Nghiên cứu giải pháp thiết bị công nghệ và hóa chất thuốc tuyển để tuyển quặng đất hiếm xâm nhiễm mịn mỏ đất hiếm Yên Phú

1. MỞ ĐẦU
Quặng đất hiếm Yên Phú thuộc loại quặng phong hóa mạnh, khoáng vật chứa đất hiếm chủ yếu là xenotim với hàm lượng nhỏ; khoáng vật chứa sắt gồm gơtit 18-20%, magnetit 24-26%; Các thành phần khác gồm chủ yếu là thạch anh 41-43%, kaolinit clorit 3-5%, felspat 2-4%, talc 1-3%...Kết quả phân tích hóa đa nguyên tố mẫu quặng nguyên khai, trong mẫu hàm lượng đất hiếm là 1,12% TR₂O₃, hàm lượng sắt là 33,62% Fe, hàm lượng silic là 40,24% SiO₂…
Nhà máy tuyển quặng đất hiếm Yên Phú đã được xây dựng, lắp đặt thiết bị và đưa vào hoạt động từ năm 2018. Sau khi nhà máy đi vào hoạt động ổn định, các sản phẩm thu được sau quá trình tuyển là sản phẩm quặng tinh sắt đạt hàm lượng >65% Fe, sản phẩm quặng tinh đất hiếm đạt hàm lượng trung bình ~23% TR₂O₃, tuy nhiên quặng thải có hàm lượng đất hiếm cao ~1% TR₂O₃, thực thu sản phẩm quặng tinh đất hiếm ở mức thấp ~30%.
Đánh giá những tồn tại trên dây chuyền tuyển tại nhà máy, các cán bộ kỹ thuật của Nhà máy và các chuyên gia cho rằng: Năng suất cấp liệu từ băng tải vào máy nghiền chưa ổn định; một số khâu công nghệ như nghiền, phân cấp, tuyển nổi làm việc chưa hiệu quả; thành phần khoáng vật, thành phần hóa học, thành phần độ hạt  mẫu quặng nguyên khai cấp vào dây chuyền tuyển có sự khác biệt so với các mẫu nghiên cứu trước đây và không đồng đều giữa các ca sản xuất. Đặc biệt, cấp hạt mịn -0,01mm trong quặng nguyên khai có mức thu hoạch ~10% và sau khi nghiền đến độ hạt ~90% cấp hạt -0,074mm thì cấp hạt này có mức thu hoạch ~30% là yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi.
Từ các vấn đề nêu trên, Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim đã đăng ký nhiệm vụ với Bộ Công Thương chủ trì thực hiện đề tài “Nghiên cứu giải pháp thiết bị công nghệ và hóa chất thuốc tuyển để tuyển quặng đất hiếm xâm nhiễm mịn mỏ đất hiếm Yên Phú” với mục tiêu đưa ra giải pháp, cải tiến công nghệ tuyển nhằm nâng cao thực thu sản phẩm quặng tinh đất hiếm mỏ đất hiếm Yên Phú.
 2. MỘT SỐ GIẢI PHÁP THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ VÀ HÓA CHẤT THUỐC TUYỂN ĐỂ TUYỂN QUẶNG ĐẤT HIẾM YÊN PHÚ
Mục đích của công tác nghiên cứu các giải pháp thiết bị công nghệ và hóa chất thuốc tuyển nhằm đổi mới thiết bị công nghệ, bổ sung hoặc thay thế, khắc phục những tồn tại, hạn chế của công nghệ cũ bằng những công nghệ mới tiên tiến hơn, ưu việt hơn, tạo ra sản phẩm đạt được các chỉ tiêu công nghệ cao hơn, từ đó góp phần nâng cao năng lực sản xuất của doanh nghiệp, giảm chi phí sản xuất, tiết kiệm tài nguyên và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
) Giải pháp về công nghệ
 Một giải pháp quan trọng trong nghiên cứu đổi mới công nghệ tuyển quặng đất hiếm Yên Phú là bổ sung thêm khâu tách cấp hạt slam mịn (cấp hạt -0,01 mm) trong sơ đồ công nghệ. Các hạt slam mịn có tính nổi kém và ít khả năng tuyển chọn riêng. Sự xuất hiện đáng kể các hạt slam mịn làm ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình tuyển nổi cũng như tiêu hao thuốc tuyển. Do đó, nhóm nghiên cứu đề tài và chuyên gia đã đưa ra giải pháp công nghệ loại bỏ các cấp hạt slam mịn nguyên sinh trước khi đưa tuyển nổi.
) Giải pháp về thiết bị
Nhóm thực hiện Đề tài đã nghiên cứu tuyển mẫu quặng đất hiếm Yên Phú trên thiết bị tuyển nổi cột quy mô phòng thí nghiệm. So sánh các chỉ tiêu công nghệ đạt được ở khâu tuyển nổi chính khi sử dụng thiết bị tuyển nổi cột và thiết bị tuyển nổi truyền thống (dạng cơ giới - khí nén, sử dụng các ngăn máy tuyển nổi), sản phẩm bọt sau quá trình tuyển nổi cột đạt được các chỉ tiêu công nghệ cao hơn. Do đó, nhóm tác giả đề xuất giải pháp công nghệ sử dụng thiết bị tuyển nổi cột để thay thế các thiết bị tuyển nổi truyền thống, với mục đích nâng cao các chỉ tiêu công nghệ tuyển quặng đất hiếm xâm nhiễm mịn mỏ đất hiếm Yên Phú, đồng thời việc sử dụng thiết bị tuyển nổi cột cũng giảm diện tích sử dụng tại nhà máy.
Đề xuất sử dụng bể lắng Lamella để tách cấp hạt slam mịn nguyên sinh trước khi đưa vào khâu tuyển nổi. Bể  lắng Lamella là thiết bị lắng tiên tiến hiện nay, gồm các ống lắng hoặc tấm lắng. Mỗi ống hoặc các tấm lắng có chức năng như một bể lắng thu nhỏ, giúp tăng diện tích lắng. Bể lắng Lamella được sử dụng hữu ích trong các nhà máy nơi có diện tích giới hạn hoặc để tăng cường công suất của các bể lắng nông, cải tạo các bể lắng thế hệ cũ.
) Giải pháp thay thế, đổi mới hóa chất thuốc tuyển
Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, các nhà sản xuất hóa chất cũng đã nghiên cứu, sản xuất ra những chủng loại thuốc tuyển có tính chọn lọc riêng đối với từng loại khoáng vật, từng mỏ quặng cụ thể. Trong công tác nghiên cứu, lựa chọn hóa chất thuốc tuyển tương ứng với thành phần vật chất mỏ quặng đất hiếm Yên Phú, các hóa chất, thuốc tuyển được lựa chọn tối ưu nhất, tiệm cận xu hướng công nghệ trên thế giới.
- Đối với thuốc điều chỉnh môi trường sử dụng natri cacbonat để đưa môi trường tuyển ở pH=9, bổ sung thuốc đè chìm là lignin, tinh bột ngô kết hợp natri silicat để đè chìm đất đá (silic) và các khoáng vật sét, oxit sắt…
- Nhóm nghiên cứu đã lựa chọn thuốc tập hợp Flotinor DP8500 của hãng Clariant với tính chọn lọc riêng khoáng vật đất hiếm cao hơn thay thế cho thuốc tập hợp Berol 2014 đang sử dụng hiện nay tại Nhà máy.
Chủng loại và chi phí hóa chất thuốc tuyển phù hợp với đối tượng quặng đất hiếm xâm nhiễm mịn mỏ đất hiếm Yên Phú được thể hiện như bảng sau:
 

 

3. KẾT LUẬN
Từ những nghiên cứu đưa ra giải pháp đổi mới, hiện đại hóa thiết bị công nghệ, hóa chất thuốc tuyển nêu trên, Ở quy mô phòng thí nghiệm, kết quả nghiên cứu đã thu được sản phẩm quặng tinh đất hiếm đạt hàm lượng 20,79% TR₂O₃, thực thu đạt 65,12% TR₂O₃, quặng thải đạt hàm lượng 0,26% TR₂O₃. Các chỉ tiêu công nghệ tại Nhà máy tuyển quặng đất hiếm Yên Phú được nâng cao, cùng với đó là tăng hiệu quả kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Sơ đồ công nghệ đề xuất để tuyển quặng đất hiếm xâm nhiễm mịn mỏ đất hiếm Yên Phú được thể hiện như Hình 1.
 

Hình 1. Sơ đồ công nghệ đề xuất tuyển quặng đất hiếm Yên Phú