10. Cấu trỳc của luận ỏn
2.3. Kết quả nghiờn cứu thành phần vật chất mẫu quặng
2.3.3. Phõn tớch nhiễu xạ tia Rơnghen
Kết quả phõn tớch nhiễu xạ tia Rơnghen mẫu quặng và giản đồ phõn tớch được thể hiện tương ứng trờn Bảng 2.4 và Hỡnh 2.5.
Bảng 2.4. Kết quả phõn tớch rơnghen mẫu quặng graphit tổng hợp
Thành phần khoỏng vật Khoảng hàm lượng (~%)
Thạch anh - SiO2 Graphit - C Felspat – K0.5Na0.5[AlSi3O8] Illit – KAl2[AlSi3O10](OH)2 Clorit – Mg2Al3[AlSi3O10](OH)8 Canxit – CaCO3 Amphibol Lepidocrocit – FeO.OH 42 ữ 44 17 ữ 19 9 ữ 11 16 ữ 18 4 ữ 6 1 ữ 3 ≤ 1 ≤ 1
Kết quả phõn tớch rơnghen cho thấy khoỏng tạp đi kốm chủ yếu gồm thạch anh, felspat, illit, clorit, amphibol, canxit và một số khoỏng khỏc. Khoỏng graphit xuất hiện trong mẫu cú hàm lượng dao động từ 17ữ19% là cacbon.
Hỡnh 2.5. Giản đồ phõn tớch rơnghen mẫu quặng graphit mỏ Bảo Hà Lào Cai2.3.4. Phõn tớch khoỏng tướng, thạch học 2.3.4. Phõn tớch khoỏng tướng, thạch học
Mẫu phõn tớch khoỏng tướng, thạch học được lấy đại diện từ mẫu nghiờn cứu cụng nghệ, mẫu được gia cụng thành lỏt mỏng thạch học cú độ dày tiờu chuẩn là 0,03 mm và được đưa phõn tớch trờn thiết bị kớnh hiển vi phõn cực Leica DM750P.
Thành phần khoỏng vật của mẫu bao gồm graphit, thạch anh, plagiocla, biotit, illit, amphibol, pyrotin, pyrit, hematit, limonit. Một số hỡnh ảnh phõn tớch khoỏng tướng, thạch học thể hiện trờn Hỡnh 2.6.
+ Graphit: Gặp trong mẫu dưới dạng cỏc tấm kộo dài, vảy hoặc dạng sợi, xen kẹp giữa cỏc tấm phi quặng, xõm tỏn khỏ dày trong nền mẫu, kớch thước từ (0,05 x 0,2) đến (0,15 x 0,5)mm. Cú chỗ sắp xếp thành đỏm ổ. Cỏc vảy sợi thường cú dạng uốn lượn. Graphit cú cả dạng kết tinh vụ định hỡnh, xõm nhiễm cựng với pyrotin, pyrit và phi quặng.
+ Pyrotin: Dạng tấm kộo dài, một số dạng hạt đẳng thước, kớch thước 0,1 ữ 1,5 mm, một số xen vào tấm graphit hoặc xõm tỏn trong nền đỏ gắn kết.
+ Pyrit: Cú ớt hạt tự hỡnh hoặc kộo dài, đi cựng pyrotin hoặc nằm riờng thành từng hạt riờng rẽ, một số hạt xen vào phi quặng.
+ Thạch anh: Dạng hạt mộo mú biến tinh hơi kộo dài theo phương định hướng phõn bố đều khắp trong mẫu, đa phần cú nguồn gốc nhiệt dịch, khụng màu, mặt sạch, giao thoa xỏm sỏng bậc 1, tắt làn súng rừ.
+ Felspat: Là thành phần tạo đỏ chủ yếu trong mẫu bao gồm cả felspat kali và natri (plagioclas-pl) chỳng cú dạng tấm mộo mú phõn bố khỏ đều trong mẫu. Plagioclas cú song tinh đa hợp thanh nột mờ. Felspat cú bề mặt xỏm bẩn.
+ Rutil: cú ớt, gặp vài tấm nhỏ hoặc kim que nhỏ nằm rải rỏc trong nền mẫu, kớch thước 0,01 ữ 0,3 mm.
+ Hematit: Cú ớt, gặp một số tinh thể nhỏ dạng tấm, hạt nằm rải rỏc trong nền mẫu. Kớch thước hạt 0,1 ữ 0,4 mm
+ Limonit: Cú ớt, gặp một số đỏm ổ nhỏ dạng keo, nằm xen lấp trong nền mẫu, một số đỏm nằm xen lẫn trong đỏm ổ graphit
+ Amphibol, biotit, clorit, granat: hiếm gặp
Hỡnh 2.6. Graphit (Gp) dạng vảy, tấm và pyrotin (Pyr) thạch anh (q), Biotit (bt), plagioclas (Pl) và sericit trong mẫu nghiờn cứu
2.3.5. Phõn tớch kớnh hiển vi điện tử quột (SEM)
Kết quả phõn tớch SEM (Scanning Electron Microscope, kớnh hiển vi điện tử quột) thể hiện trờn Hỡnh 2.7ữ Hỡnh 2.11 cho thấy khoỏng tạp đi kốm chủ yếu nhúm phi quặng, xen kẹp giữa cỏc tấm graphit vảy cũn bị xõm nhiễm bởi cỏc khoỏng vật tạp chất như thạch anh, felspat, amphibol, biotit, illit, pyrit. Trờn Hỡnh 2.7 thể hiện giữa cỏc tấm graphit vảy là cỏc lớp phi quặng felspat K, Na, Ca, đõy chớnh là nguyờn
nhõn dẫn đến hàm lượng cacbon của graphit vảy khụng cao. Bờn cạnh đú cỏc khoỏng tạp kết hạch với graphit vảy như Hỡnh 2.7 ữ Hỡnh 2.11 tạo thành cỏc lớp xếp chồng, xen kẹp giữa lớp graphit vảy và khoỏng phi quặng. Chớnh vỡ vậy, quỏ trỡnh tuyển tỏch sẽ gặp khú khăn để thu được quặng tinh graphit vảy với hàm lượng cao.
Qua kết quả phõn tớch SEM kết hợp với hệ thống phõn tớch thành phần nguyờn tố bằng năng lượng tỏn xạ tia X (EDX), nghiờn cứu đó xỏc định được trong mẫu quặng graphit Bảo Hà cú khoảng 90 ữ 95% graphit dạng vảy, 5 ữ 10% graphit vụ định hỡnh.
Hỡnh 2.7. Graphit (Gra), K- felspat (K-Fsp)
Hỡnh 2.8. Plagiocla (K; Na; Ca- felspat), thạch anh (Qz), kaolint (Kao), pyrit (Py), titan (Ti)
Hỡnh 2.9. Graphit (Gra), plagiocla (K; Na; Ca- felspat), thạch anh (Qz), kaolint (Kao), pyrit (Py), titan (Ti)
Hỡnh 2.10. Graphit (Gra), plagiocla (K; Na; Ca- felspat), thạch anh (Qz), hematit (Fe), titan (Ti)
Hỡnh 2.11. Hỡnh dạng vảy graphit và cỏc tạp chất trờn vảy graphit
Đề tài cũng tiến hành phõn tớch khoỏng vật trong cỏc cấp hạt hẹp. Kết quả phõn tớch thành phần khoỏng vật cỏc cấp hạt thể hiện Bảng 2.5.
Bảng 2.5. Thành phần khoỏng vật chớnh trong cỏc cấp hạt
Độ hạt, mm
Khoỏng vật
Hàm lượng khoỏng vật theo cấp hạt, (%)
-2 +1 -1 +0,5 -0,5 +0,25 -0,25 +0,125 -0,125 +0,074 -0,074 +0,045 -2 +0,045 Graphit 10 11 14 19 12 11 11,24 Thạch anh 62 61 60 56 61 60 60,62 Illit, felspat 24 24 21 21 21 22 22,52 Tuamalin Vh Vh Vh Vh Vh Vh Vh Granat 2 1 1 1 1 1 1,41 Magnetit, hematit Vh Vh Vh Vh Vh Vh Vh Kaolinit Vh Vh Vh Vh Vh Vh Vh Pyrotin Vh 1 1 2 3 4 0,90
Từ kết quả Bảng 2.5 cho thấy khoỏng graphit trong mẫu khụng lớn, chiếm khoảng 11,24%. Cỏc tạp chất trong mẫu chủ yếu là thạch anh khoảng 62%, illit, felspat, amphibon chiếm khoảng 22%; một số khoỏng vật chứa sắt gồm magnetit, hematit, pyrotin khoảng 1%; ngoài ra cũn một số cỏc khoỏng vật khỏc.
2.4. Kết luận về nghiờn cứu thành phần vật chất mẫu quặng graphit Bảo Hà.
Kết quả nghiờn cứu cho thấy, quặng graphit mỏ Bảo Hà, Lào Cai cú hàm lượng C trung bỡnh là 11,80%, hàm lượng cỏc tạp chất gồm: 10,72% Al2O3; 7,50% Fe2O3; 57,10% SiO2; Ngoài ra, hàm lượng chất bốc là 1,00%, độ tro là 85,02%, lưu huỳnh 2,02%. Thành phần khoỏng vật chớnh trong mẫu là graphit, thạch anh, felspat, illit… Quặng graphit mỏ Bảo Hà, Lào Cai chứa nhiều graphit cú cấu trỳc dạng vảy, với tỷ lệ chiếm 90ữ95%, cũn lại là 5ữ10% dạng graphit cấu trỳc vụ định hỡnh. Một phần đỏng kể graphit mỏ Bảo Hà cú kớch cỡ thụ. Graphit tồn tại trong mẫu dưới dạng cỏc tấm kộo dài, vảy hoặc dạng sợi, xen kẹp giữa cỏc tấm phi quặng, xõm tỏn khỏ dày trong nền mẫu, kớch thước từ (0,05 x 0,2) đến (0,15 x 0,5) mm, cú chỗ sắp xếp thành đỏm ổ, cỏc vảy sợi thường cú dạng uốn lượn. Ngoài ra, trong mẫu nghiờn cứu cũn phỏt hiện khoỏng chứa graphit ở dạng kết tinh vụ định hỡnh, xõm nhiễm cựng với pyrotin, pyrit và khoỏng tạp chất, chủ yếu là thạch anh, felspat, illit, granat và một số thành phần tạp chất khỏc. Đồng thời, trong mẫu cũn phỏt hiện một số khoỏng chứa sunphua như pyrit, pyrotin và cỏc khoỏng chứa sắt như hematit, limonit.
Thành phần khoỏng và hàm lượng cacbon trong quặng graphit Bảo Hà, Lào Cai tương tự mẫu quặng graphit mỏ Nanshu Ấn Độ, vỡ vậy, để nõng cao hàm lượng cacbon trong quặng graphit Bảo Hà, Lào Cai cần tuyển tỏch khoỏng tạp chất đi kốm như thạch anh, felspat, illit, biotit, pyrit, pyrotin, hematit, limonit... Phương phỏp tuyển tỏch cỏc khoỏng vật như thạch anh, felspat, illit, biotit để nõng cao hàm lượng cacbon thường sử dụng là phương phỏp tuyển nổi, ngoài ra cỏc phương phỏp tuyển nổi - trọng lực cũng được xem xột đến. Với cấu trỳc khoỏng graphit ở dạng vảy, xen kẽ là cỏc khoỏng tạp (Hỡnh 2.7 đến Hỡnh 2.11) nờu trờn, cần quan tõm đến lựa chọn giải phỏp gia cụng để vừa giải phúng graphit ra khỏi tạp chất đi kốm vừa giữ được tối đa độ lớn của cỏc vảy graphit cú trong quặng.
2.5. Định hướng nghiờn cứu cụng nghệ
Từ kết quả nghiờn cứu về đặc điểm cấu trỳc, thành phần vật chất của quặng graphit mỏ Bảo Hà như trờn, nghiờn cứu khảo sỏt cụng nghệ nghiền, tuyển nổi thực hiện theo cỏc giai đoạn như sau: (1)- Nghiền, tuyển nổi ở độ hạt thụ để tỏch đất đỏ thải và thu được quặng tinh graphit thụ, đảm bảo thực thu graphit vào sản phẩm nổi là cao nhất, đuụi thải cú hàm lượng thấp nhất; (2)-Xử lý lại quặng tinh graphit thụ để nõng cao chất lượng graphit và thu hồi triệt để graphit dạng vảy trỏnh sự vỡ vụn vảy graphit, thực hiện cỏc bước sau:
- Nghiờn cứu nghiền thụ và sử dụng phương phỏp tuyển nổi để tỏch graphit với khoỏng tạp đi kốm;
- Nghiờn cứu khảo sỏt chế độ nghiền chà xỏt, phõn tớch vảy thụ trong dung dịch tỷ trọng nặng và tuyển quặng tinh thụ graphit;
- Phõn cấp quặng tinh thụ graphit nhằm thu đươc quặng tinh graphit vảy cấp hạt thụ (+0,149 mm) đỏp ứng mục tiờu đề ra.
- Thớ nghiệm tuyển theo cỏc phương ỏn sơ đồ vũng kớn để vừa thu hồi quặng tinh graphit vảy thụ (+0,149 mm) và vảy mịn (-0,149 mm), đạt mức chất lượng quặng tinh và mức thực thu cao như dự kiến ở quy mụ phũng thớ nghiệm và thớ nghiệm kiểm tra sơ đồ tuyển quặng graphit mỏ Bảo Hà Lào Cai ở quy mụ bỏn cụng nghiệp trờn dõy chuyền thiết bị tuyển của Viện Khoa học và Cụng nghệ Mỏ - Luyện kim.
Trong luận ỏn đó sử dụng độ hạt ranh giới 0,149 mm để phõn tỏch quặng tinh graphit vảy thụ và mịn trờn cơ sở :
- Cấp graphit vảy thụ +0,149 mm (tương ứng với độ hạt +100Mesh) cú trong tiờu chuẩn của nhiều hóng trờn thế giới ( Bảng 1.3, và từ [11ữ14]). Đõy là cấp hạt dễ tuyển cơ học lờn đến hàm lượng trờn 94%C, được sử dụng trong cỏc mục đớch cao cấp và cú giỏ cao hơn hẳn cấp hạt nhỏ hơn;
- Độ hạt của graphit trong nền quặng là trong khoảng 0,01x0,2mm đến 0,15 x0,5 mm. Trong quỏ trỡnh nghiền giải phúng khoỏng vật thỡ độ hạt graphit sẽ bị giảm đi. Chọn ranh giới sản phẩm graphit vảy thụ lớn hơn thỡ sẽ giảm thu hoạch và thực thu graphit vảy thụ.
Phương phỏp nghiền chà xỏt là phương phỏp phự hợp cho mục tiờu thu hồi tối đa sản phẩm vảy graphit. Vỡ vậy, cụng tỏc nghiờn cứu sẽ đi sõu phõn tớch cơ sở lý thuyết và thớ nghiệm thực tế của quỏ trỡnh nghiền chà xỏt để lựa chọn thiết bị cú tớnh năng kỹ thuật phự hợp với đặc điểm thành phần vật chất của mẫu nghiờn cứu.
-0,5mm Tuyển hạt thụ Quặng nguyờn khai
Nghiền thụ
Nghiền chà xỏt Đuụi hạt thụ
Nghiền lại và tuyển nổi thu hồi graphit vảy mịn Sàng +0,149 mm
Quặng tinh graphit vảy thụ +0,149 mm
Quặng tinh graphit
vảy mịn - 0,149 mm Đuụi mịn
CHƯƠNG 3.
NGHIấN CỨU TUYỂN NỔI SƠ BỘ MẪU QUẶNG 3.1 Mục tiờu và phương phỏp thớ nghiệm.
Mục tiờu chớnh của luận ỏn là nghiờn cứu cụng nghệ tuyển phự hợp để thu hồi tối đa graphit dạng vảy trong đú cú lượng graphit vảy thụ cú giỏ trị cao. Kết quả nghiờn cứu thành phần vật chất cho thấy, graphit trong quặng tồn tại chủ yếu dưới dạng vảy và một lượng đỏng kể cú kớch thước 0,2 đến 0,5mm. Để đảm bảo thu được graphit dạng vảy ở độ hạt lớn nhất cú thể và giảm chi phớ năng lượng nghiền, đó sử dụng khõu tuyển sơ bộ ở cấp hạt thụ để loại tối đa cỏc khoỏng tạp chất và thu hồi graphit dạng xõm nhiễm thụ để tiếp tục tuyển nõng cao chất lượng ở cỏc giai đoạn sau. Căn cứ vào độ hạt xõm nhiễm của graphit trong nền quặng cũng như độ hạt của quỏ trỡnh tuyển phự hợp (tuyển nổi hoặc tuyển nổi trọng lực) lựa chọn độ hạt cho thớ nghiệm tuyển là nghiền đến -0,5mm. Trong chương này tập trung nghiờn cứu khả năng tuyển mẫu quặng đến độ hạt -0,5mm cũng như xỏc định cỏc điều kiện tuyển nổi phự hợp để thu được quặng tinh tuyển sơ bộ với mức thu hồi tối đa.
Mẫu quặng thớ nghiệm cụng nghệ tuyển là mẫu gộp cụng nghệ đập xuống -2mm như đó nờu trong phần gia cụng mẫu. Quặng được nghiền trong mỏy nghiền bi thớ nghiệm dung tớch 7lớt đến độ hạt -0,5mm và sau đú tuyển nổi trong mỏy tuyển nổi đa năng Metso D12. Cỏc sản phẩm tuyển sau đú được lọc, sấy, cõn và phõn tớch húa xỏc định hàm lượng C.
3.2. Thớ nghiệm xỏc định đặc tớnh nghiền.
Mẫu nghiờn cứu với khối lượng 1 kg được nghiền trong mỏy nghiền thớ nghiệm 7 lớt với điều kiện nghiền như sau: Tỷ lệ khối lượng bi: quặng: nước = 14,5:1: 0,7. Thời gian nghiền thay đổi từ 5 phỳt đến 25 phỳt với bước thay đổi 5 phỳt. Sau thời gian nghiền đó chọn, sản phẩm nghiền được rõy qua cỏc rõy 1 mm; 0,5 mm; 0,25 mm; 0,125 mm; 0,074 mm; để xỏc định thu hoạch từng cấp hạt. Kết quả thớ nghiệm nghiền mẫu nghiờn cứu được trỡnh bày tại Bảng 3.1.
Khi tăng thời gian nghiền đồng nghĩa với việc tăng thời gian tiếp xỳc, va đập, chà xỏt giữa bi và quặng. Khi thời gian nghiền thay đổi từ 0 đến 25 phỳt, cỏc cấp hạt +0,074 mm giảm dần, cấp hạt -0,074 mm tăng từ 14,39% lờn đến 80,55%. Khi mẫu được nghiền với thời gian 5 phỳt, quặng được nghiền xuống 100% cấp hạt -0,5 mm.
Bảng 3.1. Kết quả xỏc định thời gian nghiền mẫu quặng graphit mỏ Bảo HàThời gian Thời gian nghiền, phỳt Thu hoạch cấp hạt, % -2 +0,5 mm -0,5 +0,25 mm -0,25 +0,125 mm -0,125 +0,074 mm -0,074 mm Tổng 0 50,81 16,18 11,88 6,74 14,39 100,00 5 0,00 32,95 23,19 14,38 29,47 100,00 10 0,00 0,00 30,44 21,37 48,18 100,00 20 0,00 0,00 11,90 18,87 69,23 100,00 25 0,00 0,00 7,90 11,56 80,55 100,00
3.3. Thớ nghiệm điều kiện chế độ tuyển nổi sơ bộ
Cỏc thớ nghiệm điều kiện đó được tiến hành nhằm khảo sỏt ảnh hưởng của cỏc thụng số điều kiện đến kết quả tuyển nổi cũng như xỏc định chế độ tuyển nổi tối ưu nhất. Sơ đồ thớ nghiệm được trỡnh bày ở Hỡnh 3.1. Cỏc thớ nghiệm được tiến hành theo phương phỏp truyền thống nghĩa là tiến hành lần lượt khảo sỏt từng thụng số. Trong mỗi loạt thớ nghiệm cỏc thụng số điều kiện được giữ nguyờn ngoài thụng số được khảo sỏt. Cỏc thụng số điều kiện được khảo sỏt bao gồm: Độ mịn nghiền, nồng độ bựn, pH bựn tuyển, chủng loại và chi phớ cỏc thuốc đố chỡm, tập hợp và tạo bọt và được tiến hành theo trỡnh tự nờu trờn. Giỏ trị thụng số tốt nhất ở loạt thớ nghiệm trước được giữ cho cỏc loạt thớ nghiệm sau. Trong phạm vi nghiờn cứu của đề tài chỉ đề cập đến một số điều kiện chủ yếu cũn lại cỏc điều kiện khỏc chọn theo cỏc tài liệu tham khảo. Điều kiện và kết quả thớ nghiệm tuyển được trỡnh bày ở Bảng 3.2 và Phụ lục 2.
Nghiền: d = -0,5 mm
Tuyển nổi graphit 3’
- pH: mụi trường, khuấy 5’ - Thuốc đố chỡm , khuấy 5’ - Thuốc tập hợp, khuấy 5’ - Thuốc tạo bọt
Sản phẩm bọt Sản phẩm ngăn
3.3.1. Thớ nghiệm xỏc định độ mịn nghiền tối ưu
Độ mịn nghiền là thụng số quan trọng quyết định đến mức thực thu và chất lượng quặng tinh. Độ mịn nghiền ảnh hưởng đến kết quả tuyển nổi liờn quan đến mức độ giải phúng khoỏng vật cũng như khả năng tuyển nổi cỏc cấp độ hạt khỏc nhau. Độ mịn nghiền tối ưu tuyển nổi được xỏc định thụng qua loạt thớ nghiệm từ TN3.1 đến TN 3.5. Độ mịn nghiền khảo sỏt với thời gian nghiền mẫu quặng là 0’, 5’, 10’, 15’ và 20’ ( tương ứng với cỏc độ mịn nghiền 14,39%, 29,47%, 48,18%,
69,23% và 80,55% cấp -0,074mm). Từ kết quả thớ nghiệm trờn ( đồ thị Hỡnh 3.2) cho
thấy, thực thu tuyển nổi đạt giỏ trị cao nhất đến 93-95 % khi độ mịn nghiền trong khoảng từ 29,47% - 0,074 mm đến 48,18% -0,074 mm, hàm lượng C trong sản phẩm bọt thay đổi trong khoảng 35,89% đến 41,15%. Khi tiếp tục tăng độ mịn nghiền quặng từ 48,18% -0,074 mm lờn 80,55% -0,074 mm, hàm lượng C trong sản phẩm bọt tăng lờn từ 41,15% đến 49,98%, tuy nhiờn lại làm giảm dần mức thực thu C vào sản phẩm bọt từ 93,34% xuống đến 89,40%. Điều này chứng tỏ bờn cạnh việc giải phúng graphit tốt hơn, thỡ cũng đó cú một lượng graphit bị nghiền quỏ mịn dẫn tới giảm hiệu quả tuyển.
47
Bảng 3.2 Điều kiện và kết quả tuyển nổi sơ bộ quặng graphit
Số thớ nghiệm Độ mịn nghiền, % -0,074mm Nồng độ bựn, % rắn Chi phớ xụ đa, g/t Chi phớ thủy tinh lỏng, g/t Chi phớ thuốc tập hợp dầu hỏa, g/t Chi phớ thuốc tạo bọt Montanol 800, g/t
Tinh quặng graphit
Thu hoạch,%