Nghiên cứu nâng cao hàm lượng sắt trong quặng sắt có từ tính yếu vùng xuân mai và hòn bàn hà tĩnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT - NGUYỄN THỊ HỒNG GẤM NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HÀM LƯỢNG SẮT TRONG QUẶNG SẮT CĨ TỪ TÍNH YẾU VÙNG XN MAI VÀ HỊN BÀN – HÀ TĨNH CHUN NGÀNH: TUYỂN KHỐNG MÃ SỐ: 60.53.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Trần Văn Lùng Hà Nội - 2007 Trang phụ bìa Lời cam đoan Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình Tác giả luận văn Nguyễn Thị Hồng Gấm Mục lục Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Danh mục ảnh chụp MỞ ĐẦU Chương - TỔNG QUAN VỀ QUẶNG SẮT 12 1.1 Nguồn nguyên liệu quặng sắt 12 1.1.1 Khái niệm quặng sắt 12 1.1.2 Các lĩnh vực sử dụng quặng sắt 13 1.1.3 Nguồn tài nguyên quặng sắt giới, Việt Nam tỉnh Hà Tĩnh 13 1.2 Các phương pháp làm giàu quặng sắt 19 1.3 Thực trạng tình hình khai thác quặng sắt Việt Nam 20 Chương - MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU VÀ MẪU NGHIÊN CỨU 21 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 21 2.2 Mẫu nghiên cứu 22 2.2.1 Mẫu nghiên cứu 22 2.2.2 Gia công mẫu nghiên cứu 22 2.3 Nghiên cứu thành phần vật chất mẫu nghiên cứu 24 2.3.1 Phương pháp nghiên cứu 24 2.3.2 Kết nghiên cứu 24 Chương - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TUYỂN 34 3.1 Nghiên cứu chế độ tuyển rửa 34 3.1.1 Phương pháp thiết bị nghiên cứu 34 3.1.2 Kết nghiên cứu chế độ tuyển rửa 35 3.2 Nghiên cứu sơ đồ tuyển rửa 41 3.2.1 Kết tuyển theo phương án sản phẩm 42 3.2.2 Kết tuyển theo phương án sản phẩm 42 Chương - NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HÀM LƯỢNG QUẶNG TINH TUYỂN RỬA BẰNG PHƯƠNG PHÁP TUYỂN NỔI 45 4.1 Đặt vấn đề 45 4.2 Kết nghiên cứu tuyển 48 4.3.1 Mẫu nghiên cứu 48 4.3.2 Nghiên cứu sơ đồ công nghệ tuyển 48 4.3.3 Nghiên cứu chế độ nghiền quặng 52 4.3.5 Nghiên cứu chế độ thuốc tập hợp 55 4.3.6 Nghiên cứu chế độ thuốc đè chìm 57 4.3 Sơ đồ tuyển quặng sắt quặng tinh tuyển rửa vùng Xuân Mai Hòn Bàn – Hà Tĩnh 59 4.3.1 Thí nghiệm sơ đồ cơng nghệ hở 60 4.3.2 Thí nghiệm sơ đồ vịng kín 62 Chương - ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ TUYỂN QUẶNG SẮT CĨ TỪ TÍNH YẾU VÙNG XN MAI VÀ HỊN BÀN - HÀ TĨNH VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG 65 5.1 Đề xuất sơ đồ tuyển quặng sắt có từ tính yếu vùng Xn Mai Hòn Bàn – Hà Tĩnh 65 5.2 Khả ứng dụng 68 5.3 Tính toán sơ hiệu sản phẩm 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC 76 Danh mục bảng Bảng 1.1 Trữ lượng quặng sắt số nước giới 14 Bảng 2.1 Thành phần hoá học mẫu quặng nguyên khai 24 Bảng 2.2 Kết phân tích thành phần độ hạt 25 Bảng 3.1 Kết thí nghiệm xác định thời gian đánh tơi 37 Bảng 3.2 Kết thí nghiệm xác định nồng độ đánh tơi 38 Bảng 3.3 Kết thí nghiệm chi phí nước rửa sàng quay 40 Bảng 3.4 Kết tuyển theo phương án sản phẩm 42 Bảng 3.5 Kết tuyển theo phương án sản phẩm 42 Bảng 4.1 Kết nghiên cứu tuyển thuận 50 Bảng 4.2 Kết nghiên cứu tuyển nghịch 51 Bảng 4.3 Kết xác định thời gian nghiền 52 Bảng 4.4 Kết nghiên cứu chế độ nghiền tối ưu 54 Bảng 4.5 Kết nghiên cứu chế độ thuốc tập hợp Armac T 57 Bảng 4.6 Kết nghiên cứu chế độ thuốc đè chìm 58 Bảng 4.7 Điều kiện chế độ tuyển nghịch quặng sắt quặng tinh tuyển rửa 60 Bảng 4.8 Kết thí nghiệm theo sơ đồ hình 4.8 61 Bảng 4.8 Kết thí nghiệm theo sơ đồ hình 4.8 62 Bảng 4.9 Kết thí nghiệm theo sơ đồ vịng kín 64 Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 2.1 Sơ đồ gia công mẫu 23 Hình 2.2 Sơ đồ phân tích thành phần độ hạt 27 Hình 2.3 Đường đặc tính độ hạt mẫu nghiên cứu 26 Hình 3.1 Sơ đồ thí nghiệm xác định chế độ tuyển rửa 36 Hình 3.2 Ảnh hưởng thời gian đánh tơi 37 Hình 3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ R : L 39 Hình 3.4 Ảnh hưởng mức chi phí nước rửa 41 Hình 3.5 Sơ đồ thí nghiệm tuyển rửa với phương án sản phẩm 44 Hình 4.1 Sơ đồ gia cơng mẫu tuyển 49 Hình 4.2 Sơ đồ nghiên cứu tuyển thuận 50 Hình 4.3 Sơ đồ nghiên cứu tuyển nghịch 51 Hình 4.4 Đồ thị biểu diễn độ mịn thời gian nghiền 53 Hình 4.5 Ảnh hưởng độ mịn nghiền tới kết tuyển 55 Hình 4.6 Ảnh hưởng chế độ thuốc tập hợp đến kết tuyển 57 Hình 4.7 Ảnh hưởng chế độ thuốc đè chìm đến kết tuyển 59 Hình 4.8 Sơ đồ tuyển nghịch quặng sắt 61 Hình 4.9 Sơ đồ vịng kín 63 Hình 5.1 Sơ đồ cơng nghệ khuyến nghị (cịn tiếp) 66 Hình 5.1 Sơ đồ cơng nghệ khuyến nghị (tiếp theo) 67 Danh mục ảnh chụp Ảnh 2.1 75X; 1NC Gơtit dạng ngắn, cấu tạo dạng thớ gỗ phản quang trắng 31 Ảnh 2.2 75X; 1NC Limônit dạng mạch, phản quang trắng 31 Ảnh 2.3 75X; 2NC Gơtit dạng trụ ngắn, màu trắng, đá dạng hạt, không phản quang 32 Ảnh 2.4 37,5X; 1NC Nền quặng phản quang trắng, đá hạt màu xen kẽ 32 Ảnh 2.5 37,5X; 1NC Thạch anh bị vỡ vụn, gơtit lấp đầy khe nứt 33 Ảnh 2.6 37,5X; 1NC Thạch anh, fenspat nằm quặng 33 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận văn Trong xã hội đại, nhiều nguồn tài nguyên thiên nhiên khai thác, sử dụng với mức độ ngày gia tăng Tài nguyên khống sản nói chung, tài ngun quặng sắt nói riêng tài nguyên tái tạo Đa phần khoáng sản tồn dạng tổ hợp, cộng sinh nên để sử dụng tổng hợp tiết kiệm phải có hoạt động chế biến khống sản Cùng với phát triển xã hội, mối quan hệ tài nguyên khoáng sản với sản xuất xã hội ngày phát triển chiều rộng lẫn chiều sâu Tài nguyên khoáng sản nguyên liệu đầu vào cho nhiều ngành sản xuất cơng nghiệp Vì việc khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên khoáng sản có vai trị quan trọng nghiệp Cơng nghiệp hoá, đại hoá đất nước Quặng sắt nguyên liệu chủ yếu để sản xuất gang thép loại Ở nước ta năm gần đây, với tăng trưởng mạnh mẽ kinh tế xu hội nhập với kinh tế giới, nhu cầu quặng sắt cung cấp cho ngành luyện thép xuất ngày cao Nguồn quặng sắt nước ta tập trung chủ yếu mỏ thuộc vùng Trại Cau (Thái Nguyên), Quý Sa (Lào Cai), Thạch Khê (Hà Tĩnh) Ngoài tỉnh khác cịn có mỏ nhỏ với trữ lượng khơng lớn chất lượng tiến hành khai thác, cung cấp lượng đáng kể quặng tinh sắt cho ngành công nghiệp luyện kim nước xuất Trong quy hoạch phát triển công nghiệp tiểu thủ công nghiệp tỉnh Hà Tĩnh đến năm 2010, ngồi việc có kế hoạch đầu tư vào số ngành khác, tỉnh trọng phát triển ngành công nghiệp khai thác chế biến khoáng sản địa phương, có dự án khai thác quặng sắt từ mỏ nhỏ phân bố rải rác tỉnh mà từ trước tới chưa ý tới Quặng sắt vùng Xuân Mai Hòn Bàn – Hà Tĩnh giai đoạn lập dự án đầu tư khai thác chế biến Đề tài tiến hành nghiên cứu nâng cao hàm lượng quặng sắt để đáp ứng yêu cầu nguyên liệu luyện kim Đề tài luận văn “Nghiên cứu nâng cao hàm lượng sắt quặng sắt có từ tính yếu vùng Xuân Mai Hòn Bàn – Hà Tĩnh” nhằm giải phần yêu cầu Mục tiêu nhiệm vụ luận văn Làm sáng tỏ đặc điểm thành phần vật chất quặng sắt vùng Xuân Mai Hòn Bàn – Hà Tĩnh phương pháp tuyển rửa để thu quặng tinh sắt có hàm lượng khoảng 47% Làm sáng tỏ khả nâng cao hàm lượng quặng tinh sắt sau tuyển rửa phương pháp tuyển Nghiên cứu tối ưu hoá số điều kiện tuyển đề xuất sơ đồ công nghệ tuyển quặng sắt có từ tính yếu vùng Xn Mai Hòn Bàn – Hà Tĩnh Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu quặng sắt vùng Xuân Mai Hòn Bàn – Hà Tĩnh với nghiên cứu thành phần vật chất; số điều kiện ảnh hưởng đến trình tuyển rửa, tuyển quặng sắt đề xuất sơ đồ công nghệ tuyển Nội dung nghiên cứu Quặng tinh sắt sau tuyển rửa có hàm lượng 46% Fe Đề tài tiến hành lấy mẫu quặng tinh tuyển rửa gộp lại thành mẫu nghiên cứu có hàm lượng 48,03% Fe Mẫu đầu gia cơng thành mẫu lưu, mẫu phân tích hố mẫu nghiên cứu Đề tài sâu vào nghiên cứu nâng cao hàm lượng sắt quặng tinh tuyển rửa phương pháp tuyển Kết nghiên cứu tìm thông số tối ưu điều kiện tuyển quặng sắt đưa sơ đồ công nghệ khuyến nghị TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT TRUNG TÂM TRIỂN KHAI CƠNG NGHỆ KHỐNG CHẤT ******************************************* KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KHỐNG VẬT (Mẫu Thạch học) I TÊN MẪU (KÝ HIỆU MẪU) TH- II THÀNH PHẦN KHOÁNG VẬT Fenspat ≈ 45% Thạch anh ≈ 25% Quặng ≈ 30% Khống vật khác ≈ III MƠ TẢ MỘT SỐ KHỐNG VẬT CHÍNH CĨ TRONG MẪU Thạch anh Fenspat bị cà nát, vỡ vụn mạnh mẽ Các khe nứt lấp đầy quặng dạng keo (Limonit, Gơtit) TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT TRUNG TÂM TRIỂN KHAI CƠNG NGHỆ KHỐNG CHẤT ******************************************* KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KHỐNG VẬT (Mẫu khoáng tướng) I TÊN MẪU (KÝ HIỆU MẪU) KT- II THÀNH PHẦN KHỐNG VẬT Gơtit + Limơnit ≈ 25% Mica ≈ 2-3% Fenspat + Thạch anh ≈ 70 - 75% III MƠ TẢ MỘT SỐ KHỐNG VẬT CHÍNH CĨ TRONG MẪU Mắt thường thấy mẫu có màu vàng phớt hồng, rắn chắc, có nhiều lỗ hổng, ổ thạch anh trắng đến trắng ngà, Fenspat, mica vàng đất tạo thành ổ bốn đốm, mạch Gơtit đen nâu xun cắt Dưới kính, Gơtit, Limơnit sáng xám, phớt xanh đơi chỗ thấy chúng thay hồn tồn khoáng vật giàu Fe giữ nguyên tinh thể khoáng vật ban đầu Pyrit, Olivin, Các khoáng vật sáng màu tồn dạng tha hình, đơi chỗ rõ dạng tấm, có cát khai (Fenspat) không phản quang, màu xám trắng TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT TRUNG TÂM TRIỂN KHAI CƠNG NGHỆ KHỐNG CHẤT ******************************************* KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KHỐNG VẬT (Mẫu khống tướng) I TÊN MẪU (KÝ HIỆU MẪU) KT- II THÀNH PHẦN KHỐNG VẬT Gơtit + Limơnit ≈ 80% Khống vật đá ≈ 20% III MƠ TẢ MỘT SỐ KHỐNG VẬT CHÍNH CĨ TRONG MẪU Mắt thường quan sát thấy quặng có màu vàng nâu, vàng đất, có nhiều lỗ hổng; ổ đá bị phá huỷ có màu loang lổ, không đồng nhất, mạch Gơtit màu đen, đen nâu xun cắt Dưới kính thấy quặng có mà phản quang sáng xám, phớt xanh Gơtit dị hướng, phản quang bên mà đỏ Limônit đẳng hướng, phản quang bên vàng da cam đến đỏ nâu Cấu tạo quặng dạng keo khối đặc xít Các khống vật sáng màu nằm rải rác mẫu kích thước từ nhỏ xâm tán quặng đến lớn dạng bị sắt hoá TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT TRUNG TÂM TRIỂN KHAI CƠNG NGHỆ KHỐNG CHẤT ******************************************* KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KHỐNG VẬT (Mẫu khống tướng) I TÊN MẪU (KÝ HIỆU MẪU) KT- II THÀNH PHẦN KHỐNG VẬT Gơtit + Limơnit ≈ 95% Khống vật sáng màu ≈ 5% III MƠ TẢ MỘT SỐ KHỐNG VẬT CHÍNH CĨ TRONG MẪU Mắt thường quan sát thấy mẫu cso cấu tạo đặc xít, màu nâu đen, mạch Gơtit đen, đen nâu xuyên cắt, ổ khoáng vật đá bị biến đổi có kích thước từ to đến nhỏ màu vàng, trắng vàng lấm chấm Dưới kính thấy Limônit dạng thận, cấu tạo đồng tâm, mầu xám phớt xanh; nicon có phản xạ bên vàng da cam đến đỏ, đẳng hướng Gơtit có dạng ngắn điển hình, màu trắng xám, dị hướng, phản xạ bên màu đỏ Thạch anh, Fenspat có kích thước nhỏ xâm tán mẫu, có màu xám, không phản quang TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT TRUNG TÂM TRIỂN KHAI CƠNG NGHỆ KHỐNG CHẤT ******************************************* KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KHỐNG VẬT (Mẫu khống tướng) I TÊN MẪU (KÝ HIỆU MẪU) KT- II THÀNH PHẦN KHOÁNG VẬT Gơtit + Limơnit ≈ 80% Khống vật sáng màu ≈ 20% III MƠ TẢ MỘT SỐ KHỐNG VẬT CHÍNH CĨ TRONG MẪU Bằng mắt thường thấy mẫu có màu vàng đất, có nhiều lỗ hổng, khống vật đá có màu vàng nhạt đến trắng đục tạo thành ổ Dưới kính hiển vi: Gơtit Limơnit sáng xám, có sắc thái xanh đến xanh phớt lục Limơnit có cấu tạo dạng keo, dạng thận Gơtit dạng ngăn toả tia cấu tạo đặc xít mạch lấp đầy khe nứt đá Gơtit dị hướng, Limônit đẳng hướng Các khoáng vật sáng màu (Thạch anh, Fenspat ) dạng tấm, hạt tha hình, khơng phản quang, kính có màu xám trắng, thường bị phá huỷ khe nứt lấp đầy keo sắt VIỆN HỐ HỌC CƠNG NGHIỆP PHỊNG THÍ NGHIỆM TRỌNG ĐIỂM QUỐC GIA PHỊNG PHÂN TÍCH VÀ MƠI TRƯỜNG Số Phạm Ngũ Lão - HN ĐT: (04) 8242107 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU KẾT QUẢ PHÂN TÍCH Tên khách hàng: Chu Văn Hoàn Địa chỉ: Viện Nghiên cứu Mỏ Luyện kim Ngày gửi mẫu: 4/12/2006 Loại mẫu: Quặng sắt 2mm Ký hiệu mẫu STT Đơn vị Kết phân tích Tổng Fe HT-1 % 53,3 HT-6 % 33,8 HT-13 % 8,65 HT-15 % 30,5 HT-14 % 33,8 Ghi chú: Kết phân tích đảm bảo xác mẫu đưa đến phân tích Phịng Phân tích Mơi trường VIỆN HỐ HỌC CƠNG NGHIỆP PHỊNG THÍ NGHIỆM TRỌNG ĐIỂM QUỐC GIA PHỊNG PHÂN TÍCH VÀ MƠI TRƯỜNG Số Phạm Ngũ Lão - HN ĐT: (04) 8242107 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU KẾT QUẢ PHÂN TÍCH Tên khách hàng: Chu Văn Hoàn Địa chỉ: Viện Nghiên cứu Mỏ Luyện kim Ngày gửi mẫu: 4/12/2006 Loại mẫu: Quặng sắt 2mm (HT-14) Ký hiệu mẫu STT Đơn vị Kết phân tích Tổng Fe Tổng Fe % 33,8 Mn % 0,60 As %