Hiện nay, tại Nhà máy tuyển nổi đồng Sin Quyền, Lào Cai đang áp dụng công nghệ tuyển nổi bán ưu tiên để thu hồi đồng Chancopyrit (CuFeS2), tuyển từ để thu hồi sắt Manhetit (Fe3O4). Trong công nghệ tuyển từ thu hồi sắt Manhetit của Nhà máy, một lượng khoáng vật Pyrotin FenSn+1 (có từ tính) đi vào sản phẩm quặng tinh sắt. Đây chính là nguyên nhân mà lưu huỳnh (S) có trong sản phẩm quặng tinh sắt. Năm 2017 tại Phân xưởng Tuyển khoáng 1 đã áp dụng sáng kiến, giải pháp tuyển tách lưu huỳnh bằng phương pháp tuyển nổi trong môi trường pH ≤ 5 (sử dụng axit sunfuaric), sử dụng thuốc tập hợp Butylxantat (C4H9COSSNa) và thuốc tạo bọt là BK201 – các loại thuốc đang sử dụng trong công nghệ tuyển nổi đồng của Nhà máy. Sau khi áp dụng giải pháp, kết quả đã đạt được mục tiêu đề ra, hàm lượng S trong quặng tinh sắt giảm được < 1 %S. Tuy nhiên, khi sử dụng axit sunfuaric làm thuốc điều chỉnh môi trường thì bùn quặng sinh ra một lượng khí có mùi khó chịu lan tỏa ra môi trường xung quanh, khi hít phải rất khó thở. Đồng thời với môi trường bùn quặng có tính axit thì việc oxi hóa các thiết bị cũng diễn ra rất nhanh, vì các thiết bị được chế tạo từ vật liệu không chịu được ăn mòn hóa học.
Sau khi nghiên cứu thay thế bằng loại thuốc tuyển mới, thân thiện với môi trường là axit hữu cơ - Axit Oxalic (H2C2O4) các nguồn gây ô nhiễm môi trường công đoạn tuyển của nhà máy cho thấy, các chất ô nhiễm phát sinh trong quá trình sử dụng thuốc tuyển thân thiện với môi trường thấp hơn nhiều so với khi sử dụng axit H2SO4.

1. Công nghệ
Với tính chất quặng nguyên khai thay đổi theo các tầng quặng khu Đông và khu Tây, hàm lượng S cũng tăng giảm. Để đạt được mục tiêu đề ra khi gặp tầng quặng có hàm lượng S đầu vào cao nhất, kiến nghị sơ đồ công nghệ tuyển bao gồm 01 khâu tuyển chính và 01 khâu tuyển vét (xem hình H.1).
1.1. Thí nghiệm sử dụng thuốc điều chỉnh môi trường Axit Sunfuaric
- Thời gian nghiền chà xát: 5 phút;
- Chi phí thuốc tập hợp Amyl xantat: 400g/t;
- Chi phí thuốc kích động CuSO4.5H2O: 100g/t;
- Chi phí thuốc tạo bọt: 60g/t;
- Nồng độ bùn quặng: 800g/3l;
- Môi trường: pH = 4 - 5.
Quặng tinh sắt thu được có hàm lượng Fe đạt 65,21%Fe và hàm lượng S đạt 0,43%S với hiệu quả tách S đạt 87%.
1.2. Thí nghiệm sử dụng thuốc điều chỉnh môi trường Axit Oxalic
Axít Oxalic là một hợp chất hóa học với công thức tổng quát H2C2O4. Nó là một axit dicacboxylic, có công thức triển khai HOOC-COOH. Nó là một axit hữu cơ tương đối mạnh. Khi pha chế, axit Oxalic không tỏa nhiệt, dễ tan, không tạo mùi khó chịu, không ảnh hưởng đến sức khỏe của người lao động trong quá trình pha chế, bảo quản và sử dụng; sử dụng thuận tiện dễ dàng; không ảnh hưởng đến môi trường.

Mẫu nghiên cứu thí nghiệm công nghệ:
- Khối lượng mẫu: 500g; Tỉ lệ R/L: 1/3;
- Chi phí thuốc tạo bọt BK201: 30g/t;
- Chi phí thuốc tập hợp C5H11COSSKa: 62g/t;
- Chi phí thuốc điều chỉnh môi trường H2C2O4: 340g/t;
- Chi phí thuốc kích động CuSO4.5H2O: 20g/t;
- Thời gian tuyển: 8 phút.
Kết quả thí nghiệm được thể hiện trên Bảng 1.

Kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cũng như kết quả chạy thử nghiệm trên thực tế sản xuất trong các ca đã đạt mục tiêu đề ra. Hàm lượng S trong quặng tinh sắt giảm từ bình quân 5-8% S xuống dưới 1% S, đạt yêu cầu làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp luyện gang thép, nâng cao giá trị, hiệu quả sản xuất cho Đơn vị và thuận lợi cho việc tiêu thụ sản phẩm ra thị trường.

2. Giảm thiểu tác động môi trường
Qua đánh giá các thành phần trong khí thải, nước thải và bùn thải từ công đoạn tuyển của Nhà máy trong thời gian thử nghiệm thuốc tuyển thân thiện môi trường cho thấy: các chất ô nhiễm phát sinh trong quá trình sử dụng thuốc tuyển thân thiện với môi trường thấp hơn nhiều so với khi sử dụng axit H2SO4. Khi sử dụng axit H2SO4 làm thuốc điểu chỉnh môi trường trong khâu tuyển đã gây mùi khó chịu, ảnh hưởng đến sức khỏe công nhân, nhưng khi dùng Axit Oxalic thay thế thì đã cải thiện đáng kể tình hình, việc ăn mòn thiết bị cũng được giảm đi đáng kể.

3. Hiệu quả kinh tế
Sau khâu công nghệ tuyển từ thu hồi sắt Manhetit của Nhà máy, sản phẩm quặng tinh sắt thu được có hàm lượng sắt Fe >64%, hàm lượng lưu huỳnh trong quặng tinh sắt dao động từ 3-10%, trung bình đạt 6-7%S. Với chất lượng quặng sắt như vậy có thể bán trên thị trường khoảng 400.000-500.000 đồng/tấn; Theo giá Tổng Công ty chào bán loại quặng tinh sắt có chất lượng 3% 1.200.000 đồng/tấn. Do vậy đã gia tăng được giá trị sản phẩm >625.000 đồng/tấn, sau khi trừ các chi phí sản xuất như điện năng, thuốc tuyển, khấu hao thiết bị,... Hiệu quả kinh tế ước đạt hàng tỷ đồng mỗi năm cho Nhà máy.

Kết luận
Qua kết quả nghiên cứu, đánh giá hiệu quả về môi trường và kinh tế khi áp dụng công nghệ tuyển nổi có sử dụng thuốc tuyển thân thiện với môi trường thu được kết quả như sau:
- Góp phần cải tiến kỹ thuật, nâng cao trình độ công nghệ, phát triển ngành công nghiệp chế biến khoáng sản tại Việt Nam. Đây có thể sẽ là mô hình có cơ sở khoa học vững chắc để áp dụng vào thực tế sản xuất đối với các loại tài nguyên khoáng sản khác ở trong nước;
- Góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đáp ứng được mục tiêu phát triển bền vững bằng quá trình vận hành đảm bảo được những giá trị cốt lõi: Phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường.

Lý Xuân Tuyên, Tạ Quốc Hùng, Trần Thuận Đức
Chi nhánh Mỏ tuyển đồng Sin Quyền, Lào Cai – Vimico
Nguyễn Thúy Lan, Nguyễn Thị Lài
Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim.