Kết quả nghiên cứu thu hồi cát thạch anh trong đuôi thải sa khoáng titan ven biển vùng Vĩnh Thái - Vĩnh Tú, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị để làm cát đúc

 

 
Cát thạch anh là nguyên liệu khoáng có rất nhiều ứng dụng như: Sản xuất thủy tinh, làm khuôn đúc, sản xuất đồ gốm, sử dụng trong các lĩnh vực sản xuất gạch chịu lửa, bột mài, bê tông thủy kỹ thuật, dầu khí, công nghệ xử lý nước,... Nhu cầu sử dụng cát thạch anh của thế giới theo mục đích sử dụng được nêu trên H.1

 
 H.1. Ứng dụng của cát thạch anh

Mỏ titan sa khoáng tại xã Vĩnh Tú và xã Vĩnh Thái, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị được Bộ Tài nguyên và Môi trường cấp cho Công ty cổ phần Khoáng sản Quảng Trị khai thác từ năm 2008, với diện tích 118 ha. Hiện tại sau khi tuyển thu hồi khoáng vật nặng, chế biến ra các dòng sản phẩm như: Quặng tinh ilmenit, quặng tinh rutil, quặng tinh zircon, quặng tinh monazit đạt tiêu chuẩn phục vụ cho sản xuất trong nước và xuất khẩu, Công ty đã thải ra một lượng cát thải khá lớn chứa chủ yếu là khoáng vật thạch anh. Việc nghiên cứu công nghệ tuyển cát thạch anh làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp là rất cần thiết. Công ty mong muốn thu hồi tối đa nguồn tài nguyên khoáng sản đi kèm, phục hồi môi trường, giải phóng mặt bằng, tăng diện tích canh tác, giải quyết công ăn việc làm cho người lao động.
Vì các lý do nêu trên, Công ty Cổ phần Khoáng sản Quảng Trị đã kết hợp với Viện khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim phối hợp thực hiện nghiên cứu tuyển thu hồi cát thạch anh trong đuôi thải sa khoáng titan ven biển vùng Vĩnh Thái - Vĩnh Tú huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị, từ đó là cơ sở để áp dụng công nghệ đưa vào thực tiễn sản xuất của Công ty.
Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng và thí nghiệm sơ đồ công nghệ tuyển, từ đó đề xuất quy trình công nghệ tuyển phù hợp thu hồi cát thạch anh trong đuôi thải sa khoáng titan ven biển vùng Vĩnh Thái - Vĩnh Tú, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị đáp ứng yêu cầu chất lượng làm cát đúc.
Mẫu nghiên cứu được tiến hành phân tích thành phần hóa toàn phần và thành phần khoáng vật mẫu nghiên cứu được xác định theo phương pháp phân tích trọng sa. Kết quả phân tích được trình bày ở Bảng 1 và Bảng 2. 
Bảng 1. Thành phần hóa học mẫu nghiên cứu 

Bảng 2. Kết quả phân tích trọng sa quặng đầu 

Khoáng vật chính trong mẫu nghiên cứu:
- Thạch anh (SiO₂): là khoáng vật phi quặng chủ yếu trong mẫu, tinh thể dạng khối dạng mảnh vỡ, ít bị mài mòn cạnh. Thạch anh trong suốt, ánh thủy tinh, ánh mỡ, trắng đục vàng, đỏ nhạt, không từ, không dẫn điện. Độ cứng 7, tỷ trọng 2,6 ÷ 2,8 g/cm³;
- Ngoài ra còn có một số khoáng vật nặng là tạp chất của cát thạch anh có hàm lượng 0,277% gồm: ilmenit, rutil, anataz, leucoxen, zircon.
Kết quả phân tích khoáng nêu trên cho thấy mẫu nghiên cứu có hàm lượng khoáng vật nặng rất ít, thành phần khoáng vật chủ yếu trong mẫu là thạch anh chiếm 95 ÷ 96%. Thành phần khoáng vật nặng còn trong mẫu 0,277% gồm ilmenit, rutil, zircon với hàm lượng rất thấp. Phi quặng chủ yếu là sét và một số tạp chất khác.
Với đặc điểm thành phần vật chất mẫu nêu trên có thể áp dụng phương pháp sàng tách rác, phân cấp, tuyển trọng lực bằng vít đứng loại bỏ thêm một số các khoáng vật nặng còn sót lại trong mẫu, sản phẩm nhẹ chính là sản phẩm cát thạch anh, sản phẩm nặng là tạp chất sẽ được tuyển tách riêng ra khỏi sản phẩn cát thạch anh.
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành xác định được một số chế độ tuyển:
- Chế độ tách rác và salam;
- Chế độ phân cấp ruột xoắn;
- Chế độ tuyển vít đứng.
Nhóm đề tài đã xác lập được quy trình công nghệ tuyển thu hồi cát thạch anh trong đuôi thải sa khoáng titan ven biển vùng Vĩnh Thái - Vĩnh Tú, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị theo sơ đồ hình H.2.
Kết quả tuyển thu hồi được quặng tinh cát thạch anh đạt hàm lượng SiO₂ = 98,39% ứng với thực thu > 85%. Kết quả phân tích đa nguyên tố được thể hiện trong bảng 3, sản phẩm cát thạch anh có chất lượng đáp ứng yêu cầu sử dụng làm khuôn đúc.
Bảng 3. Kết quả phân tích đa nguyên tố quặng tinh cát thạch anh

H.2. Sơ đồ tuyển thu hồi cát thạch anh từ quặng thải sa khoáng titan Vĩnh Thái-Vĩnh Tú huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị để làm cát đúc

Kết quả nghiên cứu từ quặng đầu có hàm lượng SiO­₂ = 97,33% bằng các phương pháp tuyển sàng tách rác, phân cấp, tuyển trọng lực bằng vít đứng đã thu được sản phẩm cát thạch anh đạt hàm lượng SiO­₂ 98,39 % với thực thu lớn hơn 85%, đáp ứng yêu cầu chất lượng sản phẩm làm cát khuôn đúc.
Đề tài hoàn thành mở ra triển vọng xử lý nguồn tài nguyên cát thạch anh trong bãi thải sa khoáng titan vùng Vĩnh Thái - Vĩnh Tú, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị và các bãi thải sa khoáng có thành phần vật chất tương tự, đáp ứng yêu cầu của Công ty Cổ phần Khoáng sản Quảng Trị, giải quyết công ăn việc làm cho lao động địa phương, phát triển kinh tế - xã hội.