Nghiên cứu công nghệ tuyển quặng graphit vùng Yên Bái Yên Thái bằng hỗn hợp thuốc tự pha chế

MỤC LỤCDANH MỤC BẢNG BIỂU5MỞ ĐẦU6Chương 19TÌNH HÌNH KHAI THÁC, TUYỂN VÀ CHẾ BIẾN QUẶNG GRAPHIT TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM91.1. Đặc điểm tính chất và lĩnh vực áp dụng của graphit91.1.1. Đặc điểm tính chất của graphit91.1.2. Lĩnh vực áp dụng và tiêu chuẩn chất lượng của graphit101.2. Tình hình khai thác, tuyển và chế biến quặng graphit trên thế giới131.2.1. Tình hình khai thác và tiêu thụ quặng graphit trên thế giới131.2.2. Công nghệ tuyển và chế biến quặng graphit trên thế giới141.3. Tình hình khai thác, tuyển và chế biến quặng graphit tại Việt Nam181.3.1. Tình hình khai thác và tiêu thụ quặng graphit tại Việt Nam181.3.2. Công nghệ tuyển và chế biến quặng graphit tại Việt Nam191.3.3. Các nghiên cứu tuyển quặng graphit tại Việt Nam191.4. Nhận xét21Chương 222MẪU NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU222.1. Mẫu nghiên cứu222.1.1. Lý lịch mẫu nghiên cứu222.1.2. Tóm tắt kết quả tìm kiếm thăm dò222.1.3. Tính chất mẫu nghiên cứu242.2. Phương pháp nghiên cứu25Chương 327NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG GRAPHIT27VỚI HỖN HỢP THUỐC TỰ PHA CHẾ273.1. Thí nghiệm độ mịn nghiền của sản phẩm sau nghiền273.2. Thí nghiệm thay đổi nồng độ pha rắn của bùn tuyển nổi273.3. Thí nghiệm xác định chi phí hỗn hợp thuốc tuyển tối ưu293.4. Thí nghiệm xác định chi phí thuốc điều chỉnh môi trường tối ưu303.5. Thí nghiệm xác định chi phí thuốc đè chìm tối ưu323.6. Thí nghiệm tuyển nổi vòng hở333.6.1. Sơ đồ tuyển loại 1 với 6 khâu tuyển tinh343.6.2. Sơ đồ tuyển loại 2 với 3 khâu tuyển tinh363.6.2. Sơ đồ tuyển loại 2 với 4 khâu tuyển tinh373.6.3. Sơ đồ tuyển loại 2 với 6 khâu tuyển tinh403.6.4. Sơ đồ tuyển loại 2 với 7 khâu tuyển tinh423.7 Tuyển sơ đồ vòng kín443.7.1 Tuyển sơ đồ vòng kín với 4 lần tuyển tinh443.7.2 Tuyển sơ đồ vòng kín với 6 khâu tuyển tinh46KẾT LUẬN48TÀI LIỆU THAM KHẢO52

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

KIỀU VĂN HÒA

NGHIÊN CỨU PHA CHẾ HỖN HỢP THUỐC TUYỂN ĐỂ

TUYỂN NỔI QUẶNG GRAPHIT VÙNG

YÊN THÁI – YÊN BÁI

Ngành: Kỹ thuật tuyển khoáng

Mã số: 60520607

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Phạm Văn Luận

Hà Nội - 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

KIỀU VĂN HÒA

NGHIÊN CỨU TUYỂN NỔI QUẶNG GRAPHITE

VÙNG YÊN THÁI - YÊN BÁI

Ngành: Kỹ thuật tuyển khoáng

Người hướng dẫn: T.S Phạm Văn Luận

Hà Nội , 6/2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

KIỀU VĂN HÒA

NGHIÊN CỨU TUYỂN NỔI QUẶNG GRAPHITE

VÙNG YÊN THÁI - YÊN BÁI

Ngành: Kỹ thuật tuyển khoáng

Người hướng dẫn: T.S Phạm Văn Luận

Hà Nội , 6/2016

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU 5

MỞ ĐẦU 6

Chương 1 9

TÌNH HÌNH KHAI THÁC, TUYỂN VÀ CHẾ BIẾN QUẶNG GRAPHIT TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 9

1.1 Đặc điểm tính chất và lĩnh vực áp dụng của graphit 9

1.1.1 Đặc điểm tính chất của graphit 9

1.1.2 Lĩnh vực áp dụng và tiêu chuẩn chất lượng của graphit 10

1.2 Tình hình khai thác, tuyển và chế biến quặng graphit trên thế giới 13

1.2.1 Tình hình khai thác và tiêu thụ quặng graphit trên thế giới 13

1.2.2 Công nghệ tuyển và chế biến quặng graphit trên thế giới 14

1.3 Tình hình khai thác, tuyển và chế biến quặng graphit tại Việt Nam 18

1.3.1 Tình hình khai thác và tiêu thụ quặng graphit tại Việt Nam 18

1.3.2 Công nghệ tuyển và chế biến quặng graphit tại Việt Nam 19

1.3.3 Các nghiên cứu tuyển quặng graphit tại Việt Nam 19

1.4 Nhận xét 21

Chương 2 22 MẪU NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 Mẫu nghiên cứu 22

2.1.1 Lý lịch mẫu nghiên cứu 22

2.1.2 Tóm tắt kết quả tìm kiếm thăm dò 22

2.1.3 Tính chất mẫu nghiên cứu 24

2.2 Phương pháp nghiên cứu 25

Chương 3 27 NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG GRAPHIT 27 VỚI HỖN HỢP THUỐC TỰ PHA CHẾ 27 3.1 Thí nghiệm độ mịn nghiền của sản phẩm sau nghiền 27

3.2 Thí nghiệm thay đổi nồng độ pha rắn của bùn tuyển nổi 27

3.3 Thí nghiệm xác định chi phí hỗn hợp thuốc tuyển tối ưu 29

3.4 Thí nghiệm xác định chi phí thuốc điều chỉnh môi trường tối ưu 30

3.5 Thí nghiệm xác định chi phí thuốc đè chìm tối ưu 32

3.6 Thí nghiệm tuyển nổi vòng hở 33

3.6.1 Sơ đồ tuyển loại 1 với 6 khâu tuyển tinh 34

3.6.2 Sơ đồ tuyển loại 2 với 3 khâu tuyển tinh 36

3.6.2 Sơ đồ tuyển loại 2 với 4 khâu tuyển tinh 37

3.6.3 Sơ đồ tuyển loại 2 với 6 khâu tuyển tinh 40

3.6.4 Sơ đồ tuyển loại 2 với 7 khâu tuyển tinh 42

3.7 Tuyển sơ đồ vòng kín 44

3.7.1 Tuyển sơ đồ vòng kín với 4 lần tuyển tinh 44

3.7.2 Tuyển sơ đồ vòng kín với 6 khâu tuyển tinh 46

KẾT LUẬN48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ tuyển tiêu biểu của một nhà máy tuyển graphit Trung Quốc 17

Hình 1.2 : Sơ đồ tuyển mẫu graphit Yên Thái 20

Hình 2.1: Sơ đồ thí nghiệm 26

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của thu hoạch, thực thu và hàm lượng C trong quặng tinh vào nồng độ pha rắn 28

Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của thu hoạch, thực thu và hàm lượng C trong quặng tinh vào chi phí hỗn hợp thuốc tuyển 30

Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của thu hoạch, thực thu và hàm lượng C trong quặng tinh vào chi phí xô đa 32

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của thu hoạch, thực thu và hàm lượng C trong quặng tinh vào chi phí thuốc đè chìm 33

Hình 3.5 Sơ đồ tuyển vòng hở loại 1 với 6 khâu tuyển tinh 35

Hình 3.6: Sơ đồ tuyển loại 2 với 3 khâu tuyển tinh 37

Hình 3.7: Sơ đồ tuyển loại 2 với 4 khâu tuyển tinh 39

Hình 3.8: Sơ đồ tuyển vòng hở loại 2 với 6 khâu tuyển tinh 41

Hình 3.9: Sơ đồ tuyển vòng hở loại 2 với 7 khâu tuyển tinh 43

Hình 3.10: Sơ đồ tuyển vòng kín loại 1với 4 khâu tuyển tinh 45

Hình 3.11: Sơ đồ tuyểnloại 2 vòng kín với 4 khâu tuyển tinh 47

Hình 3.12: Sơ đồ tuyển loại 2vòng kín với 6 khâu tuyển tinh 49

Hình 5.11: Sơ đồ kiến nghị 52

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Đặc điểm của các loại graphit tự nhiên [7] 9

Bảng 1.2: Lĩnh vực và nhu cầu sử dụng graphit trên thế giới năm 2012 [7] 10

Bảng 1.3: Mác chất lượng quặng tinh graphit (TCVN 4688: 2008) [2] 10

Bảng 1.4: Mác chất lượng quặng tinh graphit (TCVN 4688: 2008) [2] 11

Bảng 1.5: Chất lượng quặng tinh graphit theo OCT 4596- 75 [2] 11

Bảng 1.6: Chất lượng quặng graphit dạng tinh thể theo OCT 5279-74 [2] 11

Bảng 1.7: Chất lượng quặng tinh graphit cho pin theo OCT 17022- 81 [2] 12

Bảng 1.8: Trữ lượng graphit một số nước trên thế giới (Theo USGS) [4] 12

Bảng 1.9: Sản lượng graphit của Thế giới (theo DNPM-DIDEM) [5] 13

Bảng 1.10: Một số nhà máy sản xuất Graphit lớn trên thế giới [7] 15

Bảng 1.11: Trữ lượng tài nguyên graphit dự báo [7] 17

Bảng 2.1: Tọa độ các điểm khép gọc khu thăm dò [2] 21

Bảng 2.2: Kết quả tìm kiếm tỷ mỷ graphít Khu Yên Thái - Yên Bái [2] 22

Bảng 2.3: Tổng trữ lượng graphit khu vực Yên Thái [2] 22

Bảng 2.4: Kết quả phân tích thành phần hóa học 23

Bảng 2.5: Kết quả phân tích thành phần khoáng vật 24

Bảng 3.1: Kết quả xác định nồng độ pha rắn tối ưu 27

Bảng 3.2: Kết quả xác định chi phí hỗn hợp thuốc tối ưu 28

Bảng 3.3: Kết quả xác định chi phí hỗn hợp thuốc tối ưu 30

Bảng 3.4: Kết quả xác định chi phí hỗn hợp thuốc tối ưu 32

Bảng 3.5: Kết quả tuyển vòng hở loại 1 với 6 lần tuyển tinh 33

Bảng 3.6: Kết quả tuyển vòng hở loại 2 với 3 khâu tuyển tinh 35

Bảng 3.7: Kết quả tuyển vòng hở loại 2 với 4 khâu tuyển tinh 37

Bảng 3.8: Kết quả tuyển vòng hở loại 2 với 6 khâu tuyển tinh 39

Bảng 3.9 Kết quả tuyển vòng hở loại 2 với 7 khâu tuyển tinh 41

Bảng 3.10 Kết quả tuyển sơ đồ loại 1 vòng kín với 4 lần tuyển tinh 43

Bảng 3.11: Kết quả tuyển sơ đồ vòng kín với 4 khâu tuyển tinh 45

Bảng 3.12: Kết quả tuyển sơ đồ vòng kín với 6 khâu tuyển tinh 47

Bảng 5.11 Các chỉ tiêu dự kiến 51

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Graphit có rất nhiều ưu điểm so với với các vật liệu khác và nó là một niềm hyvọng lớn cho vật liệu tiên tiến trong tương lai Graphit có khả năng chống sốc nhiệt,

là vật liệu duy nhất mà đặc tính cơ học tăng theo nhiệt độ, có hệ số giãn nở nhiệtthấp, dễ dàng gia công, không tan chảy nhưng thăng hoa ở nhiệt cao (3400ºC), trơ

về mặt hóa học và có khối lượng riêng rất thấp… Vì vậy, graphit được sử dụngnhiều trong các lĩnh vực như: điện - điện tử; cơ khí; hóa học; luyện kim; hàngkhông, hạt nhân và vật liệu mới

Trữ lượng quặng graphit ở nước ta được dự báo khoảng 29 triệu tấn và tậptrung đến 70% ở khu vực Lào Cai – Yên Bái Theo đánh giá của Bộ Công Thương,nhu cầu quặng graphit thương phẩm trong nước đến năm 2020 là 30 nghìn tấn vàđến năm 2025 là 35 nghìn tấn Vì vậy, sản lượng khai thác và tuyển quặng graphittrong những năm gần đây ngày càng tăng

Để thu được quặng tinh graphit chứa 80 – 90%C, thì phương pháp tuyển được

sử dụng chủ yếu là tuyển nổi Nhưng hiện nay, ở trong nước chưa có cơ sở nào phachế và sản xuất hỗn hợp thuốc tuyển để tuyển quặng phit

Vì vậy đề tài: Nghiên cứu công nghệ tuyển quặng graphit vùng Yên Bái-Yên

Thái bằng hỗn hợp thuốc tự pha chế là hết sức cần thiết nhằm chủ động công nghệ

sản xuất thuốc tuyển graphit, giảm chi phí sản xuất cho nhà máy tuyển graphit YênThái, đồng thời mở ra khả năng ứng dụng cho các mỏ quặng raphit khác ở ViệtNam

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu tuyển nổi quặng graphit vùng Yên Thái –Yên Bái bằng hỗn hợp thuốc tự pha chế

Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu pha chế hỗn hợp thuốc tuyển và chế độ côngnghệ tuyển với các hỗn hợp thuốc tuyển này, để có thể chủ động được nguồn thuốctuyển

3 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu tuyển mẫu quặng graphit Yên Thái bằng hỗn hợpthuốc tự pha chế nhằm thu được sản phẩm tinh quặng graphit có

hàm lượng C >85% Đồng thời xác định được ảnh hưởng của cácloại thuốc tuyển đến quá trình tuyển nổi graphit và tìm ra chi phítối ưu

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài

 Tổng quan về khoáng sản graphit: Đặc điểm, tính chất, lĩnh vực sử dụng củagraphit Tiêu chuẩn chất lượng tinh quặng graphit Tình hình khai thác tuyểnquặng graphit trên Thế Giới và Việt Nam

 Giới thiệu về mỏ graphit Yên Thái – Yên Bái, phân tích thành phần vật chấtmẫu quặng nguyên khai

 Nghiên cứu chế độ công nghệ tuyển quặng graphit Yên Thái – Yên Bái vớihỗn hợp thuốc tuyển mới pha chế

5 Phương pháp nghiên cứu

Thu thập các tài liệu, các quy trình công nghệ và các nghiêncứu về tuyển graphit trên thế giới và trong nước Đánh giá tổngquan về tình hình khai thác, chế biến và nghiên cứu chế biếnkhoáng sản graphit

Để định hướng cho công việc lựa chọn, điều chế hỗn hợp thuốctuyển và tuyển tách graphit ra khỏi các khoáng vật đi kèm, đã tiếnhành phân tích thành phần vật chất mẫu đầu Đánh giá thànhphần khoáng vật, thành phần hóa học từ đó định hướng cho cácnghiên cứu tiếp sau

Tiến hành thí nghiệm trong phòng thí nghiệm của Bộ mônTuyển khoáng

Tổng hợp số liệu, đánh giá và viết báo cáo

Chương 1 TÌNH HÌNH KHAI THÁC, TUYỂN VÀ CHẾ BIẾN QUẶNG

GRAPHIT TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1 Đặc điểm tính chất và lĩnh vực áp dụng của graphit

1.1.1 Đặc điểm tính chất của graphit

Graphit là một dạng thù hình của cacbon Graphit là khoángvật mềm, có độ cứng từ 1,2 (theo thang Mohs) và khối lượng riêng2,09-2,23 g/cm3 Graphit có màu xám đến màu đen, mờ đục và cóánh kim Khác với kim cương, graphit có độ dẫn nhiệt, dẫn điệncao, nhiệt độ nóng chảy rất cao (> 3800oC), ổn định ở nhiệt độcao, đặc biệt trơ về mặt hóa học

Các khoáng chất tự nhiên chứa graphit bao gồm: thạch anh,calcit, mica, thiên thạch, chứa sắt và tuamalin Tinh thể graphithoàn chỉnh vô cùng hiếm, chúng tạo thành những tấm lục giác, đôikhi có vết khía tam giác trên mặt, tập hợp thành vảy mỏng, nhữngkhối hình que hay hình thoi rất hiếm

Graphit gồm 2 loại: tự nhiên và nhân tạo Graphit tự nhiênđược sản xuất từ quặng tinh graphit với hàm lượng và kích thướchạt khác nhau Graphit nhân tạo được sản xuất chủ yếu từ nguồncốc dầu mỏ

Graphit được phát hiện có nguồn gốc từ quá trình biến chất làphổ biến hơn so với graphit có trong dung nham núi lửa Dù theocách nào thì nhiệt độ cao, áp suất cao cùng môi trường hoànnguyên là các điều kiện tiên quyết cho sự hình thành graphit

Graphit hình thành tự nhiên là các tinh thể tinh khiết, tuynhiên hình thức tồn tại của chúng trong các loại quặng là khácnhau Graphit vô định hình được hình thành từ quá trình biến chấtcác vỉa than antraxit tồn tại trước đó, graphit dạng vảy được cho làhình thành dưới các đại dương sâu, lắng đọng cacbon hữu cơ

Ngoài ra, còn tồn tại một số hình thức khác của graphit như cácmảnh graphit xâm nhiễm trong mỏ đá cẩm thạch hay graphit dạngvân, dạng mạch.

Graphit thường đi cùng với các khoáng vật: Thạch anh, canxit,pyrite, biotit hay rutin, augit…Trong tự nhiên graphit tồn tại theo 3kiểu quặng : Quặng graphit dạng vẩy, quặng graphit tinh đám vàthan biến chất

Quặng graphit vẩy có 3 kiểu nguồn gốc: Quặng biến chất,

quặng biến chất tiếp xúc trao đổi và quặng pecmatit tiếp xúc vàsilexit

Mỏ graphit tinh đám có nguồn gốc macma Trong mỏ

macma graphit tụ thành bướu, ổ, mạch hoặc dàn đều khắp, như làsản phẩm kết tinh từ hợp phần thể khí của macma

Than bị biến chất Tùy vào điều kiện biến chất mà sinh ra cả

một dãy sản phẩm biến chất từ antraxit sang graphit ẩn tinh Ởmức biến chất thấp thì ngay trong một mỏ cũng có thể gặp cảantraxit và graphit.Song ở mức biến chất cao hơn, mỏ vẫn giữđược cái vẻ chung của một mỏ than và graphit vẫn có những nétgiống với than khoáng, có khi giữ được cả dấu vết thực vật

Bảng 1.1: Đặc điểm của các loại graphit tự nhiên [7]

Tinh thểthô

1.1.2 Lĩnh vực áp dụng và tiêu chuẩn chất lượng của graphit

Do graphit có nhiều đặc tính vượt trội nên nó được ứng dụngtrong nhiều lĩnh vực khác nhau Theo USGS (cục khảo sát địa chấtHoa Kỳ) năm 2012, nhu cầu tiêu thụ graphit trên thế giới như bảng1.2

Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của graphit hàng hóa là độ tro và

cỡ vẩy Song graphit thuộc các mỏ khác nhau thì có tính chất kỹthuật khác nhau ngay cả khi có độ tro và cỡ vẩy ngang nhau Dovậy việc dùng lẫn lộn graphit khác mỏ nhau sẽ trở ngại cho quytrình sản xuất Hiện nay người ta mới chỉ đề ra được các yêu cầu

kỹ thuật đối với graphit cho một số nghề quan trọng, còn một sốnghề khác vẫn dựa chủ yếu vào kinh nghiệm thực tế, truyền thốngsản xuất và thói quen dùng khoáng liệu này

Bảng 1.2: Lĩnh vực và nhu cầu sử dụng graphit trên thế giới năm 2012 [7]

Bảng 1.3: Mác chất lượng quặng tinh graphit (TCVN 4688: 2008) [2]

Gr - S Graphit sạch Các nhu cầu đặc biệt như sản xuất

Gr - D Graphit đúc Quét khuôn đúc

Bảng 1.5; 1.6; 1.7 là tiêu chuẩn chất lượng graphit và lĩnh vực sửdụng của chúng theo tiêu chuẩn của Liên Xô (cũ)

Bảng 1.4: Mác chất lượng quặng tinh graphit (TCVN 4688: 2008) [2]

Tên chỉ tiêu

Mác

Gr S

Gr P

Gr T

Gr N

Gr D

-Hàm lượng cac bon, không

Để chế tạocác sản phẩmgốm sứ,graphit chịulửa

Độ ẩm không

Л -2: Sơn màu, bột bôi trơn chi tiết đơn giản

Bảng 1.7: Chất lượng quặng tinh graphit cho pin theo OCT 17022- 81 [2]

Chỉ số

Yêu cầu của mác nguyên

liệu,%

Lĩnh vựcsửdụng cơ bản

Э-1  Э-2 Э

-3

Э 4

Hàm lượng Cu không

Để sản xuất các nguồn điện

1.2 Tình hình khai thác, tuyển và chế biến quặng graphit trên thế giới

1.2.1 Tình hình khai thác và tiêu thụ quặng graphit trên thế giới

Bảng 1.8: Trữ lượng graphit một số nước trên thế giới (Theo USGS) [4]

1.16 2

1.11 2

1.18

Trữ lượng quặng graphit trên toàn Thế giới chừng 141 triệutấn, Graphit có phổ biến ở Brazil, Trung Quốc, Mỹ; Nga; Mêxicô;

Greenland Trong đó chủ yếu Trung Quốc chiếm quá nửa trữ lượng

và sản lượng trên toàn Thế giới, đứng sau là Ấn Độ và Brazil Trữlượng quặng graphit trên toàn thế giới cho ở bảng 1.8

Theo Cục khảo sát địa chất Hoa Kỳ (USGS), lượng graphit tựnhiên sản xuất trên thế giới năm 2015 đạt khoảng 1,19 triệu tấn.Trong đó chủ yếu từ các nước như Trung Quốc 780 nghìn tấn; Ấn

Độ 170 nghìn tấn; Brazil 80 nghìn tấn; Canada 30 nghìn tấn Sảnlượng graphit của thế giới từ 2010 đến 2015 cho ở bảng 1.9

1.2.2 Công nghệ tuyển và chế biến quặng graphit trên thế giới

Công nghệ tuyển graphit đã được áp dụng vào thực tế sản xuất ởnhiều nước Công nghệ tuyển chủ yếu áp dụng phương pháp tuyển nổi

để lấy ra quặng tinh có hàm lượng các bon từ 80 đến 90 %, để nângcao hàm lượng các bon trên 95 % người ta sử dụng phương pháp hòatách để lấy ra quặng tinh graphit

Nhìn chung, thành phần tạp chất có trong quặng tinh graphitthường cơ bản là giống với thành phần của lớp đá chứa nó Các tạpchất có thể liên kết với các mảnh tinh thể graphit theo hai cách:

- Cách thứ nhất: các hạt khoáng bám dính trên bề mặt các mảnhgraphit hoặc nằm giữa hai vảy graphit liền kề Liên kết giữa tạpchất với tinh thể graphit là liên kết cơ học Do thuộc tính trơn mềm

và dễ tách lớp của graphit, các tạp chất dạng này dễ dàng tách rakhỏi vảy graphit trong quá trình nghiền và sau đó có thể loại bỏtrong khâu tuyển nổi

- Cách thứ hai: các tạp chất có thể tồn tại bên trong một vảygraphit theo hình thức xen kẽ Tạp chất ở dạng này không thể táchbằng phương pháp nghiền - tuyển nổi

Trong hai hình thức tồn tại của tạp chất trong quặng graphit, đaphần tạp chất ở dạng thứ nhất, do đó có thể loại bỏ bằng phươngpháp nghiền - tuyển nổi Sử dụng nhiều lần nghiền - tuyển thôngthường có thể đưa hàm lượng cacbon trong quặng graphit lên85÷90% hoặc cao hơn nữa từ 90÷95% với các loại quặng chứagraphit dạng vảy lớn

Trên thế giới có nhiều phương pháp tinh luyện graphit nhằmđạt được độ sạch cao Một cách tổng quát có thể chia thành haiphương pháp: phương pháp xử lí nhiệt và các phương pháp hóa.Trong đó, phương pháp xử lý nhiệt là dùng nhiệt độ rất cao làmbay hơi các tạp chất có trong graphit, còn các phương pháp hóadựa vào phản ứng hóa học để tách tạp chất

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 cóhàm lượng C ≥ 85 %.

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

Nhà máy American graphit K0 của Mỹ đã xử lý quặng graphit cóhàm 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 1công đoạn tuyển chính, 4 lần tuyển tinh, có hai lần nghiền lại quặngtinh thô

Bảng 1.10: Một số nhà máy sản xuất Graphit lớn trên thế giới [7]

Công suất (Tấn/nă m)

Qingdao Haide Graphit

4

Chenzhou Lutang

7

Qingdao Hensen

Bun ke quÆng th«

CÊp liÖu

M¸y ®Ëp hµm B¨ng t¶i

Sµng rung M¸y ®Ëp hµm

B¨ng t¶i

Bun ke quÆng mÞn

CÊp liÖu

B¨ng t¶i

Ph©n cÊp ruét xo¾n

M¸y nghiÒn bi

Thïng khuÊy hiÖu suÊt cao

TuyÓn næi chÝnh TuyÓn vÐt

§u«i th¶i

TuyÓn tinh 1

Hè b¬m B¬m

Ph©n cÊp Xyclon

M¸y nghiÒn bi

B¬m TuyÓn tinh 2

TuyÓn tinh 3 TuyÓn tinh 4

Thïng khuÊy trén

Thïng khuÊy trén

TuyÓn tinh 6 TuyÓn tinh 7 QuÆng tinh

Hình 1.1: Sơ đồ tuyển tiêu biểu của một nhà máy tuyển graphit Trung Quốc

Ở Nga có thể sản xuất 3 loại quặng tinh graphit có chất lượngkhác nhau trong 1 sơ đồ công nghệ của 1 nhà máy tuyển, từ quặngđầu 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

1.3 Tình hình khai thác, tuyển và chế biến quặng graphit tại Việt Nam

1.3.1 Tình hình khai thác và tiêu thụ quặng graphit tại Việt Nam

Tổng trữ lượng và tài nguyên dự báo quặng graphit Việt Namkhoảng 29 triệu tấn So với thế giới thì nước ta không phải quá dồidào về loại khoáng sản này

Theo kết quả thăm dò, nguồn quặng graphit nước ta tập trungchủ yếu tại vùng Tây Bắc với trữ lượng và tài nguyên dự báokhoảng 26 triệu tấn, còn lại là khu vực Trung Bộ khoảng 3 triệutấn Các mỏ graphit tại nước ta chủ yếu nằm trong đới đứt gãySông Hồng kéo dài từ Yên Bái đến Lào Cai

Bảng 1.11: Trữ lượng tài nguyên graphit dự báo [7]

Các sản phẩm graphit sau tuyển nổi có thể đạt 80÷85% C

được dùng cho các ngành công nghiệp khác nhau Theo Tổng hộiĐịa chất Việt Nam, graphit được ứng dụng cho: sản xuất vật liệuchịu lửa (24%), đúc (8%), chế tạo phanh (7%), bôi trơn (3%) và cácngành công nghiệp khác (58%).

Theo “Phê duyệt quy hoạch phân vùng thăm dò, khai thác,chế biến và sử dụng nhóm khoáng chất công nghiệp (serpentin,barit, fluorit, bentonit, diatomit và talc) đến năm 2015, có xét đếnnăm 2025”, dự báo đến năm 2025, nhu cầu sử dụng graphitkhoảng 25.000÷35.000 tấn/năm Các sản phẩm dự kiến sản xuấtgồm 2 loại: graphit vô định hình 80÷85% C và graphit dạng vảy94÷97% C, phục vụ cho các ngành luyện kim, sản xuất gạch chịulửa, điện cực, bút chì…

1.3.2 Công nghệ tuyển và chế biến quặng graphit tại Việt Nam

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 thangraphit thuộc nhóm khoáng vật không cực, có tính kỵ nước tựnhiên rất cao Tính nổi của graphit khá cao so với các khoáng vậtkhác trong quặng nên graphit thường được tuyển tách ra trước.Các sản phẩm graphit sau tuyển nổi có thể đạt 80÷85% Cđược dùng cho các ngành công nghiệp khác nhau Theo Tổng hộiĐịa chất Việt Nam, graphit được ứng dụng cho: sản xuất vật liệuchịu lửa (24%), đúc (8%), chế tạo phanh (7%), bôi trơn (3%) và cácngành công nghiệp khác (58%)

Theo “Phê duyệt quy hoạch phân vùng thăm dò, khai thác,chế biến và sử dụng nhóm khoáng chất công nghiệp (serpentin,barit, fluorit, bentonit, diatomit và talc) đến năm 2015, có xét đếnnăm 2025”, dự báo đến năm 2025, nhu cầu sử dụng graphitkhoảng 25.000÷35.000 tấn/năm Các sản phẩm dự kiến sản xuấtgồm 2 loại: graphit vô định hình 80÷85% C và graphit dạng vảy94÷97% C, phục vụ cho các ngành luyện kim, sản xuất gạch chịulửa, điện cực, bút chì…

Để đáp ứng nhu cầu nêu trên, Chính phủ đã phê duyệt quyhoạch đầu tư khai thác, chế biến graphit tại một số khu vực chínhnhư sau:

- Vùng Yên Bái: đến 2015, nâng cấp nhà máy tuyển Cổ Phúc lên5.000÷10.000 tấn/năm; giai đoạn 2016÷2025 lên 15.000÷20.000tấn/năm, với sản phẩm ≥ 90% C

- Vùng Lào Cai: khai thác mỏ graphit Nậm Thi và xây dựng nhàmáy tuyển với công suất 5.000÷10.000 tấn/năm cho ra sản phẩm

có hàm lượng C > 80%

- Vùng Bắc Trung Bộ: đầu tư khai thác và tuyển mỏ Hưng Nhượngcông suất 10.000÷13.000 tấn/năm, sản phẩm có hàm lượng C ≥80%

1.3.3 Các nghiên cứu tuyển quặng graphit tại Việt Nam

Ở Việt Nam đã có hai mỏ Graphit được khai thác và chế biến là

mỏ Mậu A - Yên Bái và mỏ Hưng Nhượng (Quảng Ngãi)

TuyÓn chÝnh

NghiÒn QuÆng ®Çu

TuyÓn tinh 1 TuyÓn vÐt TuyÓn tinh 2

TuyÓn tinh 3 TuyÓn tinh 4

Hình 1.2 : Sơ đồ tuyển mẫu graphit Yên Thái

Viện nghiên cứu Mỏ - Luyện kim đã nghiên cứu sau đó được thiết

kế xây dựng xưởng tuyển graphít Mậu A Yên Bái Xưởng tuyển đã đivào hoạt động vào những năm tám mươi của thế kỷ 20 Xưởng tuyển

có một khâu tuyển chính, năm khâu tuyển tinh và một khâu tuyển vét.Quặng tinh sau khi tuyển có hàm lượng cac bon từ 80 - 83 %

Năm 1986 Viện Nghiên cứu Mỏ - Luyện kim đã nghiên cứu tuyểnquặng graphit Hưng Nhượng, sau đó thiết kế và xây dựng dây chuyềncông nghệ tuyển, xưởng đã đi vào sản xuất những năm 1990 Xưởngtuyển graphit Hưng Nhượng - Quảng Ngãi đã sản xuất ra quặng tinhgraphit 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 đãngừng hoạt động do nhiều lý do

Năm 2008 Viện Nghiên cứu Mỏ - Luyện Kim đã tiến hành nghiêncứu tuyển quặng graphit mỏ Nậm Thi – Lào Cai Sơ đồ công nghệ gồm

3 giai đoạn nghiền với 9 khâu tuyển (1 tuyển chính, 7 tuyển tinh, mộtlần tuyển lại trung gian) cho tinh quặng graphit có hàm lượng cacbontrên 85%, độ tro dưới 15% và thực thu trên 85%

Năm 2013, TS.Phạm Hữu Giang đã nghiên cứu tính khả tuyểnquặng graphit khu vực Yên Thái, xã Yên Thái, huyện Văn Yên, tỉnhYên Bái Từ mẫu quặng thí nghiệm có hàm lượng cacbon trên13%, độ tro trên 81%, hàm lượng chất bốc 4,85% và hàm lượnglưu huỳnh 0,5% đề tài nghiên cứu tuyển cho ra hai sản phẩm tinhquặng graphit có hàm lượng trên 82% và trên 90% đạt tiêu chuẩn

Gr – p của Việt Nam Sơ đồ công nghệ cho tinh quặng graphit trên90% cho ở hình 1.2

1.4 Nhận xét

Graphit với các tính chất đặc biệt của mình được sử dụngtrong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như luyện kim, hóachất, điện cực, linh kiện điện tử, hạt nhân Để đáp ứng được nhucầu của các ngành công nghiệp sản lượng graphit trên thế giớităng dần theo từng năm Việt Nam cũng có tài nguyên graphit,được dự báo khoảng 29 triệu tấn và nhu cầu về tinh quặng graphitđến năm 2025 từ 25.000-35.000 nghìn tấn Để đáp ứng nhu cầunêu trên, Chính phủ đã phê duyệt quy hoạch đầu tư khai thác, chếbiến graphit tại một số khu vực Yên Bái, Lào Cai, Bắc Trung Bộ.Phương pháp phổ biến và có nhiều ưu điểm hơn cả để thu được quặng tinhgraphit có hàm lượng >85%C là tuyển nổi

Chương 2 MẪU NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Mẫu nghiên cứu

2.1.1 Lý lịch mẫu nghiên cứu

Mẫu được lấy trên diện tích thăm dò là 34,31 ha và được giớihạn bởi tọa độ các điểm góc cho ở bảng 3.1, chủ yếu thuộc xã YênThái, huyện Văn Yên, tỉnh Yên Bái (hình 1.1), thuộc tờ bản đồ địahình tỷ lệ 1: 50.000 hệ Vn - 2000 có số hiệu F-48-54-A (Mậu A)

Bảng 2.1: Tọa độ các điểm khép gọc khu thăm dò [2]

Tọa độ (hệ VN-2000)kinh tuyến trục 1050 múi

2.1.2 Tóm tắt kết quả tìm kiếm thăm dò

Kết quả tìm kiếm tỷ mỷ graphit khu Yên Thái, Yên Bái củađoàn 51 trên diện tích 1,75 km2 cho ở bảng 3.2

Căn cứ vào mức độ nghiên cứu của giai đoạn tìm kiếm tỷ mỷ

và điều kiện khai thác, yêu cầu của công ty, đề nghị nâng cấp cáckhối trữ lượng thân quặng IV (TQ.1 thăm dò) và thân quặng VI(TQ.2 thăm dò) lên cấp 121 Các thân quặng còn lại trong giaiđoạn tìm kiếm tỷ mỷ đã kết luận trữ lượng không lớn

Bảng 2.2: Kết quả tìm kiếm tỷ mỷ graphít Khu Yên Thái - Yên Bái [2]

Bảng 2.3: Tổng trữ lượng graphit khu vực Yên Thái [2]

ST

Số hiệuthân quặng

Trữ lượngthân quặng(tấn)

Trữ lượng quặng

có hàm lượng 

8%C1

2.1.3 Tính chất mẫu nghiên cứu

Bảng 2.4: Kết quả phân tích thành phần hóa học

HÀM LƯỢNG CHỈ TIÊU PHÂN TÍCH

Bảng 2.5: Kết quả phân tích thành phần khoáng vật

Nhận xét thành phần vật chất mẫu graphit Yên Thái:

Từ các kết quả phân tích thành phần vật chất quặng nguyênkhai có một số nhận xét như sau:

- Một số kim loại ảnh hưởng tới chất lượng tinh quặng graphit cóhàm lượng thấp (Cu=99,5ppm; TFe2O3 = 7,9%)

- Thành phần phi quặng chủ yếu là thạch anh (45-47%),Kaolinit+Clorit (6-8%) và một lượng nhỏ Illit Cần chú ý khảnăng đè chìm thạch anh trong quá trình tuyển

- Hàm lượng khoáng graphit trung bình, từ 34 – 36% chủ yếunằm trong cấu trúc Thạch anh – Graphit

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Thiết bị thí nghiệm: là máy tuyển nổi cơ giới của Đức có dung tích là 1l và 3l.

Máy khuấy từ; cân điện tử, tủ sấy Tất cả các thí nghiệm đều được thực hiện tạiPhòng thí nghiệm Bộ môn Tuyển khoáng Các mẫu phân tích tại Phòng thí nghiệm

Bộ môn tuyển khoáng, một số phân tích tại Trung tâm Phân tích thí nghiệm Địachất – Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt nam

Phương pháp nghiên cứu: các thí nghiệm được tiến hành theo phương pháp

truyền thống, tức là tiến hành khảo sát lần lượt từng thông số Trong mỗi loạt thínghiệm các thông số điều kiện được giữ nguyên ngoài thông số được khảo sát Giátrị thông số tốt nhất ở loạt thí nghiệm trước được giữ cố định cho các loạt thí

Quặng đầuTuyển nổi

nghiệm sau

Hình 2.1: Sơ đồ thí nghiệm

Điều kiện thí nghiệm: Các thí nghiệm pha chế hỗn hợp thuốc và điều kiện

được tuyển một lần trên máy tuyển nổi phòng thí nghiệm như hình 2.2

Cách xử lý số liệu: các sản phẩm quặng tinh và đuôi thải của từng thí nghiệm

được sấy khô, cân xác định trọng lượng mẫu và lấy mẫu phân tích hóa Hiệu quảtuyển của quá trình thí nghiệm được đánh giá thông qua các thông số sau: thuhoạch, thực thu và hàm lượng C trong quặng tinh, cũng như hàm lượng C trongđuôi thải phải đảm bảo ở giá trị có thể thải bỏ Đối với các thí nghiệm vòng kín phảithu được quặng tinh có hàm lượng C trên 85% và thực thu ở mức cao nhất