Giải pháp công nghệ, hóa chất trong tuyển quặng đất hiếm giúp tiết kiệm tài nguyên, bảo vệ môi trường

MTXD- Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim đã nghiên cứu thành công giải pháp công nghệ giúp tạo ra sản phẩm quặng tinh đất hiếm đạt được các chỉ tiêu công nghệ cao hơn, giảm chi phí sản xuất, tiết kiệm tài nguyên và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Vật liệu chủ lực cho các ngành công nghệ cao

Đất hiếm là một loại khoáng sản đặc biệt, được dùng để sản xuất các chất xúc tác, nam châm, hợp kim, bột mài, gốm, chất phát quang... Nguyên tố đất hiếm có vai trò rất quan trọng và là vật liệu chiến lược đối với sự phát triển của các ngành kỹ thuật mũi nhọn, công nghệ cao như điện, điện tử, quang học, laser, vật liệu siêu dẫn, chất phát quang.

Gia công, giản lược, lấy mẫu phân tích

Với trữ lượng 22 triệu tấn, Việt Nam là quốc gia đứng thứ hai trên thế giới chỉ sau Trung Quốc về tổng trữ lượng đất hiếm. Các mỏ đất hiếm tập trung chủ yếu tại Lai Châu, Yên Bái và các tỉnh ven biển từ Thanh Hóa đến Bà Rịa-Vũng Tàu.

Mỏ đất hiếm Yên Phú (Yên Bái) là một trong những mỏ đất hiếm đã được Bộ Tài nguyên và Môi trường cấp phép khai thác. Nhằm nâng cao thực thu sản phẩm quặng tinh đất hiếm tại mỏ đất này, các nhà khoa học tại Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim (VIMLUKI) do ThS. Phạm Đức Phong dẫn đầu đã thực hiện đề tài cấp Bộ Công Thương “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”.

Mỏ đất hiếm Yên Phú có trữ lượng khoảng 28.000 tấn tổng oxit đất hiếm (TR2O3), được cấp phép khai thác cho Công ty Cổ phần Tập đoàn Thái Dương. 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 %.

Thí nghiệm tuyển trên thiết bị tuyển nổi cột

Qua đánh giá những tồn tại trên dây chuyền tuyển tại nhà máy, ThS. Phạm Đức Phong cùng các cộng sự nhận thấy, 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. Bên cạnh đó, 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”, ThS. Phong nhấn mạnh.

Hiệu quả từ đổi mới công nghệ

ThS. Phạm Đức Phong và các cộng sự của VIMLUKI đã nghiên cứu các giải pháp thiết bị, công nghệ và hóa chất thuốc tuyển với mục tiêu 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.

Trong quá trình nghiên cứu đổi mới công nghệ tuyển quặng đất hiếm Yên Phú, nhóm thực hiện nhận thấy 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 đưa ra giải pháp bổ sung thêm khâu tách cấp hạt slam mịn (cấp hạt -0,01 mm) trong sơ đồ công nghệ nhằm loại bỏ các cấp hạt slam mịn nguyên sinh trước khi đưa tuyển nổi.

Dựa trên các kết quả thực nghiệm, nhóm nghiên cứu đã xây dựng được sơ đồ quy trình công nghệ tuyển đối với quặng đất hiếm xâm nhiễm mịn mỏ đất hiếm Yên Phú. Kết quả tuyển nổi sơ đồ vòng kín đã thu được sản phẩm quặng tinh đất hiếm có mức thu hoạch 3,63%, hàm lượng đất hiếm đạt 20,79% TR2O3, thực thu đất hiếm trong sản phẩm quặng tinh đạt 65,12% TR2O3.

Thí nghiệm xác định lưu lượng khí cấp vào thiết bị tuyển nổi

Nhóm nghiên cứu cho biết, mức thực thu đất hiếm trong sản phẩm quặng tinh từ kết quả nghiên cứu của đề tài cao hơn ~ 15% so với thực tế sản xuất tại nhà máy hiện nay. Ngoài ra, hàm lượng đất hiếm trong quặng thải đã giảm xuống 0,48% TR2O3 so với ~0,7% TR2O3 khi chưa áp dụng công nghệ của đề tài.

Bên cạnh đó, nhóm tác giả cũng đề xuất giải pháp công nghệ sử dụng thiết bị tuyển nổi cột để thay thế các thiết bị tuyển nổi truyền thống dạng cơ giới - khí nén, sử dụng các ngăn máy tuyển nổi. Việc sử dụng thiết bị tuyển nổi cột không những giúp giảm diện tích sử dụng tại nhà máy mà còn cho sản phẩm bọt sau quá trình tuyển nổi cột đạt được các chỉ tiêu công nghệ cao hơn.

“Ở chế độ tuyển tối ưu trên thiết bị tuyển nổi truyền thống, sản phẩm bọt thu được có hàm lượng đất hiếm 8,93% TR2O3, tỷ lệ thực thu đất hiếm là 68,23%. Khi tuyển trên thiết bị tuyển nổi cột, hàm lượng đất hiếm đạt 11,05% TR2O3, thực thu đất hiếm đạt 72,71%”, ThS. Phạm Đức Phong cho biết.

                                                                                                                                                                         HÀ NGUYỄN