hoá thường được xử lý bằng sơ đồ công nghệ hỗn hợp để thu được loại quặng tinh giàu và các loại tinh quặng thấp cấp hơn cho các mục đích khác nhau

Quặng phong hóa và bán phong hóa thường được làm giầu bằng tuyển rửa: đánh tơi, sàng phân cấp, đập giải phóng kết hạch, lắng, đãi Có nơi sử dụng cả phương pháp tuyển từ, tuyển nổi quặng mịn hoặc hóa tuyển

Nhà máy tuyển Nikoponxki và Bogdanovski của Nga xử lý quặng có thành phần khoáng chủ yếu là piroluzit, manganit, psilomelan Công nghệ xử lý chính

là đập-phân cấp, rửa, lắng bằng máy lắng pitông, tuyển từ cấp -3mm và tuyển nổi bùn Nhà máy Grusevski lắng các cỡ hạt hẹp -40+10, -10+4, -4+1, -1mm, tuyển từ xử lý quặng trung gian của lắng và tuyển nổi bùn Nhiều cơ sở dùng máy đập trục răng, hầu như ít dùng đập búa và đập roto vì có thể mất do bùn hóa, mặc dù các thiết bị này có năng suất lớn, tỷ lệ đập cao Hầu như các cơ sở tuyển đều lấy ra nhiều loại sản phẩm có chất lượng khác nhau để phục vụ cho các mục đích khác nhau, xử lý triệt để quặng trung gian để tránh mất mát.[1]

Một số yêu cầu kỹ thuật với chất lượng quặng tinh Mn [7]

Bảng 1.1 Yêu cầu kỹ thuật 14-9-277-84 đối với chất lượng quặng tinh Mn của Mỏ Nikoponxki

43,1/43,0-/41,0-/34.0-/25.0

0,135-0,245 0,135-0,245 0,130-0,245 0,140-0,245

12,0-17,0 15-20 25-30 30-35

mm T.nổi màng bọt T.nổi loại 1 Loại 2 T.nổi ngược Hóa tuyển

1-0,5

0,5-0,6

0,2-0,074

17,86 61,45 19,53

-

- 51,15

-

- 50,0

-

- 69,76

-

-

-

Bảng 1.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với quặng tinh Mn số 14-9-157-78 của Liên hiệp mỏ

-

-

-

87,1 82,1 72,0

4,9 7,3 9,8

0,2 0,2 0,2

9,0 8,0 8,0

-

-

- Oxit I

II III

IV IVb

48,1 42,15 35,0 22,0 18,0

0,18 0,2 0,25 0,2 0,2

9,0 11,0 15,0 15,0 15,0

-

-

-

20,0 35,0 20,0

0,18 0,18 0,40

10,0 15,0 18,0

22,0 22,0 22,0

Bảng 1.4 Thành phần độ hạt quặng tinh Mn mỏ Nikoponxki

Quặng tinh Oxit trọng lực, % Cấp hạt, mm

Quặng tinh cacbonat loại 1, %

Quặng mangan gốc; quặng nguồn gốc trầm tích: mới được biết 3 kiểu

mỏ là quặng mangan trầm tích trong đá vôi, quặng mangan trầm tích trong đá phiến silic và quặng mangan kiểu thấm đọng trong các đới dập vỡ phá hủy trong

đá silic chứa mangan Đây là các kiểu mỏ có ý nghĩa quan trọng nhất ở Việt Nam

Quặng mangan trầm tích có ở vùng Cao Bằng, trong hệ tầng Tốc Tát tuổi Devon Quặng mangan trong trầm tích đá phiến silic tuổi Devon thượng hoặc Devon thượng - Carbon hạ phổ biến ở Cao Bằng và Nghệ Tĩnh Ở vùng Hà Giang quặng mangan trầm tích gặp trong đá phiến silíc hệ tầng Hà Giang Quặng mangan kiểu thấm đọng có mặt trên tất cả các thành tạo chứa mangan gốc kể trên

Quặng sa khoáng mangan có 2 kiểu nguồn gốc deluvi – eluvi, thành tạo

ngay trên (hoặc gần) các đới đá có chứa quặng mangan và deluvi – proluvi, hình thành trong các thung lũng

Kiểu quặng sa khoáng mangan mới được chú ý trong thời gian gần đây, khi nhu cầu nhập khẩu quặng của Trung Quốc tăng lên

Theo thành phần nguyên tố chính Mn và Fe trong quặng, phân biệt 2 loại quặng: quặng mangan và mangan sắt (sắt mangan)

Quặng mangan có hàm lượng Mn không thấp hơn 8-10% (chưa tuyển) và

30-35% (không cần tuyển), tỷ lệ Mn/Fe không nhỏ hơn 6-2 (chưa tuyển) và 6-7 (không cần tuyển) thường được sử dụng để sản xuất feromangan và thép mangan, một ít trong sản xuất pin Ở Việt Nam quặng mangan gặp ở Cao Bằng, một ít ở Hà Giang và Tuyên Quang

Trong quặng mangan - sắt, hàm lượng Mn có thể từ 4-5% trở lên (không

tính đến tỷ lệ Mn/Fe), thường sử dụng trong sản xuất gang Quặng mangan - sắt

ở nước ta phổ biến ở vùng quặng Thanh Hóa - Quảng Bình và ở Tuyên Quang – Yên Bái

Quặng Mn được làm giàu bằng các phương pháp truyền thống và được chia làm 3 cấp theo 3 lĩnh vực khác nhau: Luyện kim, pin, hoá chất Tuy nhiên giữa 2 cấp cho pin và cho hoá chất thường được trao đổi lẫn cho nhau Tiêu chuẩn quặng dùng cho luyện kim thường chứa 38-55 % Mn Ngoài ra tỷ lệ Mn/Fe và hàm lượng các chất như: Al, Si, P,Ca, S là những chỉ số quan trọng Quặng Mn dùng cho hoá chất và pin có thành phần giống như cho luyện kim, nhưng hàm lượng Mn được tính theo công thức MnO2 phải đạt từ 63% MnO2 trở lên.

Lượng quặng khai thác hàng năm của Cao Bằng chủ yếu cung cấp nhu cầu

Túc, Công ty Pin Văn Điển, các xí nghiệp hoá chất Ngoài ra một lượng quặng

Mn đáng kể được xuất sang Trung Quốc, khoảng 2.000-3000 t/n

Quặng Mn Tuyên Quang chủ yếu cung cấp cho Công ty Pin Văn Điển, một lượng nhỏ cho hoá chất và thức ăn gia súc

Tại Việt Nam, quặng mangan được khai thác ở 3 vùng chính là Cao Bằng, Hà-Tuyên và Nghệ-Tĩnh Quặng sau khai thác được tuyển thủ công hoặc cơ giới, được sử dụng chủ yếu cho luyện feromangan khoảng 3000-4000t/năm, sản xuất pin và xuất khẩu

Quặng gốc mangan ở phần bề mặt thường bị phong hoá mạnh và khó tuyển Quặng Hà Giang thuộc loại này

- Mỏ Tốc Tát: Quặng mangan được khai thác và sử dụng để luyện FeMnC -65 với công suất ≈2.500 t/n hàm lượng Mn≥ 35 %, cỡ hạt > 5mm Từ năm

1967 -1982 đã khai thác hết quặng deluvi ở phía Nam gần khu Tốc Tát, Lũng Nạp Năm 1983 Viện luyện kim màu (nay là Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim) đã thiết kế khai thác hầm lò khu Bắc, công suất thiết kế 3.000 t/n

Mỏ Tốc Tát khai thác thủ công, cơ giới kết hợp thu mua của dân Để ổn định sản lượng quặng đã triển khai khai thác mỏ Lũng Luông huyện Trùng Khánh

Mỏ Roọng Tháy (Cao Bằng): Quặng nguyên khai được sơ bộ chọn tay cục lớn tại khai trường, sàng cỡ hạt <5mm bán tại chỗ, cỡ >5mm chuyển về xưởng tuyển tiếp lấy quặng tinh 68,98% MnO2 (tương đương 43,46% Mn) Đập thô bằng máy đập hàm, đập nhỏ dùng máy đập búa, đập xuống -8mm rồi đem lắng cấp hạt +2mm (bằng máy lắng piston), cấp -2mm tuyển bằng bàn đãi, hệ số thu hồi đạt 50-55% Mỏ Roọng Tháy sử dụng công nghệ cơ giới kết hợp thủ công: Đập tay cục quặng quá cỡ, đập cơ giới (đập hàm, đập búa); sàng, tuyển bằng máy lắng và bàn đãi; xúc bốc quặng bằng thủ công

Công ty Cổ phần Khoáng sản mangan Hà Tĩnh đang sản xuất theo sơ đồ khá bài bản Quặng phong hóa (quặng lăn, ít hạt lớn): quặng đầu được đánh tơi bằng súng nước và rửa bùn sét bằng máy rửa cánh vuông thải cấp -1mm; phân cấp bằng sàng rung sau đó lắng theo cỡ hạt hẹp lấy sản phẩm quặng tinh trên lưới và dưới lưới Trước kia quặng trung gian của máy lắng được đập bằng đập búa và đãi bằng bàn đãi để có chất lượng cao nhưng nay bán ở dạng sản phẩm chất lượng thấp hơn, hạn chế chi phí đồng thời hạn chế được tổn thất do chế biến quặng trung gian Sản phẩm chính của Công ty là các loại quặng Mangan

có hàm lượng Mangan từ 20% Mangan trở lên chia ra thành các loại sản phẩm như sau: [9]

• Quặng có hàm lượng Mn từ 20-23%

• Quặng có hàm lượng Mn từ 24-27%

• Quặng có hàm lượng Mn từ 28-29%

• Quặng có hàm lượng Mn từ 30-34%

• Quặng có hàm lượng Mn trên 35%

Tại Mỏ mangan Tân Bình, hiện nay cũng đang được khai thác và tuyển với

công nghệ đơn giản Quặng đầu được đưa về xưởng, cấp vào máy đập búa bằng

vòi xùy, đập xuống -8mm và đưa vào máy lắng thu trực tiếp quặng tinh đạt hàm

lượng 42%Mn Với sơ đồ hiện tại thì hàm lượng mangan trong bùn thải là

8,48% gây mất mát, lãng phí tài nguyên

Các cơ sở khai thác nhỏ lẻ quặng phong hóa và bán phong hóa thường sử

dụng các sơ đồ gọn nhẹ, đơn giản tùy thuộc vào quy mô và tính chất của quặng:

tại Cao Bằng một số nơi do quặng đồng đều chỉ cần rửa bùn sét bằng máy rửa

cánh vuông đã thu được quặng tinh hoặc kết hợp với tuyển từ khô loại bỏ đất đá

Nhiều nơi do quy mô nhỏ, sử dụng đập búa vừa để giảm cỡ hạt vừa là thiết bị

đánh tơi sau đó lắng không phân cấp bằng máy lắng, một số nơi kết hợp với

phân cấp và đãi bằng bàn đãi cỡ hạt -2mm

Bảng 1.5 Danh mục đầu tư các nhà máy chế biến quặng mangan (theo quy hoạch

được duyệt)

Sản lượng (ngàn tấn/năm)

TT Đối tượng và chủ đầu tư

Nhà máy feromangan Thái Nguyên 4,0 4,0 5,0 6,0

2 Nhà máy feromangan Tuyên Quang 0 2,0 10,0 28,0

Sản phẩm quặng tinh thường có nhiều loại, thông thường quặng tinh chủ yếu có hàm lượng ≥35% Mn Nhu cầu Mn ngày càng cao và thị trường trong nước đang phát triển, được thể hiện trong bảng 1.5 [3]

Các nghiên cứu về công nghệ tuyển quặng Mn trong nước không nhiều và hầu hết là trước năm 2000 Công nghệ chủ yếu là tuyển trọng lực bằng thiết bị máy lắng và bàn đãi Riêng đối với quặng mangan khu vực Hà Giang chưa có báo cáo nghiên cứu nào, và các cơ sở sản xuất nhỏ hiện nay vẫn đang dùng phương pháp tuyển rửa rất thủ công và thô sơ gây mất mát nhiều Mn vào đuôi thải Tỷ lệ thu hồi quặng mangan vào quặng tinh chỉ đạt khoảng 40%-50%, gây lãng phí tài nguyên

1.2 Đặc điểm quặng mangan mỏ Tân Bình, Vị Xuyên, Hà Giang

Trữ lượng và tài nguyên dự báo mỏ Tân Bình là 600 ngàn tấn, thuộc loại quy mô nhỏ, bao gồm quặng gốc và quặng deluvi-eluvi có hàm lượng trung bình khoảng 10% Mn.[2] Giáp ranh với mỏ Tân Bình còn có một số mỏ nhỏ khác có tính chất tương tự như mỏ Tân Bình Do vậy cần thiết phải được nghiên cứu công nghệ tuyển hợp lý để tận thu nguồn tài nguyên khoáng sản này

Theo Báo cáo về địa chất, xác định qui mô, chất lượng khoáng sản tại điểm mỏ mangan Tân Bình, xã Ngọc Minh, huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang thì quặng gồm 2 loại:

- Quặng mangan-sắt, mangan gốc: Có 4 thân quặng chính phân bố trong diện tích 38,4 ha, nhìn chung quặng mangan gốc và sắt-mangan đều có nguồn gốc dạng trầm tích và phong hóa, thấm đọng Quặng thường dạng dải, dạng ổ, nằm trong đới dập vỡ, cà nát đóng vai trò là xi măng gắn kết các mảnh dăm và lấp đầy khe nứt

- Quặng mangan - sắt, mangan deluvi-eluvi: Ngoài các thân quặng gốc ở trên ở rìa các thân quặng còn có quặng deluvi-eluvi Kích thước các tảng quặng thay đổi từ 10-50cm, mật độ phân bố thưa, chiều dày tầng chứa quặng chưa được xác định, mẫu lấy ở tảng lăn cho hàm lượng Mn=10,37-30%

Thành phần khoáng vật quặng gồm: pirôluzit, psilomelan, manganit, gơtit, hyđrôgơtit

Theo Quy hoạch khoáng sản đã được Bộ Công nghiệp, nay là Bộ Công Thương phê duyệt thì mỏ Tân Bình không thuộc Quy hoạch khai thác chế biến và sử dụng quặng mangan toàn quốc, (nhưng Hà Giang không được phép xuất khẩu, theo Thông tư số 08 của Bộ Công nghiệp, nay là Bộ Công Thương) Nhưng sản phẩm của mỏ có thể tiêu thụ cho các cơ sở chế biến sâu trong nước theo quy hoạch Phân vùng thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng

Mn, Cr giai đoạn 2007 đến 2015, có xét đến 2025 (bảng 1.5)

Chương 2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MẪU QUẶNG MANGAN TÂN BÌNH, VỊ

XUYÊN, HÀ GIANG

2.1 Mẫu nghiên cứu

Mẫu nghiên cứu do Trung tâm tư liệu và thông tin tài nguyên nước thuộc

Bộ Tài nguyên và môi trường thi công theo phương án do Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim lập Khối lượng mẫu 10 tấn, quặng nguyên khai có hàm lượng Mn = 8,44%; Fe = 9,49%; SiO2 = 49,34%

Theo quan sát bằng mắt thường, mẫu quặng màu nâu đen, có thành phần vật chất khá phức tạp, cỡ hạt nhỏ (<100mm), nhiều sét

2.2 Gia công mẫu

Mẫu nguyên khai có độ hạt dmax=100mm, để đánh giá được đặc điểm thành phần vật chất nhằm định hướng nghiên cứu thí nghiệm, mẫu nghiên cứu được gia công theo sơ đồ hình 1 Mẫu đầu sau khi lưu 1/2 được gia công, giản lược và chia thành các mẫu phân tích, thí nghiệm

Sau khi gia công giản lược, lập được các mẫu:

- Mẫu nghiên cứu thành phần vật chất

- Các mẫu thí nghiệm công nghệ

- Mẫu lưu quặng nguyên khai

2.3 Nghiên cứu thành phần vật chất mẫu nghiên cứu

Mẫu nghiên cứu được tiến hành phân tích hoá đa nguyên tố, thành phần độ hạt, khoáng tướng, thạch học, phân tích Rơnghen Các mẫu thạch học và khoáng tướng được phân tích dưới kính hiển vi phân cực AXIOLAB

2.3.1 Kết quả phân tích hoá đa nguyên tố mẫu quặng nguyên khai

Quặng nguyên khai đã được phân tích thành phần hoá đa nguyên tố và kết quả được trình bày ở bảng 2.1

Bảng 2.1 Thành phần hoá học mẫu nguyên khai

Thành phần hóa học Mn Fe SiO2 P Al2O3 S

% 8,44 9,49 49,34 <0,01 5.92 <0.01Mẫu quặng nguyên khai có hàm lượng Mn là 8,44% (thuộc loại quặng nghèo) và hàm lượng Felà 9,49%

2.3.2 Kết quả nghiên cứu thành phần độ hạt

Thành phần và đặc điểm độ hạt có ý nghĩa quyết định trong việc lựa chọn giải pháp công nghệ Mẫu nghiên cứu cấp -16mm được phân tích thành phần độ hạt theo sơ đồ hình 2.3

Kết quả phân tích thành phần độ hạt mẫu nghiên cứu được ghi ở bảng 2.2

Nhận xét: Kết quả phân tích thành phần độ hạt cho thấy, Mn tập trung

chủ yếu ở cấp hạt +1-16mm có hàm lượng 15,49% và thu hoạch 52,34% Ở cấp hạt mịn thì hàm lượng Mn giảm rõ rệt, đặc biệt với cấp -0,045mm có hàm lượng

Mn là 0,25% và thu hoạch chiếm đến 35,37% Có thể thấy, cấp -0,045mm chủ yếu là bùn sét, sẽ gây khó khăn cho quá trình tuyển sau này Vì vậy, cần tách bỏ cấp -0,045mm trước khi tuyển

Bảng 2.2 Kết quả phân tích thành phần độ hạt mẫu nghiên cứu

%

Lũy tích,

% Bộ phận Lũy tích phận Bộ Lũy tích phận Bộ Lũy tích phận Bộ Lũy tích +11,2-16 10.15 10.15 17.43 17.43 9.56 9.56 20.66 20.66 9.22 9.22 +5,6-11,2 21.78 31.93 17.01 17.14 11.52 10.90 43.25 63.91 23.84 33.07 +2,8-5,6 11.23 43.16 13.91 16.30 12.49 11.31 18.24 82.15 13.33 46.40 +1-2,8 9.17 52.34 11.65 15.49 13.51 11.70 12.47 94.62 11.77 58.17 +0,5-1 4.03 56.36 4.32 14.69 11.6 11.69 2.03 96.65 4.44 62.62 +0,125-0,5 5.57 61.93 2.79 13.62 11.22 11.65 1.81 98.46 5.94 68.55 +0,074-0,125 1.03 62.97 2.12 13.43 10.32 11.63 0.26 98.72 1.01 69.57 +0,045-0,074 1.66 64.63 1.28 13.12 8.16 11.54 0.25 98.97 1.29 70.86 -0,045 35.37 100.00 0.25 8.57 8.67 10.52 1.03 100.00 29.14 100.00

Thu hoạch, % Phân bố Mn, % Hàm lượng Mn, % Hàm lượng sắt, %

Hình 2.2 Đường đặc tính độ hạt mẫu nghiên cứu

MÉu ®Çu (-16mm)

-11,2mm +11,2mm

C©n, sµng kh« a=5,6mm

-5,6mm +5,6mm

Ng©m, sµng ưít a=5,6mm

SÊy

Lưu 2C©n

2.3.3 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật mẫu nguyên khai

Thành phần khoáng vật mẫu mangan Tân Bình được xác định theo phương pháp Rơnghen kết hợp phương pháp phân tích khoáng tướng và thạch học

Kết quả phân tích khoáng tướng và thạch học cho thấy mẫu quặng mangan Tân Bình có đặc điểm:

Kiến trúc: Keo

Cấu tạo: Keo, phân lớp

Khoáng vật quặng chủ yếu là psilomelan và hidroxyt Mn Chúng có dạng keo, dạng vi vảy, vi sợi, tạo thành các lớp xen kẽ nhau, có chỗ dạng uốn lượn

Psilomelan tạo thành các ổ keo, đới keo, số lượng dạng keo kết rắn chắc không nhiều, chủ yếu ở dạng vi vảy, vi sợi dạng đất nằm lẫn với các oxit và hidroxyt mangan khác (Ảnh 2.1, 2.3, 2.5)

Xen lẫn với khoáng vật Mn còn có ít limonit dạng hidroxyt Fe khác, chúng có dạng vi vảy, sợi, nằm lẫn trong nhau, số lượng khoáng vật Mn vẫn chiếm ưu thế (Ảnh 2.2, 2.4)

Hidroxyt Mn: Gặp trong mẫu dạng keo, tạo thành đám ổ keo, lấp đầy trong các khe nứt của đá (Ảnh 2.6, 2.7))

Chalcopyrit: Gặp vài vảy nhỏ, hạt nhỏ tha hình, kích thước <0,1mm rải rác trong phi quặng

Nền phi quặng: Chủ yếu là thạch anh bị rạn nứt, phi quặng khác không xác định thành phần

Ảnh 2.1 Psilomelan (Psl) dạng keo, vi vảy, tạo thành đám ổ, đới

Ảnh 2.2 Psilomelan tạo thành gân mạch, vành riềm, xen lẫn ít limonit (Li)

Ảnh 2.3 Hidroxyt Mn và psilomelan

Ảnh 2.4 Hidroxyt Fe (Hr Fe) và hidroxyt Mn dạng keo, đám ổ, vành riềm

Ảnh 2.5 Psilomelan dạng keo, tạo thành đới keo

Ảnh 2.6 Hidroxyt Mn dạng keo

Ảnh 2.7 Psilomelan và hidroxyt Mn dạng đám ổ keo xen lẫn ít limonit

Kết quả phân tích Rơnghen cho thấy khoáng vật mangan tạo quặng chủ

yếu là Psilomelan, pyrolusit, ramsdelit, todorokit ngoài ra còn có vernadit,

groudit… Độ cứng của khoáng vật nằm trong khoảng 4-6, quặng giòn, tỷ trọng

4,4-5,8 Các khoáng vật đi kèm là thạch anh, kaolinit, gơtit…

Bảng 2.3 Kết quả phân tích Rơnghen quặng nguyên khai

Kết quả phân tích trọng sa

Phần từ cảm ít chứa manhetit, mactit;

Phần điện từ chiếm 66,77% chứa:

Thạch anh (97%), Diệp thạch – serixit (2%) Một ít khoáng vật lẫn (limonit chứa Mn)

Nhận xét:

Kết hợp các phương pháp phân tích khoáng tướng, thạch học, Rơnghen, trọng sa, hóa và phân tích thành phần độ hạt kết luận: Mẫu nghiên cứu có thành phần vật chất phức tạp và các khoáng vật quặng có cấu tạo dạng keo, vi vẩy Thành phần hóa học của khoáng vật Psilomelan không cố định, tỷ lệ giữa MnO

và MnO2 thay đổi, n»m lẫn với các oxit và hidroxyt mangan khác

Mẫu quặng mangan Tân Bình có hàm lượng Mn 8,44% thuộc loại quặng nghèo, khó tuyển, xâm nhiễm mịn Vùng độ hạt xảy ra đột biến về hàm lượng là cấp +1mm và -1mm tương ứng với hàm lượng Mn là 15,49% và 0,97% Bùn sét cấp -0,045mm chiếm trên 35% với phân bố Mn là 1,03%