Công nghệ sản xuất bột trợ lọc và silic hoạt tính từ điatomit mỏ An Xuân, huyện Tuy An, tỉnh Phú Yên

ThS. Trần Ngọc Anh, ThS. Trần Thị Hiến
Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim

Điatomit được hình thành từ các tảo điatome. Tảo điatome hấp thụ axit silic tan trong nước chuyển hóa thành dạng opal, dạng SiO₂ vô định hình. Vì vậy độ hổng của điatomit rất lớn nên có thể hút được lượng nước gấp 1,5 ÷ 4 lần trọng lượng của nó. Với tính chất trên nên điatomit được sử dụng rất nhiều trong công nghệ thực phẩm như để lọc bia, rượu hoặc trong ngành xây dựng. Tuy nhiên trong nước nghiên cứu công nghệ chế biến bột trợ lọc và silic hoạt tính chưa được quan tâm nhiều. Do vậy, việc nghiên cứu thành phần vật chất và đưa ra công nghệ chế biến bột trợ lọc và silic hoạt tính tại mỏ An Xuân, huyện Tuy An, tỉnh Phú Yên không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn, góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hóa đất nước. 
Mẫu nghiên cứu: Mẫu nghiên cứu do Công ty Cổ phần Điatomit Việt Nam tiến hành lấy mẫu trong khu vực mỏ điatomit An Xuân, huyện Tuy An, tỉnh Phú Yên. Quặng có màu xám trắng, rất nhẹ, độ ẩm thấp, kích thước cục quặng từ 200 ÷ 300 mm.
2. Kết quả phân tích thành phần vật chất mẫu nghiên cứu
a) Kết quả phân tích rơnghen và phân tích nhiệt: Cho thấy thành phần khoáng vật tạp chất đi kèm chủ yếu trong điatomit nguyên khai Phú Yên là kaolinit, illit, thạch anh, monmorillonit, clorit, fenspat, gơtit và tạp chất hữu cơ... Trong đó tổng hàm lượng của các thành phần kaolinit, illit, thạch anh, monmorillonit, clorit, fenspat, gơtit chiếm tới 52%.
b) Kết quả phân tích cổ sinh: Mẫu điatomit nghiên cứu chứa hầu hết vỏ tảo điatome thuộc dạng trung tâm (Centrophyceae) đường kính tảo diatome 5 ÷ 25 µm, ngoài ra còn gặp một số gai xương bọt biển một trục. Hầu hết các lỗ rỗng của khoáng điatomit bị điền đầy bởi các khoáng sét như kaolinit, illit và monmorillonit
c) Kết quả phân tích thành phần hóa mẫu quặng nguyên khai:
Bảng 1: Thành phần hóa học chính của mẫu điatomit nguyên khai

Như vậy để chế biến và sản xuất ra bột trợ lọc và silic hoạt tính từ quặng điatomti nguyên khai thì sử dụng kết hợp các phương pháp tuyển khác nhau như chà xát - phân cấp, hóa tuyển và sử dụng nhiệt.
3. Kết quả chế biến bột trợ lọc và silic hoạt tính
Dựa trên các kết quả nghiên cứu thành phần vật chất và tài liệu tham khảo chế biến bột trợ lọc và silic hoạt tính từ quặng điatomit trong và ngoài nước, nhóm nghiên cứu thí nghiệm và đưa ra được sơ đồ chế biến bột trợ lọc và silic hoạt tính từ quặng điatomit mỏ An Xuân, huyện Tuy An, tỉnh Phú Yên. Sơ đồ được thể hiện trên hình 1.

Hình 1. Sơ đồ chế biến bột trợ lọc và silic hoạt tính từ điatomit Phú Yên

Sơ đồ chế biến gồm các khâu đập sơ bộ quặng nguyên khai, nghiền - chà xát chọn lọc, phân cấp loại bỏ cấp hạt thô 74 µm chất lượng thấp, cấp hạt mịn -74 µm  hòa tách trong axit HCl để khử khoáng vật sét và khoáng vật chứa sắt, sau khi hòa tách xong quặng được đem đi nung ở nhiệt độ 900^oC để khử nước kết tinh và các tạp chất hữu cơ, sản phẩm sau nung được đưa qua thiết bị phân cấp khí phân cấp hai dòng sản phẩm
Bột trợ lọc: Cấp hạt 45 µm ( 325 Mesh); Cấp hạt -45 30 µm (-325 400 Mesh); Cấp hạt -30 20 µm (-400 625 Mesh); Cấp hạt -20 10 µm (-625 1.250 Mesh) với hàm lượng SiO₂: 94,50%; Al₂O₃: 1,01%; Fe₂O₃: 0,25%; MKN: 0,17%. Chỉ số vật lý quan trọng của bột trợ lọc: Diện tích bề mặt 128,74 m²/g; độ hút dầu 251 mL/g; tỷ trọng rời là 0,27 g/L. Hình ảnh bột trợ lọc với hình dạng tảo điatome vẫn được giữ nguyên được thể hiện trên hình 2.

Hình 2. Bột trợ lọc điatomit

Silic hoạt tính: Cấp hạt -10 µm (-1.250 Mesh) với hàm lượng SiO₂: 94,50%; Al₂O₃: 1,01%; Fe₂O₃: 0,25%; MKN: 0,17%. Hình ảnh silic hoạt tính được thể hiện trên hình 3.

Hình 3. Silic hoạt tính điatomit

Kết luận
Để chế biến bột trợ lọc và silic hoạt tính từ điatomit nguyên khai cần phải khử các khoáng vật chứa sét như kaonilit, monmorillonit và các khoáng vật chứa sắt như gơtit… Các khoáng vật tạp chất xâm nhiễm mịn cùng với tảo điatome nên không thể sử dụng các phương pháp tuyển truyển thống như tuyển trọng lực và tuyển nổi mà phải sử dụng đến phương pháp hóa tuyển. Ngoài ra, tảo điatome rất dễ vỡ vụn, khi bị vỡ vụn như vậy khả năng hấp phụ và lọc sẽ rất kém vì vậy phải sử dụng phương pháp nghiền chọn lọc để giảm khả năng vỡ vụn của tảo điatome.
Thành phần hóa học chính trong mẫu điatomit nguyên khai là SiO₂ = 67,12%; Al₂O₃ = 11,67%; Fe₂O₃ = 6,47%. Đường kính tảo diatome 5 ÷ 25 µm.
Với sơ đồ gồm các khâu nghiền - chà xát, phân cấp, hóa tuyển, xử lý nhiệt và phân cấp khí thu được sản phẩm bột trợ lọc có kích thước -45 10 µm và sản phẩm silic hoạt tính -10 µm. Hàm lượng SiO₂: 94,50%, hàm lượng các tạp chất như Al₂O₃: 1,01%; Fe₂O₃: 0,25%; MKN: 0,17%. Hình dạng tảo điatome vẫn được giữ nguyên.