Kết quả nghiên cứu xây dựng mô hình khai thác - tuyến thô di động sa khoáng Titan ven biển

Nước ta là một trong số các nước có nguồn tài nguyên titan khá phong phú, quặng titan được phân bố rộng rãi trên nhiều vùng lãnh thổ, nhưng tập trung nhiều nhất vẫn là vùng ven biển. Trong gần 20 năm lại đây, ngành khai thác và chế biến quặng titan ở Việt Nam, đặc biệt là titan sa khoáng đã phát triển khá nhanh và trở thành một ngành sản xuất xuất khẩu có ý nghĩa kinh tế xã hội với nhiều địa phương suốt dọc ven biển từ Thanh Hoá tới Bà Rịa - Vũng Tàu. Với tốc độ khai thác - chế biến - xuất khẩu thời gian qua (từ 2005 đến 2008 nay mỗi năm trung bình khai thác xuất khẩu >600 ngàn tấn quặng tinh ilmenit) thì trữ lượng quặng titan của nước ta chỉ còn khoảng 26-27 triệu tấn ilmenit (không kể tài nguyên dự báo trong tầng cát đỏ vùng ven biển Nam Trung Bộ mới phát hiện gần đây), mà chủ yếu còn lại là quặng nghèo.

Cả nước hiện đang có hàng chục công ty khai thác và chế biến quặng titan với nhiều mô hình, quy mô, công nghệ, thiết bị khai thác - tuyển khác nhau. Trước đây thường khai thác quặng với hàm lượng khoáng vật nặng 3-4% trở lên, thì nay một số nơi đã phải khai thác đến ~1% hoặc khai thác lại các bãi thải. Trong khi đối tượng quặng giầu đang ngày một cạn kiệt mà các quy mô, công nghệ khai thác - tuyển thô nhiều nơi chưa được thay đổi cho phù hợp.

Các nghiên cứu trước đây về đối tượng quặng titan sa khoáng chỉ tập trung vào việc tìm các phương pháp và thiết bị để thu hồi KVN, phù hợp với quặng giàu, chưa tận thu hết tài nguyên. Các mô hình khai thác - tuyển thô với các cụm thiết bị có quy mô khác nhau cũng đã và đang được cải tiến với kết cấu cụm thiết bị từ 3, 4 đến vài chục vít tạo thành cụm thiết bị cố định, cơ động, …. song chưa khẳng định được mô hình, quy mô phù hợp.

Để tận thu tài nguyên một cách hợp lý, đáp ứng phần nào yêu cầu cấp thiết của các cơ sở sản xuất hiện nay khi hàm lượng quặng nguyên khai ngày càng nghèo. Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim đã triển khai đề tài “Nghiên cứu xây dựng mô hình khai thác - tuyển thô di động sa khoáng titan ven biển”. Mục tiêu là nghiên cứu, đề xuất mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô phù hợp với đặc điểm của quặng titan sa khoáng ven biển Việt Nam và triển khai thử nghiệm mô hình tại một cơ sở sản xuất.

Đề tài đã tiến hành: Nghiên cứu tài liệu, phân tích, đánh giá về tình hình khai thác và chế biến quặng titan trong và ngoài nước; Khảo sát thực tế, phân tích, đánh giá công nghệ của một số cơ sở đang khai thác - chế biến quặng titan sa khoáng; Thí nghiệm, thiết kế công nghệ, lựa chọn thiết bị hợp lý để xây dựng mô hình khai thác - tuyển thô quặng titan sa khoáng với đối tượng quặng cụ thể tại Công ty khoáng sản Thừa Thiên Huế; Sau đó đã phối hợp với Công ty khoáng sản Thừa Thiên Huế cải tiến một dây chuyền công nghệ đang sản xuất, áp dụng mô hình hợp lý cho sản xuất.

Qua khảo sát các mô hình khai thác - tuyển thô quặng titan sa khoáng tại một số cơ sở đang sản xuất, thấy rằng: Các phương pháp khai thác - tuyển thô đã và đang áp dụng tuy có nhiều tiến bộ, song vẫn còn có nhược điểm: Chưa phù hợp trong điều kiện tài nguyên khoáng sản ngày càng cạn kiệt, vùng quặng giàu được khai thác hết dần chỉ còn lại quặng nghèo; mất mát KVN trong đuôi thải vẫn còn cao; khó khăn trong khai thác các thân quặng có chiều sâu thay đổi phức tạp theo địa hình.

Đề tài đã phân tích, đánh giá thực tiễn hoạt động của các mô hình và đề xuất mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô quặng titan sa khoáng hợp lý với quặng nghèo. Đó là mô hình khai thác - tuyển thô quy mô trung bình phù hợp với đặc điểm điều kiện các mỏ nhỏ và trung bình của Việt Nam, giảm chi phí đầu tư và nhiên liệu. Trong công nghệ tuyển thô có giải pháp đảm bảo ổn định trong cấp liệu, loại ngay sản phẩm thải đảm bảo yêu cầu từ khâu tuyển đầu, sau đó tăng cường các khâu tuyển tinh để thu được sản phẩm tinh quặng đạt yêu cầu. Phân bố thu hoạch sản phẩm tại các khâu tuyển hợp lý từ đó lựa chọn các thiết bị, đường ống ... phù hợp. Linh hoạt trong bố trí thiết bị khai thác và tuyển thô để phù hợp với điều kiện địa chất mỏ.

Kết quả triển khai thử nghiệm mô hình tại Công ty khoáng sản Thừa Thiên Huế cho thấy: mô hình công nghệ mới rất phù hợp với điều kiện quặng nghèo, tăng năng suất, giảm đầu tư thiết bị và tăng hệ số thu hồi khoáng sản có ích trong mỏ so với các mô hình đã và đang hoạt động. Kết quả sản xuất thử nghiệm tại mỏ có điều kiện sản xuất tương tự như các cụm vít đang hoạt động sẽ tăng năng suất thêm 30,36 %, tăng thực thu thêm 2,01%, khối lượng quặng tinh thu được cũng tăng 34,48% và giảm chi phí nhân công vận hành trực tiếp.

Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở cho việc đổi mới mô hình khai thác - tuyển thô quặng titan sa khoáng tại các mỏ có hàm lượng quặng nguyên khai thấp hay khi khai thác lại bãi thải của giai đoạn trước, trong điều kiện tài nguyên ngày càng nghèo.

Tuy nhiên, do điều kiện địa chất, đặc thù thành phần vật chất từng vùng miền, từng mỏ của Việt Nam và quy mô các thiết bị đã đầu tư của các cơ sở rất khác nhau, nên khi triển khai đổi mới mô hình khai thác - tuyển thô phải có các nghiên cứu, đánh giá đầy đủ để thiết kế quy mô, kết cấu mô hình phù hợp nhằm đạt hiệu quả kinh tế cao nhất, tận thu được tài nguyên, bảo vệ được môi trường sau khai thác. Và để có thể tận thu tối đa tài nguyên trong tuyển thô cần có thêm các nghiên cứu chế tạo các loại vít tuyển phù hợp với đặc điểm của từng loại quặng có thành phần vật chất khác nhau để phù hợp với từng nguyên công tuyển.

ThS. Đào Công Vũ
Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim