một số vấn đề về sử dụng quặng photphat nghèo

ĐỀ TÀI
Một số vấn đề về
sử dụng quặng
photphat nghèo

I. VÀI NÉT VỀ PHÂN LOẠI QUẶNG PHOTPHAT 3
II. TRỮ LƯỢNG VÀ ĐẶC TÍNH QUẶNG PHOTPHAT 5
III. KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG QUẶNG PHOTPHAT 9
IV. MỘT SỐ Ý KIẾN VỀ SỬ DỤNG QUẶNG APATIT NGHÈO
LÀO CAI 33
PHỤ LỤC 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO 51
I. VÀI NÉT VỀ PHÂN LOẠI QUẶNG PHOTPHAT
Quặng photphat thường chứa khoáng vật apatit với hàm lượng rất khác
nhau. Các mỏ quặng photphat được chia thành 3 kiểu chính: trầm tích,
macma và guano. Hơn 80% sản lượng quặng photphat trên thế giới là
từ quặng photphat trầm tích.
Thông thường các quặng photphat nguồn gốc macma là quặng apatit,
còn quặng photphat trầm tích đa số là photphorit.
Photphorit được định nghĩa khác nhau tùy theo từng tác giả. Về mặt địa
chất - thạch học, photphorit là một loại đá trầm tích có ít nhất từ 33 đến
50% các khoáng vật canxi photphat thuộc nhóm apatit (Bone
phosphate of Lime, viết tắt là BPL) ở dạng ẩn tinh hoặc vi tinh. Tùy
theo bản chất khoáng vật photphat có trong đá, hàm lượng P
2
O
5
tương
ứng tối thiểu là 12 - 18%. Tuy nhiên, nếu có công nghệ tuyển phù hợp
và kinh tế thì hàm lượng P

2
O
5
trong quặng photphorit có thể chấp nhận
dưới 10%.
Khoáng vật photphat trong đá trầm tích thường có sự biến đổi giữa
floapatit Ca
10Â
(PO
4
)
6
F
2
và cacbonat floapatit hay francolit kèm theo sự
thay thế đồng hình CO
2-
3
cho PO
3-
4
, ngoài ra Ca
2+
cũng có thể được
thay thế bởi Na
+
, Mg
2+
và F
-

thay thế bởi OH
-
.
Sự thay thế PO
3-
4
bằng CO
2-
3
gây nên những biến đổi đáng kể thông số
tinh quặng a của tinh thể apatit. Khi tỷ số mol CO
2-
3
/PO
3-
4
tăng từ 0
đến0,3 thì agiảm xuống từ3,7 0 đến3,2 0Ã…. Khi hiện tượng thay
thế PO
3-
4
bởi CO
2-
3
tăng lên thì kích thước các tinh thể khoáng vật
photphat sẽ giảm đi và độ hòa tan của chúng trong xitrat và axit sẽ tăng
lên.
Quặng photphat - cacbonat là kiểu quặng photphorit trầm tích khá phổ
biến trên thế giới.
Ngoài ra, còn loại trầm tích cũng có liên quan đến công nghệ làm giầu

là trầm tích có hàm lượng P
2
O
5
cao nhưng chứa sắt và nhôm với thành
phần khoáng là crandallit Ca(Fe, Al)
3
(PO
4
)
2
(OH)
5
. 3H
2
O và millisit
Ca (Na, K) (Fe, Al)
6
(PO
4
)
4
(OH)
9
. 3H
2
O như các trầm tích ở bồn
Georgina (Queensland, Australia) và Núi Weld (Tây Australia).
Quặng apatit (photphat nguồn gốc macma) thường có kích thước tinh
thể lớn hơn và do công nghệ tuyển có hiệu quả hơn nên có thể sử dụng

quặng chất lượng thấp hơn nhiều so với quặng photphorit trầm tích.
Người ta chia quặng apatit thành các loại quặng giầu (trên 18% P
2
O
5
)
trung bình (8 - 18% P
2
O
5
) quặng nghèo (5 - 8% P
2
O
5
) và rất nghèo (3
- 5% P
2
O
5
).
Quặng apatit Lào Cai thực chất là một kiểu metaphotphorit trầm tích
biển nhưng đã bị biến chất. Đây là loại quặng photphat - cacbonat ở
dạng hỗn hợp francolit hoặc floapatit với đolomit. Do biến chất và
phong hóa, francolit biến đổi thành floapatit do mất CO
2
. Tuy có nguồn
gốc trầm tích nhưng do bị biến chất nên kích thước tinh thể floapatit
của metaphotphorit Lào Cai xấp xỉ bằng kích thước tinh thể floapatit
của quặng apatit - nephelin Khibin (Kola) có nguồn gốc macma và
không có hiệu quả rõ rệt khi nghiền quặng apatit Lào Cai bón trực tiếp

cho cây trồng.

II. TRỮ LƯỢNG VÀ ĐẶC TÍNH QUẶNG PHOTPHAT
Theo số liệu tính trữ lượng quặng photphat, hiện toàn thế giới có trữ
lượng 63,1 tỷ tấn (tính theo P
2
O
5
), trong đó 91,6% (57,8 tỷ tấn) là
quặng photphorit và 8,4% (5,3 tỷ tấn) là quặng apatit.
Sơ đồ trên hình 1 giới thiệu sự phân bố trữ lượng quặng photphat ở các
nước chính trên thế giới.

1. Marốc: 60,7%;
2. Mỹ: 8,3%
3. SNG: 4,8%;
4. Sahara: 4,4%
5. Tuynidi: 2,4%;
6. Các nước châu Phi khác: 13,1%
7. Châu Á: 2,7%;
8. Châu Úc: 3,6%
Trữ lượng quặng photphat ở những mỏ đang khai thác có thể sẽ được
tăng lên do mở rộng thăm dò thêm ở các vỉa, sườn quặng, tăng độ sâu
hoặc giảm quy cách quặng để tận dụng các loại quặng nghèo hơn.
Mặt khác, người ta vẫn không ngừng thăm dò, phát hiện thêm các mỏ
mới.
Tại Việt Nam, quặng phốtphát chủ yếu tồn tại ở dạng apatit tại Lào Cai.
Trữ lượng của quặng apatit Lào Cai có thể lên tới trên 1 tỷ tấn. Tuy
nhiên cần được tiếp tục tiến hành thăm dò địa chất để đánh giá lại trữ
lượng. Theo thiết kế của Liên Xô trước đây, khu mỏ Lào Cai được chia

làm 2 phần: Khu đông và Khu Tây.
Như chúng ta đã biết sau khi khai thác hết vỉa quặng loại I đến ranh
giới phong hóa hóa học thì phần dưới ranh giới này là quặng loại II và
loại IV.
Quặng loại II là quặng apatit - cacbonat, quặng loại IV là quặng apatit -
cacbonat - thạch anh, nằm sâu so với mặt đất từ 20 - 30m đến 100 -
150m, có bề dày thay đổi từ 2 đến 15m.
So với quặng loại I thì quặng loại II ít được nghiên cứu về địa chất hơn
nhiều, chỉ có ở khu mỏ cũ Cóc Cáng được thăm dò tỉ mỉ. Chủ yếu mới
đánh giá sơ bộ ở độ sâu cách mặt đất tới 100m và một số lỗ khoan sâu
250m, cá biệt ở lỗ khoan số 510 còn gặp quặng ở cao độ âm 500m. Sau
nhiều năm thăm dò tới nay đã có nhiều ý kiến cho thấy trữ lượng tài
nguyên được đánh giá trước đây là chưa chính xác vì đã dựa vào các số
liệu khoan thăm dò chưa đủ về số lượng lỗ khoan, và mật độ lỗ khoan
thăm dò đúng ra là phải dày hơn tới 2 chục lần so với đã tiến hành.
Quặng apatit loại IV ở khu trung tâm đã được thăm dò tỉ mỉ từ cao độ
+120m trở lên.
Thành phần hóa học chính của quặng apatit loại II và loại IV tại Lào
Cai đã được nghiên cứu về quy luật phân bố từ cao độ trên ± 0 đến -
200m.
Giữa hàm lượng MgO và P
2
O
5
có tương quan tỷ lệ nghịch. Hàm lượng
chất không tan và P
2
O
5
của quặng loại II cũng có quan hệ tỷ lệ nghịch,

song nhìn chung, hàm lượng chất không tan ít biến đổi theo chiều sâu.
Chất lượng quặng loại II ở Khu giếng đông cao hơn ở Khu Giếng
Tây (bảng 1).
Về đặc tính, quặng apatit loại II Lào Cai cũng tương tự như các quặng
của mỏ đgianutac (vùng Karatan, Cadăctan), Jhamarkotra (Ấn độ),
Guizhou (Trung Quốc). Còn quặng apatit loại IV Lào Cai cũng tương
tự các quặng Mussoorie (Ấn độ), Nam Florida (Hoa Kỳ), Utah (Hoa
Kỳ). Các loại quặng này đều có nguồn gốc trầm tích.
Quặng Jhamarkotra chứa khoảng 35% francolit và 60% dolomit, 3%
quaczit, quặng Guizhou chứa khoảng 48% francolit và 50% dolomit;
quặng Mussoorie chứa khoảng 45% canxit, 35% francolit, 10% quaczit
và 5% dolomit. Quặng Nam Florida chứa tới 60% quartz, khoáng
photphat là francolit, còn dolomit và một ít canxit. Quặng phía tây Hoa
Kỳ - Utah cũng giống quặng Nam Florida, chứa francolit là khoáng
photphat nguyên sinh, canxit và dolomit tạo thành đá cacbonat.
Thành phần hóa học chính của một số loại quặng photphat nghèo trên
thế giới và Việt Nam được trình bày ở bảng 1.
Bảng 1. Thành phần hóa học của một số loại quặng photphat (%)
Tên quặng
P
2
O
5
MgO SiO
2
CO
2
Khoáng vật
đi kèm
Jhamarkotra (Ấn Độ)

Guizhou (Trung Quốc)
Mussoorie (Ấn Độ)
Nam Florida (Hoa Kỳ)
Utah (Hoa Kỳ)
đgianưtac (Cadăctan)
Quặng loại II Lào
Cai (Khu giếng đông)
18,7
22,9
19,9
8,9
24,4
19,7
24,5

10,1
8,0
1,4
1,1
2,0
3,3
3,7

3,3
1,7
13,2
74,5
21,0
25,4
11,3

-
-
38,4
-
-
6,7
12,3

đolomit
đolomit
đolomit, vôi,
silic
đolomit,
silic
đolomit, vôi,
silic
đolomit,
Quặng loại II Lào
Cai (Khu giếng Tây)
Quặng loại III
*
Lào Cai
Quặng loại IV Lào Cai

20,2


16,5
10,6

6,6


2,1
5,2

10,7


47,5
33,8

14,8


4,5
18,1
silic
đolomit,
canxit, silic


đolomit,
canxit, silic


Thạch anh,
muscovit
Thạch anh,

dolomit,
canxit
* Fe
2
O
3
: 2 - 3%; Al
2
O
3
: 3 - 4%

III. KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG QUẶNG PHOTPHAT
1. Tình hình khai thác quặng photphat
Ở một số nước phát triển công nghiệp photphat là ngành kinh tế rất
được chú trọng. Năm 1988 các nước sản xuất được 164,1 triệu tấn
quặng photphat, từ năm 1960 đến 1990, mức tăng trung bình đạt 3,3%
năm, sau đó bị giảm do sự khủng hoảng ở các nước thuộc Liên Xô cũ,
đến năm 1995 toàn thế giới đạt sản lượng 137,8 triệu tấn (hình 5). Dự
báo đến năm 2040 mức tăng trung bình hàng năm từ 1 đến 2%.
Người ta chia ra làm 3 nhóm nước sản xuất quặng photphat. Nhóm 1
gồm các nước có sản lượng trên 10 triệu tấn/ năm, nhóm 2 gồm những
nước có sản lượng trên 1 triệu tấn/ năm và nhóm 3 là những nước có
sản lượng dưới 1 triệu tấn/ năm.
Theo số liệu năm 1995, nhóm 1 gồm 4 nước: Mỹ, Trung Quốc, Marốc,
SNG sản xuất được 102,415 triệu tấn, chiếm 74,3% sản lượng của thế
giới. Nhóm 2 gồm 9 nước: Tuynidi, Gioocđani, Ixraen, Braxin, Nam
Phi, Tôgô, Xiri, Xênêgan, Ấn độ sản xuất 29,889 triệu tấn, chiếm
21,7% sản lượng thế giới. Nhóm 3 có 16 nước, sản xuất 5,521 triệu tấn,
chiếm 4% sản lượng thế giới (hình 6), gồm các nước: Ai Cập, Angiêri,

Phần Lan, Mexico, Cộng hòa DCND Triều Tiên, Nauru, Việt Nam, đảo
Thiên Chúa Giáng Sinh (Ấn Độ dương), Irắc, Vênêduyela, Dimbabuê,
Pêru, Côlômbia, Srilanca, Pakistan, Australia.
Về sử dụng, số lượng quặng photphat dùng trong nước chiếm 78%, còn
22% dành cho xuất khẩu. Trong đó phần lớn quặng photphat có chất
lượng thấp dùng cho sản xuất ở trong nước, quặng giầu dùng để xuất
khẩu (bảng 2).

Bảng 2. Tỷ lệ quặng photphat dùng trong nước và xuất khẩu *
Loại quặng, % BPL/ % P
2
O
5
Đối tượng sử dụng
£ 65 /
£ 29,7
66 - 68
/
30,2 -
31,1
69 -
72 /
31,6 -
32,9
73 - 77
/
33,4 -
35,2
> 78 /
³ 35,7

Sử dụng trong
nước, %
Xuất khẩu, %
95,9
4,1
86,6
13,4
27,9
72,1
55,3
44,7
59,1
40,9
* Số liệu năm 1995
Hiện nay quặng photphat chủ yếu được dùng để sản xuất phân bón, chỉ
có khoảng 10% dùng để sản xuất các hóa chất kỹ thuật. Trong số 90%
lượng quặng để sản xuất phân bón có tới 75% là chế biến bằng axit
sunfuric, còn 15% chế biến bằng axit nitric hoặc hỗn hợp các axit.
2. Khuynh hướng sử dụng hợp lý quặng photphat và tối ưu hóa cấp
hạt khi tuyển nổi quặng nghèo
Do quặng photphat là tài nguyên không tái tạo lại được nên người ta
phải nghĩ đến việc sử dụng một cách hợp lý nhất để kéo dài thời gian
tồn tại của những trữ lượng đã biết. Đó là công việc không những của
các nhà kỹ thuật mà là cả của các nhà quản lý vĩ mô.
Cho đến nay những khuynh hướng chính về sử dụng có hiệu quả nguồn
tài nguyên quý giá này là:
- Mở rộng tiêu chuẩn chất lượng quặng phù hợp với các đối tượng sử
dụng. Điều này đồng nghĩa với việc đưa ra nhiều chủng loại quặng
thích hợp với các phương pháp chế biến hóa học khác nhau. Theo đó
người ta giảm tiêu chuẩn về độ mịn đối với quặng dùng để sản xuất axit

photphoric trích ly, ngược lại, lại tăng tiêu chuẩn về độ mịn đối với
quặng dùng để sản xuất supephotphat đơn, supephotphat kép; tăng tiêu
chuẩn về lượng tạp chất đối với quặng dùng sản xuất axit photphoric
trích ly.
- Dùng quặng giầu để sản xuất axit photphoric trích ly, sau đó dùng axit
này để phân giải quặng nghèo để sản xuất dimonocanxi photphat.
- Quặng chất lượng thấp không dùng sản xuất diamoni photphat (DAP)
được thì đem dùng để sản xuất supephotphat giầu.
- Trộn quặng giầu với quặng nghèo để được loại quặng có tỷ lệ tạp chất
nhất định đáp ứng yêu cầu chế biến hóa học.
- Dùng vi sinh vật để phân giải hợp chất chứa lân có trong quặng nghèo.
- Lựa chọn công nghệ làm giầu thích hợp với thành phần khoáng vật
của từng loại quặng và sử dụng hợp lý các khoáng đi kèm.
đây là các hướng cơ bản và hiện tại người ta đang phát triển không
ngừng các hướng mới. Tùy theo từng loại quặng, có thể áp dụng những
phương pháp làm giầu riêng như: sàng, rửa, đãi, tuyển từ, tuyển tĩnh
điện, xử lý nhiệt (nung), tuyển nổi, xử lý hóa học, hoặc kết hợp các
phương pháp nêu trên.
Ở Nga, quặng apatit - nephelin không những là nguyên liệu cho sản
xuất phân lân mà còn để sản xuất nhôm, xôđa, kali, xi măng, flo, stronti
và các nguyên tố đất hiếm khác.
Còn quặng Kovđor là quặng manhetit - apatit, chứa trung bình 7,0 -
7,8% P
2
O
5
, sau khi tách từ ướt, nâng lên 7 - 13% P
2
O
5

rồi cô đặc và
khử slam loại 0,044mm trong xyclon thủy lực, bã được nghiền đến (40
- 42%) - 0,074mm, khử slam loại 0,01mm rồi tuyển nổi. Tinh quặng
apatit Kovdor có hàm lượng flo thấp, dưới 1%.
Ở mỏ Phalabowa ở Nam Phi có 3 dạng quặng chứa apatit: piroxen,
phoskorit và cacbonatit (7,0 - 11,5% P
2
O
5
), ngoài khoáng có ích là
apatit, quặng còn chứa manhetit và đồng sunfua. Cả 3 kiểu quặng được
làm giầu theo những công đoạn riêng: tuyển nổi đồng sunfua và tách từ
đối với manhetit, sau đó tuyển nổi photphat. Nhờ sơ đồ công nghệ hợp
lý người ta sản xuất được 6 loại tinh quặng apatit từ 36 đến 40% P
2
O
5.

Ở Braxin có 7 xí nghiệp công suất từ 500 đến 1100 ngàn tấn/ năm tinh
quặng. Người ta làm giầu quặng cacbonat apatit có thành phần khoáng
hỗn tạp gồm apatit, canxit, dolomit, manhetit và mica. Quặng được
nghiền đến 0,3mm, sau khi tách từ, khử slam loại 0,02mm rồi tuyển nổi
khoáng photphat. Đuôi thải dùng sản xuất xi măng pooclăng hoặc để
cải tạo đất.
Ở Phần Lan, mỏ Silinhavi khai thác quặng apatit nghèo 4 - 5% P
2
O
5
.
Thành phần khoáng apatit 10%, canxi và dolomit 20%, mica 65%,

khoáng silicat khác 5%. Tinh quặng thu được chứa 35 - 36% P
2
O
5
, ở
dạng bánh có độ ẩm 8%, dùng để sản xuất axit photphoric trích ly, đuôi
thải dùng để sản xuất canxit bón ruộng và sản xuất mica.
Ở mỏ đoron (Dimbabuê) người ta khai thác quặng apatit với tạp chất là
manhetit, chứa 4 - 13% P
2
O
5
(trung bình 8% P
2
O
5
). Người ta tuyển
bằng cách rửa, đập chọn lọc, tách từ và tuyển nổi phần không có từ tính.
Phần này được nghiền đến -0,18mm, khử slam đến 0,04mm. Trước đây
người ta sản xuất loại tinh quặng chứa đến 41% P
2
O
5
, hiện nay giảm
xuống còn 35%.
Đối với những quặng photphat chứa cacbonat và silic (bảng 1) người
ta áp dụng 2 chế độ tuyển: tuyển nổi cacbonat và tuyển nổi
photphat (Đối với quặng chứa nhiều silic). Thí dụ quặng
Jhamarkotra (Ấn Độ) và Guizhou (Trung Quốc) được áp dụng công
nghệ tuyển nổi cacbonat đơn dùng axit béo làm chất tập hợp và cùng

với chất tạo bọt, dùng các axit khoáng để duy trì pH = 3,5 - 4,5. Tinh
quặng đạt 34 - 38% P
2
O
5
, 0,8 - 1% MgO, hệ số thu hồi tới 70 - 90%.
Đối với quặng chứa nhiều silic như quặng ở Nam Florida và Tây Hoa
Kỳ (tương tự quặng loại IV Lào Cai) còn thêm một bước tuyển
photphat để tách silicat. Tinh quặng chứa 29 - 30% P
2
O
5
, 0,8 - 1%
MgO, 12% chất không tan. Thực thu P
2
O
5
đạt 75 và 89% tương ứng.
Tính chọn lọc khi tuyển nổi cacbonat/ photphat cho thấy với những
quặng chứa đolomit, phạm vi pH thích hợp là từ 3,5 - 4,5, đối với
quặng chứa nhiều canxit pH thích hợp là 5,0 - 5,5. Điều đó chứng tỏ
tính phản ứng của canxit với axit mạnh hơn so với dolomit.
Quặng Karatau có hàm lượng P
2
O
5
thấp (21 - 22%) sau khi khai thác
được đập, nghiền rồi qua tuyển nổi theo hai giai đoạn để nâng hàm
lượng P
2

O
5
lên 28 - 29%. Giai đoạn tuyển nổi cacbonat dùng axit
photphoric để điều chỉnh pH môi trường, sau đó tuyển nổi photphat.
Sau này người ta đã nghiên cứu tuyển nổi kết hợp tuyển huyền phù.
Về tuyển nổi apatit loại II và loại IV Lào Cai: Trong công trình hợp tác
nghiên cứu giữa Công ty Thiết kết Mỏ Hóa chất (Việt Nam) và Viện
Nghiên cứu nguyên liệu Khoáng hóa (Liên bang Nga) các nhà nghiên
cứu đã thử nghiệm áp dụng chế độ tuyển ngược để tuyển nổi các
khoáng cacbonat trong môi trường axit photphoric (pH ~ 5), chất tập
hợp là axit béo và đã cho kết quả tốt. Với mẫu quặng ở Mỏ Cóc (Khu
giếng đông) sau tuyển nổi tinh quặng chứa 34,75% P
2
O
5
, 1,95% MgO,
thực thu P
2
O
5
đạt 81,1%. Nếu thêm công đoạn tuyển tinh cation sử
dụng thuốc tập hợp amin, có thể nâng hàm lượng P
2
O
5
lên 37,5%.
Còn theo sơ đồ tuyển nổi thuận, tinh quặng chỉ đạt 34,3% P
2
O
5

, 2,4%
MgO với mức thực thu P
2
O
5
là 77,1%.
Đối với mẫu quặng ở Khu giếng Tây, hiệu quả tuyển nổi thấp hơn. Khi
áp dụng công nghệ tuyển nổi ngược, tinh quặng thu được chứa 26,6%
P
2
O
5
, 2,8% MgO, thực thu P
2
O
5
là 75,6%. Theo chế độ tuyển thuận,
tinh quặng đạt 30,4% P
2
O
5
, 3,4% MgO, thực thu P
2
O
5
là 59,2%.
Nếu kết hợp tuyển trọng lực và tuyển nổi có thể cho hiệu quả kinh tế
hơn.
Theo phương án tuyển trọng lực một giai đoạn, từ mẫu quặng ở Khu
giếng đông, khi kết hợp tuyển trọng lực và tuyển nổi ngược thu được

tinh quặng chứa 34,9% P
2
O
5
, 1,4% MgO, thực thu P
2
O
5
là 81,7%. Đối
với quặng ở Khu giếng Tây người ta thu được tinh quặng chứa 30,5%
P
2
O
5
, 3,5% MgO, thực thu P
2
O
5
đạt 79,6%.
Theo phương án tuyển trọng lực hai giai đoạn sẽ thu được hai loại sản
phẩm là cấp tỷ trọng nặng và tinh quặng tuyển nổi.
Từ mẫu quặng Khu giếng đông người ta thu được sản phẩm gồm cấp tỷ
trọng nặng chứa 32,1% P
2
O
5
, 3,7% MgO, thực thu P
2
O
5

46,7% và tinh
quặng tuyển nổi chứa 32,3% P
2
O
5
, 1,9% MgO, thực thu P
2
O
5
là 38,9%.
Còn từ mẫu quặng Khu giếng Tây cho sản phẩm gồm cấp tỷ trọng nặng
31,4% P
2
O
5
, 3,6% MgO, thực thu P
2
O
5
31,6% và tinh quặng tuyển nổi
chứa 28,3% P
2
O
5
, 3,8% MgO, thực thu P
2
O
5
đạt 50,5%.
Đối với các mẫu quặng IV khi tuyển nổi người ta thu được tinh quặng

chất lượng thấp hơn, chỉ đạt khoảng 14 - 20% P
2
O
5
, thực thu P
2
O
5
đạt
25 - 42%. Khi tuyển trọng lực có thể nhận được các sản phẩm giầu
hơn: 24,5% P
2
O
5
, 5,8% MgO, thực thu P
2
O
5
đạt 53,8%.
Ngoài những phương pháp tuyển nổi đã nêu trên, chúng tôi muốn đề
cập đến phương pháp tuyển nổi quặng apatit chứa nhiều sắt và nhôm,
có liên quan đến quặng apatit loại III Lào Cai.
Như ở phần đầu đã giới thiệu, với quặng photphat ở Núi Weld (Tây
Australia) có thành phần khoáng là crandallite, nếu theo chế độ tuyển
nổi dùng thuốc tập hợp anion, chất tạo bọt và chất đè chìm natri silicat
thì cũng có thể nâng hàm lượng P
2
O
5
trong tinh quặng từ 18% lên 36%,

nhưng rất khó tách sắt. Để giải quyết vấn đề này người ta đã trộn axit
béo và chất tạo bọt để tuyển nổi tách sắt ở pH 9,8. Tác nhân đè chìm
chọn lọc của natri silicat được hiệu chỉnh cho phù hợp bằng cách thay
đổi tỷ lệ Na : Si hoặc trộn natri silicat với muối kim loại đa hóa trị. Thí
dụ:
- Khi tuyển thô, pH 11 (Na : Si = 3,3)
- Tuyển vét, pH 11
- Hai giai đoạn tuyển tinh, pH 8,8 (dùng muối canxi silicat Ca : Si =
0,4)
Phối hợp hai giai đoạn tuyển tinh cho sản phẩm đạt 38,6% P
2
O
5
, tỷ
lệ P
2
O
5
/ Fe
2
O
3
+ Al
2
O
3
= 13,7 (theo tiêu chuẩn phải lớn hơn 10). Thu
hồi P
2
O

5
tới trên 80%.
Thu hồi apatit có thể nâng cao hơn nếu nghiền quặng đến kích thước
90% qua sàng 105 àm và khử slam (vì hạt quá mịn có bề mặt lớn sẽ
hấp phụ và tiêu hao nhiều thuốc tập hợp). Còn chế độ tuyển nổi nữa,
tương tự cũng được áp dụng, nhưng có bổ sung thêm ete glucol để phân
tán và đè chìm gơtit (sắt oxit). Theo chế độ này thu hồi P
2
O
5
tới 85%,
hàm lượng Fe
2
O
3
trong tinh quặng giảm tới 0,9%.
Khi dùng nước cứng trong quá trình tuyển nổi sẽ có ảnh hưởng đến quá
trình do nước cứng phản ứng với natri silicat và làm giảm tác dụng của
chất tạo bọt, vì vậy người ta phải bổ sung thêm polysacarit để ổn định
chất tạo bọt.
Ở Udơbekistan có quặng photphat Trung - Kưzưcum với thành phần
khoáng đi kèm chủ yếu là canxit. Quặng nguyên khai chứa 17% P
2
O
5
,
0,83% MgO, 15% CO
2
chủ yếu từ canxit. Người ta làm giầu bằng cách
rửa. Sau rửa, tinh quặng đạt 24% P

2
O
5
, 9,1% CO
2
, 0,83% R
2
O
3
. Nếu
đem nung, tinh quặng sẽ chứa 25% P
2
O
5
, 1,3% CO
2
, đạt yêu cầu cho
sản xuất supephotphat đơn.
Khi chế biến bằng axit sunfuric thì yêu cầu về thành phần tạp
chất (Fe
2
O
3
, Al
2
O
3
, MgO) rất chặt chẽ. Thí dụ trong sản xuất axit
photphoric trích ly không cô đặc, yêu cầu hàm lượng P
2

O
5
trong quặng
photphat không được nhỏ hơn 28%, tỷ lệ Fe
2
O
3
/ P
2
O
5
không lớn hơn
0,08 và tỷ lệ Fe
2
O
3
+ Al
2
O
3
/ P
2
O
5
không lớn hơn 0,12. Khi Fe
2
O
3
/
Al

2
O
3
bằng 2 : 1, CO
2
/ P
2
O
5
không lớn hơn 0,08. Khi sản xuất axit
photphoric cô đặc người ta còn giới hạn tỷ lệ MgO/ P
2
O
5
không lớn
hơn 0,07. Trong công nghệ sản xuất axit photphoric trích ly tiên tiến có
thể dùng những loại quặng photphat có nhóm hạt +0,16mm tới 20%
hoặc lớn hơn nữa, nhưng không có những hạt có kích thước micromet.
Ngược lại, đối với sản xuất supephotphat cần tinh quặng -0,1mm. Khi
chế biến quặng apatit bằng axit nitric thì yêu cầu về chất lượng quặng
có thể giảm hơn: hàm lượng P
2
O
5
trong quặng không nhỏ hơn 24%, tỷ
lệ Fe
2
O
3
/ P

2
O
5
không lớn hơn 0,15.
Vấn đề tối ưu hóa chất lượng tinh quặng photphat cho những mục đích
sử dụng khác nhau sẽ tạo khả năng nâng cao thu hồi P
2
O
5
hàng hóa khi
làm giầu quặng và tăng sản lượng tinh quặng cho sản xuất.
Số liệu trong bảng 3 phản ánh những chỉ tiêu cơ bản về điều kiện tuyển
nổi, chất lượng tinh quặng và khối lượng sản phẩm ở một số
nước (năm 1998).
Từ những thí dụ nêu trên thấy rằng hàm lượng P
2
O
5
và độ hạt cần thiết
của tinh quặng được xác định trước tiên bởi thành phần vật chất của
quặng, (trong đó chủ yếu là mức độ xâm nhiễm của các khoáng) và tính
năng kỹ thuật của thiết bị, chủ yếu là máy tuyển nổi.
Thí dụ, khi tuyển nổi hỗn hợp quặng ở mỏ Phalaborwa (Nam Phi)
người ta gia công tinh quặng apatit với cấp hạt lớn. Khi nạp vào máy
tuyển Wemko có thể tích 23m
3
, quặng có độ hạt + 0,425mm không lớn
hơn 16%, tương ứng với điều kiện bóc kết hạch khoáng apatit, nên
lượng tinh quặng sản phẩm hàng hóa có kích thước + 0,15mm vượt trên
30%.

Dùng loại tinh quặng thô này để sản xuất axit photphoric theo công
nghệ dihidrat ở các nhà máy Richards Bay và Fedmis
Phalaborwa (Nam Phi), ở Riene (Pháp) đạt hiệu quả cao, mức thu hồi
đạt 95 - 96%.
Kết cấu thiết bị của quá trình sản xuất do hãng Pragon Rupel và Rhone
Poulanc/ Speichim (quy trình DIPLO) thiết kế. Theo trường hợp ở
Nam Phi, sự phân giải quặng photphat xảy ra trong thiết bị trích ly
vuông nhiều ngăn, bùn phản ứng chảy tràn từ ngăn này sang ngăn khác.
Trường hợp ở Pháp, thiết bị trích ly là hai bình hình trụ.
Ở Nga nhờ những giải pháp kỹ thuật tối ưu hóa sự phân phối dòng chảy
tại khâu phân giải và nạp ướt tinh quặng apatit, chế độ sunfat hai zôn là
những tiền đề để chuyển sang sử dụng tinh quặng apatit thô hơn trong
sản xuất axit photphoric trích ly.
Để đạt được sự tách hoàn toàn khoáng apatit và tiến hành quá trình
tuyển nổi trong điều kiện tối ưu, chỉ cần nghiền quặng đến độ hạt +
0,15mm (25 - 28%). Sau khi tuyển nổi tinh quặng chứa khoảng 20%
cấp hạt + 0,16mm. Năng suất máy nghiền tăng 23%, chất lượng tinh
quặng không thay đổi, thực thu P
2
O
5
tăng 1 - 2%.
Trong điều kiện sản xuất tinh quặng apatit tiêu chuẩn có lượng hạt trên
sàng 0,16mm là 11,5% đã giảm được lượng bi thép 20%, thuốc tuyển
30%, điện 10% và nước tăng 20%. Giá thành phân xưởng của tinh
quặng giảm 13,5%. Nếu chuyển sang chế độ có cấp hạt còn lại trên
sàng 0,16mm đến 20% thì giá thành phân xưởng có thể giảm 20% do
giảm tiêu hao trong công đoạn khử nước.
3. Một số hướng cụ thể sử dụng quặng photphat nghèo
3.1. Sử dụng trực tiếp quặng photphat nghèo làm phân bón

3.1.1. Sản xuất supephotphat giầu
Trước đây ở Udơbekistan người ta sản xuất amôphot từ quặng
photphorit Karatau, do quặng nghèo (25,13% P
2
O
5
), mođun CaO :
P
2
O
5
cao tới 1,59 dẫn đến tiêu hao nhiều axit sunfuric và tăng lượng bã
thải photphogip. Ngoài ra do nhiều tạp chất cacbonat sinh nhiều bọt khi
sản xuất axit photphoric trích ly, lượng chất không tan lớn nên khó lọc,
tạp chất magie làm giảm tính chất lý hóa học của axit sản phẩm.
Chi phí sản xuất 1 tấn P
2
O
5
ở dạng axit photphoric trích ly từ quặng
photphorit Karatan nguyên khai đắt gấp 2 lần khi sản xuất từ tinh quặng
apatit Khibin. Vì vậy amôphot của Udơbekistan không cạnh tranh được
với thị trường bên ngoài.
Chính vì lẽ đó người ta phải nghĩ cách tổ chức sản xuất supephotphat
giầu ngay trên những thiết bị sản xuất amophôt. Axit photphoric trích
ly dùng để sản xuất supephotphat giầu với tỷ lệ H
2
SO
4
: H

3
PO
4
= 1,4 : 1,
tổng lượng axit bằng 120% so với lượng tính lý thuyết. Bùn được trung
hòa bằng amoniăc rồi sấy khô. Sản phẩm dạng hạt có thành phần hóa
học sau (%): 32,3 P
2
O
5
tổng, 31,5 P
2
O
5
hữu hiệu, 25,6 P
2
O
5
tan trong
nước, 19,5 SO
3
, 18,5 CaO tổng, 14,5 CaO hữu hiệu.
Người ta đã tính rằng sản xuất supephotphat giầu giảm tiêu hao axit
sunfuric cho 1 đơn vị P
2
O
5
từ 18 - 20% so với sản xuất amophốt; giảm
lượng photphogip thải 35 - 45%.
3.1.2. Sản xuất phân lân dạng đimonocanxi photphat

Ở CHLB Nga trước đây dạng phân lân đơn chủ yếu là supephotphat
kép. Sản xuất supephotphat kép gồm 2 giai đoạn: ở giai đoạn 1 người ta
điều chế axit photphoric trích ly từ tinh quặng apatit Khibin; trong giai
đoạn 2 dùng axit này để phân giải tinh quặng photphorit, chủ yếu là
photphorit Kingitsep chứa 28% P
2
O
5
.
Nhưng ở CHLB Nga còn lượng lớn quặng photphorit chất lượng thấp
chưa được sử dụng với số lượng dự báo là 860 triệu tấn P
2
O
5
. Trong đó
dạng kết hạch chứa hàm lượng trung bình 11,4% P
2
O
5
lại chiếm tới
77% trữ lượng các loại quặng photphorit; dạng biến chất trao đổi tàn dư
chứa 15,1% P
2
O
5
chiếm 14% trữ lượng.
Khi làm giầu các loại quặng này chỉ thu được tinh quặng chứa 19 - 23%
P
2
O

5
và nhiều tạp chất oxit sắt, nhôm, không thích hợp để sản xuất
supephotphat đơn và kép.
Để sử dụng được những loại quặng photphorit này người ta đưa ra
phương án sản xuất loại phân bón mới đimonocanxi photphat (ĐMCP)
theo công nghệ không thùng hóa thành. ĐMCP là hỗn hợp chủ yếu của
hai muối monocanxi photphat và đicanxi photphat có đặc tính nông hóa
tương tự supephotphat kép, chứa 43 - 44% P
2
O
5
hữu hiệu.
Khi sản xuất ĐMCP với hàm lượng 43% P
2
O
5
hữu hiệu thì chi phí đầu
tư và vận hành, lưu thông và sử dụng của một đơn vị khối lượng vật lý
tương tự supephotphat kép.
Ưu điểm cơ bản của phương pháp này là:
- Thay thế một phần P
2
O
5
của axit photphoric đất tiền bằng P
2
O
5
của
nguyên liệu photphat rẻ tiền hơn với mục đích giảm đáng kể giá thành

cho 1 đơn vị P
2
O
5
hữu hiệu trong phân bón.
- Sử dụng được loại tinh quặng photphat chất lượng thấp, với trữ lượng
lớn ở nước cộng hòa.
Điểm khác nhau của ĐMCP và supephotphat kép ở chỗ: trong ĐMCP
tỷ lệ P
2
O
5
tan trong nước với P
2
O
5
hữu hiệu chỉ khoảng 50%, trong khi
ở supephotphat kép là từ 85 đến 95%. Người ta đã nghiên cứu đặc tính
nông hóa của cây trồng và nhận thấy trong giai đoạn phát triển ban đầu
cây trồng hấp thụ lượng P
2
O
5
hòa tan trong nước, sau đó có thể hấp thụ
được cả P
2
O
5
tan trong xitrat. Điều này càng có ý nghĩa với điều kiện
khí hậu ở nước ta, phân bón ở dạng hòa tan trong nước thường bị rửa

trôi trước tiên.
Sản xuất ĐMCP có thể giảm được 20 - 25% lượng axit photphoric so
với supephotphat kép.
Hình 7 biểu diễn sự phân giải Ca
3
(PO
4
)
2
của nguyên liệu photphat
bằng H
3
PO
4
với tỷ lệ P
2
O
5
axit/ P
2
O
5
nguyên liệu cho 1 tấn P
2
O
5
sản
phẩm thay đổi từ 0 đến 1. Khi tỷ lệ P
2
O

5
axit/ P
2
O
5
nguyên liệu bằng 1 :
2 (0,33) thì sản phẩm thu được là đicanxi photphat CaHPO
4
, khi tỷ lệ
này bằng 2 : 1 (0,66) sản phẩm là monocanxi photphat (Ca(H
2
PO
4
)
2
,
tương tự sản phẩm supephotphat kép. Khoảng giữa của hai sản phẩm
này với tỷ lệ từ 0,33 đến 0,66 là đimonocanxi photphat, rõ rệt nhất là
khi tỷ lệ P
2
O
5
axit/ P
2
O
5
nghiện bằng 1 : 1 (0,5).
Tùy theo lượng axit photphoric trích ly dùng cho sản xuất người ta thu
được những sản phẩm với chất lượng khác nhau, gồm 5 loại: loại cao
cấp chứa 40% P

2
O
5
hữu hiệu, loại 1 - 34%, loại 2 - 30%, loại 3 - 22%,
loại 4 - 18%.
Để có con số so sánh trực quan có thể tham khảo các số liệu sau đây:
Chi phí sản xuất và sử dụng đMCP được sản xuất từ quặng photphoric
Asin (22,5% P
2
O
5
) chứa 31,5% P
2
O
5
hữu hiệu là 6.930 rúp/T P
2
O
5
hữu
hiệu. Với sản phẩm chứa 43% P
2
O
5
hữu hiệu - 7.080 rúp/ T P
2
O
5
hữu
hiệu. Đối với quặng photphorit Viascơ - Camscơ (23,15% P

2
O
5
) khi sản
xuất đMCP chứa 43% P
2
O
5
hữu hiệu, chi phí sản xuất và sử dụng là
7.090 rúp/ T P
2
O
5
hữu hiệu. Đối với photphorit Egorep - 7.040 rúp/ T
P
2
O
5
hữu hiệu. Trong khi sản xuất supephotphat kép từ photphorit
Kigicep - 7.840 rúp/ T P
2
O
5
hữu hiệu. Nghĩa là hiệu quả kinh tế đạt
khoảng 800 rúp/ T P
2
O
5
hữu hiệu.

3.2. Trộn quặng nghèo với quặng giầu
Ở Trung Quốc, trữ lượng quặng photphat chất lượng thấp cũng rất lớn,
người ta đã phải sản xuất supephotphat đơn từ những loại quặng chứa
26 - 28% P
2
O
5
.
Trong sản xuất supephotphat đơn, lượng các tạp chất trong quặng
photphat nguyên liệu cần phải đảm bảo như sau: MgO/ P
2
O
5
< 5 - 8%,
R
2
O
3
/ P
2
O
5
< 8 - 12%.
Bảng 4 nêu thành phần hóa học của một số loại quặng apatit của Trung
Quốc.

Bảng 4. Thành phần hóa học của một số quặng apatit Trung Quốc