3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.4. Đánh giá chung
Khai thác khoáng sản là ngành mang lại rất nhiều lợi ích về mặt kinh tế cho đời sống của con người, cho sự phát triển kinh tế xã hội cảu Quốc gia cũng như của từng địa phương. Tuy nhiên khai thác khoáng sản cũng gây ra không ít hậu quả nghiêm trọng cho môi trường sống của con người bởi các chất thải phát sinh trong quá trình khai thác và chế biên khoáng sản như: Nước thải, khí thải, tiếng ồn, rung chấn, bùn thải. Trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên có một số mỏ khai thác chế biến khoáng sản phát sinh lượng bùn thải lớn như: Hồ chứa bùn thải mỏ sắt Trại Cau có dung tích chứa khoảng 1,8 triệu m3, hồ chứa bùn thải Sa Lung của mỏ chì kẽm Làng Hích có dung tích chứa khoảng 201.500 m3, hồ chứa bùn thải của mỏ thiếc Tây Núi Pháo có dung tích khoảng 100.000 m3
bên cạnh đó còn rất nhiều mỏ với quy mô hồ chứa bùn thải lớn nhỏ khác nhau trên địa bàn toàn tỉnh. Các hồ chứa bùn thải luôn tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn và nguy cơ gây ra những sự cố môi trường như tràn đập, vỡ đập, gây ô nhiễn nguồn nước…
Đề thực hiện tốt công tác quản lý môi trường trong hoạt động khai thác chế biến khoáng sản cần thiết phải có một giải pháp quản lý tổng thể trong đó quản lý bùn thải sau tuyển khoáng là một trong những công việc rất quan trọng. Thực hiện tốt công tác này sẽ giảm nguy cơ gây ra các sự cố môi trường nghiêm trọng, bên cạnh đó còn giảm thất thoát tài nguyên.
Một số công trình nghiên cứu trong thời gian qua:
- Đề tài: Nghiên cứu thu hồi thiếc trong bùn tuyển nổi của nhà máy tuyển quặng gốc Suối Bắc, Quỳ Hợp, Nghệ An. TS. Nguyễn Thị Minh, Trung tâm Khoa học Công nghệ Chế biến và Sử dụng khoáng sản Hội Tuyển khoáng Việt Nam cùng các đồng nghiệp thực hiện năm 2018.
- Đề tài: Nghiên cứu áp dụng sàng tách nước cao tần để tách nước bùn quặng đuôi thải tuyển nổi tại Công ty TNHH MTV Apatit Việt Nam, năm 2019.
- Đề tài: Nghiên cứu sử dụng khoáng apatit để xử lý các kim loại nặng trong bùn thải quặng đuôi. KS. Nguyễn Thị Lài; CN. Mai Văn Định, Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ – Luyện kim, năm 2014
CHƯƠNG 2
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Bùn thải thải sau quá trình tuyển khoáng của một số loại hình khai thác khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.
Hiện trạng công tác quản lý bùn thải sau tuyển khoáng trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.
2.1.2. Địa điểm và phạm vi nghiên cứu
- Địa điểm nghiên cứu: Khu vực khai thác chế biến khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên như: Mỏ sắt Trại Cau, mỏ chỉ kẽm Làng Hích, mỏ thiếc Tây Núi Pháo.
- Đề tại chọn 3 mỏ trên để nghiên cứu vì:
+ Đây là các mỏ điển hình trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên có cả quá trình khai thác và tuyển khoáng tại mỏ;
+ Đây là các mỏ khai thác các loại khoáng sản đặc trưng trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.
- Phạm vi nghiên cứu:
+ Phạm vi về nội dung: Đề tài nghiên cứu đánh giá hiện trạng phát sinh, thành phần hàm lượng các kim loại nặng có trong bùn thải của một số loại hình tuyển khoáng tại Thái Nguyên; Đánh giá về công tác quản lý bùn thải từ đó đề xuất các giải pháp để quản lý hiệu quả hơn nhằm giảm thiểu nguy cơ gây ô nhiễm môi trường.
2.1.3. Thời gian nghiên cứu
Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 6/2018 đến tháng 5/2019
2.2. Nội dung nghiên cứu
(1) Thực trạng hoạt động khai thác khoáng sản tại một số mỏ trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.
(2) Nghiên cứu thực trạng phát sinh, trữ lượng bùn thải tai các khu vực tuyển khoáng.
(3) Đánh giá thành phần kim loại nặng trong bùn thải sau tuyển khoáng của một số loại khoáng sản như: Chì kẽm, thiếc, sắt.
(4) Đánh giá công tác thu gom, xử lý và quản lý bùn thải sau tuyển khoáng. (5) Đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả công tác quản lý bùn thải.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu
Việc thu thập tài liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu là rất quan trọng nhằm giúp ta nhận biết vấn đề một cách nhanh chóng và tổng quát. Những tài liệu này là cơ sở ban đầu định hướng cho kế hoạch và triển khai các mục tiêu nghiên cứu.
+ Thu thập tài liệu thứ cấp
- Tham khảo các tài liệu có sẵn liên quan đến vấn đề nghiên cứu
- Thu thập các số liệu tài liệu, văn bản pháp luật có liên quan đến vấn đề môi trường tại khu vực khai thác.
- Thu thập số liệu thứ cấp tại các mỏ. - Thu thập qua các đề tài, luận văn.
- Thu thập các thông tin liên quan đến đề tài qua thực địa, sách báo, internet.
2.3.2. Phương pháp kế thừa
- Kế thừa các kết quả nghiên cứu, đánh giá về bùn thải do Trung tâm Quan trắc tài nguyên và môi trường thực hiện qua các năm, các báo cáo kết quả phân tích mẫu bùn thải của các mỏ khai khoáng, bao gồm các số liệu về trữ lượng bùn thải hàng năm (m3 bùn thải, diên tích bãi chứa bùn thải), số liệu phân tích về thành phần các chất trong bùn thải...
2.3.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích
* Lấy mẫu:
Lấy mẫu tại một số bãi chứa bùn thải một số loại khai thác, chế biến khoáng sản như:
- Bùn thải mỏ sắt Trại Cau.
Phương pháp lấy mẫu: Tại khối bùn thải sau quá trình tuyển khoáng của mỗi mỏ tiến hành lấy 03 mẫu đại diện ngẫu nhiên ở các vị trí khác nhau trong khối bùn thải của mỗi loại hình khai thác chế biến khoáng sản, sử dụng kết quả giá trị trung bình của kết quả phân tích để so sánh với ngưỡng chất thải nguy hại nhằm phân định có phải chất thải nguy hại hay không.
Mẫu được lấy tại bể chứa bùn thải sau quá trình tuyển khoáng trước khi được bơm ra hồ chứa bùn thải của các mỏ, thời điểm lấy mẫu trong ca sản xuất của các mỏ.
* Chỉ tiêu phân tích:
- Kim loai nặng Pb, Zn, Cd, As, Hg, Ni, Cu. - Chỉ tiêu đặc tính: pH
Phương pháp phân tích: Phương pháp phân tích các chỉ tiêu bùn thải được thực hiện theo các phương pháp đang sử dụng tại phòng thí nghiệm của Trung tâm Quan trắc tài nguyên và môi trường Thái Nguyên.
Bảng 2.1. Các phương pháp phân tích
Stt Chỉ tiêu phân tích Tên/số hiệu phương pháp sử dụng
1 pH TCVN 5979:2007
2 Zn US EPA Method 3051A + SMEWW
3111B:2012
3 Cd
US EPA Method 3051A + SMEWW 3113B:2012
US EPA Method 3051A + SMEWW 3111B:2012
4 Pb
US EPA Method 3051A + SMEWW 3113B:2012
US EPA Method 3051A + SMEWW 3111B:2012
5 As US EPA Method 3051A + SMEWW
3113B:2012
6 Hg US EPA Method 3051A + SMEWW
7 Ni US EPA Method 3051A + SMEWW 3113B:2012
8 Cu US EPA Method 3051A + SMEWW
3113B:2012
2.3.4. Phương pháp so sánh
Dùng để đánh giá mức độ tác động trên cơ sở các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường. Sau khi có kết quả phân tích các chỉ tiêu của mẫu bùn thải tại các mở nghiên cứu đem so sánh đối chiếu với QCVN 07:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại để có cơ sở phân định khối bùn thải đã lấy mẫu có phải thấy thải nguy hại hay chất thải thông thường.
2.3.5. Phương pháp chuyên gia
Tham khảo ý kiến một số chuyên gia trong lĩnh vực môi trường như các cán bộ làm công tác quản lý môi trường ở sở Tài Nguyên và Môi Trường tỉnh Thái Nguyên, cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật tại các mỏ khai thác, chế biến khoáng sản khoáng sản, cụ thể:
- Tham khảo ý kiến của các chuyên viên công tác tại phòng khoáng sản và Chi cục bảo vệ môi trường thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên; chuyên viên công tác tại phòng Kỹ thuật an toàn môi trường thuộc Sở Công thươgn tỉnh Thái Nguyên về công tác quản lý nhà nước và các đề xuất quản lý bùn thải, an toàn hồ chứa bùn thải.
- Tham khảo ý kiến của cán bộ quản lý kỹ thuật tại các mỏ nghiên cứu về quy trình kỹ thuật, công tác quản lý chất thải tại mỏ.
- Tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn và các giáo viên trong trường về các biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả công tác xử lý bùn sau tuyển khoáng.
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Khái quát về hoạt động khai thác, chế biên khoáng sản tại một số mỏ
trên địa bàn Thái Nguyên
3.1.1. Khái quát về hoạt động của mỏ chì kẽm Làng Hích
3.1.1.1 Quá trình hình thành và hoạt động của mỏ chì kẽm Làng Hích
Mỏ chì kẽm Làng Hích được người Pháp phát hiện và khai thác từ những năm đầu của thế kỷ với quy mô khai thác khá lớn. Song đến nay không có tài liệu nào xác nhận khối lượng quặng đã bị khai thác ở đây. Đến năm 1979 Mỏ kẽm chì Làng Hích (thuộc Xí nghiệp kẽm chì Làng Hích) thuộc Công ty Kim loại màu Thái Nguyên được thành lập nhằm mục đích thăm dò, khai thác, chế biến quặng kẽm chì.
Từ cuối năm 1987 dây chuyền công nghệ khai thác, tuyển khoáng quặng kẽm chì sunfua chính thức đi vào hoạt động, với nguồn nguyên liệu ban đầu khai thác tại khu Đông Mêtis. Song song với việc khai thác quặng sunfua, trong thời gian này xí nghiệp cũng đã tiến hành khai thác tận thu nguồn quặng ôxít tại khu Tây Mêtis và khu Sa Lung phục vụ xuất khẩu và cung cấp nguyên liệu cho các các nhà máy của Công ty.
Từ năm 1995 Công ty có thị trường tiêu thụ tinh quặng kẽm tuyển nổi ổn định, vì vậy từ tháng 7 năm 1995 Công ty đã lập dự án cải tạo mở rộng Xí nghiệp kẽm chì Làng Hích và đã được Bộ Công nghiệp nặng (nay là Bộ công Thương) phê duyệt. Xí nghiệp tiến hành sản xuất trở lại với sản lượng tinh quặng kẽm năm 1996 là 1.150 tấn và năm 1997 là 900 tấn với nguồn nguyên liệu khai thác tại khu Đông Mêtis. Cũng trong thời gian từ năm 1994 đến 1996 tại các khu mỏ Ba - Bắc Lâu, Sa Lung thuộc quy hoạch nguyên liệu cho mỏ Làng Hích được cục quản lý tài nguyên khoáng sản cấp giấy phép khai thác mỏ và giao cho Công ty Kim loại màu Thái Nguyên quản lý toàn bộ tài nguyên
tư được duyệt và nhận được giấy phép khai thác ở các khu Mêtis, mỏ Ba, Bắc Lâu, Sa Lung, Công ty Kim loại màu Thái Nguyên (nay là Công ty Cổ phần Kim loại màu Thái Nguyên) đã tiến hành lập thiết kế kỹ thuật và các thủ tục cần thiết để đầu tư mở rộng cải tạo mỏ ngay từ năm 1996.
Năm 2002 xưởng tuyển nổi Xí nghiệp chì kẽm Làng Hích được cải tạo và đi vào hoạt động cho tới thời điểm năm 2011 các thiết bị trong xưởng tuyển hầu hết ở trong tình trạng xuống cấp cần phải cải tạo, thay thế. Đồng thời một số thiết bị máy móc trong xưởng chưa đồng bộ với dây chuyền hiện có nên có ảnh hưởng ít nhiều đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của dây truyền công nghệ. Đến năm 2011 Công ty TNHH Một thành viên Kim loại màu Thái Nguyên đã tiến hành cải tạo nâng cao công suất xưởng tuyển kẽm chì Xí nghiệp kẽm chì Làng Hích lên 50.000 tấn quặng nguyên khai/năm để đáp ứng tình hình thực tế.
Việc cải tạo và nâng cao công suất của xưởng tuyển kẽm chì xí nghiệp kẽm chì Làng Hích phù hợp Quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng chì, kẽm trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên nhằm: Đánh giá được trữ lượng tài nguyên quặng chì kẽm, tổ chức lại khâu khai thác chế biến đảm bảo cung cấp đủ nguyên liệu cho ngành luyện kim trên địa bàn tỉnh; Quản lý hoạt động khoáng sản liên quan đến chì, kẽm nhằm sử dụng hợp lý, hiệu quả nguồn tài nguyên khoáng sản của tỉnh và giảm thiểu ô nhiễm môi trường; Xác định cụ thể các vùng: thăm dò, khai thác, chế biến, các vùng cấm, hạn chế đối với hoạt động khoáng sản chì, kẽm để đảm bảo cho hoạt động khoáng sản chì, kẽm thực hiện đúng quy định của pháp luật.
3.1.1.2. Hoạt động chế biến quặng chì kẽm tại mỏ
* Thuyết minh dây chuyền công nghệ
Quặng sau khi khai thác được chở về xưởng tuyển bằng ôtô tập trung vào sân ga của xưởng tuyển. Quá trình trung hòa quặng được xử lý bằng máy gạt, sau khi quặng được trung hòa đạt yêu cầu kỹ thuật được máy gạt, kết hợp với
công nhân xúc quặng đổ vào sàng song lỗ lưới 200x200mm. Lượng cục quặng +200mm trong quặng nguyên khai chiếm tỷ lệ không nhiều (< 5%) được đập bằng thủ công.
Quặng qua máy đập 1, sản phẩm sau đập 2 đưa vào máy đập 2 để đập. Sàng của máy đập 2 thiết kế với lỗ lưới 25mm.
Sản phẩm -25 mm tập trung vào bunke sau đó qua cấp liệu lắc xuống băng tải cấp liệu cho máy nghiền bi 1500 x 3000 (Loại >25mm quay lại đập tiếp để đạt KT -25).
Khâu nghiền theo sơ đồ vòng kín một giai đoạn kết hợp với máy phân cấp ruột xoắn. Bùn tràn của máy phân cấp ruột xoắn đạt trên 85% cỡ hạt -0,074mm cho vào thùng khuấy để vào vòng tuyển chì. Vòng tuyển chì bao gồm các khâu: 1 khâu tuyển chính, 3 khâu tuyển tinh, 3 khâu tuyển vét. Tinh quặng các khâu tuyển vét, đuôi của các khâu tuyển tinh được quay lại các khâu kề trước nó. Tinh quặng chì cuối cùng được tập trung vào bể lắng.
Đuôi quặng cuối cùng của tuyển vét chì được đưa vào thùng khuấy 2 để đưa vào tuyển kẽm. Vòng tuyển kẽm bao gồm: 1 khâu tuyển chính, 3 khâu tuyển tinh, 3 khâu tuyển vét. Tinh quặng của các khâu tuyển vét, đuôi của tuyển tinh kẽm quay lại các khâu trước nó, tinh quặng cuối cùng được đưa vào bể cô đặc. Sản phẩm cô đặc được đưa vào máy lọc chân không. Tinh quặng máy lọc chân không được vận chuyển bằng băng tải đi vào hệ thống bun ke chứa và có độ ẩm ≤10%.
Dựa vào thực tế sản xuất của xưởng trong một số năm qua và thực tế tuyển nổi chì kẽm trong cả nước, tại xưởng tuyển hiện nay vẫn sử dụng sơ đồ công nghệ tuyển nổi chọn riêng (tuyển tách) gồm 2 vòng tuyển là vòng tuyển chì và vòng tuyển kẽm.
Với mục đích thu hồi tối đa các kim loại có trong quặng, đồng thời do hàm lượng kim loại thấp nên phải tuyển tinh nhiều lần để nâng cao hàm lượng kim loại trong sản phẩm tinh quặng.
Tại vòng tuyển chì gồm các khâu: 01 khâu tuyển chính; 03 khâu tuyển tinh và 03 khâu tuyển vét.
Tại vòng tuyển kẽm chọn 01 khâu tuyển chính, 03 khâu tuyển tinh và 03 khâu tuyển vét.
Trên cơ sở nguồn tài nguyên còn lại của mỏ và sản lượng khai thác quặng kẽm chì sunfua hàng năm của xí nghiệp cho xưởng tuyển nổi.
Chọn các chỉ tiêu công nghệ tuyển như sau:
- Hàm lượng quặng đầu vào: Pb ≈ 2,15 %; Zn ≈ 6,0 %, Độ ẩm w ≈ 3%. Yêu cầu:
+ Tinh quặng chì:Pb ≥ 53%; Zn < 7 %; + Thực thu chì: 80%.
+ Tinh quặng kẽm: Zn ≥ 50%; Pb < 2,5; + Thực thu kẽm: 90%.
* Mô tả sơđồ công nghệ TQ kẽm Tuyển tinh Pb3 Tuyển vét Pb2 TQ Chì (Pb≥50%) Tuyển chính Zn Tuyển tinh Zn1 Tuyển tinh Zn2 Tuyển vét Zn1 Tuyển vét Zn2 Bể lắng Nước trong Tuyển vét Zn3 Đuôi thải Hồ chứa thải Tuyển tinh Zn3 Bể cô đặc Máy lọc chân không Tuyển vét Pb3 Tuyển chính Pb Tuyển tinh Pb1 Tuyển tinh Pb2 Tuyển vét Pb1
Quặng NK Đập 1 Đập 2 Bun ke Nghiền, PC Thùng khuấy
Nước tuần hoàn
* Năng suất theo quặng nguyên khai và tinh quặng
Năng suất xưởng tuyển sau khi cải tạo là 50.000 tấn/năm tính theo quặng nguyên khai và tinh quặng được tính như sau:
Bảng 3.1. Năng suất xưởng tính theo quặng nguyên khai
T T Hạng mục Đvt Theo quặng nguyên