Khoáng sản và thành phần có ích đi kèm là vật chất khoáng tự nhiên phân bố trong phạm vi mỏ khoáng có giá trị công nghiệp đối với khoáng sản chính và chỉ có thể khai thác cùng với quá trình khai thác khoáng sản chính.
Trong các mỏ được thăm dò, thành phần có ích đi kèm có thể chia làm 3 nhóm:
- Khoáng sản có ích.
- Khoáng vật có ích.
- Các nguyên tố phân tán trong khoáng vật có ích.
Nghiên cứu và sử dụng thành phần có ích đi kèm là một trong những giải pháp quan trọng góp phần bảo vệ tài nguyên khoáng và bảo vệ môi trường trong điều kiện nguồn tài nguyên khoáng trên thế giới đang ngày càng cạn kiệt. Trong quá trình thăm dò, để dự báo và phát hiện tất cả các thành phần có ích đi kèm, trước hết phải dựa vào loại hình nguồn gốc của khoáng sản. ở giai đoạn đầu của công tác thăm dò, các thành phần đi kèm chủ yếu được phát hiện, nghiên cứu bằng phân tích quang phổ hoặc khoáng vật đối với đá và khoáng sản. Theo kết quả phân tích quang phổ tiến hành lựa chọn các nguyên tố có hàm lượng cao để phân tích định lượng bằng phương pháp hóa hoặc phương pháp hiện đại khác. Khi nguyên tố nào đó có hàm lượng đảm bảo yêu cầu công nghiệp cần lập kế hoạch thăm dò theo một chương trình cụ thể.
Tuy nhiên, nghiên cứu làm sáng tỏ thành phần đi kèm chỉ có ý nghĩa đối với các mỏ khoáng có giá trị công nghiệp đối với khoáng sản chính.
Khoáng sản có ích đi kèm chủ yếu nằm trong đá phủ phân bố liền kề phía trên hoặc dưới các thân khoáng chính. Thuộc về khoáng sản đi kèm có thể là đá cacbonat, cát, sét, bauxit, photphorit, apatit, kaolin… Các khoáng sản này thường được nghiên cứu tương đối kỹ cùng với quá trình thăm dò khoáng sản chính nên việc khai thác và sử dụng rất có hiệu quả kinh tế do không cần đầu tư hoặc đầu tư bổ sung không nhiều cho công tác nghiên cứu địa chất và khai thác. Ví dụ, đá vây quanh các mỏ nguồn gốc magma thường được thu hồi làm vật liệu xây dựng thông thường (đá hộc, đá dăm…) hoặc một số khoáng sản có giá trị như cát thạch anh và nguyên liệu keramit có thể thu hồi từ đuôi quặng của nhà máy tuyển.
Ở nước ta, trong quá trình khai thác than mỏ Khánh Hòa đã tiến hành nghiên cứu thu hồi đá vôi sét nằm ở phần cao của vách vỉa 16. Theo kết quả phân tích 100 mẫu, chất lượng đá vôi sét có hàm lượng CaO: 47,32 - 53,23%; MgO: 1,95 - 4,73%; SiO2: 1,31 - 2,02%; Al2O3: 0,15 - 0,17%; MKN: 40,11 - 43,47%. Hiện nay, việc thu hồi đá vôi sét làm nguyên liệu sản xuất ximăng đã góp phần mang lại hiệu quả kinh tế bổ sung đáng kể cho xí nghiệp khai thác mỏ.
Khoáng vật có ích đi kèm trong quặng hoặc trong khoáng sản phi quặng được thu hồi vào tinh quặng hoặc tập trung trong các sản phẩm làm giàu của thành phần cơ bản. Vì thế, các khoáng vật đi kèm chỉ có thể tiến hành thu hồi và chế biến có hiệu quả từ tinh quặng hoặc sản phẩm làm giàu của thành phần cơ bản. Ví dụ, trong quặng đồng concheđan thường có mặt các khoáng vật chì, kẽm, vàng và bạc, còn trong quặng đồng - niken có các khoáng vật của nhóm platin, coban, vàng và bạc. Trong quặng thiếc thường chứa tantal, niobi, berili, fuorit, topa và các khoáng vật khác.
Các nguyên tố phân tán đi kèm chủ yếu tồn tại dưới dạng tạp chất đồng hình trong khoáng vật có ích của khoáng sản chính và khoáng vật có ích đi kèm hoặc ở dạng liên kết hữu cơ kim loại trong than… Tổng hợp tài liệu thực tế cho thấy, tương ứng với mỗi kiểu quặng thường có một tổ hợp nguyên tố phân tán nhất định.
231 - Trong quặng đa kim thường có mặt cađimi, inđi, selen, telua, đôi khi cả gecmani.
- Trong quặng đồng concheđan có selen, cađmi, telua, gecmani, gali và inđi.
- Trong quặng đồng - molipđen có reni, selen và telua.
- Quặng sulphur - casiterit thường tập trung nguyên tố inđi, còn thạch anh - casiterit và quặng wonfram chủ yếu chứa skanđi.
- Trong quặng bauxit có các nguyên tố phân tán chứa gali, skanđi, đôi khi có gecmani.
- Trong các mỏ than gặp chủ yếu uran, molipđen, vanađi, đồng và gecmani.
Ví dụ, các thấu kính than antraxit ở mỏ than Núi Hồng - Thái Nguyên chứa hàm lượng gecmani (Ge) khá cao. Kết quả phân tích hàm lượng gecmani theo mẫu đơn và hàm lượng trung bình công trình được trình bày trong bảng 6.2.
Bảng 9.2. Hàm lượng gecmani trong than mỏ Núi Hồng Tên
vỉa
Hàm lượng Ge theo mẫu đơn Từ - đến/Trung bình
Hàm lượng Ge trung bình theo lỗ khoan Từ - đến/Trung bình
g/tấn than g/tấn tro g/tấn than g/tấn tro
1 0,829 ÷ 115,80 6,947
10 ÷ 290 34,30
0,429 ÷ 35,19 6,483
1,904 ÷ 230 38,531 2 0,37 ÷ 191,52
18,037
10 ÷ 730 96,873
0,064 ÷ 92,109 17,00
0,315 ÷ 560 87,764 3 1,80 ÷ 8,568
5,184
10 ÷ 42 26,00
1,80 ÷ 8,568 5,184
10 ÷ 42 26,00 9.8.1. Tính trữ lượng khoáng sản có ích đi kèm
Tính trữ lượng khoáng sản có ích đi kèm được tiến hành theo kết quả nghiên cứu địa chất và lấy mẫu trong các công trình khai đào và khoan được sử dụng để thăm dò khoáng sản chính. Trong giai đoạn đầu của công tác thăm dò, người ta không thi công các công trình khoan và khai đào để nghiên cứu và khoanh nối chỉ đối với khoáng sản đi kèm. ở giai đoạn thăm dò chi tiết, công tác nghiên cứu riêng khoáng sản có ích đi kèm được tiến hành chỉ khi có nhu cầu sử dụng của các ngành công nghiệp.
Chỉ tiêu tính trữ lượng khoáng sản đi kèm được xác định phù hợp với yêu cầu công nghiệp về chất lượng nguyên liệu khoáng của các lĩnh vực sử dụng. Trữ lượng của khoáng sản đi kèm được tính bằng các phương pháp truyền thống trình bày ở trên. Theo kết quả tính trữ lượng tiến hành đánh giá hiệu quả kinh tế từ việc sử dụng khoáng sản có ích đi kèm và xác định mức độ ảnh hưởng của việc khai thác, sử dụng chúng đến giá trị kinh tế chung của mỏ.
9.8.2. Tính trữ lượng thành phần có ích đi kèm
Tính trữ lượng thành phần có ích đi kèm tạo nên các khoáng vật độc lập hoặc dưới dạng phân tán được tiến hành trong ranh giới trữ lượng của khoáng sản chính. Các thành phần có ích đi kèm thường được nghiên cứu, đánh giá chủ yếu bằng phương pháp phân tích địa hóa - khoáng vật toàn diện và phân tích mẫu nhóm.
Lấy và phân tích mẫu nhóm cho phép giảm bớt số lượng mẫu phân tích, nhưng lại thường dẫn đến hiện tượng san bằng hàm lượng và làm giảm mức độ biến hóa không gian của thành phần có ích đi kèm trong lòng đất. Ngoài việc phân tích mẫu nhóm, người ta còn tiến hành phân tích định lượng các mẫu đơn khoáng và sản phẩm làm giàu hay chế biến khoáng sản.
Nghiên cứu địa hóa - khoáng vật toàn diện được tiến hành để xác định số lượng thành phần có ích đi kèm có trong khoáng sản và mối quan hệ giữa chúng với khoáng vật có ích quan trọng nhất, cũng như sự phân bố của chúng theo các hạng và kiểu khoáng sản hoặc với sản phẩm làm giàu và chế biến. Từ kết quả nghiên cứu tiến hành làm sáng tỏ mức độ biến hóa
232 và mối quan hệ tương quan của chúng với thành phần cơ bản trong ranh giới khoáng sản chính.
Trong các mỏ khoáng sản, những nguyên tố phân tán có giá trị thực tế là những nguyên tố liên quan với các khoáng vật được thu hồi vào sản phẩm hàng hóa hoặc với quặng được sử dụng trực tiếp không qua làm giàu sơ bộ. Chúng được tập trung trong sản phẩm trung gian hay sản phẩm luân chuyển (hồi liệu) của luyện kim và hóa luyện hoặc trong chất thải của quá trình sản xuất như bụi, khí, xỉ…Khả năng tập trung của các nguyên tố phân tán phụ thuộc chủ yếu vào sơ đồ và chế độ công nghệ sử dụng. Ví dụ, trong nhà mày sản xuất kẽm có thể thu hồi inđi, cađimi, gali và một số nguyên tố phân tán khác từ oxit lò ven xơ, hoặc selen và telua có thể thu hồi từ xỉ của nhà máy sản xuất axit. Do các nguyên tố phân tán phân bố tản mạn trong nhiều sản phẩm chế biến khác nhau và qui trình thu hồi rất phức tạp nên độ thu hồi của chúng trong các nhà máy thường không quá vài chục phần trăm. Sự tập trung của các nguyên tố phân tán trong sản phẩm chế biến không phụ thuộc vào hàm lượng của chúng trong quặng. Vì vậy, các nguyên tố này cần được tính toán và thống kê đầy đủ theo sự có mặt của chúng trong nguyên liệu ban đầu trên cơ sở kết quả phân tích có độ chính xác cao. Để đánh giá tin cậy chất lượng và mức độ tập trung của các nguyên tố phân tán cần tiến hành phân tích theo mẫu đơn khoáng, đồng thời phải tăng số lượng mẫu kiểm tra nội và ngoại bộ đến 10 - 20% so với tổng số mẫu. Khi tính trữ lượng các nguyên tố phân tán, ngoài việc tính trữ lượng chung của chúng trong lòng đất còn phải tính trữ lượng liên quan đến các khoáng vật được thu hồi vào tinh quặng hàng hoá.
Chỉ tiêu tính trữ lượng các thành phần đi kèm tạo nên khoáng vật độc lập được xác định theo kết quả thử nghiệm tính chất công nghệ của khoáng sản. Theo các nhà nghiên cứu, chỉ tiêu cơ bản nhất là hàm lượng giới hạn của thành phần có ích đi kèm trong ranh giới khoáng sản chính bảo đảm có hiệu quả kinh tế khi thu hồi riêng (lựa chọn) hoặc thu hồi vào sản phẩm làm giàu của thành phần cơ bản.
Chỉ tiêu tính trữ lượng các nguyên tố phân tán trong quặng làm giàu được xác định riêng cho từng khoáng vật có ích có khả năng thu hồi vào sản phẩm hàng hoá. Tính hợp lý từ việc sử dụng công nghiệp các nguyên tố phân tán được đánh giá theo hàm lượng cho phép tối thiểu của chúng trong sản phẩm chế biến của nhà máy kết hợp với tính toán chi phí bổ sung liên quan với việc thu hồi vào sản phẩm hàng hóa.
Cần lưu ý rằng, trong các mỏ khai thác và sử dụng tổng hợp khoáng sản, khi xác định hàm lượng công nghiệp tối thiểu của thành phần cơ bản cần xét đến hiệu quả kinh tế bổ sung do việc thu hồi các khoáng sản hoặc thành phần có ích đi kèm.
Trữ lượng thành phần có ích đi kèm được xếp vào trữ lượng công nghiệp hoặc không công nghiệp tuỳ thuộc vào công nghệ thu hồi và mức độ tập trung của chúng trong các sản phẩm làm giàu hoặc luyện kim, cũng như yêu cầu sử dụng của chúng trong nền kinh tế quốc dân.
Tính trữ lượng thành phần có ích đi kèm dựa vào kết quả lấy mẫu trong các công trình thăm dò và số liệu phân tích mẫu đơn hoặc mẫu nhóm được tiến hành bằng các phương pháp trực tiếp trình bày ở trên. Trong trường hợp giữa hàm lượng thành phần chính và thành phần phụ có mối quan hệ tương quan chặt chẽ có thể xác định hàm lượng trung bình của thành phần đi kèm bằng phương pháp gián tiếp (theo phương trình tương quan - hồi quy). Để bảo đảm độ tin cậy của phương trình dự báo, các thành phần chính phải lấy mẫu chi tiết còn thành phần đi kèm chỉ lấy một số lượng giới hạn các mẫu đơn hoặc mẫu nhóm. Đồng thời, các cặp mẫu sử dụng đưa vào lập phương trình tương quan - hồi quy phải có tính đại diện về vị trí phân bố trong không gian và tính đồng nhất thống kê. Hàm lượng trung bình của thành phần có ích đi kèm tính theo phương trình tương quan - hồi quy được sử dụng để tính trữ lượng của chúng trong thể tích được đánh giá.
233 MỘT SỐ CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
1. Làm rõ một số khái niệm liên quan đến tài nguyên, trữ lượng khoáng sản rắn (Tài nguyên khoáng sản rắn xác định; Tài nguyên khoáng sản rắn dự báo; Trữ lượng khoáng sản rắn; Có hiệu quả kinh tế; Có tiềm năng hiệu quả kinh tế; Chưa rõ hiệu quả kinh tế; Nghiên cứu khả thi; Nghiên cứu tiền khả thi; Nghiên cứu khái quát ?
2. Những nguyên tắc cơ bản trong phân chia các khối tính trữ lượng ?
3. Các phương pháp tính trữ lượng thường áp dụng ở Việt Nam ? Phân tích ưu nhược điểm của phương pháp tính trữ lượng ?
4. Phương pháp xác định các thông số tính trữ lượng ?
5. Mẫu như thế nào được gọi là mẫu có hàm lượng đặc cao ? Phương pháp xử lý mẫu đặc cao ?
6. Cơ sở lựa chọn phương pháp tính trữ lượng ?
7. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của tính trữ lượng ?
234 TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Văn Lâm, Nguyễn Phương, Nguyễn Tiến Dũng. Địa chất khai thác mỏ khoáng.
Nhà xuất bản Giao thông Vận tải. Hà Nội, 2006.
[2]. Nguyễn Văn Lâm, Nguyễn Phương. Tìm kiếm và thăm dò các mỏ khoáng sản rắn. Nhà xuất bản Giao thông Vận tải. Hà Nội, 2009.
[3]. Đồng Văn Nhì, Nguyễn Phương, Nguyễn Văn Lâm, Trương Xuân Luận, Phan Viết Nhân.
Phương pháp thăm dò mỏ. Giáo trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Hà Nội, 2003.
[4]. Những yêu cầu về nội dung và kết quả công tác thăm dò địa chất theo từng giai đoạn và từng bước. Tổng Cục Địa chất Việt Nam, Hà Nội 1976.
[5]. Quyết định số 06/2006/QĐ-BTNMT ngày 07 tháng 6 năm 2006 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường: “Quy định về phân cấp trữ lượng và tài nguyên khoáng sản rắn”.
[6]. Luật Khoáng sản số 60/2010/QH12 ngày 17 tháng 11 năm 2010, Quốc hội Nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam, Hà Nội 2010.
[7]. Thông tư 16/2012/TT-BTNMT ngày 29 tháng 12 năm 2012 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường: “Quy định về đề án thăm dò khoáng sản, đóng cửa mỏ khoáng sản và mẫu báo cáo kết quả hoạt động khoáng sản, mẫu văn bản trong hồ sơ cấp phép hoạt động khoáng sản, hồ sơ phê duyệt trữ lượng khoáng sản, hồ sơ đóng cửa mỏ khoáng sản”.
[8]. Прокофев А.П. Основы поискoв и разведки твepдых полезных ископаемых.
Изд. Недра, Москва, 1973.
[9]. Смирнов В.И., Прокофев А.П., Борзунов В.М. и другие. Подсчет запасов месторождений полезных ископаемых. Москва, 1960.
[10]. Wellmer F. W., Dalheimer M., Wagner M. Economic Evaluations in Exploration.
Springer, Germany, 2008.
[11]. S.K. Haldar. Mineral Exploration Principles and Applications, India, 2013.
235 Chương 10