Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ hai, 04/03/2024 | 12:32

Thứ hai, 04/03/2024 | 12:32

Kết quả nhiệm vụ KHCN

Cập nhật lúc 07:47 ngày 27/11/2023

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

Nghiên cứu nhằm mục đích đổi mới thiết bị công nghệ, bổ sung hoặc thay thế, khắc phục những tồn tại, hạn chế của công nghệ cũ bằng công nghệ mới tiên tiến hơn, ưu việt hơn, tạo ra sản phẩm đạt được các chỉ tiêu công nghệ, 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.
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. 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.
Ngay từ khi đi vào hoạt động, nhà máy tuyển quặng đất hiếm Yên Phú đã hoạt động ổn định và cho ra đời 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%.
Qua đánh giá những tồn tại trên dây chuyền tuyển tại nhà máy, 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. 
Đất hiếm có nhiều tính chất đặc biệt như từ tính, quang học, điện hóa và siêu dẫn. (Ảnh minh hoạ - Dantri)
Để giải quyết các vấn đề trên, Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim (VIMLUKI) 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. Đề tài do Th.S Phạm Đức Phong làm chủ nhiệm.
Đổi mới công nghệ để gia tăng hiệu quả
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 -0,01mm) 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.
Đối với 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.
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.
Thí nghiệm xác định lưu lượng khí cấp vào thiết bị tuyển nổi (Ảnh: moitruongxaydungvn.vn)
Bên cạnh đó, nhóm tác giả 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.
Đối với việc thay thế, đổi mới hoá chất thuốc tuyển, nhóm nghiên cứu đã 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…Đồng thời, 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.
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.
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.
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.
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.
Minh Khuê
lên đầu trang