nghiên cứu đề xuất giải pháp trung hoà và ổn định chất lượng nguyên liệu đầu vào cho sản xuất gang theo công nghệ lò cao của nhà máy luyện gang-công ty gang thép thái nguyên.

Yêu cầu chất lượng nguyên liệu đầu vào cho sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Nhà máy luyện gang thuộc TISCO từ năm 2003-2006: 13 Chương II - Đánh giá thực trạng chất lượng quặng s

Chủ nhiệm đề tài: TS Nghiêm gia

6849

15/5/2008

Thái Nguyên, tháng 12 năm 2007

I.1 Tổng quan về sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Thế giới và

của Việt Nam:

5

I.1.1 Khái quát về sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Thế giới: 5

I.1.2 Khái quát về sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Nhà máy luyện

gang thuộc Công ty gang thép Thái Nguyên (TISCO):

7

I.2 Yêu cầu chất lượng nguyên liệu đầu vào cho sản xuất gang theo công

nghệ Lò cao của Thế giới và của Việt Nam:

10

I.2.1 Yêu cầu chất lượng quặng sắt và than Cốc cho sản xuất gang theo

công nghệ Lò cao của Thế giới:

10

I.2.2 Yêu cầu chất lượng nguyên liệu đầu vào cho sản xuất gang theo công

nghệ Lò cao của Nhà máy luyện gang thuộc TISCO từ năm

2003-2006:

13

Chương II - Đánh giá thực trạng chất lượng quặng sắt, than Cốc và nguyên liệu trợ dung cho sản xuất gang

theo công nghệ Lò cao của Công ty gang thép Thái

II.1 Đánh giá thực trạng chất lượng quặng sắt của CTy GTTN (TISCO): 14

II.1.2 Thực trạng khai thác, chế biến và chất lượng quặng sắt của TISCO: 15

II.2 Đánh giá thực trạng chất lượng than mỡ luyện cốc của TISCO: 18

II.2.1 Đánh giá tiềm năng nguồn than mỡ để luyện Cốc của Việt Nam: 18

II.2.2 Thực trạng khai thác, chế biến và chất lượng than mỡ luyện cốc của

II.3 Đánh giá thực trạng khai thác, chế biến và chất lượng nguyên liệu trợ

dung của TISCO:

22

II.3.1 Thực trạng khai thác và chế biến đá vôi của TCTy Thép Việt Nam: 22

II.3.2 Thực trạng khai thác và chế biến Đôlômít của TCTy Thép Việt Nam: 22

II.3.3 Thực trạng khai thác và chế biến Quắczit của TCTy Thép Việt Nam: 24

II.3.4 Nguồn Fenspat, thực trạng khai thác và chế biến Fenspat:

II.3.5 Nguồn Bentonit, thực trạng khai thác và chế biến Bentonit: 25

Chương III – Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gang được sản xuất theo công nghệ Lò cao của Nhà máy luyện gang thuộc Công ty gang thép

III.2.2 Yêu cầu chất lượng than mỡ luyện cốc và than Cốc cho Lò cao 34

III.3 Chủng loại, chất lượng và khả năng cạnh tranh sản phẩm của Nhà máy

Chương IV – Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp trung

hoà và ổn định chất lượng nguyên liệu để sản xuất gang theo công nghệ Lò cao tại Nhà máy gang

IV.1.2 Chất lượng và giá nguyên liệu cho sản xuất gang Lò cao: 43

IV.2 Giải pháp trung hoà và ổn định chất lượng nguyên liệu cho sản xuất gang

theo công nghệ Lò cao của Nhà máy luyện gang thuộc TISCO: 46 IV.2.1 Mục đích của giải pháp trung hoà và ổn định chất lượng: 46

IV.2.6 Giải pháp trung hoà nguyên liệu ở Lò cao của Nhà máy Luyện gang

IV.3 Các giải pháp nâng cao chất lượng nguyên liệu đầu vào cho luyện gang

IV.4 Các giải pháp tổng thể nâng cao chất lượng sản xuất gang theo công

IV.4.1 Các giải pháp về kỹ thuật và đầu tư đổi mới công nghệ: 61

IV.4.2 Nhóm các giải pháp về tổ chức quản lý, đào tạo nhân lực và tài chính: 62

IV.5 Giải pháp ổn định chất lượng quặng sắt và than Cốc cho Dự án đầu tư cải

tạo giai đoạn II của Nhà máy luyện gang thuộc TISCO:

63

IV.5.2 Lựa chọn tỷ lệ phối liệu các loại than mỡ để luyện Cốc tại Nhà máy

IV.6 Tiến trình thực hiện các giải pháp:

Mở đầu:

Quá trình hội nhập kinh tế Thế giới đã tạo nên cơ hội thuận lợi song cũng đang đặt ra thách thức lớn cho ngành Công nghiệp Việt Nam nói chung

và ngành Thép Việt Nam nói riêng Phát triển ngành Thép sẽ tạo nên động lực

để chuyển đổi nền kinh tế Việt Nam theo hướng công nghiệp hoá, hiện đại hoá (CNH-HĐH) Trong bối cảnh đó, việc nâng cao chất lượng, hạ giá thành và tạo nên thương hiệu sản phẩm (gang và thép) là mục tiêu đặt ra cho ngành Thép Việt Nam trong giai đoạn 2007- 2010 và tầm nhìn 2020

Trên Thế giới, sản xuất gang theo công nghệ Lò cao được áp dụng từ Thế kỷ 19 và chiếm trên 80% so với các công nghệ khác, vì thế mà “Lò cao” còn được gọi là “Công nghệ luyện gang truyền thống”

Đến thời điểm hiện nay, Việt Nam chỉ sản xuất gang theo công nghệ Lò cao Nguyên liệu chính để sản xuất gang theo công nghệ Lò cao là quặng sắt, than Cốc và trợ dung (Vôi, Đôlômít, Bentonít ) được khai thác từ các mỏ nguyên liệu trong nước

Nhu cầu sử dụng nguyên liệu cho Lò cao của Nhà máy luyện gang thuộc CTy gang thép Thái Nguyên (TISCO) trong giai đoạn 2007-2020 tăng cao, trong đó quặng sắt trên 1.000.000 tấn/năm, than Cốc khoảng 500.000 tấn/năm

và các nguyên liệu trợ dung khoảng 300.000 tấn/năm Nhưng việc đáp ứng yêu cầu về số lượng và chất lượng các nguyên liệu này đang gặp khó khăn sau đây:

- Nguồn quặng sắt được khai thác từ các mỏ trên tỉnh Thái Nguyên đã gần hết, số còn lại chất lượng không cao (chủ yếu là quặng Limonit), điều kiện khai thác khó khăn hơn dẫn đến giá thành tăng cao

- Lượng than mỡ để luyện Cốc còn rất ít (khoảng gần 2 triệu tấn) và chất lượng thấp (độ tro >21%) Vì thế mà TISCO phải nhập khẩu than mỡ và than Cốc với số lượng khoảng 500.000 tấn/năm

Do đó việc thực hiện Đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp trung hoà

và ổn định chất lượng nguyên liệu đầu vào cho sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Nhà máy luyện gang – Công ty gang thép Thái Nguyên”

là yêu cầu rất cấp thiết

Mục tiêu và nhiệm vụ của Đề tài:

- Xác định yêu cầu và đánh giá thực trạng chất lượng nguồn nguyên liệu cho sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của CTy gang thép Thái Nguyên giai

đoạn từ năm 2003 - 2006;

- Nghiên cứu đề xuất giải pháp trung hoà và ổn định chất lượng nguyên liệu

đầu vào (quặng sắt, than cốc và trợ dung) cho sản xuất gang theo công nghệ

Lò cao của CTy gang thép Thái Nguyên nhằm sử dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu trong nước cho phát triển của TCTy Thép Việt Nam giai đoạn 2010-2025

Phạm vi nghiên cứu của Đề tài:

Nghiên cứu và thu thập số liệu các cơ sở sản xuất nguyên liệu và sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của các đơn vị thuộc TCTy Thép Việt Nam (VSC)

- Chương I - Tổng quan về nguồn nguyên liệu cho sản xuất gang theo

công nghệ Lò cao của Thế giới và của Việt Nam từ năm 2003-2006

- Chương II - Đánh giá thực trạng chất lượng quặng sắt, than Cốc và

nguyên liệu trợ dung cho sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Công ty gang thép Thái Nguyên (thuộc TCTy Thép Việt Nam)

- Chương III – Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gang được

sản xuất theo công nghệ Lò cao của Nhà máy gang thuộc Công ty gang thép Thái Nguyên từ năm 2003 – 2006

- Chương IV – Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả

chất lượng gang sản xuất theo công nghệ Lò cao tại Nhà máy gang thuộc Công ty gang thép Thái Nguyên

- Kết luận

ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Đề án:

- ý nghĩa khoa học: Đánh giá một cách có hệ thống chất lượng nguyên liệu

đầu vào cho Lò cao và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gang sản xuất theo công nghệ Lò cao; Đề xuất các giải pháp trung hoà và ổn định chất lượng nguyên liệu đầu vào cho sản xuất gang theo công nghệ Lò cao tại Nhà máy luyện gang thuộc Công ty gang thép Thái Nguyên (TISCO)

- ý nghĩa thực tiễn: Làm cơ sở để xây dựng kế hoạch đầu tư và áp dụng các giải pháp về chuẩn bị nguyên liệu cho Lò cao của Nhà máy luyện gang thuộc TISCO trong giai đoạn 2007 – 2020

Trong quá trình thực hiện Đề tài, Ban CNĐT xin cảm ơn Bộ Công nghiệp, UBND các tỉnh, Tổng công ty Thép Việt Nam, CTy gang thép Thái Nguyên, các đơn vị và các nhà khoa học có liên quan đã tạo điều kiện giúp đỡ về mọi mặt cho Đề tài Với thời gian và kinh phí có hạn, nên báo cáo Đề tài có thể sẽ còn một số khiếm khuyết, vì vậy Ban CNĐT mong nhận được đóng góp ý kiến

để Báo cáo được hoàn thiện hơn./

Thay mặt Ban CNĐT

Chương I - Tổng quan về nguồn nguyên liệu cho sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Thế giới và của

Việt Nam từ năm 2003-2006

I.1 Tổng quan về sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Thế giới và của Việt Nam [9;10;12]:

I.1.1 Khái quát về sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Thế giới:

Gang được sản xuất bằng công nghệ lò cao với nguyên liệu là quặng sắt, than Cốc và trợ dung Đây là công nghệ mà loài người đã sử dụng gần 700 năm nay Vì thế, công nghệ lò cao có thể nói là rất hoàn chỉnh, các chỉ tiêu kinh tế

kỹ thuật đã đạt gần như giới hạn lý thuyết

Giai đoạn 1960-1970, kích thước Lò cao đã được tăng lên nhằm đáp ứng nhu cầu tăng nhanh sản lượng gang cho luyện thép và nâng cao hiệu quả kinh

tế Thể tích lò từ 2.000 m3 (năm 1960) tăng đến 5.000 m3 (vào 1970) áp suất khí đỉnh lò cũng tăng lên và đạt 3 kg/cm2 trong các Lò cao 5.000 m3 Lò cao 5.050 m3 được xây lắp năm 1970 ở Nhật Bản, hai Lò cao 5.000 m3 ở Châu Âu giữa năm 1980 và Lò cao 5.500 m3 được xây năm 1986 ở Liên Xô cũ là Lò cao lớn nhất Thế giới

Trong tương lai, người ta không tiếp tục tăng thể tích lò cao nữa mà tập trung cải tiến và hiện đại hoá các lò cao hiện có để giảm chi phí sản xuất, tăng năng suất, kéo dài tuổi thọ thiết bị và bảo vệ môi trường Kết quả của những cải tiến (phun than cám, làm giầu ôxy, tăng nhiệt độ gió nóng, nâng cao chất lượng liệu, nâng áp suất khí đỉnh lò…) đã có được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật rất cao (sản lượng 8.000ữ10.000 tấn/ngày; tiêu hao năng lượng 450-470 kg/T gang lỏng, trong đó 270-275 kg than cốc và 175-225 kg than cám; Năng suất sử dụng lò 2,5-3,0 tấn/m3 ngày; Tuổi thọ của lò cao tăng cao hơn) Gần đây, một

số lò cao nhỏ (175 - 350 m3) của ấn Độ, Brazil và Trung Quốc cũng đạt những chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khá tốt

Lưu trình sản xuất gang theo công nghệ Lò cao được mô tả theo hình I.1 Căn cứ vào chức năng và tác dụng của các bộ phận trong lưu trình sản xuất gang Lò cao có thể chia thành mấy bộ phận (hay hệ thống) sau đây:

(1) Lò cao bao gồm: Móng lò, vỏ lò, thân lò, thiết bị làm nguội Không gian trong lò cao gọi là nồi hình lò, từ trên xuống dưới có thể chia ra 5 đoạn là: Cổ

lò, thân lò, hông lò, bụng lò và nồi lò (xem hình I.2) Nồi lò có mắt gió, cửa gang, cửa xỉ;

(2) Hệ thống nạp liệu bao gồm: Boong ke chứa quặng, phễu dưới boong ke, sàng cân và thiết bị chuyển liệu, cầu nghiêng xe liệu và thiết bị nạp liệu đỉnh lò; (3) Hệ thống cấp gió bao gồm: Quạt gió, lò gió nóng, đường ống gió nóng, lạnh, ống vòng gió nóng, ống cong vào gió;

Hình I.1 - Sơ đồ lưu trình công nghệ sản xuất gang Lò cao

(4) Hệ thống làm sạch khí than bao gồm:

ống khí than dẫn ra, ống thượng thăng,

ống đi xuống, bộ lọc bụi trọng lực, tháp rửa,

ống venturi, bộ khử nước, cụm van cao áp

Hiện nay bộ lọc khí than của lò cao loại vừa,

nhỏ phần lớn dùng lọc bụi thô tức là dùng

bộ trao đổi nhiệt và bộ lọc bụi túi vải để thay

thế tháp rửa, ống ven tu ri và bộ khử nước;

(5) Hệ thống xử lý gang xỉ bao gồm: Sàn ra

gang, thiết bị trước lò, thiết bị vận chuyển

gang xỉ, thiết bị phun xỉ thuỷ lực

Hình 1-2 Nồi hình lò cao

(6) Hệ thống phun thổi bao gồm: Thiết bị gia công, vận chuyển và phun các chất phun

Để sản xuất thép người ta dùng nguyên liệu gang, sắt xốp và sắt thép phế Gang chủ yếu được sản xuất từ quặng sắt và than Cốc theo công nghệ Lò cao (Công nghệ truyền thống) Sắt xốp được sản xuất từ các công nghệ luyện kim Phi cốc Sản lượng của 3 nhóm nguyên liệu chính để sản xuất thép của Thế giới trong giai đoạn 2001 – 2010 được nêu trong bảng I.1

Bảng I.1: Sản lượng các loại nguyên liệu cho luyện thép

(Nguồn: World Direct Reduction Statistics 2005 và IISI)

Từ các số liệu trong bảng I 1 cho thấy gang được sản xuất theo công nghệ

Lò cao giữ vai trò quan trọng nhất cho luyện thép Bình quân mỗi năm tăng

khoảng 2%-5%, dự báo đến năm 2010 là 775 triệu tấn (Nguồn: IISI 2005)

Từ năm 1970, để giải quyết vấn đề khan hiếm than Cốc và sử dụng khí thiên nhiên, người ta đã nghiên cứu nhiều công nghệ luyện kim Phi cốc Sản phẩm của các công nghệ này là sắt xốp, gang lỏng hay sắt cacbit Đến nay đã

có khoảng 30 công nghệ được nghiên cứu Tuy vậy mới có các công nghệ Midrex, Hyl, Lò quay, Corex, Finnet được đưa vào sản xuất ở quy mô công nghiệp Còn các công nghệ khác đang ở giai đoạn thí nghiệm hoặc Pilot Sản lượng sắt xốp của thế giới trong giai đoạn 2001-2010 được ghi trong bảng I.1 Hàng năm trên Thế giới đã tạo ra một nguồn sắt thép phế tương đối lớn

Đây là nguyên liệu quan trọng cho sản xuất thép (chiếm khoảng 35-40%) Việc sử dụng sắt thép phế mang lại hiệu quả cao, bảo vệ môi trường và tiết kiệm nguồn quặng sắt ( là khoáng sản không tái tạo được) Sản lượng sắt thép phế của Thế giới trong giai đoạn 2001 - 2010 được nêu trong bảng I.1

I.1.2 Khái quát về sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Nhà máy luyện gang thuộc Công ty gang thép Thái Nguyên (TISCO):

Khu Liên hợp Gang Thép Thái Nguyên là Khu liên hợp đầu tiên và duy nhất của Việt Nam do Trung Quốc giúp đỡ xây dựng từ năm 1959, đến ngày 29/11/1963 mẻ gang đầu tiên được sản xuất theo công nghệ Lò cao đã ra đời Theo thiết kế ban đầu của Trung Quốc, Khu Liên hợp Gang thép Thái Nguyên

có công suất 100.000 tấn/năm Năm 1975, Nhà máy luyện cán thép Gia sàng

do CHDC Đức giúp đỡ đã đi vào sản xuất với công suất 50.000 tấn/năm

Từ 1976 đến 1985 ngành Thép Việt Nam gặp nhiều khó khăn do nền kinh

tế bị của Việt Nam và Thế giới khủng hoảng Vì vậy, ngành thép không phát triển được và chỉ duy trì sản lượng ở mức 40.000 - 85.000 tấn/năm

Từ 1990 trở đi, thực hiện chủ trương đổi mới của Đảng và Nhà nước, ngành Thép Việt Nam bắt đầu tăng trưởng và khởi sắc Năm 1990, Tổng Công

ty Thép Việt Nam (Bộ Công nghiệp nặng) được thành lập, thống nhất quản lý sản xuất thép trong phạm vi cả nước Từ đây bắt đầu một thời kỳ phát triển sôi

động với nhiều Dự án đầu tư chiều sâu và dự án liên doanh với nước ngoài Các ngành cơ khí, xây dựng, quốc phòng và các thành phần kinh tế khác cũng tham gia sản xuất thép Sản lượng thép cán năm 1995 đã đạt 450.000 tấn tăng gấp 4 lần năm 1990

Tháng 4 năm 1995, Tổng công ty Thép Việt Nam được thành lập theo mô hình Tổng công ty Nhà nước (Tổng Công ty 91) trên cơ sở hợp nhất Tổng Công

ty Thép Việt Nam (Bộ Công nghiệp nặng) và Tổng công ty Kim khí thuộc Bộ Thương mại Từ đây ngành Thép phát triển rất mạnh, giai đoạn 1996-2000 có tốc độ tăng trưởng khá cao trên 20%/năm, có nhiều dự án đầu tư chiều sâu và

đầu tư mới (13 dự án liên doanh với nước ngoài, trong đó có 12 dự án cán thép

và gia công chế biến sau cán) Sản lượng thép cán đạt 1,5 triệu tấn/năm, gấp 3 lần sản lượng năm 1995 và gấp 14 lần sản lượng 1990

Từ năm 2001 trở lại đây, một loạt nhà máy luyện và cán thép với công suất 200.000 ữ 600.000 tấn/năm của các ngành xây dựng, quốc phòng, tư nhân và các công ty 100% vốn nước ngoài đã được xây dựng nâng tổng công suất thiết

kế các nhà máy cán thép tới 4,4 triệu tấn/năm Sản lượng thép cán đến nay đã

đạt trên 3, 5 triệu tấn/năm

Sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Việt Nam bắt đầu từ năm 1963 tại Nhà máy luyện gang thuộc Công ty gang thép Thái Nguyên (TISCO) với sự giúp đỡ của Trung Quốc theo sơ đồ công nghệ nêu ở hình I.3

Hình I.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất gang Lò cao của NM Luyện gang (TISCO)

Lọc Bụi

Lò cao

Gió nóng Thiêu kết

Kết quả sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Nhà máy luyện gang thuộc Công ty gang thép Thái Nguyên (TISCO) từ 1963 - 2006:

- Từ 1963 – 2000: Sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Việt Nam đã bắt đầu từ những năm 1963 tại Thái Nguyên do Trung Quốc giúp với 3 lò cao, mỗi lò dung tích 100 m3 Trải qua nhiều biến động do chiến tranh và nhiều lý

do khác, có thời kỳ chỉ chạy cầm chừng 1 lò cao

- Từ 2001 – 2004: Đ−ợc sự giúp đỡ của Chính phủ Trung Quốc, đã thực hiện Dự án cải tạo và mở rộng Công ty gang Thép Thái Nguyên (Dự án hiện có giai đoạn I) Kết quả đã cải tạo Lò cao số 3 có thể tích 120 m3 Nh− vậy, có 2

lò cao (1x100 m3 và 1x120 m3) hoạt động với công suất 250.000 tấn gang/năm

- Từ 2005 – 2008: Đã và đang triển khai Dự án cải tạo và mở rộng Công ty gang Thép Thái Nguyên (Dự án cải tạo giai đoạn II) Sẽ lắp mới Lò cao có thể tích 550 m3 Kết thúc dự án tổng công suất gang lỏng của TISCO cả hai giai

đoạn (I+II) sẽ đạt đ−ợc 750.000 tấn/năm

Sản l−ợng gang từ năm 1964 – 2006 đ−ợc nêu trong bảng I.2

Bảng I.2 : Sản l−ợng gang từ năm 1964-2006 (Nguồn VNSteel)

350.000

I.2 Yêu cầu chất lượng nguyên liệu đầu vào cho sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Thế giới và của Việt Nam:

I.2.1 Yêu cầu chất lượng quặng sắt và than Cốc cho sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Thế giới:

I.2.1.1 Yêu cầu chất lượng quặng sắt:

Như đã trình bày ở trên nguyên liệu chính để sản xuất gang theo công nghệ Lò cao là quặng sắt Chất lượng quặng sắt được đánh giá thông qua 4 tiêu chí cơ bản sau đây:

Tiêu chí 1 là "Thành phần hoá học":

- Hàm lượng sắt (Fe) : Để luyện 1 tấn gang trong lò cao chỉ cần khoảng 1,47 tấn quặng có 68% Fe, nhưng nếu quặng sắt chỉ có 25% Fe phải cần đến 4 tấn quặng Quặng sắt có hàm lượng Fe càng cao càng tốt, giới hạn Fe thấp nhất

để sử dụng cho Lò cao tuỳ thuộc vào nguồn quặng (chất lượng và trữ lượng),

điều kiện khai thác và tuyển và hiệu quả nấu luyện của từng nước

- Đất chay trong quặng cũng là yếu tố chủ yếu quyết định chất lượng của quặng Quặng có chứa SiO2 và Al2O3 quá cao dẫn đến tiêu tốn nhiên liệu và trợ dung dẫn đến tăng giá thành sản xuất gang Yêu cầu đất chay trong quặng phải có tính tự chảy cao

- Hàm lượng các tạp chất khác (S, P, As, Pb, Mn, Ti, Cr, Ni V, Zn…) trong quặng càng thấp càng tốt Vì các lý do sau đây:

+) Lưu huỳnh (S) trong quặng ở dạng FeS2, CaSO4, BaSO4 Khi luyện gang trong lò cao S sẽ phân bố vào xỉ, khí và gang Khi luyện thép, một phần S lại chuyển vào thép gây nên "bở nóng" làm giảm cơ tính và các tính chất hóa lý khác của thép

+) Phốt pho (P) trong quặng ở dạng Ca5(Fe, Cl)(PO4)3 và Fe3(PO4)28 H2O Trong lò cao, P được hoàn nguyên hoàn toàn và chuyển vào gang làm cho gang

và thép bị "bở nguội" và giảm cơ tính của chúng

+) Asen (As) trong quặng ở dạng As2O5, As2O3 Trong lò cao As dễ hoàn nguyên và chuyển hoàn toàn vào gang As làm giảm cơ tính và tính hàn của gang và thép

+) Chì (Pb) trong quặng thường gặp ở dạng PbS, PbCO3 Sau khi hoàn nguyên

Pb không hoà tan vào gang do tỷ trọng lớn hơn nên lắng xuống đáy lò, thấm vào các khe hở gây phá hoại đáy lò Mặt khác, khi sôi (1550oC) một phần Pb bốc hơi lắng đọng lại ở các hộp nước làm nguội, một phần thoát ra khỏi lò gây

ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh

+) Mangan (Mn) trong quặng sắt ở dạng MnO2, Mn2O3, Mn3O4 Trong lò cao

Mn được hoàn nguyên và chủ yếu lẫn vào gang Mn làm tăng độ bền, độ cứng,

độ mài mòn và độ va đập của thép Nhưng nếu hàm lượng Mn trong gang cao

sẽ gây ra khó khăn cho luyện thép Vì vậy quặng sắt được qui định chặt chẽ về

tỷ lệ Mn/Fe ≤ 1,5% nếu tỷ lệ này vượt quá qui định bắt buộc phải tính toán phối liệu quặng hoặc phải luyện những mác gang thép thích hợp

+) Titan (Ti) trong quặng chủ yếu ở dạng TiO, Ti2O3, Ti3O5, TiO2 Trong lò cao một phần nhỏ Ti được hoàn nguyên vào gang, còn lại vào xỉ làm xỉ sệt Titan làm tăng tính chống mài mòn, tính chịu nóng và độ bền cơ học của thép Hàm lượng Ti trong quặng sắt thường qui định Ti ≤ 0,3%

+) Crôm (Cr) trong quặng thường ở dạng FeCr2O4 Trong lò cao Cr được hoàn nguyên vào gang Cr làm tăng khả năng chịu ăn mòn hoá học của gang thép Nhưng xỉ chứa nhiều ô xít Crôm dễ bị sệt và gang chứa nhiều Cr (≥ 0,2%) sẽ khó gia công Do vậy hàm lượng Cr trong quặng thường lấy ≤ 0,3%

+) Niken (Ni) trong quặng thường ở dạng (Ni, Mg) SiO3.2H2O Trong lò cao Ni rất dễ hoàn nguyên là nguyên tố quí có khả năng nâng cao hầu hết các tính chất của thép, đặc biệt tính chịu ăn mòn hoá học và tính chịu nóng

+) Vanadi (V) trong quặng có ở dạng VO, V2O3, V3O5, V4O7, V5O9, V6O11,

V7O13, VO2 Trong lò cao V được hoàn nguyên và hầu hết được chuyển vào gang, V là nguyên tố hợp kim quí

+) Kẽm (Zn) trong quặng thường ở dạng hợp chất với Ôxy và Lưu

huỳnh Kẽm cao sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của Lò cao vì: nhiệt độ sôi của Kẽm thấp (905oC) và Zn tuy không chuyển vào gang mà đã bay hơi lên phía trên đỉnh lò và tạo thành bướu làm cản trở chu trình lưu thông khí bên trong lò

và phá vỡ sự cân bằng nhiệt khi một phần bướu rơi xuống Vì thế mà rất nhiều nước đã phải hạn chế sử dụng quặng sắt có hàm lượng Kẽm cao đối với Lò cao

Tiêu chí thứ 2 là “Tính ổn định về thành phần hoá học của quặng”:

Quặng sắt đưa vào lò luyện đòi hỏi thành phần hóa học phải ổn định để quá trình vận hành lò thuận lợi và đảm bảo chất lượng cũng như năng suất lò Trong thực tế thành phần hoá học của quặng sắt không ổn định, do vậy công tác chuẩn bị liệu là hết sức cần thiết Biện pháp trung hoà quặng và tính toán phối liệu phải đảm bảo tỷ lệ Mn/Fe, P/Fe thích hợp và hàm lượng Fe, SiO2,

Al2O3 không được giao động quá ± 0,5%

Tiêu chí thứ 3 là “Tính hoàn nguyên của quặng”:

Tính hoàn nguyên quyết định suất tiêu hao nhiên liệu và năng suất lò, tính hoàn nguyên của quặng càng cao hiệu quả kinh tế khi luyện càng lớn Tính hoàn nguyên của quặng phụ thuộc vào thành phần cấu trúc khoáng chất

và độ xốp của quặng

Tiêu chí thứ 4 là “Nhiệt độ biến mềm và khoảng biến mềm”:

Nhiệt độ biến mềm và khoảng biến mềm của quặng ảnh hưởng đến độ thông khí, quá trình tạo xỉ và mức độ hoàn nguyên gián tiếp Tính biến mềm phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc khoáng vật của quặng Ngoài ra, độ xốp,

tỷ trọng của quặng cũng có ảnh hưởng đến quá trình luyện gang

Trên Thế giới có khoảng 95% số lượng quặng sắt được sử dụng cho Lò cao và yêu cầu chất lượng quặng sắt thương mại của một số nước trên Thế giới

được nêu trong bảng I.3 và bảng I.4

Bảng I.3- Yêu cầu chất lượng quặng sắt thương mại của Thế giới

Qua các bảng trên cho thấy:

- Trên Thế giới, thị trường chỉ buôn bán các loại quặng sắt với hàm lượng sắt

khá cao và các chất có hại rất thấp, trong đó Kẽm chỉ có từ 0,001% - 0,004%

- So với quặng thương phẩm của nhiều nước nêu trong bảng I.4 thì hàm lượng

Kẽm trong quặng sắt Thạch Khê của Việt Nam là 0,07% cao rất nhiều lân

I.2.1.2 Yêu cầu chất lượng than Cốc:

Chất lượng than Cốc tùy thuộc vào thành phần Các bon (Ccố định) và yêu cầu

hàm lượng Các bon càng cao càng tốt (Ccố định ≥ 80%) Ngược lại độ tro (Ak)

trong Cốc càng thấp càng tốt (thông thường Ak= 8 ữ13%) Tiêu chuẩn phân

loại than Cốc nêu trong bảng I.6

Bảng I.6 Tiêu chuẩn phân loại chất lượng than Cốc của Thế giới:

Thành phần hoá học(%) Loại

W A V S

Cường độ trống quay(Kg)

Bảng I.6- Yêu chất lượng quặng sắt của Nhà máy Luyện gang TISCO

Loại quặng Cỡ hạt, mm Fe,% MnO,% SiO2,% Al2O3,%

Chương II - Đánh giá thực trạng chất lượng quặng sắt, than Cốc và nguyên liệu trợ dung cho sản xuất gang theo công nghệ Lò cao của Công ty gang thép

Thái Nguyên (thuộc TCTy Thép Việt Nam)

II.1 Đánh giá thực trạng chất lượng quặng sắt của CTy GTTN (TISCO): II.1.1 Đánh giá tiềm năng nguồn quặng sắt Việt Nam [6;7]:

(1) Việt Nam có 216 mỏ và điểm mỏ quặng sắt, trong đó có 13 mỏ trữ

lượng trên 2 triệu tấn Mỏ Thạch Khê lớn nhất có trữ lượng hơn 544 triệu tấn và

mỏ Quý Xa lớn thứ hai có trữ lượng khoảng 112,35 triệu tấn

Tổng trữ lượng thăm dò và dự báo quặng sắt Việt Nam có khoảng 1,2 tỷ tấn Trong đó tổng trữ lượng thăm dò là 761,41 triệu tấn bao gồm:

+) Trữ lượng cấp A+B+C1 là: 568,18 triệu tấn;

+) Trữ lượng cấp C2 là: 193,23 triệu tấn;

Trữ lượng còn lại thuộc cấp dự báo (cấp P có hàng trăm triệu tấn) với hàm lượng sắt thấp chỉ từ 25%Fe - 40%Fe

Quặng sắt Việt Nam gồm loại quặng Manhetít, Hematit, Limonit, Siderit

và Inmenhit, chủ yếu là quặng Manhetít (trữ lượng cấp A+B+C1+C2 là 593,47 triệu tấn) và quặng Limonít (trữ lượng cấp A+B+C1+C2 là 167,93 triệu tấn) Hàm lượng sắt thay đổi lớn từ 23% Fe - 67% Fe Một số mỏ hàm lượng Mangan (Mn) khá cao và hàm lượng Kẽm (Zn) rất cao so với quặng sắt trên thế giới Trong quá trình lập báo cáo địa chất hầu hết các mỏ chưa được lấy mẫu công nghệ để nghiên cứu tính khả tuyển và khả luyện một cách đầy đủ

(2) Quặng sắt Việt Nam có ở vùng Tây Bắc, Đông Bắc, Bắc Trung Bộ, Trung Trung Bộ và Nam Trung Bộ Chủ yếu tập trung ở các tỉnh miền núi vùng Tây Bắc và Đông Bắc của Việt Nam (như các tỉnh Thái Nguyên, Bắc Cạn, Tuyên Quang, Cao Bằng, Lào Cai, Hà Giang và một số tỉnh khác) Vùng Bắc Trung Bộ số mỏ ít nhưng trữ lượng lớn, mỏ Thạch Khê chiếm tới 68% tổng trữ lượng quặng sắt cả nước

Trên phạm vi từng tỉnh quặng sắt phân bố rải rác với trữ lượng nhỏ, điều này không cho phép khai thác và chế biến tập trung với quy mô lớn

(3) Có 6 mỏ và vùng quặng sắt đã được nghiên cứu và tài liệu địa chất đủ cơ sở để lập Báo cáo khả thi khai thác (bao gồm mỏ Thạch Khê tỉnh Hà Tĩnh; vùng mỏ Trại Cau và mỏ Tiến Bộ tỉnh Thái Nguyên; mỏ Ngườm Cháng và Nà Lũng tỉnh Cao Bằng; mỏ Quý Xa tỉnh Lào Cai) Còn lại báo cáo địa chất của các mỏ khác đều được thực hiện từ những năm 60 - 70 nên độ tin cậy thấp, sai lệch giữa số liệu địa chất với thực tế khai thác tại một số mỏ lên tới hàng chục lần (như Bản Chang, Bó Nình của Cao Bằng) Trữ lượng quặng sắt đã thăm dò phần lớn chỉ mới ở cấp C1, C2 và dự báo (cấp P) Hầu hết tài liệu địa chất chưa

đủ cơ sở pháp lý để lập Báo cáo khả thi khai thác mỏ

(4) Các vùng quặng thường phân bố tại các vùng kém phát triển, điều kiện HTCS rất khó khăn, giao thông không thuận lợi Đây cũng là yếu tố bất lợi cho ngành thép Việt Nam khi xem xét đưa vào sử dụng Vì vậy, khả năng khai thác và chế biến một số mỏ quặng phục vụ cho nhu cầu của ngành Thép bị hạn chế

(5) So với tiềm năng thế giới, quặng sắt Việt Nam không nhiều, chất lượng không cao nên không có tính cạnh tranh so với quặng sắt thế giới Do vậy, để trung hoà chất lượng và đáp ứng nhu cầu số lượng, cần phải tính đến việc nhập khẩu quặng sắt từ Brazin, úc, ấn Độ và các nước khác

Những nguyên nhân bất lợi nêu trên đã ảnh hưởng rất lớn đến việc

lập quy hoạch khai thác quặng sắt và tăng độ rủi ro khi đầu tư khai thác Muốn hạn chế rủi ro các doanh nghiệp phải tự bỏ tiền để thăm dò bổ sung nguồn quặng sắt nên đã làm tăng chi phí đầu tư và giá thành khai thác

II.1.2 Đánh giá thực trạng khai thác, chế biến và chất lượng quặng sắt của các đơn vị thuộc TISCO:

a) Tại tỉnh Thái Nguyên:

Trên huyện Đồng Hỷ có các mỏ nhỏ và trung bình như: mỏ Trại Cau, Tiến Bộ, Hoá Trung, Tương Lai, Linh Nham, Hoan, Kỳ Phú, Na Lương và Đại Khai Tổng trữ lượng quặng sắt các mỏ ở Thái Nguyên khoảng 38,678 triêụ tấn nêu trong bảng II-1 Trong đó các khu quặng sắt của mỏ Trại Cau đã đưa vào khai thác từ năm 1964, các mỏ khác chưa khai thác

Bảng II-1 Trữ lượng quặng sắt một số mỏ thuộc tỉnh Thái Nguyên

Quặng Deluvi

Tổng số

Trữ lượng còn lại

có thể khai thác (đã xét yếu tố giảm

- Số lượng quặng sắt đã khai thác của mỏ Trại Cau từ năm 1964 đến nay;

- Đối với Mỏ Tiến Bộ chỉ tính số lượng khai thác quặng loại I+II;

- Mức độ giảm trữ lượng khoảng 30% do sai số của báo cáo địa chất, tổn

thất khai thác và tuyển

Hiện trên địa bàn Thái Nguyên chỉ có mỏ Trại Cau đang khai thác và chế biến

quặng sắt với quy mô công nghiệp Mỏ sắt Trại Cau là đơn vị thành viên của thuộc

Công ty gang thép Thái Nguyên Mỏ được Trung Quốc thiết kế và đưa vào hoạt động

từ năm 1963, công nghệ khai thác lộ thiên và tuyển rửa với công suất 350.000

tấn/năm HiÖn má ®ang khai th¸c t¹i c¸c khu: Hµm Chim, Th¸c L¹c III, Nói D

Công nghệ khai thác và tuyển của mỏ Trại Cau: Phương pháp khai thác

lộ thiên, chiều cao tầng H = 8 m, góc nghiêng tầng α = 650 Mở vỉa bằng máy

gạt C-100 và TZ-130, dùng máy khoan đập CZ-2OM để khoan nổ mìn Xúc

bốc quặng bằng máy xúc gàu thuận (W-1001 và W-1002) dung tích gàu 1 m3

Vận tải quặng về xưởng tuyển bằng tàu điện ZL-14 và kết hợp với ôtô Kpaz

(tải trọng 12 tấn) để chở đất đá thải Mới đây mỏ được trang bị thêm một số

máy xúc thuỷ lực gàu ngược của Hàn Quốc và của Mỹ với dung tích gàu là 1,5

m3 Tại xưởng tuyển, quặng được đập thô, đập nhỏ, sàng quay, sàng rung, rửa

và phân cấp xoắn để sản xuất tinh quặng có cỡ hạt từ (0 – 8)mm và (8-45) mm

Giá thành khai thác và tuyển khoảng 165.000 đồng/tấn, vận chuyển về

đến Thái Nguyên bằng đường sắt với chi phí khoảng 10.000 đồng/tấn

Bảng II-2 Sản lượng tinh quặng của mỏ sắt Trại Cau từ năm 1995 - 2006

Ghi chú: M là viết tắt loại quặng Manhetít và L là viết tắt loại quặng Limonit

ChÊt l−îng quÆng s¾t má Tr¹i Cau ®−îc nªu trong b¶ng II-3

Hµm l−îng % Lo¹i

ManhetÝt (0-45mm) 62,22 – 63,01 2,09 1,2 – 1,96 1,3 – 2,13

LimonÝt (0-45mm) 53,79 – 56,2 3,9 – 4,3 2,13 - 2,46 3,2

Nhận xột về thực trạng khai thỏc, chế biến, sử dụng và chất lượng quặng sắt mỏ Trại Cau như sau:

- Cụng suất khai thỏc thấp hơn so với cụng suất thiết kế Điều này cú thể

lý giải bới cỏc nguyờn nhõn:

+) Nhu cầu quặng sắt cho Lũ cao của TISCO trong cỏc năm qua chưa nhiều; +) Do một giai đoạn dài (từ 1975 – 2000) Lũ cao của TISCO khụng dựng quặng thiờu kết dẫn đến tồn kho một lượng lớn quặng cỏm lớn (hiện tồn kho khoảng 0,5 triệu tấn);

+) Việc đầu tư đổi mới cụng nghệ thiết bị trước năm 2000 ớt được chỳ trọng

- Mất cõn đối trong việc khai thỏc và sử dụng cỏc loại quặng sắt Thường tập trung khai thỏc và sử dụng quặng Manhetit Giai đoạn 1995-2003

tỷ lệ khai thỏc quặng Manhetit/Limonit đạt khoảng 65%/35% Điều này khụng phự hợp với tỷ lệ trữ lượng của cỏc loại quặng này ở Thỏi Nguyờn

- Chất lượng quặng sắt cũn lại ở khu vực Thỏi Nguyờn cú xu thế giảm dần theo chiều sõu khai thỏc Lượng đất sột trong quặng sắt của cỏc khu mỏ Hàm Chim và Thỏc Lạc III cú xu hướng tăng theo độ sõu

- Thiết bị tuyển đó quỏ cũ (lắp đặt từ 1963 đến nay), lượng nước sử dụng cho xưởng tuyển ngày càng hạn chế, ỏp lực vũi rửa đầu nguồn cấp quặng cho xưởng tuyển khụng đủ mạnh Tất cả nguyờn nhõn này dấn đến hiệu quả tuyển khụng cao, lượng đất chay trong quặng tinh vẫn cũn cao

Đến năm 2008 sẽ đầu t− khai thác mỏ quặng sắt Tiến Bộ để cung cấp cho Lò cao của TISCO (thuộc Dự án cải tạo giai đoạn II của TISCO)

Mỏ Tiến Bộ nằm cách thành phố Thái Nguyên 4,5 km về phía Đông Bắc Đây

là mỏ quặng sắt Limonit có trữ l−ợng 22.290.000 tấn, chất l−ợng quặng đ−ợc nêu ở bảng II-4

Bảng II-4 Chất l−ợng quặng sắt Limonit của mỏ Tiến Bộ

b) Tại tỉnh Tuyờn Quang:

Hiện cú Cụng ty Sắt và Cỏn thộp thuộc Cty gang thộp Thỏi Nguyờn (TCTy Thộp Việt Nam) đang khai thỏc tận thu quặng sắt mỏ Phỳc Ninh thuộc huyện Yờn Sơn Mỏ được TISCO thiết kế và đưa vào hoạt động từ năm 2000

với cụng suất 30.000 tấn/năm để cung cấp quặng sắt cho Lũ cao của TISCO

Trữ lượng mỏ khụng lớn (khoảng 500.000 tấn) Quặng sắt chủ yếu là quặng Manhetit chất lượng khỏ tốt (hàm lượng Fe = 60%- 63%, Mn <1%)

Mỏ khai thỏc theo cụng nghệ lộ thiờn, cú khoan nổ mỡn, xỳc bằng mỏy thuỷ lực gàu ngược dung tớch gàu 1,3 m3, vận chuyển bằng ụtụ Huyndai tải trọng 18 tấn Quặng sắt sau khi khai thỏc được đập nhỏ đạt cỡ hạt từ 0-45mm, sàng phõn loại và vận chuyển về CTy gang thộp Thỏi Nguyờn

Giỏ thành khai thỏc và nghiền sàng vào khoảng 165.000 đồng/tấn, chi phớ vận chuyển bằng ụtụ về đến Thỏi Nguyờn khoảng trờn 70.000 đồng/tấn

c) Trờn tỉnh Cao Bằng:

Cú mỏ Ngườm Chỏng do Cụng ty gang thộp Thỏi Nguyờn quản lý

Mỏ quặng sắt Ngườm Cháng thuộc xã Dân Chủ huyện Hoà An Theo báo cáo thăm dò địa chất năm 1962 trữ lượng là 4.535.572 tấn (trong đó Deluvi

có 1.398.785 tấn, quặng gốc 3.136.787 tấn) Đến năm 2001 thăm dò lại để lập báo cáo NCKT trữ lượng chỉ có 2.597.445 tấn (giảm hơn 40% so với báo cáo thăm dò năm 1962) Quặng sắt chủ yếu là quặng Manhetit chất lượng khỏ tốt (hàm lượng trung bỡnh Fe > 62%, Mn <1%)

Mỏ được thiết kế và đưa vào khai thỏc quy mụ cụng nghiệp từ năm 2004 với cụng suất 120.000 tấn/năm để cấp cho Lũ cao của TISCO

- Cụng nghệ khai thỏc lộ thiờn Chiều cao tầng H = 8 m, gúc nghiờng tầng

α = 650 Mở vỉa bằng mỏy gạt C-100 và T-180, dựng mỏy khoan đập KZ-2O

để khoan nổ mỡn Xỳc bốc quặng bằng mỏy xỳc thuỷ lực gàu ngược CAT 325C và CAT 924 Gz (của Mỹ) với dung tớch gàu là 1,5 m3 Vận tải quặng từ khai trường về xưởng tuyển và chở đất đỏ thải bằng ụtụ Huyndai HD270 (loại

18 tấn) và ISUZU

- Cụng nghệ tuyển rửa Tại xưởng tuyển, quặng sắt được rửa, đập thụ, đập nhỏ, sàng quay và rung, rửa tiếp và chuyển qua phõn cấp xoắn để sản xuất tinh quặng cú cỡ hạt từ 0 - 50 mm

Giỏ thành khai thỏc và tuyển bỡnh quõn là 150.000đ/tấn, chi phớ vận chuyển về Thỏi Nguyờn bằng ụtụ là 180.000 đồng/tấn

II.2 Đánh giá thực trạng chất lượng than mỡ luyện cốc của TISCO:

II.2.1 Đánh giá tiềm năng nguồn than mỡ để luyện Cốc của Việt Nam:

II.2.1.1 Tiềm năng nguồn than mỡ để luyện Cốc của tỉnh Thái Nguyên:

Trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên than mỡ có hai khu Nam Làng Cẩm và khu Bắc Làng Cẩm (nay gọi là mỏ Phấn Mễ) Khu Nam Làng Cẩm đã khai thác hầm lò từ thời Pháp thuộc được một thời gia và sau đó đã dừng lại Từ năm

1963 - 1965 Đoàn địa chất 12 đã thăm dò sơ bộ và từ 1965 - 1971 thăm dò tỷ

mỉ Tổng trữ lượng than mỡ của hai khu là 6.835.900 tấn Trong đó trữ lượng khu Nam Làng Cẩm là 3.233.200 tấn (Cấp B là 669.500 tấn, cấp C1+2 là

2.563.700 tấn), trữ lượng khu Bắc Làng Cẩm là 3.602.700 tấn (cấp A là 1.129.700 tấn, cấp B là 996.300 tấn và cấp C1 là 1.476.700 tấn) [3;4;5].

Từ năm 1986 - 1990 thăm dò bổ sung với mạng lưới thăm dò 50 x 50 m

và 60 x 30 m Kết quả xác định trữ lượng chỉ còn 5.010.000 tấn và đánh giá

điều kiện địa chất và địa chất thủy văn của mỏ rất phức tạp

Hiện nay mỏ hầm lò Làng Cẩm mỏ và mỏ lộ thiên Phấn Mễ (khu Bắc Làng Cẩm) đều thuộc CTy gang thép Thái Nguyên (TCTy Thép Việt Nam)

đang khai thác than mỡ cho Nhà máy Cốc hoá để sản xuất Cốc luyện kim

a) Mỏ than hầm lò Làng Cẩm (khu Nam làng Cẩm) nằm trên địa bàn

xã Hà Thượng và xã Phục Linh, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên Trữ lượng than mỡ huy động khai thác có khoảng 2.373.780 tấn cấp B+C1+C2, trong đó khu Làng Cẩm là 1.639.780 tấn và Cánh Chìm là 734.000 tấn

Chất lượng than mỡ chủ yếu là loại II độ tro Ak ≥ 17% Toàn khu mỏ có 3 vỉa: Vỉa 1 có chiều dày vỉa từ 0,69 - 12,93m, trung bình 4,8m; Vỉa 2 cách vỉa 1 khoảng 60 m, chiều dày từ 0,75 đến 10,94 m duy trì không liên tục, chất lượng than kém; Vỉa 3 cách vỉa 2 khoảng 30 m

b) Mỏ than lộ thiên Phấn Mễ (khu Bắc Làng Cẩm) thuộc xã Giang

Tiên, huyện Phú Lương tỉnh Thái Nguyên Trữ lượng mỏ là 3.602.700 tấn Trữ lượng cấp (A+B) của phân Vỉa Giữa chiếm 39,6-97,8%, chất lượng than khá tốt (độ tro Ak = 12,69%) Chất lượng than phân theo 3 phân vỉa (phân vỉa dưới chiều dày 1,6 - 6,64 m và 0,26-4,75m; phân vỉa giữa: 15-30 m; phân vỉa trên dạng thấu kính dày 0-12,85 m) được nêu trong bảng II.5

Bảng II.5- Chất lượng than các phân vỉa của mỏ Phấn Mễ (khu Bắc Làng Cẩm)

P ch

(%)

Q ch

(kcal/kg) Phân vỉa

trên

0,82-1,96

1,41 (19)

4,72-20,43 10,64 (20)

11,47-26,09 23,11 (18)

0,3-1,28 0,82 (14)

0,006-0,32 0,0185 (14)

8260-8672

8526 (15) Phân vỉa

giữa

0,47-3,48

1,41 (16)

3,11-38,10 11,46 (17)

9,25-26,38 22,07 (16)

0,11-4,29 1,25 (15)

0,0012-0,065 0,002 (16)

8161-8849

8626 (14) Phân vỉa

dưới

0,6-2,67

1,53 (18)

10,58-37,37 22,0 (20)

18,23-20,43 19,12 (16)

0,17-2,61 1,39 (16)

0,0008-0,002 0,0014 (15)

8166-8695

8501 (16) Trung

bình

0,47-3,48

1,42

3,11-38,10 12,69

9,25-26,38 22,14

0,11-4,29 1,2

0,0008-0,32 0,0019

8161-8849

8580

Chú thích: Số trong ngoặc là số mẫu đã được phân tích

II.2.1.2 Tiềm năng nguồn than mỡ để luyện Cốc của vùng Tây Bắc:

Than mỡ vùng Tây Bắc chất lượng thấp (độ tro lớn và Lưu huỳnh cao), tổng trữ lượng khoảng 6.773.000 tấn tập trung vào 3 khu vực chính là:

- Vùng Lai Châu với tổng trữ lượng 1.250.000 tấn, gồm các mỏ Thanh An,

Keo Lôm, Tìa Mông ;

- Vùng Sơn La với tổng trữ lượng 3.100.000 tấn, gồm các mỏ Tô Pan, KeLay,

Mường Lựm, Quỳnh Nhai

- Vùng Hoà Bình + Ninh Bình với tổng trữ lượng 2.423.000 tấn, gồm các mỏ

Đồi Hoa, Đoàn Kết, Bích Sơn, Đầm Đùn

II.2.1.3 Đánh giá tiềm năng và điều kiện khai thác than mỡ Việt Nam:

- Than mỡ của Việt Nam rất ít và nằm rải rác ở miền núi tỉnh Thái Nguyên và vùng Tây Bắc (tỉnh Điện Biên, Lai Châu, Sơn La, Hoà Bình và Ninh Bình) Tổng trữ lượng chỉ có khoảng 13.608.900 tấn Số liệu về trữ lượng và chất lượng than mỡ Việt Nam được nêu trong bảng II.6

Bảng II.6-Trữ lượng, chất lượng và khả năng khai thác than mỡ của Việt Nam

giai đoạn 2010 – 2025

Một số chỉ tiêu chính Vùng than Trữ lượng

(tấn)

Sản lượng khai thác năm 2006 (t/năm)

Khả

năng khai thác (t/n)

A k

(%)

Sch (%)

Y (mm)

X (mm)

Ninh Bình

2.423.000 1.000 5.000 23,5 2,70 11 - 21 13 - 21

Tổng cộng 13.608.900 220.000 265.000

- Tài liệu địa chất than mỡ vùng Tây Bắc còn rất sơ lược, trữ lượng chỉ mới

được thăm dò cấp C2 và dự báo cấp P1+P2 Điều kiện khai thác và vận chuyển than mỡ vùng Tây Bắc về luyện Cốc tại nhà máy Cốc hoá Thái Nguyên rất khó khăn Vì thế không có khả năng khai thác quy mô công nghiệp chỉ nên khai thác quy mô nhỏ công suất từ 20.000 -30.000 tấn/năm;

- Chất lượng than mỡ từ thấp đến trung bình Than mỡ vùng Tây Bắc có độ tro cao (Ak > 23,5%) và Lưu huỳnh cao (Sch ≥ 3%, có nơi đến 7%); Than mỡ vùng Thái Nguyên có độ tro tung bình và hàm lượng Lưu huỳnh thấp phù hợp để luyện Cốc cho luyện kim;

- Sản lượng khai thác hiện tại trên 220.000 tấn/năm, trong đó sản lượng khai thác mỏ Phấn Mễ 180.000 tấn/năm, mỏ Làng Cẩm là 21.000 tấn/năm, các mỏ còn lại khoảng hơn 20.000 tấn/năm Nếu một số mỏ được đầu tư mở rộng thì khả năng khai thác dự kiến có thể tăng trên 300.000 tấn/năm

II.2.2 Thực trạng khai thỏc, chế biến và chất lượng than mỡ của TISCO:

Tỉnh Thái Nguyên có mỏ hầm lò Làng Cẩm và mỏ lộ thiên Phấn Mễ (Bắc Làng Cẩm) trực thuộc CTy gang thép Thái Nguyên Hai mỏ này là nguồn cung cấp toàn bộ than mỡ cho nhà máy Cốc Hoá của CTy

1) Mỏ than hầm lò Làng Cẩm: gồm khu Nam Làng Cẩm và khu Cánh

Chìm Công suất thiết kế mỏ là 60.000 tấn/năm Đặc điểm than cú tớnh tự chỏy rất cao, vỉa có độ dốc lớn, chiều dầy vỉa không ổn định, mỏ xếp hạng III về khí bụi nổ Than nguyên khai có lượng than cám quá nhiều Khu Cỏnh Chỡm cú

điều kiện địa chất thuỷ văn quỏ phức tạp (l ượng nước ngầm lớn) Trong 2 năm xõy dựng cơ bản (từ thỏng 6/1995) đó xảy ra nhiều lần bục nước ở giếng nghiờng nờn phải tạm dừng và đến thỏng 10/1998 đó ngừng đầu tư xõy dựng Khu Cỏnh Chỡm

- Công nghệ khai thác hầm lò, mở vỉa bằng giếng nghiêng (hiện nay đã

ở mức –200m), vận chuyển than bằng tời trục với goòng dung tích 1,5m3 Phương pháp khai thác cột dài theo phương chia lớp bằng, lũ chợ ngắn điều khiển đỏ vỏch Do mỏ có khí bụi nổ và than có tính tự cháy cao nên phải chèn

lò toàn phần Thiết bị khai thác dùng máy khoan khí nén cầm tay, nổ mìn, xúc bốc thủ công Sản lượng khai thác nêu trong bảng II.7

- Than sau khi khai thác được tời trục kéo lên mặt đất, chất lên ôtô vận chuyển về xưởng tuyển đặt tại mỏ Phấn Mễ (cách khoảng 4 km)

2) Mỏ than lộ thiên Phấn Mễ thuộc xã Giang Tiên, huyện Phú Lương

tỉnh Thái Nguyên Từ 1994 đến nay theo thiết kế của Viện NC Mỏ và Luyện kim (lập ngày 15/3/1994) trữ lượng huy động khai thác chỉ khoảng 1.625.100 tấn, công suất thiết kế 100.000 tấn/năm, độ sâu khai thác đến mức -200 m, hệ

số bóc thiết kế 10-13 m3/tấn

- Công nghệ khai thác: Khai thác lộ thiên với chiều cao tầng H=8 m và góc

nghiêng tầng α = 650 Mở vỉa bằng máy gạt C-100 và TZ-130, dùng máy khoan đập CZ-2OM và máy BY-2 để khoan nổ mìn lần 1 Xúc bốc quặng bằng máy xúc gàu thuận (W-1001, W-1002 và E-2503) dung tích gàu 1 m3 và máy xúc thuỷ lực gàu ngược của Mỹ dung tích gàu 1,5 m3) Vận tải than về xưởng tuyển bằng ôtô Huyndai 270 và ôtô Kpaz (tải trọng 12 tấn) để chở đất đá thải

Hiện nay đã khai thác đến mức –120 Điều kiện khai thác rất khó khăn

do hệ số bóc cao (cao gấp 2 lần so với thiết kế), tốc độ xuống sâu nhanh, khai trường mở rộng tới gần khu dân cư nên việc đền bù giải toả bị vướng ảnh hưởng đến công tác nổ mìn Sản lượng khai thác nêu trong bảng II.7

- Công nghệ tuyển trọng lực Nhà máy tuyển do Trung Quốc thiết kế và lắp

đặt từ năm 2001-2002, với công suất tuyển 120.000 tấn/năm Kể từ khi cú xưởng tuyển tất cả than mỡ của mỏ Làng Cẩm và Phấn Mễ đều được tuyển Sản phẩm than sau tuyển cú độ tro Ak < 13% - 15% đỏp ứng yờu cầu sản xuất Cốc luyện kim

Bảng II.7- Sản lượng khai thác than mỡ mỏ Phấn Mễ và Làng Cẩm

Đến cuối năm 2005 trữ l−ợng than mỡ của mỏ Phấn Mễ còn 779.859 tấn

Do nhu cầu về than Cốc cho Dự ỏn cải tạo giai đoạn II của Cụng ty gang thộp Thỏi Nguyờn tăng cao, Mỏ Phấn Mễ đang tiến hành đầu tư thăm dũ bổ sung làm rừ số liệu để Bỏo cỏo đầu tư XDCT (FS) khai thỏc khu Cỏnh Chỡm

II.3 Đánh giá thực trạng khai thác, chế biến và chất l−ợng nguyên liệu trợ

dung của TISCO:

II.3.1 Thực trạng khai thỏc và chế biến đỏ vụi của TCTy Th ộp Việt Nam:

Nguồn đá vôi của Việt Nam phân bố ở hầu hết các tỉnh trên phạm vi cả nuớc, với tổng trữ l−ợng khoảng 8,5-9,1 tỷ m3 (khoảng 13-15 tỷ tấn) Hiện nay TCTy thép Việt Nam quản lý khai thác mỏ đá vôi Núi Voi, tỉnh Thái Nguyên

Mỏ đá Núi Voi thuộc CTy Cơ điện Luyện kim (TCTy Thép Việt Nam)

Mỏ nằm trên Thị trấn Chùa Hang huyện Đồng Hỷ tỉnh Thái Nguyên Tổng trữ l−ợng đá vôi là 16,93 triệu tấn (cấp B+C1+C2), mỏ đ−ợc khai thác từ năm 1964 với công suất thiết kế 23.000 m3/năm Trữ còn lại tính đến 30/6/2003 là 10,221 triệu tấn Từ năm 2003 đã thiết kế mở rộng với công suất khai thác hiện nay là 300.000 m3/năm

- Công nghệ khai thác: khai thác lộ thiên, chiều cao tầng 10 m, góc nghiêng tầng từ 750- 800 Khoan nổ mìn bằng máy khoan đập xoay D105 Đá vôi sau khi nổ mìn đ−ợc xúc bốc bằng máy xúc thuỷ lực gàu ng−ợc (V gàu 0,8 m3) và máy xúc lật XCMG ZL 40 Vận chuyển đất đá và sảm phẩm khai thác bằng ôtô MAZ 503 và KAMAZ -55111

- Công nghệ chế biến: có 3 hệ nghiền sàng với công suất tổng cộng là 230

m3/năm để nhiền sàng và phân loại cấp hạt theo yêu cầu từ 1- 30 mm và 120

đến 500 mm, lớn nhất là 900 mm

Chất l−ợng đá vôi khá tốt với CaO > 45 - 50%

II.3.2 Thực trạng khai thỏc và chế biến Đụlụmit của TCTy Thộp Việt Nam:

II.3.2.1 Tiềm nămg Đụlụmớt của Việt Nam:

• Mỏ Đụlụmớt Thạch Bỡnh, Nho Quan, Ninh Bỡnh:

Cỏch Quốc lộ 1A khoảng 28Km, đoạn đường này đó được rải nhựa, cỏc loại xe đi lại dễ dàng Mỏ gồm 4 khu:

- Khu Vạn Điền: Thõn khoỏng dài 1.050m, chiều rộng 150-375m Tài nguyờn dự bỏo tớnh từ độ cao bề mặt địa hỡnh xung quanh trở lờn khoảng 12,197 triệu tấn Chất lượng khoỏng: CaO=30,27 - 33,38%; MgO=19,36 - 22,42%; P=0,002 - 0,38%

- Khu Đồi 8: Thõn khoỏng dài 1.050m, chiều rộng 150-400m Tài nguyờn dự bỏo tớnh từ độ cao bề mặt địa hỡnh xung quanh trở lờn khoảng 20,571 triệu tấn Chất lượng khoỏng: CaO=29,18 - 32,83%; MgO=18,80 - 22,40%; P=0-0,02%

- Khu Đồi 10: Thân khoáng dài 250m, chiều rộng 200m Tài nguyên dự báo tính từ độ cao bề mặt địa hình xung quanh trở lên khoảng 2,56 triệu tấn Chất lượng khoáng: CaO=29,04- 34,08%; MgO=19,21 - 22,68%; P=0-0,002%

- Khu Cảnh He: Thân khoáng dài 1.750m, chiều rộng 225-750m Tài nguyên dự báo tính từ độ cao bề mặt địa hình xung quanh trở lên khoảng 59,485 triệu tấn Chất lượng khoáng: CaO=27,60 - 34,30%; MgO=18,39 - 21,97%; P=0,02-0,025%

• Mỏ Đôlômít Đồng Mới thuộc xã Đồng Tâm, Lạc Thuỷ, Hoà Bình:

Cách Quốc lộ 1A khoảng 5Km, đoạn đường này đã được rải nhựa, các loại xe

đi lại dễ dàng Thân khoáng dài 3,5Km, rộng 200-700m

• Mỏ Đôlômít Tam Điệp thuộc thị trấn Tam Điệp, Ninh Bình:

Cách ga Đồng Giao khoảng 5Km, cách Quốc lộ 1A khoảng 1Km, đoạn đường này đã được rải nhựa, các loại xe đi lại dễ dàng Thân khoáng dài 0,3-1,0Km, rộng 50-230m

• Mỏ Đôlômít Đồng Ao thuộc xã Thanh Thuỷ, huyện Thanh Liêm tỉnh

Hà Nam:

Mỏ cách đường quốc lộ 1A khoảng 10Km, đoạn đường này các loại xe ô tô đi lại được Thân khoáng dài khoảng 3Km, rộng từ 200-700m

• Mỏ Đôlômít Ngọc Long tỉnh Thanh Hoá:

Trữ lượng tới hàng chục triệu tấn, chất lượng vào loại tốt nhất ở Việt Nam, hàm lượng MgO khoảng 21%, lượng tạp chất thấp, là nguyên liệu rất tốt cho luyện kim

• Mỏ Đôlômít Khánh Hoà tỉnh Thái nguyên:

Trữ lượng khá lớn, chất lượng vào loại trung bình, hàm lượng MgO khoảng 19-21%, tạp chất ôxit sắt và ôxit silic chiếm khoảng 3-5% là nguyên liệu rất tốt cho luyện kim

II.3.2.2 Thực trạng khai thác và chế biến Đôlômit của TCTy Thép Việt Nam:

- Mỏ Đôlômit Ngọc Long (tỉnh Thanh Hoá) thuộc CTy CP Trúc thôn (TCTy thép Việt Nam) Mỏ được khai thác từ năm 1976 với công suất 30.000 tấn/năm Mỏ khai thác theo phương pháp lộ thiên (kết hợp cơ giới với thủ công) Thiết bị khai thác: dùng khoan khí nén để khoan nổ (loại QK-9), máy gạt (loại QT-75) gom sản phẩm sau khi nổ, lựa chọn thủ công, vận chuyển bằng ô tô tải về hệ thống nghiền sàng (máy nghiền bi 0,5 tấn/giờ) Mỏ đã đóng cửa từ năm 2004 do vị trí nằm gần sát TP Thanh Hoá

Vì thế, hiện nay CTy đang triển khai đầu tư khai thác mỏ Đôlômit Ninh bình

để cung cấp Đôlômit cho Cty gang thép Thái nguyên và các hộ tiêu thụ khác ngoài TCT thép Việt Nam

- Mỏ Đôlômit Khánh Hoà thuộc CTy Cổ phần Cơ điện Luyện kim Mỏ khai thác theo phương pháp lộ thiên Dùng khoan khí nén, máy gạt C100, máy xúc W 1002 (dung tích gàu 1 m3), vận chuyển bằng ôtô tải trọng 5-7 tấn

Mỏ Đôlômít Khánh Hoà do TCT thép Việt Nam quản lý, nhưng từ năm 2004

mỏ đã ngừng sản xuất vì mỏ ở gần Chùa Hang (là di tích văn hoá mới được Nhà nước công nhận xếp hạng từ năm 2004)

II.3.3 Thực trạng khai thác và chế biến Quắczít của TCTy Thép Việt Nam:

Mỏ Quắczit thuộc huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ thuộc Cty GT Thái Nguyên (TCTy thép Việt Nam) Mỏ được khai thác từ năm 1963 với công suất 3.000 - 5.000 tấn/năm Mỏ khai thác theo phương pháp lộ thiên (kết hợp cơ giới với thủ công) Thiết bị khai thác: dùng khoan khí nén để khoan nổ (loại QK-9), máy gạt (loại QT-75) gom sản phẩm sau khi nổ, lựa chọn thủ công Sản phẩm Quắczit gồm 02 loại, loại B có cỡ hạt 15x40 mm và loại A cỡ hạt 40x300mm Sản phẩm Quắczit được vận chuyển bằng ô tô tải về Nhà máy Luyện gang Trữ lượng mỏ còn lại (đến tháng 6 năm 2007) là 10.446.000 tấn Chất lượng Quắczit như sau: Hàm lượng SiO = 96%, FeO3 = 1,5%, Al2O3 = 1% và các chất khác S và P = 0,05%

Chất lượng Quắczit của mỏ khá tốt phù hợp với yêu cầu làm chất trợ dung để luyện gang Lò cao và sản xuất hợp kim Fero

II.3.4 Nguồn Fenspat và thực trạng khai thác và chế biến Fenspat (CaF 2 ):

Nguồn Fenspat nằm rải rác ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam như Lai Châu, Yên Bái và Cao Bằng Đặc tính của Fenspat như sau: hàm lượng CaF2 = 91%; SiO2 = 4,8%; Tạp chất khác còn lại 4,2% Có một số vùng mỏ chính sau đây:

- Cao lanh - Fenspat: Có nhiều điểm rải rác ở Hào Phú, Vân Sơn (huyện Sơn Dương), Nghiêm Sơn (huyện Yên Sơn) Điểm mỏ cao lanh Hào Phú trữ lượng dự báo 1,411 triệu tấn Lớn nhất là mỏ Đồng Gianh (huyện Sơn Dương)

có 11 thân quặng, trữ lượng dự báo khoảng 5 triệu tấn Điểm mỏ Cao lanh Thái Sơn (Hàm Yên) trữ lượng dự báo 1,075 triệu tấn

- Fenspat (dạng Pecmatic-granit) ở Gò Gai, xã Tam Quan (Tam Đảo) có diện phân bố rộng và sâu Fenspat hoá đều và ổn định, hàm lượng các ôxit kiềm thấp, ôxit sắt cao Chất lượng quặng của mỏ có tính ổn định, trữ lượng lớn, hiện đang được khai thác cung cấp nguyên liệu làm xương sứ và gạch lát nền Có thể sử dụng quặng này vào các lĩnh vực thuỷ tinh và bột mài

- Pecmatic ở Lãng Công (Lập Thạch) có lượng K2O, Na2O và ôxit sắt biến đổi nhiều, mỏ không ổn định về chất lượng, trữ lượng nhỏ Trong quá trình khai thác phải kết hợp thăm dò địa chất và tuyển khoáng Những loại Fenpat sạch và trắng có hàm lượng ôxit kiềm > 11%, ôxit sắt thấp

Do nhu cầu sử dụng quặng Fenspat không nhiều nên các mỏ khai thác ở quy mô nhỏ, công suất 1-2 ngàn tấn/năm Với công suất nhỏ bé như vậy nên công nghệ khai thác chủ yếu là thủ công kết hợp bán cơ giới (trong san gạt hay bốc xúc đất đá và quặng) Vì vậy nên không có nhiều cơ hội trong việc đầu tư

đổi mới công nghệ và thiết bị Hiện nay các đơn vị thuộc TCTy thép Việt Nam chỉ mua một số lượng nhỏ của Việt Nam, còn phần lớn nhập của Trung Quốc

II.3.5 Nguồn Bentonit và thực trạng khai thác và chế biến Bentonit:

Trữ lượng Bentonit (cấp A+B+C1+C2) khoảng 47 triệu tấn và dự báo (cấp P) khoảng 350 triệu tấn Sản lượng khai thác và chế biến còn rất thấp chỉ khoảng 5.000 tấn/năm Trong sản xuất sắt thép trên thế giới, Bentonít được sử dụng rộng rãi làm chất kết dính để sản xuất quặng vê viên

Bentonit là một loại khoáng sét quí, có cấu trúc lớp và tương đối xốp Hầu hết các sét bentonit Việt Nam giàu nhôm, nên có thể làm phụ gia trong công nghiệp chế biến xà phòng, bột giặt, giấy, thuốc trừ sâu Khoáng sét bentonit sau khi hoạt hoá có khả năng hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm và hấp thụ một số kim loại nặng

Mỏ Bentonit ở Di Linh (tỉnh Lâm Đồng) với trữ lượng trên 3 triệu tấn Các lớp sét Bentonit xen kẽ với các lớp Diatomit, nằm mặt trên của trầm tích Neogen Ở mỏ, thường có 2-5 lớp sét Bentonit, mỗi lớp dày 4-8m Bentonit trong trầm tích Neogen thường có màu sáng, xám xanh, xám trắng, xám phớt vàng, vàng nhạt có đôi nơi xám đen Thành phần theo cỡ hạt trong Bentonit

Di Linh chứa sét 60-70%, bột 20-30%, cát 3-5% Kết quả phân tích Rơnghen - nhiệt bentonit Di Linh cho thấy khoáng vật chủ yếu là: monmorilonit 60-70% Kết quả phân tích Bentonit Di Linh được trình bày ở Bảng II.8

Bảng II.8- Kết quả phân tích Bentonit Di Linh so với Bentonit Hoa Kỳ

Thành phần hóa học Bentonit Di Linh (%) Bentonit Hoa Kỳ (%)

CaO 2,35 0,37 MgO 3,28 2,51

Một số vùng khoáng sét khác giàu Magiê như một số lớp ở vùng Di Linh

và vùng đồng bằng sông Cửu Long được sử dụng trong công nghiệp khai thác

và chế biến dầu khí (dùng pha chế dung dịch khoan nhằm nâng cao khả năng làm sạch đáy giếng khoan, tăng khả năng tải bùn khoan, tăng tốc độ khoan và tuổi thọ của mũi khoan)

Ưu thế của Bentonit Lâm Đồng là chất lượng tốt, dễ khai thác, đường vận chuyển đến nơi sử dụng (Thành phố Hồ Chí Minh, Biên Hoà, Vũng Tàu) tương đối gần Hiện nay đã đầu tư khai thác khu vực Tam Bố và Nha Mé với sản lượng 40.000 tấn/năm 2005 và duy trì mức 50.000 tấn/năm đến năm 2020

Chương III – Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gang được sản xuất theo công nghệ Lò cao của Nhà máy gang thuộc Công ty gang thép Thái Nguyên

- Sản xuất than Cốc: Nhà máy Cốc hoá của TISCO là cơ sở duy nhất của

Việt Nam sản xuất than Cốc với qui mô nhỏ (công suất 120.000 tấn/năm), công nghệ lạc hậu Mặc dù đã được cải tạo, song do thiết bị quá cũ (từ năm 1963) nguyên liệu đầu vào có chất lượng không ổn định nên chất lượng than Cốc không cao (cường độ trống quay thấp, độ tro và hàm lượng lưu huỳnh cao)

Điều này đã ảnh hưởng đến sản xuất gang (tiêu hao tới 850 kg Cốc/tấn gang)

- Sản xuất quặng Thiêu kết: Đã nhiều năm các Lò cao của TISCO không

sử dụng quặng thiếu kết mà chỉ dùng quặng cục sống Từ 2001 – 2004 khi thực hiện Dự án cải tạo và mở rộng Công ty gang Thép Thái Nguyên (Giai đoạn I)

đã lắp đặt máy thiêu kết 27m2 Nhưng đây chỉ là thiết bị nhỏ và lạc hậu của Trung Quốc Tuy nhiên, nhờ việc sử dụng trên 60% quặng thiêu kết đã làm cải thiện các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật trong sản xuất gang Lò cao hiện nay

- Sản xuất gang: Những Lò cao đang sản xuất gang tại TISCO đã được

các nước trên Thế giới dùng cách đây 50 – 60 năm Hiện tại có 2 Lò cao (dung tích lò 100m3 - 120m3) đang sản xuất gang, hệ số lợi dụng dung tích đạt được 1,8 - 2,2 tấn/m3- ngày Do các Lò cao này quá nhỏ, quặng và than Cốc chất lượng không cao nên nhiều chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt mức rất thấp, cụ thể như sau:

+) Tiêu hao năng lượng cao khoảng 5,85 Gcal/tấn gang, trong đó tiêu hao than Cốc là 5,82 Gcal/tấn (hay 850 kg Cốc/tấn) và điện năng 0,03 Gcal/tấn (35 kWh/tấn) ở Nhật Bản tiêu hao năng lượng chỉ có 3,0 Gcal/tấn gang;

+) Tiêu hao quặng sắt là 1.823 kg/tấn (Nhật Bản là 1.610 kg/tấn);

+) Sản lượng gang khoảng 0,1 triệu tấn/lò - năm (Nhật Bản khoảng 2,83 triệu tấn/lò - năm)

Vì thế Dự án cải tạo mở rộng giai đoạn II sẽ xây dựng Lò cao có dung tích lớn 550 m3 để áp dụng tiến bộ khoa học và nâng cao trình độ công nghệ lên một bước mới

- Luyện thép của TISCO: Chỉ có một Lò điện siêu công suất 30 tấn đặt tại Nhà máy thép Lưu Xá là tương đối hiện đại, còn các nhà máy khác chỉ có Lò

điện hồ quang nhỏ (10 tấn) rất lạc hậu

- Cán thép: Mức mức độ từ trung bình đến tương đối hiện đại Trong giai

đoạn 2001 – 2004 đã hoàn thành Dự án Nhà máy cán thép Thái Nguyên với công suất 300.000 tấn/năm Đây là nhà máy cán liên tục, hiện đại vào bậc nhất

ở nước ta nhưng so với Thế giới chỉ ở mức tương đối hiện đại

b) Về nguồn nhân lực phục vụ sản xuất và quản lý:

Nguồn nhân lực là một trong những yếu tố quyết định tới sự phát triển của ngành thép Việt Nam nói chung và trực tiếp ảnh hưởng tới hiệu quả hoạt

động sản xuất từng đơn vị Thời gian vừa qua, đã được sử dụng khá hiệu quả nhân lực trong quản lý sản xuất, kinh doanh và hoạt động khoa học công nghệ

Tuy nhiên, ngành Thép đang đối mặt với tình trạng thiếu hụt đội ngũ chuyên gia có trình độ đại học và tay nghề cao, sự mai một kiến thức cũng như

việc không cập nhật kiến thức mới của lớp cán bộ kỹ thuật [8]

Kết quả khảo sát nguồn nhân lực của Nhà máy Luyện gang thuộc TISCO nêu trong bảng III.1

Bảng III.1- Tổng hợp nguồn nhân lực của Nhà máy Luyện gang thuộc TISCO

Qua bảng III.1 cho thấy:

- Tỷ lệ lao động gián tiếp so với trực tiếp là 11,8%;

- Đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn và tay nghề cao về luyện kim rất thiếu và không đủ mạnh Tuổi trung bình cao, từ 45 trở lên chiếm gần 70% trên tổng số lao động của nhà máy;

- Số được đào tạo lại hay nâng cao trình độ chuyên môn trong 5 năm gần đây quá ít, chỉ có 6 người nhưng không có nghề Luyện kim

c) Về tổ chức điều hành quản lý và thông tin:

Xét trên phạm vi toàn ngành Thép hiện nay hệ thống quản lý điều hành

và thông tin còn thiếu và chưa phù hợp với xu thế phát triển kinh tế Mối quan

hệ hợp tác giữa nghiên cứu khoa học với sản xuất trong nước và ngoài nước còn thiếu và yếu Thiếu sự kết nối mạng để tìm hiểu cơ sở dữ liệu (công nghệ, phổ biến cập nhật thông tin, hỗ trợ đăng ký patent và hợp tác quốc tế ,) từ các trung tâm nguồn, các trung tâm chuyển giao công nghệ và các cơ quan phát triển quốc tế

Tuy nhiên, xét trong bối cảnh thực tế của Nhà máy Luyện gang thuộc TISCO có thể đánh giá như sau:

- Tổ chức điều hành quản lý phù hợp qui mô trình độ và công nghệ sản xuất hiện tại;

- Đã thực hiện “Quản lý chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn ISO 9001-2000”;

- Định kỳ đã có đánh giá tình trạng sản xuất kinh doanh và dự kiến kế hoạch cho chu kỳ tiếp theo;

- Hệ thống thông tin liên lạc nội bộ và bên ngoài khá đầy đủ và hiện đại đáp ứng nhu cầu sản xuất cho hiện tại và tương lai đến năm 2015

III.2 Yếu tố chất lượng nguyên liệu đầu vào [12-16]:

Nguyên liệu để luyện gang bằng Lò cao (công nghệ truyền thống) của Nhà máy luyện gang (CTy gang thép Thái nguyên-TISCO) gồm có quặng sắt, than Cốc và nguyên liệu trợ dung Nhà máy có 2 Lò cao dung tích 100ữ120 m3 Sản phẩm chính của Lò cao gồm: gang, xỉ hạt và khí lò cao

III.2.1 Chất lượng quặng sắt:

Quặng sắt là nguyên liệu chính để sản xuất gang theo công nghệ Lò cao

Do vậy chất lượng và giá thành gang phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng quặng

- Mỏ sắt Tuyên Quang: gồm quặng Manhêtít có Mn thấp

- Mỏ sắt Ngườm Cháng (Cao bằng): Quặng Manhêtít có Mn thấp

Chất lượng quặng sắt khai thác từ các mỏ quặng sắt trên cung cấp cho Nhà máy Luyện gang được đánh giá theo các tiêu chí sau đây

III.2.1.1 Đánh giá về thành phần hóa học:

Qua thực tế sản xuất cho thấy khi hàm lượng sắt trong quặng giảm 1% so với chỉ tiêu (TCGT 003 -2003) thì lượng tiêu hao than Cốc tăng thêm 2,3% Với kỹ thuật nấu luyện tiên tiến có thể giải quyết với mọi loại quặng giầu, nghèo Song thực tế và lý thuyết cho thấy khi hàm lượng Fe trong quặng cao, ổn định thì dễ

đạt được các chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật

Thành phần hóa học không ổn định ba động sẽ ảnh hưởng:

+ Độ kiềm của xỉ ba động, chế độ xỉ không phù hợp;

+ Chế độ nhiệt của nồi lò thay đổi

Tại Lò cao Thái nguyên khi dùng nhiều loại quăng khác nhau đều được phân tích thành phần hoá học đầy đủ kịp thời trước khi nạp vào lò cao và phải tính toán tỷ lệ phối liệu hợp lý theo yêu cầu sản phẩm Tuy nhiên do chất lượng quặng các mỏ liên tục thay đổi đã ảnh hưởng nhiều đến quá trình nấu luyện Quặng thiêu kết được phối liệu từ quặng cám của mỏ Trại Cau (tồn đọng từ lâu) và các loại quặng khai thác từ mỏ Trại Cau, Tuyên Quang và Ngườm Cháng (Cao Bằng) có hàm lượng Fe và tính chất hóa lý khác nhau nên cũng

ảnh hưởng nhiều đến sản phẩm quặng thiêu kết và quá trình nấu luyện Lò cao Thành phần hoá học các loại quặng nêu trong bảng III.2

Bảng III.2- Thành phần hóa học quặng sắt sử dụng cho Lò cao của TISCO

III.2.1.2 Đánh giá thành phần các tạp chất (có lợi và có hại) trong quặng đang

sử dụng tại Lò cao của TISCO:

a) Hàm lượng đất chay:

Thành phần đất chay trong quặng cần đạt tới trạng thái tự chảy Thực tế quặng dùng cho lò cao Thái nguyên thường có hàm lượng đất chay khá cao do công nghệ khai thác, tuyển rửa…còn nhiều hạn chế Trong quặng chủ yếu là hàm lượng Si02 (tính axít) và AL203 (trung tính) Do hàm lượng Si02 trong quặng cao nên khi nấu luyện phải tăng trợ dung đá vôi, suất lượng xỉ tương ứng để tạo xỉ

có độ chảy loãng cao, độ kiềm hợp lý và khử được lưu huỳnh trong lò cao Chính vì vậy chế độ xỉ của lò cao Thái Nguyên như sau:

Qxỉ = 0,34ữ0,36 Kg xỉ/KgG (của Trung Quốc Qxỉ = 025ữ 0,28Kg xỉ/KgG) Bxỉ = 1,25ữ 1,32 (Thế giới B xỉ= 1,05ữ 1,15) (AL203) = 14% (Mg0) = 7ữ 8% b) Các tạp chất có hại:

Các tạp chất có hại phải thấp, trong quặng luôn tồn tại các tạp chất có hại như:

S, Pb, Zn, P…Đối với quặng sắt dùng cho lò cao Thái nguyên S và Pb là trở ngại cần xem xét, còn Zn và P thấp, chúng được mô tả dưới đây

- Duy trì chế độ nhiệt cao để tăng khả năng bốc hơi của S

Với cách làm này đã ảnh hưởng đến năng suất và tiêu tốn trợ dung

* Chì (Pb):

Trong lò cao Pb được hoàn nguyên 100% ở 400oC (theo Pb0 + C0 = Pb + C02), song không hòa tan trong sắt do có tỷ trọng lớn nên Pb nằm lại ở đáy lò, phá hoại thể xây đáy lò, một phần ra theo gang phá lỗ gang, làm tắc tấm chắn xỉ, một phần bốc hơi ra môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe người thao tác

Quặng Manhêtít của mỏ sắt Trại Cau dùng cho Lò cao có hàm lượng Pb cao

* Phốt pho (P):

Phốt pho do quặng mang vào thường ở dạng Apatít Ca5 (Fe,Cl), (P04)5 và (P04)28H20 Trong lò cao P được hoàn nguyên 100% và chuyển vào gang Hàm lượng P trong gang cao gây bở nguội

Quặng dùng cho lò cao Thái nguyên có hàm lượng P rất thấp, thông thường sản phẩm gang của Lò cao [P] <0,2%

ảnh hưởng đến quá trình nấu luyện

Silíc có nhiều trong quặng Limôlít của mỏ Quang Trung và mỏ Tiến Bộ

* Mangan:

Mangan tồn tại trong quặng ở dạng ôxít Mn0, Mn203, Mn304 Trong lò cao Mn

được hoàn nguyên 60% vào gang và 40% vào xỉ Do mức độ hoàn nguyên khó,

đòi hỏi phải có chế độ nhiệt cao dẫn tới tiêu thụ Cốc tăng

Đặc biệt là Mn hòa tan trong Fe và tham gia quá trình khử S trong lò cao:

[S] + [Mn] = ( MnS)

Với lò cao Thái nguyên khi luyện gang đúc không phối liệu quặng Trại Cau có

Mn cao mà dùng tỷ lệ quặng thiêu kết 20% + 80% quặng có Mn thấp

III.2.1.3 Đánh giá về đặc tính hóa lý của quặng sắt:

Như đã phân tích trên, tính hoàn nguyên là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất

lượng quặng sắt, nó phụ thuộc vào độ xốp và thành phần khoáng chất của

quặng Quăng có độ xốp cao sẽ dễ hoàn nguyên vì khi tăng nhiệt độ thì nước

ẩm dính, nước hyđrát thoát ra để nhiều lỗ trống, chất hoàn nguyên khí (C0, H2)

dễ xâm nhập vào lỗ trống đó (tăng diện tích tiếp xúc) do đó dễ hoàn nguyên, sẽ

giảm được hoàn nguyên trực tiếp, giảm tiêu hao nhiên liệu và nâng cao năng

suất lò cao Qua thực nghiệm và nghiên cứu thứ tự hoàn nguyên của các loại

quặng như sau: Limônít, Xiđêrít, Hêmatít, Máctít, Manhêtít

Hiện tại Lò cao Thái Nguyên sử dụng với 2 loại quặng là Limônít và Manhêtít

khả năng hoàn nguyên của các loịa quặng trong lò không thuận lợi lắm

III.2.1.4 Đánh giá về tính biến mềm và nhiệt độ biến mềm của quặng sắt:

- Nhiệt độ biến mềm cao hay thấp và khoảng biến mềm rộng hay hẹp sẽ ảnh

hưởng lớn đến quá trình vận hành lò cao, độ thông khí của cột liệu, quá trình

tạo xỉ đầu và mức độ hoàn nguyên gián tiếp của quặng

Nếu nhiệt độ biến mềm thấp quặng dễ chảy ở vùng trên thân lưng lò sẽ ảnh

hưởng đến độ thông khí của cột liệu, mức độ hoàn nguyên gián tiếp giảm

Ngược lại nếu nhiệt độ biến mềm cao quá quặng xuống tới vùng dưới thân lưng

lò mới chảy Do đó ít được hoàn nguyên gián tiếp, tăng hoàn nguyên trực tiếp

làm cho tiêu thụ Cốc tăng lên

- Khoảng biến mềm rộng, nhiệt độ biến mềm thấp thì bắt đầu từ lúc biến mềm

đến khi kết thúc biến mềm ảnh hưởng lớn đến độ thông khí của cột liệu do lớp

xỉ đầu dầy lên Người ta mong muốn nhiệt độ biến mềm cao hợp lý, khoảng

biến mềm hẹp

Đối với lò cao Thái nguyên hiện dùng quặng Manhêtít có nhiệt độ biến mềm

1020ữ1040oC và khoảng biến mềm 200ữ3000C là điều kiện thuận lợi cho nấu

luyện Kết quả nghiên cứu được nêu trong bảng III.3

Bảng III.3 Khoảng biến mềm và nhiệt độ biến mềm của các loại quặng sắt

(tài liệu nghiên cứu của Trường Đại học bách khoa Hà nội)

đầu biến mềm

Nhiệt độ kết thúc biến mềm

III.2.1.5 Độ xốp thể tích của quặng sắt:

Độ xốp càng cao mức độ hoàn nguyên càng tốt Thông thường độ xốp thể tích

quặng Limonit ≈25% và quặng Manhetit 25ữ30%

Các loại quặng sắt dùng cho lò cao Thái nguyên có độ xốp > 22 ữ 30% rất dễ hoàn nguyên Kết quả nghiên cứu cho thấy quặng Limônít có độ xốp 30-33%

và quặng Manhêtít có độ xốp 27-30% Thiêu kết quặng Manhêtít độ xốp: 30,04% và Thiêu kết quặng Limônít có độ xốp 31,83 - 33,16%

III.2.1.6 Độ hoàn nguyên và độ hoàn nguyên trực tiếp của quặng sắt:

Kết quả khảo sát mức độ hoàn nguyên với lượng mẫu 3 - 5 gam, khí hoàn nguyên C0 chiếm 98% và lưu lượng 1,5 lít/phút trong phòng thí nghiệm cho các thông số sau đây:

II.2.1.7 Đánh giá về độ bền, cỡ hạt và tỷ trọng đống của quặng sắt:

Trong phối liệu lò cao thông thường dùng cỡ hạt 8ữ45mm, hạn chế thấp nhất dùng cỡ hạt < 8mm nhằm đảm bảo độ thông thoáng của cột liệu Nếu quặng có

cỡ hạt to quá > 45mm sẽ khó hoàn nguyên hết ở vùng hông lò trở lên, chỉ khi xuống tới nồi lò mới được hoàn nguyên trực tiếp hết dẫn đến gây nguội nồi lò nên phải tăng suất tiêu thụ Cốc

- Trước đây Lò cao Thái Nguyên dùng các loại quặng cỡ hạt 8ữ25mm và 25ữ50mm Tỷ lệ phối liệu 60% quặng 25ữ50mm (loại 50mm là 20%) và 40% quặng 8ữ25mm Cỡ hạt này không phù hợp với công nghệ nấu luyện ở lò cao Thái nguyên

- Từ năm 2004 đến nay chỉ dùng loại quặng cỡ hạt 8ữ45mm, trong đó cỡ hạt 8ữ10 mm chiếm 20 ữ 25% và cỡ hạt 30 ữ 45mm chiếm 30%

Tỷ lệ phối liệu 30 ữ 40% quặng sống và 60 ữ 70% quặng thiêu kết

Tỷ trọng đống của quặng phụ thuộc vào hàm lượng sắt và độ xốp của quặng, quặng có tỷ trọng đống cao dễ đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Quặng sắt dùng cho lò cao Thái Nguyên có tỷ trọng đống 1,55ữ2,3 tấn/m3, góc

đống = 36015’ - 40042’ và góc trượt = 280 - 29010’ thuận lợi cho vận hành lò cao và dễ đạt các chỉ têu KTKT