Giải pháp thứ nhất (mức tối đa)
Theo trữ lượng quặng được giao, tương ứng với quy mô sản xuất hiện tại thì tuổi thọ của mỏ là 30 năm. Tuy nhiên, mỏ antimon Mậu Duệ mới khai thác, sản xuất được 9 năm. Trữ lượng cũng như thời hạn sản xuất còn khá nhiều, nên việc nghiên cứu công nghệ tuyển mẫu quặng đại diện toàn mỏ, làm cơ sở để xây dựng quy trình công nghệ tuyển hợp lý đối tượng quặng antimon mỏ Mậu Duệ, theo hướng cơ giới hóa đảm bảo thu hồi triệt để tài nguyên là rất cần thiết. Tuy nhiên, thực tế hiện nay với công nghệ khai thác lộ thiên - tuyển thủ công - luyện Sb, vẫn mang lại hiệu quả cao cho Công ty với năng suất khoảng 600 ÷ 700 tấn kim loại antimon, thì doanh thu đã đạt 120 tỉ VNĐ, với lợi nhuận sau thuế đạt 70 tỉ VNĐ. Vì vậy, HGM chưa chú trọng đầu tư nghiên cứu công nghệ tuyển quặng
phù hợp, giảm mất mát quặng vào phần thải cũng như công nghệ để thu hồi nguồn Sb trong quặng thải.
Giải pháp thứ 2:
- Xem xét điều chỉnh khâu tuyển thủ công nhằm thu hồi triệt để lượng Sb dạng xâm nhiễm thô.
- Nghiên cứu tuyển quặng thải khâu tuyển thủ công nhằm tận thu triệt để tài nguyên, tạo điều kiện để có thể thải bỏ quặng thải cuối cùng.
Đề tài đã chọn giải pháp thứ 2 với nhiệm vụ chính sẽ là: Nghiên cứu tuyển mẫu quặng thải sau khâu tuyển thủ công với hàm lượng Sb dao động 1,3÷ 2 % Sb, nhằm hoàn thiện công nghệ tuyển quặng antimon mỏ Mậu Duệ - Hà Giang
thu được quặng tinh đáp ứng yêu cầu cho khâu xử lý tiếp theo. Mặt khác, xem xét cải tiến khâu tuyển thủ công bằng cách kết hợp cơ giới hóa với tuyển thủ công nhằm hạn chế lao động thủ công, tăng năng suất quá trình sản xuất.
Hiện nay, nguồn tài nguyên khoáng sản nói chung và quặng Sb nói riêng ngày càng cạn kiệt, quặng tinh antimon không đủ đáp ứng nguyên liệu cho quá trình luyện trong thời gian tới. Mặt khác mỏ antimon Mậu Duệ là loại mỏ nhỏ, trữ lượng quặng không lớn, vì vậy cần khai thác tiết kiệm, tận thu nguồn tài nguyên khoáng sản và đặc biệt góp phần hoàn thiện quy trình công nghệ tuyển tăng tiêu chí thực thu đối với quặng antimon mỏ Mậu Duệ.
Sau đây là sơ đồ khai thác chế biến và một số hình ảnh mỏ Mậu Duệ, Hà Giang.
Hình 1.3. Sơ đồ khai thác chế biến quặng antimon mỏ Mậu Duệ, Hà Giang. Tuyển thủ công Mỏ Sb Mậu Duệ Bột quặng Sb Khai thác lộ thiên Sb giầu Quặng tinh Sb Bãi tuyển thủ công
Đập <70 mm
Sàng -Tuyển thủ công
Sb loại I
Đập <40 mm
Đập – Sàng
Bãi thải nhặt tay
T. thủ công
Sb loại II
Ảnh 1. Khai trường khai thác.
Ảnh 2. Quặng tập kết về vị trí tuyển thủ công và tuyển thủ công.
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 2.1. MẪU NGHIÊN CỨU
Mẫu nghiên cứu công nghệ do Công ty Cổ phần Cơ khí và Khoáng sản Hà Giang lấy mẫu theo đúng quy trình lấy mẫu công nghệ, đảm bảo tính đại diện và cấp cho Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim. Mẫu có khối lượng 2.000 kg, dmax = 100 mm. Quan sát bằng mắt thường nhận thấy mẫu quặng có màu xám đen.
2.2. NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT CHẤT 2.2.1. Phương pháp gia công mẫu 2.2.1. Phương pháp gia công mẫu
Mẫu nghiên cứu công nghệ được gia công theo sơ đồ hình 2.1. Các mẫu thí nghiệm được gia công đến -2 mm, khối lượng mẫu tối thiểu trong các quá trình phân chia, giản lược được tính theo công thức: Qmin ≥ Kd2 (kg).
Trong đó:
+ Qmin: Khối lượng mẫu tối thiểu (kg)
+ d: Kích thước hạt lớn nhất trong mẫu (mm)
+ K: Hệ số phụ thuộc độ đồng nhất của mẫu, mẫu quặng antimon lấy K= 0,1. Sau khi gia công giản lược, thành lập được các mẫu:
- Mẫu lưu quặng đầu.
- Mẫu nghiên cứu thành phần vật chất, mẫu phân tích hóa quặng đầu - Các mẫu thí nghiệm công nghệ.
2.2.2. Trình tự và thiết bị phân tích, thí nghiệm mẫu
a) Phân tích khoáng tướng thạch học: Mẫu phân tích thành phần khoáng vật được lấy từ mẫu nghiên cứu công nghệ tuyển khoáng. Công tác phân tích được thực hiện tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản - Bộ Tài nguyên và Môi trường. Các mẫu thạch học được phân tích dưới kính hiển vi phân cực AXIOLAB và giám định dưới kính hiển vi soi nổi MBC - 9... để xác định thành phần vật chất của mẫu nghiên cứu, quan sát và mô tả khoáng vật bằng mắt thường.
b) Phân tích rơnghen: Thực hiện tại Trung tâm Phân tích Thí nghiệm Địa chất – Tổng Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam trên hệ thiết bị nhiễu xạ tia X, máy D8-advance.
c) Phân tích hóa: Mẫu quặng đầu, mẫu quặng phân tích thành phần độ hạt và các sản phẩm của quá trình thí nghiệm được xác định hàm lượng kim loại có ích và tạp chất bằng phương pháp phân tích hóa ướt. Phương pháp phân tích sử
dụng là AAS (quang phổ hấp phụ nguyên tử) và ICP (quang phổ cảm ứng plasma) tại Trung tâm Phân tích Thí nghiệm Địa chất – Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Trung tâm Phân tích hóa lý thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim.
d) Thiết bị thí nghiệm: Các thiết bị chính được dùng trong quá trình gia công và thí nghiệm tuyển mẫu quặng antimon.
+ Thiết bị gia công:
1. Máy đập hàm 100 x 150 mm 2. Máy đập trục 150 x 250 mm 3. Máy sàng rung 300 x 600 mm 4. Máy nghiền bi sắt 1 lít, 7 lít + Thiết bị nghiên cứu tuyển:
1. Bàn đãi thí nghiệm 450 x 1000 mm 2. Vít đứng Φ600 RS-LG-7D (Austrialia) 3. Máy tuyển đa trọng lực Mozley
4. Máy tuyển nổi 0,5 lít 5. Máy tuyển nổi 1,0 lít
6. Máy tuyển nổi denver dung tích 2,5 lít
7. Máy tuyển nổi Mekhanop dung tích 8lít, 3lít 8. Máy khuấy thuốc tuyển
9. Tủ sấy
10. Bộ rây tiêu chuẩn
11. Các dụng cụ, vật tư cần thiết cho thí nghiệm.
Phần mềm Word - MSExcel 2007 được sử dụng cho việc xử lý số liệu dựng đồ thị minh họa.
Kết quả phân tích mẫu được trình bày trong báo cáo và liệt kê trong phần phụ lục.
Hình 2.2. Sơ đồ gia công mẫu thí nghiệm. Sàng d = 30 mm Đập d = 30 mm Sàng d =2 mm Mẫu công nghệ -100 mm Mẫu lưu Mẫu phân tích khoáng tướng, thạch học Sàng d = 10 mm Đập d = 10 mm Đập d = 2 mm Mẫu thí
nghiệm Mẫu thí nghiệm tuyển
Mẫu phân tích rơnghen Mẫu phân tích hóa toàn phần Mẫu lưu Mẫu PTĐH Mẫu lưu
2.2.3. Kết quả phân tích thành phần khoáng vật
Đã tiến hành phân tích trọng sa các cấp hạt, khoáng tướng và thạch học các mẫu quặng cục đặc trưng lấy trong quá trình gia công mẫu và mẫu gắn kết, mài từ mẫu trung bình có độ hạt -2 mm. Kết quả phân tích trọng sa, khoáng tướng, thạch học và rơnghen mẫu trung bình nêu trong phần phụ lục. Kết hợp kết quả nghiên cứu các phương pháp, hàm lượng các khoáng vật chủ yếu trong quặng Sb Mậu Duệ được nêu trong bảng 2.1.
Bảng 2.1. Hàm lượng các khoáng vật chủ yếu.
TT Khoáng vật Hàm lượng TT Khoáng vật Hàm lượng
1 Antimonit ~ 3 % 6 Limônit ~ 1 %
2 Pyrit ~ 0,5 ÷ 5 % 7 Vật chất hữu cơ ~ 1 % 3 Sphalerit rất ít 8 Chalcopyrit rất ít
4 Valetinit rất ít 9 Pyrotin ít
5 Thạch anh ~ 15 10 Khoáng vật khác ~ 80 % *) Mô tả các khoáng:
Antimonit: Gặp không nhiều, chúng có dạng tấm hạt nhỏ, kích thước 0,01 ÷ 1 mm, tập trung thành các ổ nhỏ, nằm trong mạch thạch anh màu trắng sạch xuyên cắt nền mẫu. Một số đám nhỏ phân bố trong nền phi quặng (ảnh 4,5).
Pyrit: Gặp trong mẫu dưới dạng hạt nhỏ li ti, tự hình hoặc dạng cầu nhỏ, kích thước < 0,1mm, ít hạt đạt kích thước 0,3 mm, phân bố rải rác trong nền mẫu. Có chỗ chúng tạo thành chuỗi hạt kéo dài.
Sphalerit: Có rất ít, gặp vài hạt rất nhỏ, nằm trong đám antimonit.
Felspat: Chủ yếu dạng tấm méo mó nằm xen khảm cùng thạch anh tạo nên kiến trúc khảm, felspat thường bị biến đổi sét hóa, sericit hóa có bề mặt mờ đục. Thạch anh không màu, giao thoa xám sáng bậc 1.
Carbonat: Phân bố rải rác khá đều trong mẫu. Sericit dạng vi vảy, vảy nhỏ tạo đám, ổ xâm nhiễm không đều trong mẫu.
Hidroxyt sắt: dạng keo màu nâu đỏ tạo đám, ổ không đều. Quặng hạt nhỏ méo mó màu đen phản chiếu ánh kim mạnh.
Chalcopyrit, pyrotin: Có rất ít, chỉ gặp một số hạt nhỏ li ti nằm trong một số hạt pyrit.
Rutil: Có ít, gặp vài hạt nhỏ nằm rải rác trong nền mẫu, bị leucoxen hóa nhẹ.
Limônit: Khá phổ biến, gặp trong mẫu dưới dạng keo, tạo thành các vi mạch nhỏ hoặc các đám nhỏ do lấp nhét dọc kẽ nứt, kẽ hổng của phi quặng.
Psilomelan: Gặp trong mẫu dưới dạng keo, nằm trong các vi mạch cùng limônit hoặc tạo thành các đám ổ nhỏ men theo kẽ hổng của phi quặng.
Graphit: Gặp vài vẩy rất nhỏ.
Đá có khá nhiều gân mạch thạch anh chiều dày thay đổi từ 0,01 ÷ 1,2 mm xuyên cắt gây biến đổi silic hóa mạnh. Thành phần khoáng vật trong mẫu gồm.
Sét dạng ẩn tinh vi vảy kéo dài theo phương định hướng nhưng đa phần bị thay thế chuyển tiếp thành sericit giữa chúng rất khó phân biệt một cách chính xác rõ ràng. Sét – sericit thường có bề mặt xám nâu bẩn do bị nhiễm bụi quặng và keo hidroxyt sắt. Xen khá đều trong sét là silic dạng ẩn tinh. Silic ở đây bao gồm cả silic của đá gốc và silic của nguồn nhiệt dịch xâm nhiễm. Khoáng vật phụ trong mẫu có turmalin.
Hidroxyt sắt dạng keo màu nâu đỏ lấp nhét khe nứt của đá.
Ảnh 4. Quặng, mạch quặng Sb, sét-sericit
Sb
Set - Sericit
Quặng
Quặng
Ảnh 5. Antimonit dạng ổ, dạng tấm, độ phóng đại 100 lần.
Ảnh 6. Antimonit có trong mẫu đã qua làm giầu; độ phóng đại 100 lần. Nhận xét: Khoáng vật có trong mẫu là antimonit và valentinit với hàm lượng không cao. Độ hạt xâm nhiễm của khoáng vật có ích không đồng đều dao động từ vài chục micron đến 1 milimet. Khoáng vật tạo đá là đá phiến silic – sét giàu vật chất hữu cơ có nhiều gân mạch thạch anh xuyên cắt, các khoáng vật trong mẫu có dạng vảy, hạt méo mó biến tinh tập trung thành dải kéo dài theo phương định hướng … Sb Sb Sb Sb Sb Py Sb Sb Py
2.2.4. Kết quả phân tích thành phần độ hạt
Mẫu nghiên cứu thành phần độ hạt là mẫu quặng antimon mỏ Mậu Duệ, Hà Giang đã được gia công đến - 10 mm. Kết quả nghiên cứu thể hiện ở bảng 2.2 và hình 2.3.
Bảng 2.2. Kết quả nghiên cứu thành phần độ hạt.
TT Cấp hạt, mm Thu hoạch, (%) Hàm lượng Sb (%) Phân bố Sb (%)
Bộ phận Lũy tích Bộ phận Lũy tích Bộ phận Lũy tích
1 - 10+ 5 43,23 43,23 1,23 1,23 32,95 32,95 2 - 5 + 2 16,62 59,85 1,35 1,27 13,84 46,79 3 - 2 + 1 8,31 68,15 1,67 1,32 8,56 55,35 4 - 1 + 0,5 5,96 74,12 2,33 1,40 8,58 63,93 5 - 0,5 + 0,25 3,73 77,85 2,77 1,46 6,37 70,30 6 - 0,25 + 0,125 2,63 80,48 2,93 1,51 4,75 75,06 7 - 0,125 + 0,074 2,19 82,67 2,74 1,54 3,71 78,77 8 - 0,074 + 0,041 1,35 84,02 2,47 1,56 2,05 80,82 9 - 0,041 + 0 15,98 100,00 1,94 1,62 19,18 100,00 Tổng cộng 100,00 1,62 100,00
Hình 2.3. Đường đặc tính độ hạt mẫu nghiên cứu.
Từ kết quả xác định thành phần độ hạt nhận thấy rằng, hàm lượng và mức phân bố Sb trong các cấp hạt mịn (-1 mm + 0 mm) tương đối đồng đều, hàm lượng Sb dao động trong khoảng 1,94 ÷ 2,93 %. Các cấp hạt thô hàm lượng Sb thấp hơn dao động từ 1,23 đến 1,67 %. Khoáng vật có ích xâm nhiễm tương đối đồng đều trong mẫu.
2.2.5. Kết quả phân tích thành phần hóa học
Kết quả phân tích thành phần hóa học cơ bản của mẫu antimon được trình bày trên bảng 2.3.
Bảng 2.3. Thành phần hóa học cơ bản của mẫu antimon
Thành phần Sb S SiO2 Au, g/t Fe2O3 As, ppm Pb, ppm Al2O3 Hàm lượng, % 1,624 0,95 78,60 <0,1 2,92 44 <5 5,46 γ Sb Ph.bố Sb β Sb 30 40 50 60 70 80 90 100 Log10 độ hạt, mm T hu h oạ ch , p hâ n bố S b % 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 H àm lư ợn g, S b % 10 1,0 0,1 0,0 1 0
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
Theo kết quả nghiên cứu thành phần vật chất, mẫu quặng antimon thải nhặt tay thuộc loại nghèo, thành phần khoáng vật khá phức tạp, khoáng vật có ích chủ yếu là antimonit ngoài ra xuất hiện valentinit với hàm lượng Sb không cao. Độ hạt xâm nhiễm của khoáng vật có ích không đồng đều dao động từ vài chục micron đến 1 milimet. Khoáng vật tạo đá là đá phiến silic – sét giàu vật chất hữu cơ. Mặt khác antimonit và valentinit có tỷ trọng riêng khá cao đều lớn hơn > 4,7 g/cm3. Để xử lý làm giàu loại quặng này, xét về khía cạnh tỷ trọng riêng có thể dùng phương pháp tuyển trọng lực, xét về tính chất quặng có thể dùng tuyển nổi tuy nhiên cần phải nghiền giải phóng các kết hạch quặng trước khi áp dụng các phương pháp trên.
3.1. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ TUYỂN TRỌNG LỰC
Đã tiến hành tuyển trọng lực bằng bàn đãi với các mẫu đã được gia công đến cỡ hạt khác nhau: -2 mm; -1 mm; -0,5 mm, -0,25 mm. Thí nghiệm được thực hiện theo sơ đồ nguyên tắc hình 3.1. Các thông số thí nghiệm thể hiện trong bảng 3.1. Kết quả thí nghiệm được thể hiện trong bảng 3.2.
Bảng 3.1. Các thông số thí nghiệm trên bàn đãi.
TT Độ hạt đãi, mm Bàn đãi cát: 450 x 1000 mm Góc nghiêng, độ Tần số, vòng/phút Biên độ, mm Nước rửa, lít/phút 1 Cấp -2mm 3 300 12 4 2 Cấp -1mm 3 300 12 3 Bàn đãi bùn: 450 x 1000 mm 3 Cấp -0,5mm 3 320 10 2,5 4 Cấp -0,25mm 3 340 8 2,0
Hình 3.1. Sơ đồ thí nghiệm tuyển đãi.
Bảng 3.2. Kết quả thí nghiệm tuyển đãi các độ hạt khác nhau.
Độ hạt đãi Tên sản phẩm Thu hoạch % Hàm lượng Sb % Thực thu Sb % -2 mm Quặng tinh 9,04 6,02 33,59 Quặng đuôi 90,96 1,18 66,41 Quặng cấp 100,00 1,62 100,00 -1 mm Quặng tinh 8,04 9,11 45,21 Quặng đuôi 91,96 0,97 54,79 Quặng cấp 100,00 1,62 100,00 -0,5 mm Quặng tinh 7,05 11,48 49,96 Quặng đuôi 92,95 0,87 50,04 Quặng cấp 100,00 1,62 100,00 -0,25 mm Quặng tinh 6,26 12,44 48,07 Quặng đuôi 93,74 0,90 51,93 Quặng cấp 100,00 1,62 100,00 Đãi Quặng tinh Gia công Mẫu thí nghiệm Quặng đuôi
Từ kết quả thí nghiệm thấy rằng, mẫu quặng antimon được nghiền xuống các cỡ hạt khác nhau, tuyển trên bàn đãi cát và bàn đãi bùn với các điều kiện tuyển nêu trong bảng 3.1, cho kết quả không được như mong muốn. Với độ hạt đãi thay đổi từ -2 ÷ -0,25 mm, thu được quặng tinh antimon có hàm lượng Sb thay đổi 6,02 ÷ 12,44 % Sb ứng với thực thu tương ứng 33,59 - 49,96%. Tuy hàm lượng Sb trong quặng tinh chưa đạt hàm lượng yêu cầu, thực thu không cao xong với hệ số làm giầu tương ứng 3,7 ÷ 7,7 khẳng định rằng đối với quặng antimon bằng phương pháp trọng lực có sự phân tuyển rõ rệt. Đối với mẫu nghiên cứu có hàm lượng Sb thấp < 1,6 % Sb sẽ không áp dụng phương pháp tuyển trọng lực vì các chỉ tiêu công nghệ sẽ không đạt theo yêu cầu.
3.2. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ TUYỂN NỔI
Trong tuyển nổi, những yếu tố chính ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu công nghệ có thể kể đến: Độ mịn nghiền, chế độ thuốc tuyển, nồng độ bùn quặng, thời gian khuấy tiếp xúc thuốc tuyển, thời gian tuyển nổi … Ngoài ra các