Nghiên cứu công nghệ tuyển graphit mỏ nậm thi, lào cai

Để sử dụng graphit một cách có hiệu quả, nâng cao giá trị kinh tế, tiềm năng của tài nguyên và đáp ứng nhu cầu về chất lượng của nguyên liệu, việc nghiên cứu một công nghệ tuyển hợp lý đ

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MỎ - LUYỆN KIM

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TUYỂN GRAPHIT

MỎ NẬM THI – LÀO CAI

Chủ nhiệm đề tài: Th.sỹ Trần Thị Hiến

7353

19/5/2009

HÀ NỘI 12/2008

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TUYỂN GRAPHIT

MỎ NẬM THI – LÀO CAI

Mã số đề tài: N56

Chủ nhiệm đề tài: Th.sỹ Trần Thị Hiến

Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2008 Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2008 THỦ TRƯỞNG CƠ QUAN CHỦ QUẢN THỦ TRƯỞNG CƠ QUAN CHỦ QUẢN

NHỮNG NGƯỜI THAM GIA ĐỀ TÀI

2 Trần Thị Hiến Thạc sỹ

5 Bùi Văn Ngụ Kỹ sư

7 Nguyễn Bảo Linh Kỹ sư

8 Trần Đức Dũng Kỹ thuật viên

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG I - TỔNG QUAN 8

I.1 Nguồn nguyên liệu quặng graphit 8

I.1 1 Nguồn nguyên liệu quặng graphit Việt Nam 8

I.1 2 Nguồn nguyên liệu quặng graphit trên thế giới 9

I.2 Khái quát đặc điểm, trữ lượng, thành phần hóa quặng graphit Lào Cai 10

I.3 Phương pháp tuyển quặng graphit 12

I.4 Tình hình nghiên cứu tuyển quặng graphit trong và ngoài nước 13

I.5 Các yêu cầu kỹ thuật đối với quặng tinh graphit 15

I.6 Giá và chất lượng đối với quặng tinh graphit trên thị thường 16

CHƯƠNG II - MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ MẪU NGHIÊN CỨU 17

II.1 MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 17

II.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 17

II.1.2 Phương pháp nghiên cứu 17

II.1.3 Các thiết bị được dùng trong quá trình nghiên cứu 17

II.2 MẪU NGHIÊN CỨU 18

II.2.1 Mẫu nghiên cứu 18

II.2.2 Gia công mẫu 18

II.3 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT CHẤT MẪU 20

II.3.1 Phương pháp nghiên cứu 20

II.3.2 Kết quả nghiên cứu 20

II.3.3 Nhận xét kết quả nghiên cứu thành phần vật chất mẫu 24

CHƯƠNG III - NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ 25

III.1 Nghiên cứu chế độ tuyển 25

III.1.1 Chế độ nghiền quặng 25

III.1.1.1 Thời gian nghiền quặng 25

III.1.1.2 Xác định chế độ nghiền tối ưu 26

III.1.2 Chế độ thuốc tuyển 28

III.1.2.1 Xác định chế độ thuốc điều chỉnh môi trường 28

III.1.2.2 Kết quả thí nghiệm xác định chế độ thuốc đè chìm 31

III.1.2.3 Xác định chế độ thuốc thuốc tập hợp 32

III.1.2.4 Xác định chế độ thuốc thuốc tạo bọt 34

III.1.3 Kết quả nghiên cứu các yếu tố chính 35

III.1.4 Thí nghiệm tuyển tinh tách cấp +0,25 mm 36

III.2 Thí nghiệm sơ đồ tuyển nổi 37

III.2.1 Thí nghiệm xác định số lần tuyển vét 37

III.2.2 Thí nghiệm xác định số lần tuyển tinh 38

III.2.2.1.Thí nghiệm tuyển tinh không nghiền lại quặng tinh thô 40

III.2.2.2.Thí nghiệm tuyển tinh có nghiền lại quặng tinh thô 41

III.2.2.3.Xác định chế độ tuyển các sản phẩm trung gian 43

III.2.3 Thí nghiệm sơ đồ vòng kín 45

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49

1.Kết luận 49

2 Kiến nghị Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined

Danh mục các bảng biểu

Bảng 1: Sản lượng graphit một số nước trên thế giới giai đoạn 02÷06 10

Bảng 2: Chất lượng quặng tinh graphit theo ΓOCT 4596- 75 15

Bảng 3: Chất lượng quặng graphit dạng tinh thể theo ΓOCT 5279-74 15

Bảng 4: Chất lượng quặng tinh graphit cho pin theo ΓOCT 17022– 81 16

Bảng 5: Giá và chất lượng mốt số quặng tinh graphit điển hình 16

Bảng 6 : Thành phần các khoáng vật theo cấp hạt 20

Bảng 7: Kết quả nghiên cứu thành phần độ hạt mẫu nghiên cứu 21

Bảng 8: Kết quả nghiên cứu độ mịn phụ thuộc thời gian nghiền 25

Bảng 9: Kết quả nghiên cứu độ mịn nghiền tối ưu 27

Bảng10: Kết quả xác định chi phí thuốc điều chỉnh môi trường H2SO4 29

Bảng11:Kết quả xác định chi phí thuốc điều chỉnh môi trường Na2CO3 30

Bảng 12: Kết quả xác định chi phí thuốc đè chìm bằng Na2SiO3 31

Bảng 13: Kết quả xác định chi phí thuốc tập hợp bằng dầu hỏa 33

Bảng 14: Kết quả xác định chi phí thuốc tạo bọt 34

Bảng 15: Kết quả xác định ảnh hưởng nồng độ tuyển nổi 35

Bảng 16: Kết quả tách cấp 0,25 mm 36

Bảng 17: Kết quả xác định số lần tuyển vét 38

Bảng 18: Kết quả xác định chi phí Na2SiO3 cho khâu tuyển tinh II 39

Bảng 19: Kết quả xác định số lần tuyển tuyển tinh 41

Bảng 20: Kết quả xác định số lần tuyển tuyển tinh 43

Bảng 21: Kết quả xác định số lần tuyển tuyển tinh 43

Bảng 22: Kết quả tuyển theo sơ đồ vòng kín số 1 45

Bảng 23: Kết quả tuyển theo sơ đồ vòng kín số 2 46

Bảng 24: Các chỉ tiêu công nghệ dự kiến 50

Danh mục các hình vẽ

Hình 1: Sơ đồ gia công mẫu nghiên cứu 19

Hình 2: Đường đặc tính độ hạt mẫu nghiên cứu 21

Hình 3: Đồ thị biểu diễn độ mịn và thời gian nghiền 25

Hình 4: Sơ đồ thí nghiệm xác định chế độ nghiền tối ưu………26

Hình 5: Ảnh hưởng của độ mịn nghiền tới chỉ tiêu tuyển 27

Hình 6: Sơ đồ thí nghiệm xác định chế độ thuốc tuyển 28

Hình 7: Ảnh hưởng của chi phí H2SO4 tới chỉ tiêu tuyển 29

Hình 8: Ảnh hưởng của chi phí Na2CO3 tới chỉ tiêu tuyển 30

Hình 9: Ảnh hưởng của chi phí Na2SiO3 tới chỉ tiêu tuyển 32

Hình 10: Ảnh hưởng của chi phí dầu hỏa tới chỉ tiêu tuyển 33

Hình 11: Ảnh hưởng của chi phí dầu hỏa tới chỉ tiêu tuyển 34

Hình 12: Ảnh hưởng của nồng độ bùn quặng tới chỉ tiêu tuyển 36

Hình 13: Sơ đồ thí nghiệm tách cấp +0,25 mm 37

Hình 14: Sơ đồ thí nghiệm xác định số lần tuyển vét 38

Hình 15 : Sơ đồ thí nghiệm xác định số lần tuyển tuyển tinh 1 40

Hình 16 : Sơ đồ thí nghiệm xác định số lần tuyển tuyển tinh 2 42

Hình 17: Sơ đồ thí nghiệm các sản phẩm trung gian 44

Hình 18: Sơ đồ công nghệ tuyển quặng graphit Lào Cai (Sơ đồ 1) 47

Hình 19: Sơ đồ công nghệ tuyển quặng graphit Lào Cai (Sơ đồ 2) 48

Danh mục các ảnh chụp Ảnh 1: Graphit dạng vảy, tấm 22

Ảnh 2: Thạch anh có trong mẫu 22

Ảnh 3: Biotit, muscovit có trong mẫu 23

Ảnh 4: Một số khoáng vật chứa sắt 23

Các ký hiệu đặc biệt

γ: Thu hoạch, % β: Hàm lượng, % ε: Thực thu, %

MỞ ĐẦU

Graphit được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp do các tính chất dẫn điện, nhiệt, bôi trơn và trơ về mặt hóa học Tùy thuộc vào chất lượng quặng tinh graphit mà chúng được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau như luyện kim, hóa chất, cơ khí, thủy tinh, chế tạo các khuôn đúc, nồi nấu kim loại, điện cực và các linh kiện điện

Graphit đóng vai trò quan trọng trong y học, xử lý môi trường, công nghệ năng lượng và vận tải Các ứng dụng mới và đang phát triển là các động lực cho tăng trưởng của graphit Đặc biệt, graphit chất lượng cao có tiềm năng ứng dụng lớn trong nhiều lĩnh vực khác nhau như nguyên liệu sản xuất pin

Dự báo, nhu cầu graphit dùng cho sản xuất pin có thể tăng 25 nghìn tấn/năm trong 5 năm tới

Mỏ graphit Nậm Thi Lào Cai đã được Đoàn địa chất 24, dưới sự giúp

đỡ của chuyên gia Liên Xô tìm kiếm – thăm dò từ năm 1958 đến 1962, mỏ có trữ lượng trên 18 triệu tấn, theo báo cáo địa chất thì đây là mỏ có trữ lượng lớn nhất Việt Nam Tuy vậy, cho đến nay, mỏ vẫn chưa được nghiên cứu để

có thể đưa vào khai thác, sử dụng

Hiện nay, nền công nghiệp nước ta trên đà phát triển mạnh, nguyên liệu graphit sẽ ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của nền kinh

tế quốc dân Để sử dụng graphit một cách có hiệu quả, nâng cao giá trị kinh tế, tiềm năng của tài nguyên và đáp ứng nhu cầu về chất lượng của nguyên liệu, việc nghiên cứu một công nghệ tuyển hợp lý để có được sản phẩm graphit với chất lượng cao, phục vụ nhu cầu của nhiều ngành công nghiệp là hết sức cần thiết

Thực hiện hợp đồng NCKH và phát triển công nghệ số 109.08.RD/HDKHCN ngày 31 tháng 1 năm 2008, Viện KH&CN Mỏ -

Luyện kim triển khai đề tài "Nghiên cứu công nghệ tuyển graphit mỏ Nậm Thi Lào Cai "

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu xác định được công nghệ tuyển graphit để thu được quặng tinh graphit chất lượng cao, hàm lượng C ≥ 85%, A≤ 15% Nghiên cứu xác lập sơ đồ công nghệ tuyển quặng graphit mỏ Nậm

Thi, sơ đồ công nghệ có tính khả thi để có thể nghiên cứu ứng dụng vào các

cơ sở sản xuất

Công tác nghiên cứu được triển khai tại Phòng Nghiên cứu Tuyển khoáng thuộc Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim, Bộ Công Thương Công tác phân tích được thực hiện tại: Phòng Phân tích thuộc trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Viện Luyện kim đen, Trung tâm Phân tích và Thí nghiệm địa

chất- Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam

CHƯƠNG I - TỔNG QUAN I.1 Nguồn nguyên liệu quặng graphit

I.1 1 Nguồn nguyên liệu quặng graphit Việt Nam

a Trữ lượng quặng graphit ở Việt Nam

Theo kết quả tìm kiếm thăm dò địa chất cho thấy quặng graphit Việt Nam chủ yếu nằm trong đới đứt gẫy Sông Hồng kéo dài từ Yên Bái đến Lào Cai Ngoài ra còn một lượng không lớn nằm ở miền Trung nước ta chủ yếu là

ở Hưng Nhượng Quảng Ngãi Tổng trữ lượng quặng graphit ước khoảng 23 triệu tấn và tập trung chủ yếu ở Lào Cai chiếm khoảng 70 % tổng trữ lượng

b Một số điểm quặng graphit Việt Nam

* Quặng graphit Lào Cai

Mỏ gồm 3 khu: Nậm Thi, Nậm Cậy và Làng Ói kéo dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Theo kết quả tìm kiếm thăm dò của Đoàn địa chất 24, dưới sự giúp đỡ của chuyên gia Liên Xô tìm kiếm – thăm dò từ năm 1958 –

1962, thì trữ lượng khu này khoảng 18 triệu tấn Hàm lượng cacbon 3,5 - 12,45%, chiều dày thân quặng từ 5 – 7 m, kéo dài ≥ 150 m theo phương tây bắc - đông nam và cắm dốc 40 ÷ 600 Nguồn gốc thành tạo của dải quặng thuộc khu vực Lào Cai trong đới đứt gãy Sông Hồng là loại trầm tích

* Quặng graphit Yên Bái

Gồm 3 khu: Bảo Hà, Mậu A và Yên Thái

Khu Bảo Hà: Các đá biến chất thuộc hệ tầng Ngòi Chi và Núi Con Voi tuổi Proterozoi là phổ biến Có 21 thân quặng chiều dày 1,0 - 10,1m; dài 270 – 1370m; hàm lượng C: 10,36 - 22,65% Graphit dạng vảy tập trung thành ổ, phân bố theo mặt ép phiến của đá vây quanh Tài nguyên dự báo 2,25 triệu tấn Khu Mậu A: Trong khu này xác định được 16 điểm quặng, trong đó có 4 điểm có triển vọng với hàm lượng cacbon từ 20 – 25% Đới quặng hoá graphit dài khoảng gần 2 km, rộng 500 - 700 m, đã phát hiện nhiều hệ mạch graphit

có chiều dài khác nhau, trong đó có mạch quặng dài 700 - 800 m, rộng 50 - 60

m, sâu 50 - 80 m Tại những điểm thăm dò này thấy rằng graphit là những vảy nhỏ có kích thước từ 1 mm trở lên xâm tán trong các loại đá pegmatit và amphibolit, ít gặp những thân quặng đặc sít có hàm lượng cacbon lớn hơn 40%, đa phần là những thân quặng nhỏ rời rạc, trữ lượng khu này khoảng 10.000 tấn Khu Yên Thái: Quặng phân bố trong trầm tích biến chất phức hệ

Sông Hồng Đới quặng hoá dài 3,5 km, rộng 0,5 km Có 6 thân quặng, dài từ

200 - 400 m, dày 1 - 25 m; hàm lượng C: 13, - 30,25%; trữ lượng khu này khoảng 1,3 triệu tấn

* Quặng graphit Quảng Ngãi

Đã phát hiện 12 chùm thân quặng phân bố trong đá phiến thạch anh - mica - silimanit- granat, phiến graphit, thấu kính đá phiến silic dạng quarzit thuộc hệ tầng Tiên An Các chùm thân quặng này phân bố ở các khu Suối La, Suối Gửi, Vĩnh Tuy, Bắc Đa Tri, Nùi Dầu, Phú Sơn, Chùm 20 (các chùm 6 và

9 đã được thăm dò) Các chùm thân quặng kéo dài từ vài trăm mét đến hơn 3,5 km Mỗi chùm gồm nhiều thân quặng song song, dày từ vài chục centimet đến hơn 10 m; kéo dài từ vài trăm mét đến hàng nghìn mét Hàm lượng graphit trong quặng từ 10% đến 45% Hàm lượng carbon (C) từ 3,39 đến 44,74% (trung bình ở một số thân quặng đạt từ 20 - 22%) Tài nguyên dự báo toàn mỏ khoảng 4,4 triệu tấn (Cấp C1+C2 khoảng 690 248 tấn )

I.1 2 Nguồn nguyên liệu quặng graphit trên thế giới

Hiện nay trữ lượng quặng graphit trên toàn thế giới chưa được thống kê một cách cụ thể Tuy nhiên, theo USGS sản lượng graphit toàn thế giới năm

2006 có xu hướng giảm khoảng 1% so với năm 2005 (1,03 triệu tấn năm 2006

so với 1,04 triệu tấn năm 2005) Trung Quốc vẫn là nước đứng đầu về sản xuất graphit 720 nghìn tấn năm 2006, tiếp đó là Ấn Độ 120 nghìn tấn, Bắc Triều Tiên, Braxin, Canada Sản lượng graphit của 5 nước này chiếm khoảng

95 % tổng sản lượng graphit trên toàn thế giới, riêng Trung Quốc đã chiếm khoảng 70%

Bảng 1: Sản lượng graphit một số nước trên thế giới giai đoạn 02÷06

Đơn vị: tấn

Braxin 60.922 70.739 76.332 75.515 75.600 Canada 25.000 25.000 28.000 28.000 28.000 Trung Quốc 629.000 710.000 700.000 720.000 720.000 Cộng hòa Séc 16.000 9.000 5.000 3.000 3.000

a Đặc điểm quặng graphit

Graphit là một dạng thù hình của cacbon Tùy thuộc vào cấu trúc mà quặng graphit được phân ra dạng vảy, dạng tinh thể đặc sít và dạng ẩn tinh

Qua báo cáo địa chất cho thấy: - Quặng graphit mỏ Nậm Thi Lào Cai

có thành phần khoáng vật khá phong phú, ngoài graphit có các khoáng vật tạo

đá chính gồm: Felspat, thạch anh, biotit, mica… các khoáng vật nhiệt dịch như: Pyrit, pyrotin, chancopyrit, sphalerit, acsenopyrit…quặng graphit mỏ Nậm Thi Lào Cai tồn tại dưới hai dạng kiến trúc: Tinh thể dạng vảy và tinh thể đặc sít Quặng dạng vảy thường nằm trong đá gneis và quặng tinh thể đặc sít nằm trong đá pegmatit – granit

Graphit dạng tinh thể đặc sít: Đây là loại quặng được cấu tạo bởi các tinh thể graphit nằm chặt xít với nhau, các thành phần vật chất khác có dạng bao thể vây quanh, ở đây các tinh thể graphit đa phần được sắp xếp theo hình tia Kích thước tinh thể dao động <0,1 mm Các thành phần vật chất khác thường là các mạch, tảng đá pegmatit – granit, đôi khi bị graphit hóa yếu Trường hợp khối lượng thành phần vật chất khác không đáng kể, quặng graphit thuộc loại giầu Đối với quặng graphit tinh thể đặc sít thường có cấu tạo dạng khối ít hơn là dạng xâm tán hoặc ô mạng

Graphit dạng vảy: Đây là loại quặng được cấu tạo từ các tinh thể riêng biệt, đôi khi từ các kết hạch, có hình dạng vảy Các vảy graphit phân bố trong quặng không theo quy luật nhất định khi thì lộn xộn, khi thì theo hướng phân phiên của đá gneis Kích thước của vảy graphit dao dộng từ 0,1 đến 5 mm được xếp vào loại tinh thể vảy lớn các vảy thường rất mỏng và giòn Đối với quặng graphit dạng vảy có hai loại cấu tạo chủ yếu là xâm tán và dạng dải

b Trữ lượng quặng graphit mỏ Nậm Thi Lào Cai

Mỏ graphit Nậm Thi Lào Cai đã được Đoàn địa chất 24, dưới sự giúp

đỡ của chuyên gia Liên Xô tìm kiếm – thăm dò từ năm 1958 – 1962 Tuy vậy cho đến nay, mỏ vẫn chưa được nghiên cứu để đưa vào khai thác Trong phạm

vi tìm kiếm thăm dò đã xác định được 8 thân quặng graphit Các thân quặng đều có đặc điểm chung là dạng mạch kéo dài theo phương Tây Bắc – Đông Nam, cắm về Đông Bắc Trong số 8 thân quặng, thân quặng II có trữ lượng lớn nhất 11166,24 nghìn tấn quặng ở trạng thái ướt, chiếm 61,55 % trữ lượng cấp A+B+C1+C2 toàn mỏ, tỷ lệ giữa quặng giầu và nghèo là 74 %.Trữ lượng cấp A+B+C1+C2 toàn mỏ là 18142,89 nghìn tấn quặng ở trạng thái ướt, tỷ lệ quặng giầu đạt 73 %

c Thành phần hóa học các thân quặng của mỏ

Theo báo cáo địa chất, kết quả phân tích hóa học quặng graphit giầu có hàm lượng cacbon 8-50 % và quặng nghèo là 2 – 8 % Quặng giầu được tính với hàm lượng cacbon trong mẫu đơn ≥8 % và quặng nghèo được tính với

hàm lượng cacbon trong mẫu đơn ≥2 % Kết quả tính toán ở một số thân quặng chính như sau:

- Đối với quặng giầu ở thân quặng II, hàm lượng cacbon theo tuyến thăm dò dao động từ 9,86 % đến 14,88 %, trung bình 12,45 % Ở thân quặng

V hàm lượng cacbon theo các công trình thăm dò dao động từ 12,86 % - 17,09%, trung bình 14,68 % Ở thân quặng VIII, hàm lượng cacbon trung bình theo công trình là 13,28 %

- Đối với quặng nghèo ở thân quặng II, hàm lượng cacbon theo tuyến dao động từ 3,30 – 7,60 %, trung bình 5,20 % Ở thân quặng V, hàm lượng cacbon theo công trình thăm dò: 3,20 – 4,2 %, trung bình 3,66 % Ngoài thành phần cacbon, các hợp chất khác có hàm lượng không đáng kể: CaO : 0,0 – 0,98 %; MgO : 0,0 – 2,30 %; SiO2; Fe2O3; Al2O3

I.3 Phương pháp tuyển quặng graphit

Tính nổi của graphit phụ thuộc vào độ lớn của các tinh thể, đặc tính của tạp chất và mức độ ôxy hóa bề mặt, cũng như than graphit thuộc nhóm khoáng vật không cực, có tính kỵ nước tự nhiên rất cao Tính nổi của graphit khá cao so với các khoáng vật khác trong quặng nên graphit thường được tuyển tách ra trước Mặc dù graphit có thể tuyển nổi được chỉ bằng thuốc tạo bọt, tuy nhiên để tuyển nổi triệt để, cũng như trong tuyển nổi than, cần thiết phải sử dụng phối hợp thêm các thuốc tập hợp không cực Thuốc tập hợp dùng để tuyển nổi graphit thường là dầu hỏa (0,2-0,25kg/t) hoặc dầu không cực nào đó, phối hợp với thuốc tạo bọt (dầu thông, T66 ) trong môi trường kiềm (pH=8-9) hoặc môi trường axit (pH=4-5), được tạo bởi xôđa, vôi hoặc axit H2SO4 Để đè chìm các khoáng vật không quặng người ta sử dụng thủy tinh lỏng (0,25-1kg/t), sử dụng florua natri để đè chìm mica (khi chúng có trong quặng)

Graphit dạng vảy có tỷ trọng tương đối nhẹ và có tính kỵ nước tự nhiên cao nên cho phép tuyển nổi cỡ hạt thô hơn Phụ thuộc vào độ lớn của các tinh thể graphit người ta có thể chia quặng graphit ra làm 3 loại: Graphit dạng vảy (với kích thước vảy >0,1 mm), graphit tinh thể đặc sít (kích thước vảy <0,1 mm) và graphit tinh thể ẩn tinh (kích thước vảy <0,01 mm) Graphit dạng vẩy

có tính nổi cao hơn graphit dạng ẩn tinh và dạng đặc sít Tốc độ tuyển nổi chậm nhất là graphit ở dạng ẩn tinh do bề mặt háo nước của chúng, thông

thường graphit dạng ẩn tinh còn chứa một số vật chất hữu cơ gây ra tác dụng

đè chìm graphit khi tuyển nổi

Có 3 yêu cầu cơ bản đối với các sơ đồ tuyển nổi quặng graphit

- Chi phí nhỏ nhất cho khâu nghiền

- Thu hoạch macximum đối với quặng tinh graphit vảy lớn

- Các quặng tinh có độ tro nhỏ nhất

Với mục tiêu giảm chi phí cho khâu nghiền cần thải ngay một lượng lớn ở khâu tuyển chính sau khi nghiền thô (đến 45-55 % cấp -0,074 mm), đối với quặng graphit xâm nhiễm, nghiền đến độ hạt cuối cùng chỉ được thực hiện đối với quặng tinh Để tăng thu hoạch quặng tinh graphit tinh thể lớn có giá trị cao và hiếm người ta thường dùng sơ đồ tuyển nhiều giai đoạn nhằm thải bỏ các khoáng vật không quặng theo mức độ giải phóng các kết hạch từ graphit

Để giảm hàm lượng tro trong quặng tinh thực hiện nhiều lần tuyển tinh dựa trên tính nổi của graphit Thông thường quặng tinh thô cần được tuyển 6-7 lần

và được nghiền bổ sung 2-4 lần Quặng tinh cuối cùng chứa > 90%C được sấy

và phân ra các loại riêng biệt theo độ hạt Trung gian tuyển nổi thường được

sử dụng như sản phẩm graphit đúc chất lượng thấp

I.4 Tình hình nghiên cứu tuyển quặng graphit trong và ngoài nước

a Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài:

Công nghệ tuyển graphit đã được nghiên cứu nhiều ở các nước và đã được áp dụng thành công vào thực tế sản xuất, tạo ra được các loại quặng tinh graphit phục vụ tốt cho các ngành sản xuất như pin, hóa chất, cơ khí, thủy tinh, nồi nấu kim loại, điện cực và các linh kiện điện, graphit được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp do có các tính chất dẫn điện, nhiệt, bôi trơn và trơ

về mặt hóa học Công nghệ tuyển chủ yếu áp dụng phương pháp tuyển nổi, bên cạnh đó còn sử dụng phương pháp tách–chiết để thu hồi quặng tinh graphit chất lượng cao

Liên hợp Stratmin Graphit của Canada đã sản xuất graphit từ quặng đầu có hàm lượng C từ 6-12 %, thu được quặng tinh graphit có hàm lượng C

≥ 85 %

Mỏ graphit trầm tích ở phía nam Ethiopia đã làm giầu quặng graphit bằng phương pháp tuyển nổi từ quặng nguyên khai có hàm lượng từ 7-10% C trung bình là 9,01% C lên 71% C và quặng thải có hàm lượng <1% C

Nhà máy American graphit K0 của Mỹ đã xử lý quặng graphit có hàm lượng C trong quặng nguyên khai là 5,5%, quặng tinh nhận được có hàm lượng C >85% với tỷ lệ thực thu 87% Sơ đồ công nghệ gồm 1 công đoạn tuyển chính, 4 lần tuyển tinh, có hai lần nghiền lại quặng tinh thô

Ở Nga có thể sản xuất 3 loại quặng tinh graphit có chất lượng khác nhau trong 1 sơ đồ công nghệ của 1 nhà máy tuyển, từ quặng đầu có hàm lượng ~7,25% C thu được sản phẩm có chất lượng ~91%C Sơ đồ công nghệ gồm 1 khâu tuyển chính, 5 lần tuyển tinh, hai lần nghiền lại và một lần tuyển vét

b Tình hình nghiên cứu ở trong nước

Graphit được khai thác, chế biến ở các mỏ Mậu A - Yên Bái, Hưng Nhượng (Quảng Ngãi)

Công nghệ khai thác lộ thiên, cơ giới hoá bằng ô tô - máy xúc kết hợp thủ công bán cơ giới chọn lọc quặng giầu sau đó tuyển tiếp để đạt quặng thương phẩm Quặng graphit được làm giàu chủ yếu bằng phương pháp tuyển nổi

Đã có một số nghiên cứu về tuyển quặng graphit như:

-“Nghiên cứu chế độ và sơ đồ tuyển một số mẫu quặng graphit khu moong mỏ Mậu A, Yên Bái” Viện Luyện Kim Theo báo cáo trên thì quặng tinh thu được có hàm lượng đạt yêu cầu, tuy nhiên hàm lượng C trong quặng thải còn tương đối cao Hiện nay, Công ty Khoáng sản Yên Bái đang khai thác

và làm giầu

-“Nghiên cứu công nghệ tuyển mẫu graphit Hưng Nhượng Quảng Ngãi”, năm 1996 Viện Nghiên cứu Mỏ - Luyện kim, nghiên cứu này nhằm nâng cao các chỉ tiêu tuyển của dây chuyền tuyển quặng graphit đã được xây dựng lắp đặt đi vào sản xuất thành công những năm 1990 Xưởng tuyển graphit Hưng Nhượng - Quảng Ngãi đã sản xuất ra quặng tinh graphit 80- 82%C từ nguyên liệu quặng đầu vào dao động từ 30 - 35%C ứng với mức thực thu 67-70% Hiện nay, dây chuyền này đã ngừng hoạt động do nhiều lý

do Tuy nhiên, quặng graphit mỏ Nâm Thi, Lào Cai vẫn chưa được đầu tư nghiên cứu để đưa vào khai thác sử dụng

Sản lượng graphit các năm gần đây (1995 - 1998) đạt từ 1.450-1.850 tấn Nhu cầu sử dụng graphit ở ta còn rất nhỏ, chủ yếu chỉ để sản xuất pin và điện cực

I.5 Các yêu cầu kỹ thuật đối với quặng tinh graphit

Đối với các ngành công nghiệp khác nhau thì yêu cầu chất lượng của graphit cũng khác nhau Tùy thuộc vào dạng khoáng vật và giá trị của graphit

mà người ta chia ra thành các mác và loại tương ứng Dưới đây là tiêu chuẩn chất lượng graphit và lĩnh vực sử dụng của chúng theo tiêu chuẩn của Liên

Xô

Bảng 2: Chất lượng quặng tinh graphit theo ΓOCT 4596- 75

Yêu cầu của mác nguyên

liệu,%

Lĩnh vực sử dụng cơ bản

Chỉ số

ΓT-1 ΓT-2 ΓT-3

Độ tro không lớn hơn 7,0 8,5 10

Hàm lượng Fe tinh theo

xứ, graphit chịu lửa

Bảng 3: Chất lượng quặng graphit dạng tinh thể theo ΓOCT 5279-74

Yêu cầu của mác nguyên

liệu,%

Lĩnh vực sử dụng cơ bản Chỉ số

lớn hơn 1,0 1,0 1,0 ΓЛ -2: Sơn màu, bột bôi

trơn chi tiết đơn giản Thu hoạch %

Bảng 4: Chất lượng quặng tinh graphit cho pin theo ΓOCT 17022– 81

Yêu cầu của mác nguyên liệu,% Lĩnh vựcsử

I.6 Giá và chất lượng đối với quặng tinh graphit trên thị thường

Bảng 5: Giá và chất lượng mốt số quặng tinh graphit điển hình

Yêu cầu chất lượng Giá bán, USD/tấn Tên sản phẩm

H.lượng C, % Độ hạt Năm 2005 Năm 2006Graphite tinh thể lớn 94%÷97% +80 mesh 660-795 800-950 Graphite tinh thể lớn 90% +80 mesh 570-655 570-655 Graphite tinh thể trung bình 94%÷97% +100-80mesh 630-710 730-810 Tinh thể trung bình, carbon, 90% +100-80 mesh 440-495 440-495 Tinh thể trung bình 85%÷87% +100-80 mesh 450-555 420-475 Tinh thể bình thường 94%÷97% +100 mesh 525-640 600-750 Tinh thể bình thường 90% -100 mesh 410-475 410-475

Graphite nhân tạo 99,95% 2.007 10.000

CHƯƠNG II - MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ

MẪU NGHIÊN CỨU II.1 MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU II.1.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu, xác định được công nghệ tuyển graphit để thu được quặng tinh graphit chất lượng cao, hàm lượng C ≥ 85%

- Nghiên cứu xác lập sơ đồ công nghệ tuyển quặng graphit mỏ Nậm Thi, sơ đồ công nghệ có tính khả thi để có thể nghiên cứu ứng dụng vào các

cơ sở sản xuất

II.1.2 Phương pháp nghiên cứu

Để định hướng cho việc lựa chọn công nghệ tuyển quặng graphit mỏ Nậm Thi đã tiến hành phân tích thành phần vật chất mẫu quặng đầu như phân tích khoáng vật thạch học, phân tích hóa học, đặc điểm và thành phần khoáng vật có trong quặng… Một trong những nội dung nghiên cứu thành phần vật chất mẫu là nghiên cứu thành phần độ hạt mẫu, xác định mức thu hoạch, hàm lượng cacbon và mức phân bố cacbon của từng cấp hạt trong mẫu quặng nguyên khai Dựa vào các kết quả phân tích cho thấy mẫu nghiên cứu có thành phần vật chất tương đối phức tạp, ngoài thành phần có ích chính trong mẫu quặng là các khoáng graphit, còn lại là các khoáng đi kèm bao gồm: Thạch anh tự do, felspat, cacbonat, các khoáng thuộc nhóm mica, các khoáng vật chứa sắt

Để tuyển tách graphit ra khỏi các thành phần khoáng tạp đi kèm trong quặng như: Thach anh, felspat, mica và các tạp chất khác không thể thực hiện bằng phương pháp tuyển trọng lực hay tuyển từ mà chỉ có thể sử dụng phương pháp tuyển nổi mới đạt hiệu quả theo yêu cầu

II.1.3 Các thiết bị được dùng trong quá trình nghiên cứu

+ Thiết bị gia công:

- Máy đập hàm 100x150

- Máy đập trục150x 250

- Máy sàng rung 300x600

- Máy nghiền bi sắt 1 lít, 7 lít

+ Thiết bị nghiên cứu tuyển:

- Máy tuyển nổi denver 2,5 lít

- Máy tuyển nổi 1,5 lít

- Máy tuyển nổi 1 lít

- Máy tuyển nổi 0,5 lít

- Máy khuấy thuốc tuyển

- Tủ sấy

- Bộ rây tiêu chuẩn

Nước dùng thí nghiệm là nước máy Hà Nội có độ pH = 6,5-7

II.2 MẪU NGHIÊN CỨU

II.2.1 Mẫu nghiên cứu

Mẫu nghiên cứu công nghệ do Công ty TNHH 1 thành viên tư vấn thiết

kế và khảo sát thăm dò địa chất Khoáng Sản Lào Cai lấy theo phương án lấy mẫu của Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Mẫu được lấy tại 2 hào: Hào 11 tuyến 11 và hào 13 tuyến 12 thân quặng II của mỏ graphit Nậm Thi Mẫu có khối lượng 1300 kg và có các thành phần khoáng vật cơ bản như: Graphit, thạch anh, cacbonat, khoáng chứa sắt, khoáng vật khác

Hàm lượng C trong mẫu nguyên khai 9,45 % C, A= 85,17%

Kết quả phân tích hóa tại Trung tâm Nghiên cứu vật liệu học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội (xem thêm phụ lục), kết quả phân tích hóa kiểm tra đối chứng tại Viện Luyện Kim Đen – Tổng Công Ty Thép Việt Nam (phụ lục)

II.2.2 Gia công mẫu

Mẫu nghiên cứu công nghệ được gia công theo sơ đồ hình 1 Mẫu thí nghiệm được gia công đến -2mm, khối lượng mẫu tối thiểu trong các quá trình phân chia, giản lược được tính theo công thức: Qmin > kd2, (kg) trong đó k = 0,1; d là đường kính hạt lớn nhất khi gia công, tính bằng mm

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

- Mẫu nghiên cứu thành phần vật chất, phân tích hóa

- Các mẫu thí nghiệm công nghệ

- Mẫu lưu

Hình 1: Sơ đồ gia công mẫu nghiên cứu

Mẫu lưu 1/4

Lấy mẫu khoáng tướng, thạch học

Sàng d = 25mm Đập d = 25mm

Lưu 1/2 Sàng d = 10 mm

Đập d = 10 mm

Sàng d = 5 mm

Đập d = 5 mm Sàng d =2 mm

Đập d = 2 mm

Mẫu PT khoáng Mẫu PT hóa Mẫu Thí nghiệm

Mẫu nghiên cứu

II.3 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT CHẤT MẪU

II.3.1 Phương pháp nghiên cứu

Mẫu nghiên cứu thành phần khoáng vật được lấy từ mẫu nghiên cứu công nghệ tuyển khoáng Đã áp dụng các phương pháp phân tích khác nhau như: Phân tích thạch học, phân tích rơnghen (phụ lục 2,3)và giám định dưới kính hiển vi soi nổi MBC - 9 để xác định thành phần vật chất của mẫu nghiên cứu Các mẫu thạch học được phân tích dưới kính hiển vi phân cực AXIOLAB, ngoài ra còn sử dụng các phương pháp phân tích cấp hạt, phân tích hóa để xác định thành phần hóa học và sự phân bố của các thành phần trong các cấp hạt

II.3.2 Kết quả nghiên cứu

Bảng 6 : Thành phần các khoáng vật theo cấp hạt

Thành phần khoáng vật, (%) Cấp hạt

(mm)

Thu hoạch (%)

Rutil, zircon

Bảng 7: Kết quả nghiên cứu thành phần độ hạt mẫu nghiên cứu

Thu hoạch, % Hàm lượng C, % Phân bố, %

Hình 2: Đường đặc tính độ hạt mẫu nghiên cứu Trong đó: β Hàm lượng cacbon; ε: Phân bố cacbon; γ: Thu hoạch cacbon theo cấp hạt

1 0,5

0,250,125

0,0710,04

0

β

0102030405060708090100

*) Mô tả các khoáng vật chủ yếu:

Graphit: Chúng có dạng tấm vẩy phân bố định hướng theo phương cấu tạo của đá, có dạng uốn lượn do bị ép, xen lẫn với các khoáng vật của nền đá

Có những tấm sợi xen lẫn cùng các tấm biotit Mức độ phân bố của graphit không đồng đều Có những chỗ tạo thành đám ổ khá lớn Kích thước bề ngang của tấm từ (0,1 – 0,5) mm, kéo dài (0,5 – 1,5)mm Có chỗ chúng tạo thành các cụm nhỏ Xen kẹp trong graphit có cả limonit và các tấm phi quặng khác

Ảnh 1: Graphit dạng vảy, tấm Thạch anh có dạng hạt méo mó thường tạo thành đám ổ, bị dập vỡ không đều, một số hạt bị rạn nứt mạnh và được hydroxit sắt lấp theo các khe nứt

Ảnh 2: Thạch anh có trong mẫu

Felspat có dạng tấm cát khai rõ, đa số bị biến đổi sét – sericit hoá mạnh, dạng tấm méo mó với kích thước tương đối đều, phân bố đều trong mẫu, ở ven rìa tấm bị biến đổi sét chỉ còn lại tàn dư ở phần trung tâm, một số còn tàn

dư song tinh đa hợp thanh nét mờ

Biotit bị biến đổi muscovit hoá hoặc biến đổi thành vật chất màu đen bẩn phát triển dọc khe nứt cát khai

Ảnh 3: Biotit, muscovit có trong mẫu Limonit và gơtit: Chúng có dạng keo, dạng các đám ổ nhỏ, phân bố rải rác trong mẫu, lấp đầy các lỗ hổng trong phi quặng hoặc xen lẫn trong đám graphit Có những chỗ chúng tạo thành dạng vành riềm men theo các lỗ hổng của các khoáng vật tạo đá

Manhetit: Gặp một số tấm, hạt, hoặc tinh thể tự hình, kích thước 0,1 – 0,7mm, nằm rải rác trong phi quặng Một số tấm có song tinh, có phản chiếu bên trong màu đỏ

Ảnh 4: Một số khoáng vật chứa sắt

Pyrit: Tồn tại dưới dạng hạt tàn dư nằm trong limonit Kích thước hạt 0,1- 0,3mm Pyrit có thể đã bị biến đổi thay thế thành limonit dạng keo

Rutil: Gặp dưới dạng tinh thể nhỏ tự hình, dạng hạt, dạng tấm, hoặc dạng hạt nhỏ, một số tấm có song tinh, có màu phản chiếu bên trong màu đỏ, phân bố rải rác trong nền mẫu

II.3.3 Nhận xét kết quả nghiên cứu thành phần vật chất mẫu

Các kết quả nghiên cứu thành phần vật chất mẫu cho thấy khoáng vật

có ích trong mẫu là graphit, chiếm khoảng 11% và phân bố không đều ở các cấp hạt Graphit có cỡ hạt tương đối lớn 0,1 ÷ 0,3 mm Các khoáng vật

có hại, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm graphit chủ yếu là thạch anh, felspat, mica và các khoáng vật chứa sắt khác v.v

Như vậy để thu hồi quặng tinh graphit với chất lượng cao, cần triệt

để loại bỏ các khoáng vật thạch anh, felspat, mica và các khoáng chứa sắt nằm rải rác, xen kẽ trong mẫu quặng

CHƯƠNG III - NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ

III.1 Nghiên cứu chế độ tuyển

III.1.1 Chế độ nghiền quặng

III.1.1.1 Thời gian nghiền quặng

Các thí nghiệm xác định thời gian nghiền quặng được thực hiện trong máy nghiền bi sắt có dung tích 7 lít Tỷ lệ Bi : Quặng : Nước = 11,25 : 1 : 1 Thời gian nghiền thay đổi từ 2 đến 20 phút, thời gian nghiền được xác định với bước nhảy từ 3 phút đến 5 phút

Kết quả xác định thời gian nghiền được nêu trong bảng 8 và hình 3

Bảng 8: Kết quả nghiên cứu độ mịn phụ thuộc thời gian nghiền

020406080100