Nghiên cứu công nghệ khai thác phù hợp cho các mỏ quặng titan sa khoáng ven biển việt nam

BỘGIÁODỤCVÀ ĐÀOTẠO TRƯỜNGĐẠIHỌCMỎ-ĐỊA CHẤT LÊQ THẢO NGHIÊNCỨUCƠNGNGHỆ KHAITHÁCPHÙHỢP CHOCÁCMỎ QUẶNG TITANSAKHỐNG VENBIỂNVIỆTNAM LUẬNÁNTIẾN SĨKỸTHUẬT HàNội-2020 LÊQ THẢO NGHIÊNCỨUCƠNGNGHỆ KHAITHÁCPHÙHỢP CHOCÁCMỎ QUẶNG TITANSAKHOÁNG VENBIỂNVIỆTNAM Ngành: Khai thác mỏMãsố:9.52.05.03 LUẬNÁNTIẾNSĨKỸTHUẬT NGƯỜIHƯỚNGDẪN KHOAHỌC: GS.TS.B Ù I XUÂN NAM PGS.TS.VŨĐÌNHHIẾU HàNội-2020 LỜICAMĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kếtquảt r o n g l u ậ n n l t r u n g t h ự c v c h a t n g đ ợ c a i c ô n g b ố t r o n g b ấ t k ỳ c ơngtrìnhnàokhác Tácgiảluận án LêQ Thảo LỜICÁMƠN LuậnántiếnsĩkỹthuậtngànhKhaithácmỏvớiđềtài“Nghiêncứucơngnghệkhaithácphùhợp cho mỏ quặng titan sa khoáng ven biển Việt Nam” kết quảcủa q trình nghiên cứu, cố gắng khơng ngừng tác giả suốt thời gian quavới giúp đỡ tận tình thầy, giáo Trường Đại học Mỏ - Địa chất, nhàkhoahọctrongngànhmỏ,bạnbè,đồngnghiệpvàsựủnghợtừgiađình Với tình cảm chân thành, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệuTrường Đại học Mỏ - Địa chất, Phòng Đào tạo Sau đại học, Ban chủ nhiệm KhoaMỏ, Ban chủ nhiệm tập thể thầy, cô giáo Bộ môn Khai thác lộ thiên cácthầy, cô giáo Trường Đại học Mỏ - Địa chất quan tâm, tạo điều kiện giúpđỡtrongsuốtqtrìnhhọctập,cơngtácvànghiêncứu Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới GS.TS BùiXuân Nam PGS.TS Vũ Đình Hiếulà người thầy trực tiếp hướng dẫn khoa họcđã dành nhiều thời gian, công sức để hướng dẫn, giúp đỡ đợng viên tác giảtrongsuốtqtrìnhthựchiệnnghiêncứuvàhồnthànhluậnán Tácgiảxingửilờicảmơntớicácnhàkhoahọc,đặcbiệtlàPGS.TS.NGƯTHồSĩGiao,đãcón hiềugợiýbổíchchoNCStrongqtrìnhhồnthànhluậnán Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới Phịng lợ thiên - Viện Khoa học Côngnghệ mỏ, Viện Nghiên cứu Khoa học Cơng nghệ Mỏ Luyện kim; Sở TN&MTBình Thuận, Ninh Thuận, Bình Định Tổng cục Địa chất Khống sản ViệtNam; cơng ty khai thác titan tồn quốc đơn vị, cá nhân tạo điềukiện cung cấp tài liệu, số liệu trình làm NCS Cuối cùng, xin chânthành cảm ơn nhà khoa học, bạn bè, đồng nghiệp nước quốc tế, đại giađìnhđãlngiúp đỡvàhỡtrợtơitrong qtrìnhnghiên cứuvàhồnthànhluậnán HàNội,ngày24 tháng08năm 2020 Tácgiảluậnán LêQuíTháo MỤCLỤC LỜICAM ĐOAN i LỜICÁMƠN ii MỤCLỤC iii DANHMỤCBẢNGBIỂU .vi DANHMỤCCÁCHÌNHVẼ viii DANHMỤCCÁCCHỮVIẾTTẮT xii MỞĐẦU CHƯƠNG1.TỔNGQUANVỀKHAITHÁCTITANSAKHOÁNGVENBIỂNTRÊN THẾGIỚIVÀ VIỆTNAM TITANsakhốngvàtầmquantrọngcủanó Khái quátchung vềtitansakhoáng Tầmquantrọng củatitansakhoáng Các sảnphẩmchínhtừtitansa khoáng TỔNGQUANVỀ TITANSAKHỐNGTRÊNTHẾGIỚI Titan sakhốngtrênthếgiới Cơngnghệkhaitháctitansakhốngtrênthếgiới 14 Đánhgiáchung vềviệcthuhồititan sakhoángtrênthếgiới .16 TỔNGQUANVỀ TITANSAKHOÁNG VIỆTNAM .17 Tiềmnăngtitan sakhoángViệtNam 17 TitansakhốngkhuvựcBìnhThuận 21 CơngnghệkhaitháctitansakhốngtạiViệtNam 25 Những nghiêncứuvềkhaitháctitansa khoángvenbiểnViệt Nam 33 1.4.KẾTLUẬN CHƯƠNG .35 P H Â N L O Ạ I C Á C M Ỏ T I T A N S A K H O Á N G V E N B I Ể N V I Ệ T NAM 36 2.1 PHÂNLOẠI MỎTHEOĐIỀUKIỆN ĐỊACHẤT .36 2.1.1 Hìnhtháithânquặng 37 2.1.2 Kích thướcthân quặng 37 2.1.3 Thànhphầnvậtchất 37 2.1.4 Đợ hạtkhốngvậtquặng 38 2.2 PHÂNLOẠIMỎTHEOĐIỀUKIỆN ĐỊACHẤTTHỦY VĂN 40 2.3 PHÂNLOẠIMỎ THEOQUYMÔ 42 2.4 PHÂNLOẠI MỎ THEOĐẶCĐIỂMCÔNGNGHỆKHAITHÁC .45 2.4.1 Tổngquancông nghệkhaithácbằngsứcnước .45 2.4.2 Cácsơđồcơngnghệkhaitháctitansakhốngvenbiển .48 2.4.3 Cơngnghệkhaitháctitansakhốngvenbiển 50 2.4.4 Phânloạ i c c m ỏ t it a ns a kh oá ng ve n b i ể n v i ệ t na m the ođặ c đ iể m côn gnghệkhaithác 62 2.5 KẾTLUẬN CHƯƠNG 64 CHƯƠNG3.NGHIÊNCỨUCƠNGNGHỆKHAITHÁCPHÙHỢPCHOCÁCMỎT ITANSAKHỐNGVEN BIỂN VIỆTNAM 66 3.1 CÁCT I Ê U C H Í Đ Á N H G I Á C Ô N G N G H Ệ K H A I T H Á C P H Ù H Ợ P C H O CÁCMỎQUẶNGTITANSA KHOÁNGVENBIỂN VIỆTNAM 66 3.1.1 Cácsơđồcơngnghệkhaitháckhảthichocácmỏquặngtitansakhốngven biểnViệtNam 66 3.1.2 Xácđịnhtrìnhtựkhaitháchợplýchocácmỏquặngtitansakhốngvenbiển ViệtNam83 3.1.3 Xácđịnhlượngnướccầnthiếtchokhaitháccácmỏquặngtitansakhoángvenbiển ViệtNam 87 3.1.4 Đánhg i ổ n đ ị n h b m ỏ c h o c c m ỏ q u ặ n g t i t a n s a k h o n g v e n b i ể n ViệtN a m 94 3.1.5 Xácđịnhphươngáncảitạovàphụchồimơitrườngcácmỏquặngtitansakhống venbiểnViệt Nam 101 3.1.6 Hiệuquảkinhtếkhaitháccácm ỏ q u ặ n g t i t a n s a k h o n g v e n b i ể n ViệtN a m .104 3.2 XÂYD Ự N G S Ơ Đ Ồ K H Ố I X Á C Đ Ị N H C Ô N G N G H Ệ K H A I T H Á C P H Ù HỢPCHOCÁC MỎ QUẶNG TITANSAKHOÁNGVENBIỂN VIỆTNAM.106 3.2.1 Xâydựngsơđồkhốixác địnhcơngnghệkhaithácphùhợ pchocácmỏ q uặngtitan sakhống venbiểnViệtNam .106 3.2.2 Xâydựngc h n g t r ì n h m y tínhx c đ ị n h c ôn g n g h ệ k h a i t há c p hù h ợ p chocác mỏ quặngtitan sakhoángvenbiển ViệtNam 106 3.3 KẾTLUẬN CHƯƠNG 111 CHƯƠNG4.ÁPDỤNGTHỬNGHIỆMCHOMỎTITANSAKHỐNGN A M SUỐIN HUM,TỈNHBÌNHTHUẬN 113 4.1 CÁCTHÔNGTINCỦAMỎNAMSUỐINHUM .113 4.1.1 Đặcđiểmđịa chất mỏ .113 4.1.2 Đặcđiểmđịachấtthủyvăn 113 4.1.3 Đặcđiểmđịachấtcơngtrình 115 4.1.4 Cácthôngtinkháccủamỏnamsuối nhum 116 4.2 KẾTQUẢ 116 4.2.1 Sơ đồcôngnghệkhaithác 116 4.2.2 Trìnhtự khaithác 122 4.2.3 Lượngnướccần thiết .122 4.2.4 Ổn địnhbờ mỏ 124 4.2.5 Cảitạo,phụchồimôitrường 125 4.2.6 Hiệu quảkinhtế .125 4.3 KẾTLUẬN CHƯƠNG 126 KẾTLUẬNVÀKIẾN NGHỊ 127 DANHMỤCCÁCCƠNGTRÌNHĐÃCƠNGBỐ 129 LIÊNQUANĐẾN LUẬNÁNCỦANGHIÊNCỨUSINH 129 TÀILIỆU THAM KHẢO .130 PHỤLỤC .137 DANHMỤCBẢNGBIỂU Bảng1.1 Sản lượngkhaitháctitan một số nước Bảng1.2 Thốngkêtrữlượngquặng titan thếgiới Bảng1.3 Tổnghợp phươngpháp khai thácmột số mỏ thếgiới .16 Bảng1.4 Trữlượng, tàinguyên quặngtitansakhoángven biển Việt Nam .18 Bảng1.5 Thôngtin cácmỏ titan sakhoángven biển Việt Nam .19 Bảng1.6 Kết quảđịnh tính thành phầnquặngtitan tỉnh Bình Thuận .23 Bảng1.7 Trữlượngvàtài nguyênquặngtitan tỉnh Bình Thuận 24 Bảng 1.8 Bảng thống kế sản lượng trung bình năm khai thác mợt số mỏ titan sakhốngven biển Việt Nam .29 Bảng2.1.Đặcđiểm ĐCTVcủacácmỏ titan sakhoángven biển Việt Nam 40 Bảng2.2 Phân loạicácmỏ titan sakhoángven biển ViệtNam theo quymômỏ .43 Bảng2.3 Phân loại hệthốngkhai thácsứcnướccủaG.A Nurôc .46 Bảng 2.4 Phân loại mỏ titan sa khoáng ven biển Việt Nam theo đặc điểm công nghệkhaithác 63 Bảng3.1 So sách một sốchỉ tiêu côngnghệkhi sửdụngthiết bị Tamaclon 70 Bảng3.2 Kích thướchốbơm 75 Bảng3.3 Tốcđộvận tảiđất đátrongống .80 Bảng3.4 Xácđịnh hệsố masátbằngthựcnghiệm .81 Bảng 3.5 Chỉ tiêu tiêu hao nước thực tế mỏ titan sa khoáng ven biển Việt Nam khikhaitháctheo sơđồ côngnghệ1 92 Bảng 3.6 Chỉ tiêu tiêu hao nước thực tế mỏ titan sa khoáng ven biển Việt Nam khikhaitháctheo sơđồ côngnghệ3 92 Bảng 3.7 Chỉ tiêu tiêu hao nước thực tế mỏ titan sa khoáng ven biển Việt Nam khikhaitháctheo sơđồ côngnghệ5 93 Bảng3.8 Sựthayđổi độổn định phụtḥcvào gócdốcbờ mỏ .96 Bảng3.9.Bảngchuẩn bịkhốilượngmẫuvới hàmlượngsét khácnhau .97 Bảng 3.10 Tổng hợp kết đo thông số khảo sát tầng quặng (ở trạng thái khô, độẩm0%)khi tỉ lệsét thayđổi 5%, 10%, 15%, 20% 99 Bảng 3.11 Tổng hợp kết đo thông số khảo sát tầng quặng (ở trạng thái ẩm15%)khi tỉ lệsét thayđổi 5%, 10%, 15%, 20% 100 Bảng 3.12 Tổng hợp kết đo thông số khảo sát tầng quặng (ở trạng thái ẩm30%)khi tỉ lệsét thayđổi 5%, 10%, 15%, 20% 100 Bảng 3.13 Chi phí cải tạo, phục hồi môi trường thực tế mỏ titan sa khoáng venbiểnViệtNam .103 Bảng4.1 Tổnghợpcácgiá trị đặctrưngcủatầng chứanướclỗ hổng .114 Bảng4.2 Tổnghợp cácchỉ tiêu cơlýtrongtầngcátđỏ 115 Bảng4.3 Tổnghợpcácchỉ tiêu lýtrongtầngcát xám 115 Bảng4.4 Tổnghợpchủngloại số lượngthiết bị -Sơ đồ côngnghệ1 118 Bảng4.5 Tổnghợpchủngloại số lượngthiết bị -Sơ đồ côngnghệ3 120 Bảng4.6 Tổnghợpchủngloại số lượngthiết bị -Sơ đồ côngnghệ5 121 DANHMỤCCÁCHÌNHVẼ Hình1.1 Bản đồ khu vựckhai tháctitan sakhoángtại Australia Hình1.2 Khu vựcmỏJacinth -Ambrosia, Australia 10 Hình 1.3 Bản đồcácvùngquặngtitansakhốngtại TrungQuốc 11 Hình1.4.Khai tháctitan sakhốngtại Richards Bay,Nam Phi .12 Hình 1.5 Khai tháctitansakhốngtại Mozambicbởi cơngtyKenmareResources 13 Hình1.6 Phươngpháp khai thácướt sửdụngtàukhaitháckết hợp 14 vớicáctrạmtuyểnnổitạiP h í a BắcđảoStradboke 14 Hình1.7.PhươngphápkhaitháckhơápdụngtạimỏIlukaDouglas,Victory,Australia .15 Hình1.8 Bản đồ vị trí cácmỏ titan sakhốngvenbiển ViệtNam 21 Hình1.9 Hình ảnh phântích mẫu titan sakhốngkhu vựcBình Thuận 22 Hình1.10 Hìnhảnh NCS thựcthiện phân tíchmẫu thiếtbị XRD 23 Hình1.11.Kết quảphântíchXRD mẫutitansakhốngBình Thuận 23 Hình1.12 Sơ đồ minhhọacơngnghệkhai tháctitan, tuyển sơbợvàthải cát 26 Hình1.13 Hệthốngbèvít xoắn tuyển thơ mỏ titan CươngGián, HàTĩnh 27 Hình1.14 Sơ đồ cơngnghệtuyểnthơ quặngtitansakhống 27 Hình1.15.Cơngtáckhai thác,tuyểnsơbợvàthảicát tạiBìnhĐịnh 28 Hình1.16 Tầngkhai thácbị lởdo chiều sâu khaitháclớn 29 Hình1.17 Minh họatrìnhtựkhai thác, thảicátchưahợp lý 30 Hình1.18 Nguycơmấtan tồn khibờ mỏ bịtrượt lở 31 Hình2.1.TrầmtíchbiểnHalocenởvùngQuảngXương, ThanhHóa 37 Hình2.2.TrầmtíchbiểnPleistocen(cátđỏ)NinhThuận 37 Hình2.3 Phânloại mỏ titan sakhoángvenbiển ViệtNam theo điềukiện địachất 39 Hình2 P h â n l o i c c m ỏ t i t a n s a k h o n g v e n b i ể n V i ệ t N a m t h e o đ i ề u k i ệ n đ ị a c h ấ t thủyvăn 42 Hình2.5 Phân loại mỏ titan sakhốngven biểnViệt Nam theo quymơ củamỏ 44 Hình2.6.Cácsơđồ HTKTtheophânloạicủaGiáosưG.A.Nurơc 48 Hình2.7 Sơ đồ tổngqt cơngnghệkhai tháctitan sakhoángven biển 49