3. Ý nghĩa của luận văn
3.2.1. Khái quát về mỏ sắt Trại Cau
3.2.1.1. Sản lượng khai thác quặng sắt của mỏ sắt Trại Cau
Mỏ sắt Trại Cau được khởi công xây dựng từ cuối năm 1959, khánh thành và đi vào hoạt động sản xuất vào ngày 16/12/1963. Mô hình tổ chức sản xuất của mỏ bao gồm 03 phân xưởng, 7 phòng ban với 265 cán bộ, công nhân (tính tại thời điểm tháng 10 năm 2013). Công suất thiết kế ban đầu là 150.000 tấn quặng/năm (theo nhu cầu tiêu thụ quặng của Công ty cổ phần Gang thép Thái Nguyên). Với công nghệ khai thác lộ thiên tại các mỏ Quang Trung Bắc, Quang Trung Nam, Thác Lạc, Núi Quặng, Núi Đê… Mỏ khai thác quặng sắt phục vụ cho công nghệ luyện kim, một ngành công nghiệp mũi nhọn đang được chú trọng đầu tư. Mỏ sắt Trại Cau là nơi cung cấp nguyên liệu chính cho khu Gang thép Thái Nguyên, khu vực này có 7 điểm Quặng. Qua mấy trục nam khai thác, trữ lượng Quặng ở một số khai trường đã hết và những khai trường này đang trong giai đoạn hoàn thổ. Hiện tại Mỏ Sắt Trại cau đang triển khai sản xuất trên 2 khai trường chính đó là: mỏ Núi Quặng, mỏ Núi Đê.
Những năm qua Mỏ đã cải tạo tuyển quặng Trại Cau, làm thêm hệ thống nghiền sàng nhỏ. Cung cấp quặng cám cho phân xưởng thiết kế 70.000 – 100.000 tấn/năm, với hàm lượng sắt > 53%. Từ năm 2003 Mỏ đã tiến hành xây dựng và áp dụng hệ thống quản lý chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 9001 – 2000.
Những năm gần đây Mỏ đã tiến hành khai thác tầng sâu. Ngày 15/8/2012 dự án khi thác tầng sâu Núi Quặng – Mỏ Sắt Trại cau thuộc Công ty cổ phần Gang Thép Thái Nguyên đã được khởi công tại khu vực Mỏ sắt Trại Cau, tổ 15, thị trấn Trại Cau, huyện Đồng Hỷ - Thái Nguyên. Dự án khai thác tầng sâu Núi Quặng là dự án mở rộng đầu tư sản xuất của Mỏ sắt Trại Cau có diện tích khai thác khoảng 27 ha. Trong 8 điểm mỏ đang khai thác, Núi Quặng là điểm mỏ thứ hai sau điểm mỏ Thác Lạc sẽ tiến hành khai thác tầng sâu. Với trữ lượng ước tính khoảng 1,3 triệu tấn, Núi Quặng sẽ góp phần cung cấp ổn định nguồn nguyên liệu cho dự án đầu tư mở rộng Công ty cổ phần Gang thép Thái Nguyên (giai đoạn 2). Theo kế hoạch, dự án sẽ tiến hành khai thác vào đầu năm 2013.
Theo số liệu phòng Kỹ Thuật Mỏ cung cấp thì sản lượng khai thác quặng trong 4 năm gần đây như sau:
Bảng 3.7. Tổng sản lượng khai thác quặng sắt Trại Cau
Năm 2010 2011 2012 2013
Sản lượng khai thác (Tấn) 142.343 143.840 154.029 154.060
3.2.1.2. Quy trình công nghệ khai thác
a. Công tác mở vỉa
Tùy thuộc vào địa hình và sự phân bố khoáng sản của từng khu mỏ mà lựa chọn các phương án mở vỉa khác nhau. Cụ thể:
- Tại khu vực công trường núi Đê: Do khoáng sàng núi Đê nằm trên sườn núi, có hướng cắm trùng với hướng dốc tự nhiên của sườn núi cho nên việc mở vỉa khoáng sàng được xác định theo phương pháp mở vỉa bám vách vỉa.
b. Trình tự khai thác
Theo phương pháp mở vỉa đã chọn, trên các tầng khai thác dùng nổ mìn để phá vỡ quặng và đất đá phục vụ cho máy gạt. Máy gạt quặng và đất đá phục vụ cho máy xúc xúc lên phương tiện vận tải ô tô. Quặng được chuyển về
bãi chứa trung gian và được đưa về xưởng tuyển bằng phương tiện vận tải. Đất đá được đưa ra bão thải bằng ô tô.
Công tác khai thác sẽ được tiến hành ở khu Tây trước, đến khi kết thúc khu Tây sẽ chuyển sang khu Đông, khi đó tận dụng moong khai thác khu Tây làm bãi thải trong.
Đất đá vây quanh thân quặng được phá vỡ bằng nổ mìn hoặc dùng búa thủy lực.
c. Hệ thống khai thác
Căn cứ vào điều kiện tự nhiên thực tế của vỉa quặng, ta chọn hệ thống khai thác dọc một hoặc hai bờ công tác. [6]
Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ khai thác
Bóc đất phủ (khoan, nổ mìn
Khai thác quặng
Bốc xúc lên xe
Vận chuyển bằng ô tô về bãi chứa quặng tạm
Vận chuyển về xưởng tuyển Hồ bùn thải Kho thành phẩm Đất thải đắp đê bao, đắp các con trạch ngăn nước trong mỏ, san lấp mặt bằng bãi thải trong ở khu vực kết thúc khai thác.
d. Công nghệ tuyển khoáng
Công nghệ tuyển khoáng áp dụng là công nghệ tuyển trọng lực, quặng sắt nguyên khai hoặc đất nguyên liệu chứa quặng sau khai thác (gọi chung là quặng nguyên khai) và vận chuyển được tập kết về kho chứa quặng nguyên liền kề với máng quặng nguyên. Nguyên liệu được máy xúc gầu ngược cấp liệu vào máng quặng nguyên, sau đó được súng bắn nước kết hợp rửa và đẩy xuống sàng song và máy cấp liệu rung 40 mm.
Tại sàng song và máy cấp liệu rung 40 mm nguyên liệu được tách ra làm 2 loại:
+ Trên sàng song cỡ > 40 mm được đưa vào máy nghiền hàm 400 X 900 mm nghiền nhỏ xuống cỡ hạt (8 - 40) mm và qua băng tải B500 x 3000 xuống sàng rung 8 mm, sau đó tách ra 02 cỡ hạt loại dưới sàng (0 - 8) mm và trên sàng là cỡ (8 - 40) mm, 02 sản phẩm này được qua 02 băng tải B630 x 6000 đưa vào kho chứa riêng.
+ Dưới sàng song 40 mm là các sản phẩm quặng lẫn đất rơi xuống máy rửa cánh vuông, các sản phẩm là quặng cỡ từ (0 - 40) mm được đưa xuống sàng 8 mm để tách ra làm 02 loại sản phẩm (0 - 8) mm và (8 - 40) mm theo lưu trình trên vào kho thành phẩm.
Nước và bùn thải lẫn bột quặng được đưa vào máy tuyển từ để tách bột quặng manhêtit đưa vào bể chứa bột manhetit, các sản phẩm còn lại sau máy tuyển từ đưa xuống bể bơm cát trung gian và được hệ thống bơm bùn chuyên dùng tiếp tục đưa vào hệ thống xoát lốc để tách bột không từ tính limonit đưa vào bể chứa bột limonit, nước và bùn thải sau xoáy lốc được xả xuống hồ chứa bùn thải đuôi, sản phẩm đuôi thải là bùn thải sẽ được lắng kết tại hồ chứa này và nước trong ở cuối hồ bùn thải sẽ được thu hồi lại qua hệ thống cống xiên và cống điều tiết nước cấp nước tuần hoàn trở lại vào hồ chứa nước trong dự trữ của xưởng tuyển khoáng. [7].
Quặng nguyên khai Đất nguyên liệu Sàng song, cấp liệu rung: 40mm Máng quặng nguyên Bể chứa bùn thải trung gian Bãi chứa sản phẩm QT= 0-8mm Hệ thống máy rửa cánh vuông Bãi chứa bột từ Manhetit Máy nghiền hàm Sàng rung 8mm Hệ thống máy tuyển từ Bãi chứa sản phẩm QT= 8-40mm Hệ thống bơm bùn
Trạm bơm Hồ chứa bùn thải
Hệ thống xoáy lốc Bể chứa bột
Limonit
Suối Thác Lạc
Hình 3.2. Sơ đồ công nghệ tuyển khoáng và các nguồn phát sinh chất thải
Tiếng ồn, rung
Nước trong thu hồi Nước đục
Hồ nước dự
trữ
e. Các thiết bị tuyển khoáng
Các thiết bị phục vụ cho công tác tuyển rửa tại xưởng tuyển khoáng được thống kê trong bảng 3.8.
Bảng 3.8. Bảng tổng hợp các thiết bị phục vụ tuyển khoáng
TT Tên thiết bị Số lượng
1 Bunke chứa 1
2 Sàng song, máy cấp liệu rung 1
3 Máy nghiền hàm 1
4 Máy rửa cánh vuông 1
5 Sàng rung 8 mm 1
6 Máy tuyển từ 1
7 Hệ thống xoáy lốc 1
8 Băng tải 1
9 Hệ thống máy bơm bùn và đường ống 2
10 Hệ thống máy bơm tăng áp cấp nước trong cho súng bắn nước 2 11 Hệ thống máy bơm nước trong cấp nước ban đầu và bổ
sung vào hồ dự trữ
2
12 Máy xúc thủy lực gầu ngược 1
13 HT. Trạm biến áp 400 KVA và đường dây 1
(Nguồn: Báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án khai thác lộ thiên công
trường Núi Đ Mỏ sắt Trại Cau, Thái Nguyên.) [4] 3.2.1.3. Chất lượngquặng của Mỏ sắt trại Cau:
- Tính chất vậtlý:
a. Quặng cứng nguyên sinh
Quặng này ít phổ biến và thường chỉ thấy ở dưới sâu (LK.604, LK.605, LK.402 và G.2-T.XXIb), dưới dạng tàn dư. Diện tích phân bố của loại quặng này rất nhỏ và không có khả năng khoanh nối thành từng thân quặng trên mặt cắt được. Vì vậy, chúng không có ý nghĩa công nghiệp riêng biệt. Thành phần
khoáng vật của quặng chủ yếu là sederit màu xám trắng đến hơi phớt vàng. Chúng có dạng hạt đều đến không đều, kích thước hạt từ 0,2mm đến 0,3mm, hiếm khi có hạt <0,2mm và >0,3mm. Thành phần khoáng vật siderit trong quặng từ 89% đến 94%, đôi khi tới 100%.
Khoáng vật phụ có pyrit nằm rải rác xâm tán trong quặng với hàm lượng trên dưới 1%.
Khoáng vật phi quặng gồm có: Clorit từ 1% đến 5 - 6%, dạng lá nhỏ tập trung thành từng đám phân bố không đều. Trong siderit, thạch anh nhiệt dịch khoảng 5%, có dạng tha hình với kích thược hạt từ 0,02mm đến 0,2mm.
Ngoài ra các khoáng vật thứ sinh như limonit nhưng chúng thường chỉ có ở các khe nứt với hàm lượng nhất định.
b. Quặng cứng oxit
Thành phần khoáng vật quặng chủ yếu là quặng limonit và gơtit. Khoáng vật thứ yếu có pyroluzit, pysilomelan, hematit và hydrohematit.
- Limonit phân bố rất đều trong quặng, chúng chiếm từ 50% đến 70% trong quặng, tập hợp dưới dạng nhỏ tha hình, dạng keo và hiếm khi có dạng lưới, dạng ngăn kéo (tàn dư của khoáng vật nguyên sinh).
- Gơtit cũng là khoáng vật chủ yếu phân bố đều trong quặng nhưng chiếm tỷ lệ ít hơn limonit, thường từ 20 đến 30%, đôi khi tới 50 - 60%. Gơ tit tập hợp dưới dạng thận, dạng tia phóng xạ dạng rẽ quạt... Nói chung gơtit và limonit là 2 khoáng vật có liên quan mật thiết với nhau nên chúng thường lẫn lộn nhau.
- Pyroluzit phân bố trong quặng không đều chiếm tỷ lệ thấp từ 0% đến 2 - 3%, thường có dạng hạt, dạng ẩn tinh, hiếm khi có dạng tinh thể hình kim ngắn, pyroluzit thường phát triển trong các khe nứt hang hốc của quặng hiếm khi phân bố trong nền của hydroxit sắt.
- Psilomelan cũng phân bố không đều trong quặng, chiếm từ 0% đến 2% cá biệt có nơi tới 10%, psilomelan thường có dạng keo, dạng hạt bụi.
- Hematit và hydrohematit phân bố cực kỳ không đều trong quặng, chiếm tỷ lệ rất không ổn định. Hematit thường có dạng đẳng thước, có chỗ có dạng 6 cánh đều, tàn dư của hematit thường tập hợp ở ven rìa các lỗ hổng của quặng.
- Hydrohematit thường có dạng keo và cũng phát triển chủ yếu trong các khe nứt của quặng.
Khoáng vật phụ trong quặng có pyrit, chancopyrit và rutit.
* Cấu tạo quặng có nhiều dạng và đối với từng loại quặng có những dạng cấu tạo đặc trưng khác nhau:
- Quặng nguyên sinh có cấu tạo khối đặc xít và cấu tạo trao đổi.
- Quặng cứng oxit có dạng cấu tạo khối đặc xít (ít) và cấu tạo lỗ nhiều lỗ hổng (chủ yếu). Kích thước lỗ hổng từ 1mm đến 1cm, chủ yếu loại từ 1mm đến 5mm.
Ngoài ra còn có cấu tạo vành đới, dạng dải. * Kiến trúc quặng có 2 loại chủ yếu như sau:
- Kiến trúc hạt không đều chủ yếu là đối với quặng nguyên sinh - Cấu trúc keo chủ yếu với quặng cứng oxit
Ngoài ra còn có cấu trúc dạng ngăn kéo, dạng lưới (đối với quặng cứng oxit)
- Thành phần hóa học:
Do quặng nguyên tinh không phổ biến, nên chỉ tiến hành nghiên cứu thành phần hóa học của quặng oxit.
- Hàm lượng Fe biến đổi từ 24,58 đến 59,26%, thường hàm lượng Fe cao vượt chỉ tiêu quặng giàu cấp II lò cao, tập trung ở phần trên của thân quặng, chúng có hàm lượng trung bình đạt 46,82%, còn ở dưới sâu hầu hết đầu thuộc quặng nghèo. Hàm lượng Fe của quặng nghèo từ 20,62% đến 37,0%.
- Hàm lượng Pb trong quặng rất biến đổi và biến đổi không có quy luật, chúng dao động từ 0,09% đến 13,82%, trung bình 2,18%.
- Hàm lượng Pb trong quặng dao động từ 0% đến 2,9%, hàm lượng Pb cao chỉ thấy ở trung tâm và ở vài công trình dưới sâu của thân quặng (theo hướng cắm) còn ở trên mặt thì hàm lượng của chúng nói chung là thấp, trung bình 0,052%.
- Hàm lượng Zn trong quặng có hàm lượng dao động từ 0% đến 0,55%, trung bình là 0,05%.
Hàm lượng các nguyên tố khác theo mẫu nhóm và mẫu tổng hợp được tổng hợp tại bảng 3.9.
Bảng 3.9. Thống kê kết quả phân tích mẫu quặng oxit
Nguyên tố Hàm lượng (%) Lớn nhất Nhỏ nhất Trung bình Theo mẫu nhóm S 0,088 0,011 0,031 P 0,532 0,040 0,158 Pb 1,485 0,009 0,057 Zn 0,249 0,017 0,056 As 0,005 0,000 0,001 Co 0,017 0,002 0,005 V2O5 0,048 0,006 0,016 Au (g/t) 0,24 0,000 Ag (g/t) 8,34 0,85 TiO2 0,45 0,016 Theo mẫu tổng hợp SiO2 15,87 5,39 9,19 Al2O3 8,87 2,37 3,49 CaO 0,36 0,26 0,28 MgO 0,19 0,04 0,13 TiO2 0,143 Cr2O3 0,019 0,005 0,008 Cu 0,064 0,004 0,027 Ba 0,283 0,030 0,067 Na2O 0,039 0,018 0,024 K2O 0,518 0,206 0,311 CO2 0,20 0,04 0,08 H2O- 2,19 1,02 1,30
Từ các kết quả phân tích cho thấy hàm lượng Fe theo đường phương tương đối ổn định, còn theo hướng cắm có sự biến đổi và nói chung là càng xuống sâu hàm lượng Fe càng nghèo dần. Quặng cứng có hàm lượng Pb cao nhưng ở phần trên gần bề mặt địa hình nguyên tố này càng nghèo hơn nên xếp vào quặng giàu lò cao.