Thành phần vật chất và đánh giá tính chất công nghệ của tinh quặng Bauxit nhân cơ, Đắc Nông

Việt Nam được đánh giá là quốc gia có trữ lượng bauxit lớn trên thế giới. Nguồn bauxit của nước ta tập trung chủ yếu ở khu vực Tây Nguyên như: Mỏ “1-5”, Tân Rai, Bảo Lộc....

Hiện đang xây dựng nhà máy sản xuất alumin Nhân Cơ với công suất dự kiến ban đầu 650.000 tấn/năm mang tính chất thí điểm. Bauxit Nhân Cơ là một trong những nguồn quặng phục vụ nhà máy này, vì vậy, việc nghiên cứu thành phần vật chất và thí nghiệm thăm dò tính chất công nghệ cơ bản của loại bauxit này là rất cần thiết.

Qua khảo sát sơ bộ thấy bauxit Tây Nguyên có nguồn gốc laterit và thuộc loại bauxit gipxit, cho nên có thể sử dụng công nghệ Bayer để sản xuất ra alumin. Việc lựa chọn phương án công nghệ Bayer châu Âu hay châu Mỹ, tùy thuộc vào dạng tồn tại ôxit nhôm trong bauxit. Từ thực tế trên, cần thiết phải nghiên cứu, đánh giá thành phần vật chất của bauxit Nhân Cơ đồng thời khảo sát một số tính chất công nghệ như: khả năng khử silic, hòa tách và lắng lọc bùn đỏ.

Kết quả phân tích thành phần vật chất (bao gồm thành phần hóa học và thành phần khoáng vật) của bauxit Nhân Cơ cho thấy:
- Về thành phần hóa học (%): 50,28 Al2O3­­; 2,70 SiO­2; 16,80 Fe2O3; 2,74 TiO2 và 26,15 MKN.
- Về thành phần khoáng vật: Dạng tồn tại chủ yếu của ôxit nhôm trong bauxit Nhân Cơ là gipxit (67%), còn lại là các khoáng vật khác như: gơtit (12÷14%), kaolinit (6%), monmorillonit, illit, clorit...(8÷10%).

Tóm lại, bauxit Nhân Cơ thuộc loại gipxit với môđun silic MSi 18,6; có thể khẳng định: đây là nguồn nguyên liệu rất phù hợp cho sản xuất alumin bằng công nghệ Bayer châu Mỹ (hòa tách ở áp suất khí quyển 105oC hoặc áp suất thấp 145oC).

Nhằm mục đích đánh giá tính chất công nghệ của bauxit Nhân Cơ, đã tiến hành thí nghiệm khảo sát một số công đoạn chính trong dây chuyền công nghệ Bayer trên cụm thiết bị hòa tách do UNIDO cung cấp gồm 6 ôtôcla dung tích mỗi cái 200 ml, các ôtôcla được gia nhiệt qua môi trường dầu và huyền phù được khuấy trộn nhờ sự quay của ôtôcla.

Kết quả thực nghiệm cho thấy: hiệu suất hòa tách ở cả hai nhiệt độ đều đạt ~91%, điều này chứng tỏ gipxit trong bauxit hòa tách hoàn toàn. Hiệu suất này nhỏ hơn hiệu suất hòa tách lý thuyết là do một lượng nhất định ôxit nhôm tồn tại ở dạng khoáng vật khác hoặc ở dạng thay thế đồng hình alumôgơtit không thể hòa tan ở nhiệt độ khảo sát.

Ngoài ra, mất mát ôxit nhôm còn do tạo thành kết tủa natri-alumôsilicat và natri-mêtatitanat từ quá trình khử silic và hòa tách.
Từ kết quả của quá trình khảo sát, đưa ra chế độ công nghệ để xử lý quặng tinh bauxit Nhân Cơ như sau:
- Tiền khử silic: Nồng độ chất rắn 500g/l, nồng độ dung dịch ~160g/l Na2Oc, nhiệt độ 95oC, thời gian 6h.
- Hòa tách:
Áp suất khí quyển: nồng độ dung dịch ~210 g/l, nhiệt độ 105oC, thời gian 3 h, lượng nạp bauxit 186 g/l..
Áp suất thấp: nồng độ dung dịch ~160 g/l, nhiệt độ 145oC, thời gian 2h, lượng nạp bauxit 231 g/l.
- Hậu khử silic: nhiệt độ 100oC, thời gian 8h (đối với huyền phù sau hòa tách ở áp suất khí quyển).
- Lắng bùn đỏ: 4g bột mỳ/kg bùn đỏ khô.

Tuy nhiên, để lựa chọn được chế độ phù hợp cho sản xuất alumin từ quặng tinh bauxit Nhân Cơ bằng công nghệ Bayer cần phải dặc biệt chú ý vì: hòa tách ở áp suất khí quyển mặc dù chi phí thiết bị cũng như vận hành thiết bị đơn giản hơn nhưng xét về nhiều phương diện như thời gian, năng suất thiết bị, sự phức tạp của quá trình, khả năng cường hóa quá trình...thì hòa tách ở áp suất thấp có nhiều ưu thế hơn. Đây cũng là lý do vì sao trên thế giới có 27 nhà máy sản xuất alumin từ bauxit gipxit bằng công nghệ Bayer thì có tới 24 nhà máy sử dụng chế độ hòa tách ở 140÷145oC với nồng độ dung dịch hòa tách 130÷170g/l Na2Oc, 1 nhà máy hòa tách ở 165oC và chỉ có 2 nhà máy do Pechiney thiết kế ở Guinea và Ấn độ hòa tách ở 105÷107oC với nồng độ dung dịch hòa tách 200÷210g/l. Trong đó nhà máy Fria - Guinea đang mở rộng thay đổi nhiệt độ hòa tách từ 107oC lên 155oC.,.