Công nghệ tuyển quặng niken - đồng xâm tán mỏ Quang Trung và Hà Trì, tỉnh Cao Bằng



1. Mở đầu

Hiện nay, trong nước quặng niken - đồng dạng xâm tán chưa được quan tâm cũng như nghiên cứu công nghệ tuyển chế biến. Do vậy, việc nghiên cứu thành phần vật chất, sau đó nghiên cứu định hướng công nghệ tuyển, chế biến nâng cao chất lượng quặng niken - đồng (Ni-Cu) xâm tán mỏ Quang Trung và Hà Trì không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có ý nghĩa thực tế lớn, góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hóa đất nước.
Mẫu nghiên cứu: Mẫu nghiên cứu thành phần vật chất và định hướng công nghệ tuyển được Liên đoàn Địa chất Đông Bắc khoan và lấy mẫu đại diện cho toàn mỏ. Mẫu là loại quặng dạng đá cứng, mầu ghi, xám, rắn chắc, không bùn sét.
2. Kết quả phân tích thành phần vật chất mẫu nghiên cứu
a) Kết quả phân tích rơnghen
Kết quả nghiên cứu và phân tích rơnghen cho thấy thành phần khoáng vật khá phức tạp bao gồm khoáng Pentlandit chứa niken, Chalcopyrit, Pyrotin chứa đồng, sắt, với hàm lượng khoáng thấp, khoáng chứa MgO xuất hiện khá nhiều tồn tại trong các khoáng Diopsid, Clorit, Antigorit, Talc ...
b) Kết quả phân tích khoáng tướng, thạch học
- Thành phần khoáng vật quặng trong mẫu là các khoáng vật sulphur. Trong đó phổ biến hơn là pyrotin. Chúng có dạng hạt tha hình, tạo thành các đám nhỏ phân bố rải rác trong nền mẫu. Kích thước hạt từ 0,1 - 1,5 mm. Pyrotin thường mọc xen với chalcopyrit và pentlandit.
- Pentlandit và chalcopyrit có ít hơn. Chúng có dạng tấm, hạt, thường mọc ghép cùng với pyrotin trong cùng một tổ hợp khoáng vật. Pentlandit có dạng tự hình hơn chalcopyrit. Kích thước hạt từ 0,01 - 1 mm. Ngoài ra có những chỗ chalcopyrit và pentlandit tạo thành những hạt riêng rẽ, hoặc dạng xen vào các hạt phi quặng dạng vẩy sợi. Pyrit: Dạng hạt tự hình, mảnh nhỏ, kích thước 0,1 - 1,5 mm. Sphalerit: Có rất ít, gặp vài hạt nhỏ nằm trong chalcopyrit. Kích thước < 0,1 mm.
- Ilmenit: Có dạng tấm tự hình, phân bố rải rác trong nền mẫu. Bị leucoxen hóa yếu. Gặp một số tấm tự hình, phân bố rải rác trong nền mẫu. Kích thước 0,1 - 1,5 mm. Có tấm xen lẫn trong đám pyrotin.
- Magnetit và cromit: Có ít, gặp một số hạt nhỏ tự hình, phân bố rải rác trong nền mẫu. Kích thước hạt 0,1 - 0,3 mm.
c) Kết quả phân tích thành phần hóa mẫu quặng nguyên khai
Bảng 1: Thành phần hóa học chính của mẫu quặng nguyên khai

Thành phần	Ni	Cu	Co	MgO	SiO2	S
Hàm lượng, %	0,595	0,275	0,026	18,82	32,55	2,13

Để xác định sự phân bố Ni-Cu-MgO trong mẫu quặng nghiên cứu, đã tiến hành phân tích thành phần độ hạt mẫu nghiên cứu theo từng cấp hạt hẹp, các cấp hạt này được sấy, cân trọng lượng để tính tỉ lệ phân bố của quặng sau đó được phân tích hóa các nguyên tố để xác định tỉ lệ phân bố Ni-Cu-Co-MgO trong từng cấp. Kết quả phân tích thành phần độ hạt cho thấy hàm lượng các nguyên tố Ni, Cu, Co, MgO phân bố tương đối đồng đều trong các cấp hạt, cấp hạt -0,074 mm hàm lượng Ni có cao hơn nhưng không nhiều. Hàm lượng khoáng vật phân bố trong các cấp hạt cũng không có đột biến. Qua kết quả nghiên cứu thành phần vật chất, đối với mẫu nghiên cứu chỉ có thể sử dụng phương pháp tuyển nổi mới có thể thu hồi được quặng tinh đạt chất lượng thương phẩm, mặt khác theo kết quả phân tích thành phần độ hạt các khoáng vật có ích xâm nhiễm khá mịn vì vậy mẫu nghiên cứu công nghệ tuyển sẽ phải nghiền mịn mới có thể tuyển thu được quặng tinh đạt chất lượng thương phẩm
3. Kết quả tuyển quặng Ni-Cu xâm tán
Dựa trên các kết quả nghiên cứu thành phần vật chất và tài liệu tham khảo tuyển quặng niken trong và ngoài nước, nhóm nghiên cứu thí nghiệm tuyển mẫu quặng niken - đồng thuộc xã Quang Trung và Hà Trì, Cao Bằng như sau.:
Mẫu nghiên cứu được nghiền đến 80% độ hạt -0,074 mm sau đó tuyển nổi tách các khoáng chứa MgO - Cu, sản phẩm ngăn máy tiếp tục tuyển nổi tập hợp Ni, Cu như sơ đồ hình 1.  Nhận xét: Sơ đồ tuyển gồm 1 khâu tuyển tách các khoáng chứa MgO sau đó tuyển nổi tập hợp niken - đồng, sản phẩm bọt tiếp tục đem tuyển tinh 2 lần đã thu được sản phẩm quặng tinh có thu hoạch 3,54%, hàm lượng Ni đạt 10,30%, thực thu Ni đạt 63,20%; các khoáng có ích đi kèm là đồng có hàm lượng 2,86% với thực thu là 41,06%, coban có hàm lượng 0,25% thực thu tương ứng là 54,27%. Hàm lượng MgO trong sản phẩm quặng tinh là 6,57%. Sản phẩm quặng tinh thu được trong các loạt thí nghiệm có tính lặp lại và đạt chất lượng thương phẩm (hàm lượng Ni ≥ 9%, hàm lượng MgO < 7%). Quặng thải có thu hoạch 82,64%,  hàm lượng 0,14% Ni, các nguyên tố có ích đi kèm trong quặng thải là đồng (0,04%Cu), coban (0,01%Co) với hàm lượng rất thấp.
Ngoài ra, đề tài đã nghiên cứu nhằm thu hồi thêm sản phẩm quặng tinh đồng từ sản phẩm giàu MgO đạt chất lượng 23,31% Cu với thực thu là 25,53%
Kết luận:
- Để nâng cao hàm lượng Ni-Cu trong mẫu quặng nguyên khai cần phải tuyển tách các khoáng vật đi kèm là diopsid, clorit, antigorit, talc, canxit, thạch anh và các khoáng vật chứa sắt khác như pyrit, pyrotin. Trong đó talc là khoáng vật có chứa Mg và một số tính chất vật lý và hóa lý tương tự như pentlandit, chalcopyrit nên sẽ gây khó khăn cho quá trình tuyển.
- Thành phần hóa học chính trong mẫu quặng nguyên khai là Ni = 0,595%; Cu = 0,275%; Co = 0,026%; MgO = 18,82%; SiO₂ = 32,55%; S = 2,13%. Độ xâm nhiễm của khoáng vật pentlandit, chalcopyrit với thành phần khoáng tạp đi kèm rất mịn, dao động 10 µm - 50 µm.
- Với sơ đồ tuyển gồm một khâu tuyển tách các khoáng chứa MgO sau đó tuyển nổi tập hợp niken - đồng đã thu được sản phẩm tinh quặng hàm lượng Ni ≥ 9%, hàm lượng MgO < 7%, đồng thời cung cấp tài liệu cho đề án thăm dò địa chất mỏ.
- Sản phẩm giàu MgO tiếp tục tuyển nổi để thu hồi thêm sản phẩm tinh quặng đồng đạt chất lượng cao 23,31% Cu với thực thu là 25,53%.