Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ sáu, 07/05/2021 | 23:58

Thứ sáu, 07/05/2021 | 23:58

Kết quả nhiệm vụ KHCN

Cập nhật lúc 17:55 ngày 19/04/2021

Công nghệ khai thác tối ưu khoáng titan-zircon trong tầng cát đỏ Bình Thuận

Thông qua việc triển khai dự án sản xuất thử nghiệm “Hoàn thiện công nghệ, thiết bị và áp dụng đề khai thác và tuyển sa khoáng titan – zircon trong tầng cát đỏ Bình Thuận, Việt Nam” đã giúp thu về hàm lượng khoáng vật nặng trong cát thải tương đối sạch (dưới 0,1%), hàm lượng khoáng vật nặng trong quặng tinh thô trên 90%, với mức thực thu trên 88% khoáng vật nặng.
Việc khai thác khoáng titan-zircon tại Bình Thuận gặp nhiều khó khăn do thân quặng sâu, khan hiếm nước
Bình Thuận được đánh giá là khu vực có trữ lượng tài nguyên quặng titan vô cùng lớn (khoảng 599 triệu tấn, chiếm 92% trữ lượng titan của cả nước). Tuy nhiên, theo các chuyên gia, việc khai thác titan lộ thiên sẽ phải đào hố sâu, đổ cát thải thành đống dẫn đến mất cân bằng địa hình (lớp cát lẫn sét trên tầng khai thác bị nóng khô). Thêm vào đó, nước ngầm trong cồn cát là tài nguyên hữu hạn, (nguồn bổ sung duy nhất là nước mưa) chỉ có nước đi mà không có nước đến nên không thể khai thác quá ngưỡng phục hồi nước ngầm. 
Vấn đề khó khăn nhất của Bình Thuận là khan hiếm nước và thân quặng sâu, nắm bắt được điều này, Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim (VIMLUKI) chủ trì, phối hợp với các doanh nghiệp tổ chức thực hiện dự án sản xuất thử nghiệm: “Hoàn thiện công nghệ, thiết bị và áp dụng đề khai thác và tuyển sa khoáng titan – zircon trong tầng cát đỏ Bình Thuận, Việt Nam”. Dự án triển khai từ tháng 01/2018 và đã hoàn thiện vào tháng 12/2020.
Sau 3 năm thực hiện, Dự án đã cho kết quả ngoài mong đợi, giúp doanh nghiệp áp dụng công nghệ khai thác tối ưu để giải quyết được vấn đề khó khăn nhất của Bình Thuận nêu ở trên, đồng thời hoàn thiện công nghệ và vít tuyển phù hợp với đối tượng quặng sa khoáng titan cát đỏ Bình Thuận.  Dự án đã giúp thu về hàm lượng khoáng vật nặng trong cát thải tương đối sạch (dưới 0,1%), hàm lượng khoáng vật nặng trong quặng tinh thô trên 90%, với mức thực thu trên 88% khoáng vật nặng.
Thay đổi đột phá về công nghệ 
Trong khuôn khổ Đề án “Đổi mới và hiện đại hóa công nghệ trong ngành công nghiệp khai khoáng đến năm 2015, tầm nhìn đến 2025”, Bộ Công Thương đã giao Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim triển khai đề tài “Nghiên cứu công nghệ khai thác và tuyển hợp lý nhằm phát triển bền vững tài nguyên sa khoáng titan – zircon trong tầng cát đỏ khu vực Bình Thuận, Việt Nam” thực hiện từ tháng 01/2014 đến tháng 6/2016. Đề tài đã xây dựng được công nghệ và thiết bị hợp lý để khai thác và tuyển quặng titan trong tầng cát đỏ khu vực Bình Thuận. Tuy nhiên đề tài mới dừng ở mức thực nghiệm nhằm xác định một số chỉ tiêu công nghệ. Do đó, để áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn của doanh nghiệp ở quy mô sản xuất công nghiệp cho toàn vùng quặng titan Bình Thuận nói riêng và cả nước nói chung cần thiết tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện công nghệ ở quy mô lớn hơn với thời gian sản xuất liên tục dài hơn nhằm xác định được tính ổn định công nghệ và hiệu quả về kinh tế.
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu của đề tài 2014, nhóm thực hiện dự án sản đã lựa chọn khu mỏ có điều kiện địa chất đặc trưng của titan cát đỏ vùng Bình Thuận là khu mỏ sa khoáng titan xã Hòa Thắng và xã Hồng Phong, huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận thuộc Công ty Cổ phần Khoáng sản và Thương mại Sao Mai (sau đây gọi tắt là mỏ Sao Mai) để triển khai nghiên cứu hoàn thiện công nghệ, áp dụng vào sản xuất nhằm đánh giá sự ổn định về kỹ thuật. 
Mô hình công nghệ khai thác quặng titan – zircon mỏ Sao Mai
Đại diện nhóm thực hiện dự án cho biết: “Trước đây khi mỏ Sao Mai chưa dùng vít của dự án, chất lượng quặng tinh thô chỉ đạt dưới 90%, thực thu khoảng 85%, khoáng vật nặng mất mát vào trong đuôi thải, thường trên 0,15% khoáng vật nặng vẫn trong đuôi thải. Mỏ khai thác với công nghệ khai thác bằng súng bắn nước kết hợp bơm bùn để vận chuyển quặng về khu vực lắp đặt cụm vít tuyển, mới mở được một moong khai thác, năng suất chưa đạt được như thiết kế. Bãi thải còn đang thải tạm ở phía ngoài moong, nước tuần hoàn tự chảy về phía cuối của bãi thải, sau đó dẫn về hồ chứa nước tuần hoàn. Việc sử dụng bãi thải tạm lên trên khu vực có quặng còn làm giảm hàm lượng quặng nguyên khai khi khai thác lại làm giảm hiệu quả kinh tế của dự án.”
Thêm vào đó, đặc điểm địa chất thủy văn tại khu vực cho thấy độ cao mực nước ngầm ở mức +31,5 m, chiều dày thân quặng có chỗ lên tới 77,5 m, do đó thân quặng được phân thành 2 phần: trên mực nước ngầm và dưới mực nước ngầm. 
Với quặng trên mực nước ngầm, đặc tính là quặng khô, địa hình tương đối bằng phẳng, do đó dự án đã đề xuất các công nghệ khai thác như: Cát quặng tầng trên cùng được máy gạt gạt xuống tầng dưới (tiếp giáp mực nước ngầm), nhờ áp lực từ súng bắn nước, quặng trộn với nước tạo thành vữa chảy về hố bơm, rác được giữ lại trên sàng hố bơm và gom đưa về bãi thải. Bùn quặng từ hố bơm được bơm trực tiếp về khu vực vít tuyển đặt dưới hố khai thác.
Với quặng dưới mực nước ngầm, tầng tiếp giáp với quặng khô (trên mực nước ngầm), tiến hành hạ thấp tầng bằng súng bắn nước (gương tiến trước), bơm hút (có gắn bộ phận đánh tơi) tiến sau súng bắn nước sẽ hút bùn quặng về khu vực vít tuyển dưới hố khai thác. Toàn bộ bùn quặng của mỏ đều được tuyển thô ngay tại hệ thống vít tuyển dưới hố khai thác.
Điểm mới trong công nghệ của dự án là đã bổ sung thiết bị máy xúc thủy lực gầu ngược vào đồng bộ thiết bị để hoàn thiện khâu làm tơi cát quặng khô, bổ sung bộ phận đánh tơi vào bơm hút bùn để làm tơi cát quặng ướt và bổ sung hệ thống hố lắng giúp quá trình tuần hoàn nước đáp ứng nhu cầu cấp nước cho quá trình khai thác và tuyển thô… Sau khi tính toán thiết kế, nhóm thực hiện dự án đã phối hợp với mỏ để thi công và sản xuất theo phương án công nghệ đã lựa chọn.
Kết quả ngoài mong đợi
Dự án sản xuất thử nghiệm đã thu về kết quả ngoài mong đợi sau khi ứng dụng công nghệ và thiết bị để nâng cao hiệu quả khai thác và tuyển sa khoáng titan-zircon trong tầng cát đỏ (quy mô công suất khoảng 3.000.000 tấn quặng nguyên khai/năm). Giá thành sản xuất đạt 3,33 triệu đồng/ tấn sản phẩm thấp hơn so với giá thành sản xuất mà Công ty đang thực hiện là 3,8 triệu đồng/ tấn sản phẩm, tỷ lệ lãi ròng so với vốn đầu tư (ước tính) đạt 32%; lãi ròng đạt được trên 10,76 tỷ đồng. 
Quy trình công nghệ đã được hoàn thiện để khai thác hiệu quả sa khoáng titan-zircon trong tầng cát đỏ, với công nghệ khai thác cho những thông số công nghệ tối ưu: đảm bảo chiều cao tầng khai thác 8-10m, góc nghiêng bờ moong khai thác <35 độ; bãi thải có góc nghiêng <32 độ, hoàn thiện công nghệ thải và thu hồi nước tuần hoàn như: tăng quãng đường lắng trong bùn thải, bổ sung chất keo tụ làm giảm tiêu hao nước cho 1 tấn quặng khai thác từ 1m3 xuống còn 0,7m3.
Sơ đồ quy trình chế tạo vít tuyển tổng hợp
Đặc biệt, dự án đã hoàn thiện sơ đồ công nghệ trên loại vít mới đã tăng năng suất của cả cụm vít tuyển, giảm mất mát trong khâu tuyển thô. Hàm lượng  khoáng vật lắm trong cát thải tương đối sạch (dưới 0,1%). Hàm lượng khoáng vật nặng trong quặng tinh thô trên 90%, với mức thực thu trên 88% khoáng vật nặng. 
Các công nghệ của dự án đã được ứng dụng tại mỏ titan thuộc công ty Cổ phần khoáng sản và thương mại Sao Mai cho thấy mô hình khai thác tuyển thô, tuyển quặng tinh sa khoáng titan – zircon trong tầng cát đỏ sử dụng công nghệ, thiết bị vít thực sự phù hợp và cần được tiếp tục nhân rộng áp dụng cho các mỏ khác của vùng quặng sa khoáng chưa titan-zircon Bình Thuận và các mỏ ở khu vực khác có điều kiện địa chất, đặc điểm thành phần vật chất tương tự.  
Mai Anh - Nông Huệ
lên đầu trang