Nghiên cứu khả năng thu hồi vonfram và khoáng sản đồng đi kèm từ quặng vonfram gốc Thiện Kế, Sơn Dương, Tuyên Quang

Quặng vonfram sa khoáng sau nhiều năm khai thác đang dần cạn kiệt vì vậy việc đầu tư thăm dò địa chất, đánh giá trữ lượng, đặc điểm thành phần vật chất, nghiên cứu xác định quy trình công nghệ tuyển quặng vonfram gốc là nhiệm vụ cần phải được quan tâm đúng mức hơn trong thời gian tới để góp phần phát triển bền vững ngành công nghiệp khai thác, chế biến vonfram của Việt Nam.
Các loại quặng vonfram gốc thường khó tuyển, đại đa số có thành phần vật chất phức tạp, khoáng vonframit xâm nhiễm từ tương đối mịn đến rất mịn và thường nằm trong các kết hạch với đất đá và các khoáng vật khác. Vonfram ít tồn tại dưới dạng tự do mà chủ yếu ở trong các khoáng vật của nó, đã tìm được khoảng 20 khoáng vật của vonfram. Các khoáng vật chính chứa vonfram gồm Ferberit (FeWO4), Vonframit ((Fe,Mn)WO4; Hubnerit (MnWO4), Scheelit (CaWO4).
Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ tuyển quặng Vonfram gốc khu A, xã Thiện Kế, huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang” được Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim thực hiện trong khuôn khổ chương trình nghiên cứu khoa học công nghệ của Bộ Công Thương năm 2013.
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu tuyển thu hồi quặng tinh vonfram và khả năng thu hồi khoáng chứa đồng đi kèm trong quặng vonfram gốc Thiện Kế, Tuyên Quang.
Mẫu quặng nghiên cứu có khối lượng 1000 kg được lấy tại mỏ vonfram gốc khu A, xã Thiện Kế, huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang. Mẫu có dạng cục rắn chắc, cỡ hạt lớn nhất 100 mm, cấu tạo khối đặc xít, ổ, xâm tán, kiến trúc dạng tấm, hạt méo mó biến tinh, tha hình, ít tự hình. Mẫu được gia công giản lược để lấy ra mẫu nghiên cứu thành phần vật chất, mẫu phân tích hóa quặng đầu, các mẫu thí nghiệm công nghệ.
Kết quả nghiên cứu thành phần vật chất mẫu quặng vonfram Thiện Kế cho thấy: Khoáng vật quặng là vonframit, khoáng có ích đi kèm cần thu hồi là chalcopyrit, manhetit, hematit, các khoáng tạp chất (không có giá trị công nghiệp) trong quặng gồm: pyrotin, pyrit, limonit, covelin, asenopyrit, thạch anh và muscovit. Vonframit phân bố tương đối đều trong các cấp hạt. Đặc biệt một phần khá lớn vonframit xâm nhiễm mịn trong các kết hạch vonframit với các khoáng vật sắt như hematit, limonit, manhetit dẫn đến khó tuyển tách riêng vonframit ra khỏi các khoáng vật chứa sắt. Khoáng chứa đồng trong quặng có tỷ lệ đáng kể, do đó cần nghiên cứu khả năng thu hồi khoáng chứa đồng để tận thu tài nguyên, nâng cao hiệu quả quá trình khai thác mỏ.
Kết quả phân tích hóa đa nguyên tố mẫu quặng nguyên khai được nêu trong bảng 1.

   

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu thành phần vật chất, cấu trúc quặng, đề tài nghiên cứu đã định hướng phương án tuyển thu hồi, làm giàu quặng tinh vonfram và khoáng chứa đồng đi kèm là sử dụng các phương pháp tuyển khoáng như: tuyển trọng lực, tuyển nổi trọng lực, tuyển từ, hóa tuyển và kết hợp giữa các phương pháp tuyển đã nêu (sơ đồ nguyên lý như hình dưới). Thí nghiệm thực tế đã chứng minh định hướng công nghệ tuyển ban đầu cho mẫu quặng là đúng đắn, kết quả đạt được như sau:
- Tuyển trọng lực kết hợp tuyển nổi trọng lực thu hồi được quặng tinh trọng lực có hàm lượng WO3 đạt 8,35%; tương ứng với thực thu ~77% .
- Quặng tinh trọng lực tiếp tục đưa tuyển từ nâng cao hàm lượng WO3, thu hồi khoáng chứa sắt từ. Sau khâu tuyển từ, hàm lượng WO3 trong quặng tinh được nâng lên 40,79%, với thực thu đạt 66,46%.
- Sử dụng phương pháp hóa tuyển bằng axit HCl nhằm hòa tan các tạp chất đi kèm trong quặng không thể tách bằng phương pháp tuyển trọng lực như các khoáng chứa sắt... đã nâng được hàm lượng WO3 trong quặng tinh lên trên 65%.
- Từ kết quả thí nghiệm xác lập các khâu, điều kiện và chế độ tuyển tối ưu đã tiến hành thí nghiệm theo quy trình công nghệ tuyển khép kín kết hợp các khâu tuyển thu hồi vonfram và khoáng chứa đồng trong quặng vonfram gốc mỏ Thiện Kế, Sơn Dương, Tuyên Quang. Kết quả thực nghiệm đã thu được quặng tinh vonfram đạt hàm lượng WO3 = 65,36%, với sự quay vòng của các sản phẩm trung gian trong các khâu tuyển, thực thu WO3 của quá trình tuyển đạt được 67,54% và khẳng định tính khả thi trong tuyển thu hồi khoáng chứa đồng.
Kết quả nghiên cứu của đề tài là đã xác lập được quy trình công nghệ tuyển, các điều kiện và chế độ tuyển hợp lý cho phép tuyển thu hồi và nâng cao hàm lượng WO3 trong quặng tinh vonfram, đề xuất phương án thu hồi khoáng chứa đồng đi kèm trong quặng. Sản phẩm của quy trình công nghệ tuyển có các thông số kỹ thuật như sau:
Quặng tinh vonfram đạt hàm lượng WO3 > 65% với thực thu > 67% từ quặng đầu có hàm lượng WO3 = 0,3%.
Quặng tinh đồng đạt hàm lượng Cu >18% với thực thu 50% từ quặng đầu có hàm lượng Cu = 0,08%;
Quặng tinh sắt từ có thu hoạch toàn bộ 1,23%; hàm lượng Fe2O3=71,08%.
Ngoài sản phẩm quặng tinh vonfram đạt hàm lượng thương phẩm, đề tài còn thu được sản phẩm đi kèm là quặng tinh đồng, quặng tinh sắt từ góp phần tận thu tài nguyên và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Kết quả nghiên cứu của đề tài đã mở ra triển vọng xử lý nguồn tài nguyên vonfram gốc vùng Thiện Kế, đáp ứng nhu cầu nguyên liệu vonfram của các ngành công nghiệp trong và ngoài nước, thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội của đất nước./.