Graphit là một thành phần quan trọng cho ngành hàng không, thép, ô tô, công nghiệp nhựa cũng như trong sản xuất vòng bi và dầu mỡ bôi trơn. Độ tinh khiết cao của các vảy graphit là điều cần thiết để sản xuất pin lithium - sắt quan trọng đối với ngành công nghiệp điện tử tiêu dùng. Nhu cầu đối với các sản phẩm graphit sẽ tăng nhanh, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất pin cho xe hơi chạy điện trong tương lai.

Tuy nhiên, các sản phẩm graphit của nước ta mới chỉ dừng lại dưới dạng quặng tinh, chất lượng từ 80÷85% C và một lượng nhỏ quặng tinh ~92% C, đáp ứng tiêu chuẩn cho sản xuất bút chì, khuôn đúc, rót kim loại, nguyên liệu sản xuất gạch chịu lửa chất lượng trung bình…Để đáp ứng tiêu chuẩn cho sản xuất nồi nấu kim loại nhiệt độ nóng chảy cao, điện cực, gạch Mg – C,…các cơ sở sản xuất trong nước vẫn phải nhập khẩu (chủ yếu từ Trung Quốc, Nhật Bản). 

Do đó, việc nghiên cứu công nghệ tuyển quặng graphit để đưa ra nguyên liệu khoáng graphit chất lượng cao, đáp ứng tiêu chuẩn của các ngành công nghiệp trong nước, thay thế nguyên liệu nhập khẩu là nhu cầu rất cần thiết. Từ thực tế này, Viện khoa học và công nghệ mỏ - luyện kim (VIMLUKI) đã tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ tuyển và chế biến sâu quặng graphit mỏ Bảo Hà - tỉnh Lào Cai”. Đề tài thuộc chương trình khoa học và công nghệ trọng điểm cấp nhà nước do ThS. Trần Thị Hiến làm chủ nhiệm.

Để thực hiện mục tiêu xây dựng quy trình công nghệ tuyển hợp lý đảm bảo chất lượng quặng tinh và thu hồi tối đa tài nguyên cho mỏ graphit Bảo Hà, tỉnh Lào Cai. Đồng thời, xây dựng quy trình công nghệ chế biến sâu quặng tinh thu được sản phẩm graphit chất lượng cao làm nguyên liệu sản xuất gạch chịu lửa và pin. Đề tài tập trung nghiên cứu xác lập quy trình công nghệ tuyển phù hợp với đối tượng quặng, xây dựng các điều kiện và chế độ công nghệ tuyển hợp lý nhằm thu được quặng tinh graphit gồm 2 loại: Quặng tinh graphit vảy và quặng tinh graphit mịn. 

Tiến hành nghiên cứu, VIMLUKI lựa chọn 6 đơn mẫu bao gồm: 3 đơn mẫu quặng graphit gốc và 3 đơn mẫu quặng graphit phong hóa. Với tổng khối lượng 20 tấn lấy theo phương pháp hào, rãnh trên các thân quặng. Mẫu được chuyển về phòng Công nghệ Tuyển khoáng - VIMLUKI gia công lấy các loại mẫu phân tích khoáng tướng, thạch học, rơnghen, thành phần hóa học… và mẫu phục vụ cho nghiên cứu công nghệ tuyển.

Kết quả cho thấy, quặng graphit Bảo Hà có thành phần vật chất chính gồm: Cacbon: 11,28 ÷ 11,8%; Al2O3: 10,72%, Fe2O3: 5,85 ÷ 7,55%, và SiO2: 57,1 ÷ 59,58%. Ngoài ra, hàm lượng chất bốc: 1,00%. Thành phần khoáng vật chính trong mẫu là graphit, thạch anh, felspat, ilit… Graphit tồn tại dưới dạng các tấm kéo dài, vảy hoặc dạng sợi, xen kẹp giữa các tấm phi quặng, kích thước từ (0,05 x 0,2) đến (0,15 x 1,5). Có chỗ tập trung thành ổ. Ngoài ra, cũng phát hiện một lượng nhỏ graphit ở dạng kết tinh vô định hình, xâm nhiễm cùng với pyrotin, pyrit và phi quặng, chủ yếu gồm các hạt thạch anh, mica (biotit), granat, bên cạnh đó còn một số khoáng vật chứa sunfua như pyrit, pyrotin và các oxit sắt như hematit, limonit.

Nghiên cứu công nghệ đã xác lập và đề xuất sơ đồ công nghệ chế biến sâu hợp lý cho mẫu quặng tinh graphit mỏ Bảo Hà, tỉnh Lào Cai bao gồm các công đoạn chính: Nung với NaOH, hòa tách với nước, hòa tách với axit.Trong quá trình nghiên cứu, đã xác định một số nguồn chất thải lỏng, khí phát sinh ra môi trường, từ đó đưa ra định hướng xử lý một số chất thải này nhằm hạn chế ảnh hưởng đến môi trường. Tổng thực thu của công nghệ tuyển và chế biến sâu quặng graphit mỏ Bảo Hà, Lào Cai đạt ≥ 87%.

Sau khi sản xuất thử nghiệm 20 viên gạch chịu lửa MgO - C mác MC-18A và lõi pin mác JXR2 đã thu được kết quả vượt cả về tiêu chuẩn chất lượng và số lượng. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu còn sử dụng sản phẩm của đề tài để thử nghiệm chế tạo vật liệu graphen làm điện cực cho siêu tụ điện và thử nghiệm để đánh bóng đồng xu trong vỏ pin. Các kết quả thử nghiệm cho kết quả rất tốt.

Tựu chung lại, ở quy mô phòng thí nghiệm cũng như pilot đề tài đã nghiên cứu thành công quy trình công nghệ tuyển quặng graphit mỏ Bảo Hà tỉnh Lào Cai, xác lập được các điều kiện và chế độ tuyển nổi tối ưu cho đối tượng quặng này. Quy trình công nghệ tuyển hoạt động ổn định, khẳng định phương pháp tuyển nổi phù hợp và có hiệu quả đối với đối tượng quặng graphit mỏ Bảo Hà tỉnh Lào Cai.

Để có thể đưa kết quả nghiên cứu triển khai vào sản xuất công nghiệp với độ tin cậy về công nghệ ở mức cao, nhóm nghiên cứu mong muốn các cấp quản lý cần tạo điều kiện phát triển kết quả của đề tài thành dự án sản xuất thử nghiệm.