Nghiên cứu công nghệ tuyển quặng lithium vùng La Vi, tỉnh Quảng Ngãi

1. Mở đầu
 
Liti (Li) được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp công nghệ cao như luyện kim, hàng không vũ trụ, hóa chất, năng lượng... Trên thế giới, chỉ một số ít nước có nguồn tài nguyên quặng Li, đứng đầu là Bolivia, Chile, Achentina, Trung Quốc, Úc... Li tồn tại chủ yếu trong 2 dạng mỏ là quặng đá và trầm tích muối biển.  

Kết quả thăm dò tìm kiếm và đánh giá đã xác định, trữ lượng quặng Li của vùng mỏ La Vi, tỉnh Quảng Ngãi khoảng 1,0 triệu tấn quặng hay 10.000 tấn Li2O, thuộc loại mỏ có trữ lượng quặng Li ở mức độ trung bình so với thế giới, đây là tiềm năng khoáng sản quan trọng để Việt Nam tham gia vào nhóm các nước có tiềm năng phát triển ngành công nghiệp khai thác, chế biến quặng Li.  

Nghiên cứu công nghệ tuyển làm giàu quặng Li, thu hồi quặng tinh cho các khâu công nghệ chế biến tiếp theo là một trong những nhiệm vụ của đề tài cấp nhà nước mã số 09/HĐ-ĐT.09.12/ĐMCNKK. Nội dung nghiên cứu tập trung xác lập qui trình công nghệ tuyển phù hợp với đối tượng quặng, xây dựng các điều kiện và chế độ công nghệ tuyển hợp lý nhằm nâng cao tối đa hàm lượng Li trong quặng tinh và thu hồi triệt để khoáng sản chính Li cũng như các khoáng sản có ích đi kèm trong quặng. 

2. Mẫu, phương pháp, thiết bị nghiên cứu và phân tích

2.1. Mẫu nghiên cứu: Mẫu nghiên cứu công nghệ tuyển quặng liti vùng La Vi, tỉnh Quảng Ngãi được lấy tại mỏ đảm bảo tính đại diện gồm 11 đơn mẫu có tổng khối lượng 10 tấn. Tại phòng thí nghiệm công nghệ tuyển khoáng VIMLUKI mẫu được gia công chuẩn bị các loại mẫu phân tích thành phần vật chất và mẫu phục vụ nghiên cứu công nghệ tuyển.
Kết quả nghiên cứu thành phần vật chất mẫu đã cho thấy, thành phần khoáng vật quặng Li Quảng Ngãi gồm khoáng chứa Li là lepidolit, khoáng đi kèm chính là thạch anh, mica và fenspat. Thành phần hóa học mẫu quặng nguyên khai như trong bảng 1.
 

 

2. 2. Thiết bị nghiên cứu và phân tích
 
- Công tác nghiên cứu công nghệ tuyển được thực hiện tại Phòng Công nghệ Tuyển khoáng - VIMLUKI, trên các thiết bị như: máy đập hàm, sàng rung, máy nghiền bi, máy khuấy thuốc, máy tuyển nổi (Denver, Mekhanobr).
- Phân tích mẫu quặng và các mẫu công nghệ được thực hiện trên các hệ thiết bị AAS, ICP, X-Ray tại Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản; Trung tâm Phân tích hóa lý- VIMLUKI; Trung tâm Phân tích và Thí nghiệm địa chất.   

 2.3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
 
- Kết quả nghiên cứu mẫu quặng nguyên khai đã cho thấy, thành phần khoáng chứa Li (lepidolit) và các khoáng đi kèm thuộc nhóm alumosilicate có tính chất vật lý tương tự nhau. Do vậy công nghệ tuyển quặng liti vùng La Vi tỉnh Quảng Ngãi là công nghệ tuyển nổi tách khoáng mica chứa Li ra khỏi các khoáng đi kèm như thạch anh, fenspat. Sơ đồ nguyên lý dự kiến tuyển quặng Li La Vi Quảng Ngãi như hình 1.
 

Hình 1. Sơ đồ nguyên lý tuyển nổi quặng Li Quảng Ngãi

 
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình tuyển nổi quặng Li gồm: độ hạt quặng đưa tuyển; pH môi trường tuyển; nồng độ bùn quặng (tỉ lệ rắn/lỏng); chi phí và thời gian khuấy tiếp xúc các loại thuốc tuyển; thời gian tuyển nổi. Nghiên cứu công nghệ tuyển đã khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố nêu trên đến hiệu quả tuyển nổi quặng Li theo phương pháp lựa chọn điều kiện cơ sở như: pH = 3; tỉ lệ R/L = 30%; chi phí thuốc tập hợp 400 g/t; khuấy tiếp xúc thuốc tập hợp 3 phút; tuyển nổi trong 5 phút, sau đó thay đổi giá trị yếu tố khảo sát trong khi cố định những yếu tố khác. Thí nghiệm khảo sát từng yếu tố ảnh hưởng chính đến hiệu suất tuyển (thông qua các chỉ số mức thu hoạch γ, hàm lượng β và tỉ lệ thực thu ε) đã xác lập được các giá trị tối ưu mà tại các giá trị đó, hiệu suất quá trình tuyển đạt được hợp lý trên cả khía cạnh kỹ thuật và kinh tế.

Với các điều kiện và chế độ tuyển đã xác lập, tiến hành thí nghiệm tuyển với khối lượng mẫu lớn trên dây chuyền tuyển khép kín từ quặng nguyên đến quặng tinh để kiểm tra sự ổn định của qui trình công nghệ. Thí nghiệm thực hiện theo sơ đồ nguyên lý hình 1 với 2 lần tuyển tinh, kết quả được trình bày trong bảng 2.

 

 Kết quả thí nghiệm trong bảng 2 đã cho thấy, qui trình công nghệ và các điều kiện, chế độ tuyển lựa chọn hoạt động ổn định, sản phẩm quặng tinh Li sau 2 lần tuyển tinh đạt 4,03% Li2O với mức thực thu Li2O khâu tuyển khoáng đạt 87,61%.

3. Kết luận và kiến nghị
 
Ở quy mô phòng thí nghiệm cũng như pilot đã nghiên cứu thành công qui trình công nghệ tuyển quặng Li vùng La Vi, tỉnh Quảng Ngãi, xác lập được các điều kiện và chế độ tuyển nổi tối ưu cho đối tượng quặng này. Qui trình công nghệ tuyển hoạt động ổn định, khẳng định phương pháp tuyển nổi phù hợp và có hiệu quả đối với đối tượng quặng Li vùng La Vi, tỉnh Quảng Ngãi.
 
Với các điều kiện và chế độ tuyển tối ưu được xác lập qua thực nghiệm như: độ mịn nghiền 83,12% cấp -0,074 mm; pH = 3÷ 4; tỉ lệ R/L = 30 %; chi phí thuốc tập hợp 500 g/t; thời gian khuấy tiếp xúc thuốc tập hợp và thời gian tuyển nổi lần lượt là 3 ÷ 5 và 5 ÷ 8 phút. Ở các điều kiện tuyển như vậy, quặng tinh Li nhận được có hàm lượng Li2O là 4,03% với thực thu là 87,61%.  Quặng thải có hàm lượng Li2O = 0,17 % với phân bố Li2O là 12,39%.

Cần thực hiện các nghiên cứu ở qui mô lớn và chi tiết hơn để đảm bảo tính khả thi khi ứng dụng công nghệ vào sản xuất./.
 

Th.S. Trần Thị Hiến
Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim.