Nghiên cứu xây dựng mô hình khai thác tuyển thô di động sa khoáng titan ven biển

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MỎ-LUYỆN KIM




BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHCN
Đề tài nghiên cứu KHCN cấp Bộ


Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHAI THÁC-TUYỂN
THÔ DI ĐỘNG SA KHOÁNG TITAN VEN BIỂN


TS. ĐÀO CÔNG VŨ










7645
01/02/2010

HÀ NỘI 1 - 2010





MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 5
1.1. Vài nét về khoáng sản titan, ứng dụng của quặng titan. 5
1.2. Tình hình khai thác - chế biến quặng titan thế giới 6
1.3. Khái quát về quặng titan sa khoáng của Việt Nam 9
1.4. Tình hình khai thác - chế biến quặng titan Việt Nam 10
CHƯƠNG 2. MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14
2.1. Mục tiêu nghiên cứu 14
2.2. Phương pháp nghiên cứu 14
2.3. Mẫu và trang thiết bị phục vụ nghiên cứu 14
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 16
3.1. Khảo sát, đánh giá một số mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô 16
3.2. Đề xuất mô hình dây chuyền công nghệ khai thác - tuyển thô 24
3.3. Xây dựng mô hình dây chuyền công nghệ phù hợp cho mỏ Vinh Xuân 28
3.4. Kết quả triển khai thử nghiệm mô hình. 38
3.5. Tổng hợp kết quả nghiên cứu 40
KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 42
1. Kết luận 42
2. Kiến nghị 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

2


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1. Đặc tính của các khoáng vật titan chủ yếu trong sa khoáng biển. 5
Bảng 2. Các khoáng vật đi kèm trong mỏ titan sa khoáng biển 5
Bảng 3. Sản lượng các sản phẩm titan của các nước trên thế giới (tấn) 7
Bảng 4. Một số số liệu thống kê về sản xuất titan của Mỹ 7
Bảng 5. Mô hình khai thác - tuyển thô và quy mô sản xuất của một số mỏ trên thế giới. 8
Bảng 6. Sản lượng quặng tinh ilmenit sả
n xuất hàng năm của các thành viên Hiệp hội titan
Việt Nam 11
Bảng 7. Kết quả phân tích quặng nguyên khai mỏ Vinh Xuân 15
Bảng 8. Liệt kê thiết bị và chỉ tiêu công nghệ (dự kiến) 28
Bảng 9. Thiết bị và các chỉ tiêu công nghệ của mô hình đang hoạt động. 30
Bảng 10. Kết quả thí nghiệm xác định nồng độ bùn quặng cấp liệu 33
Bảng 11. Kết quả thí nghiệm xác định thu hoạch quặng tinh 34
Bảng 12. K
ết quả thí nghiệm xác định thu hoạch sản phẩm trung gian. 35
Bảng 13. Kết quả tính chọn các thiết bị cho mô hình thử nghiệm 37
Bảng 14. Một số chỉ tiêu sản xuất của 2 mô hình khai thác - tuyển thô 39
Bảng 15. Các chỉ tiêu công nghệ dự kiến 41

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô phổ biến trên thế giới 8
Hình 2. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô tại mỏ Đề Gi - Bình Định 16
Hình 3. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô tại Công ty khoáng sản BIMAL 17
Hình 4. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô tại Công ty CP Khoáng sản Bình Định 19

Hình 5. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô tại Công ty KS Thừa Thiên Huế 20
Hình 6. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô Công ty Thanh Tâm, Đoàn Địa chất 406 21
Hình 7. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô tại Tổng công ty KS&TM Hà Tĩnh 22
Hình 8. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô tại Công ty Sao Mai 23
Hình 9. Sơ đồ thiết bị mô hình công nghệ đề xuất 26
Hình 10. Mô hình minh họa trình tự khai thác 27
Hình 11. Sơ đồ thiết bị mô hình 13 vít tại mỏ Vinh Xuân 30
Hình 12. Mô hình khai thác - tuyển thô đề xuất áp dụng tại mỏ Vinh Xuân 32
Hình 13. Đồ thị biểu diễn kết quả thí nghiệm nồng độ bùn 33
Hình 14. Đồ thị biểu diễn kết quả thí nghiệm xác định thu hoạch quặng tinh 34
Hình 15. Đồ thị biểu diễn kết quả thí nghiệm xác định thu hoạch quặng trung gian 35
Hình 16. Sơ đồ công nghệ và bùn nước 38
Hình 17. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô đề xuất áp dụng 41


3


MỞ ĐẦU

Nước ta là một trong số các nước có nguồn tài nguyên titan khá phong
phú, quặng titan được phân bố rộng rãi trên nhiều vùng lãnh thổ, nhưng tập
trung nhiều nhất vẫn là vùng ven biển. Kể từ những năm cuối thập kỷ 80 và đầu
thập kỷ 90 của thế kỷ 20, tinh quặng titan của nước ta bắt đầu xuất hiện trên thị
trường thế giới, nhưng sản phẩ
m xuất khẩu cũng chỉ mới là tinh quặng thô.
Trong gần 20 năm lại đây, ngành khai thác và chế biến quặng titan ở Việt
Nam, đặc biệt là titan sa khoáng đã phát triển khá nhanh và trở thành một ngành
sản xuất xuất khẩu có ý nghĩa kinh tế xã hội với nhiều địa phương suốt dọc ven
biển từ Thanh Hoá tới Bà Rịa - Vũng Tàu. Với tốc độ khai thác - chế biến - xuất

khẩu thời gian qua (từ
2005 đến 2008 nay mỗi năm trung bình khai thác xuất
khẩu >600 ngàn tấn quặng tinh ilmenit) thì trữ lượng quặng titan của nước ta chỉ
còn khoảng 26-27 triệu tấn ilmenit (không kể tài nguyên dự báo trong tầng cát
đỏ vùng ven biển Nam Trung Bộ mới phát hiện gần đây), mà chủ yếu còn lại là
quặng nghèo.
Cả nước hiện đang có hàng chục công ty khai thác và chế biến quặng titan
với nhiều mô hình, quy mô, công nghệ, thiết bị khai thác - tuyển khác nhau.
Nhiều đơn vị
đã tập trung đầu tư vào khâu chế biến sâu, như: nghiền zircon siêu
mịn, hoàn nguyên ilmenit, luyện xỉ titan với quy mô công suất ngày càng lớn.
Điều này cũng làm cho nhu cầu về nguyên liệu cung cấp cho các cơ sở chế biến
sâu ngày càng tăng cao. Trước đây thường khai thác quặng với hàm lượng
khoáng vật nặng (KVN) 3-4% trở lên, thì nay một số nơi đã phải khai thác đến
~1% hoặc khai thác lại các bãi thải. Trong khi đối tượng quặng giầu đ
ang ngày
một cạn kiệt mà các quy mô, công nghệ khai thác - tuyển thô nhiều nơi chưa
được thay đổi cho phù hợp.
Các nghiên cứu trước đây về đối tượng quặng titan sa khoáng chỉ tập
trung vào việc tìm các phương pháp và thiết bị để thu hồi KVN, phù hợp với
quặng giàu, chưa tận thu hết tài nguyên. Các mô hình khai thác - tuyển thô với
các cụm thiết bị có quy mô khác nhau cũng đã và đang được cải tiến với kết cấu
cụm thi
ết bị từ 3, 4 đến vài chục vít tạo thành cụm thiết bị cố định, cơ động, ….
song chưa khẳng định được mô hình, quy mô phù hợp.
Để tận thu tài nguyên một cách hợp lý, đáp ứng phần nào yêu cầu cấp
thiết của các cơ sở sản xuất hiện nay khi hàm lượng quặng nguyên khai ngày
càng nghèo. Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim đã triển khai đề tài “Nghiên cứu
xây dựng mô hình khai thác - tuyển thô di động sa khoáng titan ven biển”, theo
đặt hàng củ

a Bộ Công Thương tại hợp đồng số 207-09/HĐ-KHCN ngày
31/3/2009.

4


Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu, đề xuất mô hình công nghệ khai thác -
tuyển thô phù hợp với đặc điểm của quặng titan sa khoáng ven biển Việt Nam và
triển khai thử nghiệm mô hình tại một cơ sở sản xuất.
Đề tài đã khảo sát các mô hình khai thác - tuyển thô quặng titan sa khoáng
tại một số cơ sở đang sản xuất, triển khai nghiên cứu tại cơ sở nghiên cứu của
Việ
n KH&CN Mỏ - Luyện kim và thử nghiệm mô hình tại Công ty TNHH NN
một TV khoáng sản Thừa Thiên Huế (Công ty khoáng sản Thừa Thiên Huế). Kết
quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở cho việc đổi mới mô hình khai thác - tuyển
thô quặng titan sa khoáng tại các mỏ có hàm lượng quặng nguyên khai thấp hay
khi khai thác lại bãi thải của giai đoạn trước, trong điều kiện tài nguyên ngày
càng nghèo.







5


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Vài nét về khoáng sản titan, ứng dụng của quặng titan.
Titan là một trong những kim loại phổ biến nhất, khó nóng chảy (nóng
chảy ở hơn 1600
0
C). Nguyên tố titan tuy chiếm tỷ lệ cao trong vỏ trái đất
(0,6%), nhiều hơn gấp 6 lần cacbon (0,1%) nhưng việc tách nó ra khỏi các hợp
chất đi kèm rất khó nên titan vẫn là kim loại hiếm. Titan có những ưu việt mà
không kim loại nào có: nhẹ, chịu nhiệt, ít ăn mòn hóa học, độ cứng cao nhưng
vẫn giữ độ dẻo khá. Những chi tiết, thiết bị chế tạo bằng titan đáp ứng các yêu
cầu trong công nghiệp dân dụ
ng lẫn công nghiệp hàng không, vũ trụ và quân sự.
Các khoáng sản chứa titan là nguyên liệu không thể thiếu cho nhiều ngành công
nghiệp như làm nguyên liệu cho thuốc bọc que hàn điện, để sản xuất rutil nhân
tạo, xỉ titan, pigment TiO
2
và titan kim loại. Cho mục đích sản xuất pigment
tổng cộng chiếm đến 95% quặng titan. Pigment titan được sử dụng trong bột
mầu, sơn cao cấp, gốm sứ, chất độn trong cao su chịu mài mòn, trong các loại
giấy cao cấp… Titan kim loại và các hợp chất của nó có vai trò rất to lớn trong
lĩnh vực hàng không và vũ trụ do tính chịu nhiệt cao, độ bền nhiệt cao và đặc
biệt là tỉ trọng rất nhẹ. Tại Mỹ
khoảng 75% titan kim loại được dùng trong công
nghiệp chế tạo máy bay, 15% dùng trong lĩnh vực chế tạo tên lửa và vệ tinh, còn
lại khoảng 10% được dùng cho các lĩnh vực khác như điện, ô tô, đóng tầu và
năng lượng nguyên tử.
Có tới trên 70 khoáng vật titan, trong số đó 8 khoáng vật có giá trị công
nghiệp. Các khoáng vật titan chủ yếu nhất là: ilmenit - FeTiO
3
, rutil - TiO
2

,
ilmenorutil (còn gọi là leicoxen) - (Ti,Nb,Fe)O
2
, perovskit - CaTiO
3
, sphen -
CaO.TiO
2
.SiO
2
. Các khoáng vật có giá trị quan trọng trong sa khoáng biển và
giá trị chất lượng của chúng thể hiện ở bảng 1 và 2.
Bảng 1. Đặc tính của các khoáng vật titan chủ yếu trong sa khoáng biển.
Khoáng vật Công thức
Hàm lượng TiO
2

(lý thuyết) (%)
Hàm lượng
thực tế (%)
Ilmenit FeTiO
3
52,6
34,4–68,2
Rutil, anatas TiO
2
100
88,6–98,2
Leicoxen (Ti,Nb,Fe)O
2

50-95 55,3–97,0
Bảng 2. Các khoáng vật đi kèm trong mỏ titan sa khoáng biển
Khoáng vật Hàm lượng thực tế trong khoáng vật (%) Nguyên tố đi kèm
Zircon ZrO
2
: 60–67 Hf, Th, Sc, Y, TR
Monazit
∑ Ce
2
O
3
đến 35; ThO
2
đến 31
U
Xenotim
∑ Y
2
O
3
đến 61
Th, Sc, U
Manhetit Fe
2
O
3
: >60

6

1.2. Tình hình khai thác - chế biến quặng titan thế giới.
Đến năm 2008, trữ lượng quặng titan thế giới quy ra TiO
2
có khoảng 730
triệu tấn và tài nguyên dự báo 820 triệu tấn quy ra TiO
2
(tổng cộng 1,5 tỷ tấn
quy ra TiO
2
). Theo số liệu mới nhất của Cục Địa chất Mỹ, tháng 1/2009
(Mineral Commodity Summaries, USA), trên thế giới có 11 nước (trong đó có
Việt Nam) với tổng tài nguyên trữ lượng 1.217 triệu tấn titan chiếm xấp xỉ 87%
tổng trữ lượng toàn cầu.
Năm 2007, cả thế giới sản
xuất được 6,29 triệu tấn quy ra
TiO
2
(trong đó >5,7 triệu tấn là
ilmenit còn lại là rutil) và năm
2008 dự tính thấp hơn 40 ngàn
tấn. Nước sản xuất quặng titan
nhiều nhất là Úc: 1,4 triệu tấn
(quy ra TiO
2
) và gần 300 ngàn
tấn là rutil. Tiếp theo là Nam Phi:
1,1 triệu tấn (quy ra TiO
2
) và 100

ngàn tấn rutil.
Nhìn chung, các dự án khai thác - tuyển quặng titan trên thế giới được
thực hiện ở các mỏ có quy mô năng suất lớn (hàng triệu tấn quặng nguyên khai
mỗi năm) nên được cơ giới hóa ở mức độ cao. Hàm lượng quặng đưa vào tuyển
thường từ 3-7% KVN và trữ lượng mỗi mỏ từ hàng triệu đến nhiều chục triệu
tấn KVN
Nhiều cơ sở khai thác bằng tầ
u cuốc hoặc súng nước trên tầu hút bùn và
vận tải quặng về xưởng tuyển thô bằng sức nước. Các thiết bị khai thác và tuyển
thô đều đặt trên poton nhưng cách nhau một khoảng cách phù hợp để đuôi thải
của tuyển thô ít ảnh hưởng đến nước cấp cho khai thác và các poton đều di
chuyển theo khai trường nên giảm được chi phí vận tải quặng đầu và đuôi thải.
Các cụm thiết bị dùng để tuyể
n thô quặng titan sa khoáng thường là vít
xoắn; vít xoắn kết hợp với phân ly côn (hệ máng thu dòng). Các dây chuyền
tuyển thường được thiết lập lắp ghép từ các modun (cụm) thiết bị đã được thiết
kế chế tạo hàng loạt cho từng mục đích cụ thể: cho tuyển quặng có hàm lượng
thấp <10% KVN (LG7D); quặng hàm lượng trung bình 10-25% KVN (MG2,
MG4B, MG4CF và MG6.2); quặng hàm lượng cao >25%KVN (HG7E, HG8E
và HG10A) hay cụm vít chuyên cho tuyển cấp hạt mịn (FM1);
Các mỏ quặng trên thế
giới có xu hướng xây dựng các xưởng tuyển thô có
quy mô không quá lớn, có tính cơ động, có thể định kỳ di chuyển theo khai
trường để giảm chi phí vận tải.

7


Bảng 3. Sản lượng các sản phẩm titan của các nước trên thế giới (tấn)
Loại quặng tinh và nước 2003 2004 2005 2006 2007

Ilmenit và leucoxen:
Ôtrâylia 2.063.000 1.965.000 2.080.000 2.516.000 2.506.000
Brazil 218.000 242.000 231.000 231.000 236.000
Trung Quốc 800.000 840.000 900.000 1.000.000 1.100.000
Ai Cập 125.000 125.000 125.000 125.000 125.000
Ấn Độ 562.000 621.000 686.000 690.000 700.000
Kazakhstan 9.300 11.670 10.000 25.000 25.000
Malaysia 95.148 61.471 38.196 45.649 45.000
Môzambic - - - - 23.000
Na Uy 840.000 860.000 860.000 850.000 850.000
Siera Lêôn - - - 13.819 15.750
Ukraina 420.500 370.000 375.000 470.000 500.000
Mỹ 500.000 500.000 500.000 500.000 400.000
Việt Nam 314.000 550.000 523.000 605.000 650.000
Tổng 5.950.000 6.150.000 6.330.000 7.070.000 7.180.000
Rutil:
Ôtrâylia 173.000 162.000 177.000 232.000 313.000
Brazil 24.500 2.252 2.201 2.234 3.190
Ấn Độ 18.000 20.000 20.000 21.000 21.000
Siera Lêôn - - - 73.802 82.530
Nam Phi 108.000 110.000 115.000 123.000 114.000
Ukraina 60.000 60.000 60.000 60.000 60.000
Tổng 384.000 354.000 374.000 512.000 594.000
Xỉ titan:
Canada 873.000 863.000 860.000 930.000 960.000
Nam Phi 1.010.000 1.020.000 1.020.000 1.230.000 1.295.000
Tổng 1.880.000 1.880.000 1.880.000 2.160.000 2.260.000

Bảng 4. Một số số liệu thống kê về sản xuất titan của Mỹ

2003 2004 2005 2006 2007
Quặng tinh:
Nhập khẩu (t) 1.230.000 1.060.000 1.190.000 1.230.000 1.460.000
Tiêu thụ trong nước (t) 1.790.000 1.920.000 1.720.000 1.870.000 1.950.000
Kim loại xốp:
Nhập khẩu (t) 9.590 11.900 15.800 24.400 25.900
Tiêu thụ trong nước (t) 17.100 21.200 26.100 28.400 33.700
Giá cuối năm (USD/pound) 2,72-3,95 3,55-6,44 3,46-12,22 5,87-12,84 6,33-7,06
Pigment (TiO
2
):
Sản xuất (t) 1.420.000 1.540.000 1.310.000 1.370.000 1.440.000
Nhập khẩu (t) 240.000 264.000 341.000 288.000 221.000
Tiêu thụ, biểu kiến (t) 1.070.000 1.170.000 1.130.000 1.080.000 979.000
Chỉ số giá của nhà sản xuất
cuối năm (1982=100)
144 158 172 165 162


8


Bảng 5. Mô hình khai thác - tuyển thô và quy mô sản xuất của một số mỏ
trên thế giới.
TT Tên mỏ Mô hình khai thác - tuyển thô Quy mô sản xuất
1
Tiwest Mineral
Sands, Australia
- Khai thác quặng bằng tầu cuốc;

- Tuyển thô bằng các vít xoắn trên tàu
Khai thác 1.800 tấn QNK và thu được 95
tấn quặng tinh thô mỗi giờ
2
Richards Bay
Mineral, Nam Phi
- Khai thác quặng bằng súng bắn nước và
tàu bơm bùn quặng;
- Tuyển thô bằng các vít xoắn và phân ly côn
đặt trên tàu
Sản xuất 2 triệu tấn xỉ ti tan và gang, trong
đó có 250000 tấn zircon và 100000 tấn rutil
mỗi năm
3
Beenup-Augusta,
Australia
- Khai thác quặng bằng tầu cuốc;
- Tuyển thô bằng các vít xoắn trên tàu
Khai thác 12 triệu tấn QNK và thu được 0,5
triệu tấn quặng tinh thô mỗi năm
4
Cooljarloo Minerals
Sands, Australia
- Khai thác quặng bằng súng bắn nước và
tầu bơm bùn quặng;
- Tuyển thô bằng các vít xoắn trên tàu.
Khai thác 3,1 triệu tấn QNK và thu được 0,3
triệu tấn quặng tinh thô mỗi năm
5
Snapper Minerals

Sands, Australia
- Khai thác quặng bằng tầu cuốc;
- Tuyển thô bằng các vít xoắn trên tàu
Khai thác 8,92 triệu tấn QNK và thu được
0,45 triệu tấn quặng tinh thô mỗi năm
6
Kenmare’s Moma
Titanium Minerals,
Mozambique
- Khai thác quặng bằng tầu cuốc;
- Tuyển thô bằng các vít xoắn và phân ly côn
trên tàu
Khai thác khoảng 19 triệu tấn QNK, sản
xuất được 0,7 triệu tấn ilmenit , 50 ngàn tấn
rutil và 17 ngàn tấn zircon mỗi năm

Hình 1. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô phổ biến trên thế giới.

Rác,
sỏi sạn
Thi
ếtb
ị
tách rác
Quặng nguyên liệu từ mỏ
được khai thác bằng tàu
cuốc ho
ặ
c sún
g
bắn nước
Các phân ly côn hoặc vít
tuyển chính
Các vít tuyển
trung gian
Các vít tu
y

ển tinh
Q
.đuôi
TG
TG
Q
.T
TG
Q
.T
Q
.đuôi
Q
.đuôi
Q
u
ặ
n
g
tinh
Cát thải
Bơm vận
chuyển
q
uặn
g

Bơm cấpliệu
tu
y

ển tinh
Bơm cấpliệu
tu
y
ển chính
Bơm cấpliệu
tu
y
ển T.
g
ian
Bơm
cát thải

9


1.3. Khái quát về quặng titan sa khoáng của Việt Nam
1.3.1. Nguồn gốc thành tạo và kiểu mỏ
Khoáng vật có chứa titan rất phổ biến và gặp hầu như trong hầu hết các
loại đá từ trầm tích, biến chất đến magma. Tuy nhiên tích tụ quặng titan có giá
trị công nghiệp ở nước ta có 2 loại nguồn gốc chính: Quặng titan gốc nguồn gốc
magma; quặng titan sa khoáng nguồn gốc eluvi-deluvi và ven biển.
Sa khoáng nguồn gốc eluvi-deluvi, đ
ôi nơi deluvi - proluvi - aluvi: phân
bố tại sườn đồi hoặc thung lũng nhỏ, ở phần trên của các thấu kính đá gabro
chứa xâm tán ilmenit bị phong hoá hoặc xung quanh các mỏ và điểm quặng gốc
ở Núi Chúa (Thái Nguyên). Trữ lượng kiểu quặng này không lớn và thường gắn
bó chặt chẽ với các mỏ quặng gốc.
Sa khoáng titan ven biển: là kiểu nguồn gốc có giá trị nhất hiện nay ở

nước ta. Quặng có thành phần khoáng vật g
ồm ilmenit, leucoxen, rutil và một
lượng đáng kể khoáng vật zircon, monazit, xenotim. Sa khoáng ven biển đã
được phát hiện, điều tra, thăm dò và khai thác ở Quảng Ninh, Thanh Hóa, Nghệ
An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên - Huế, Bình Định, Phú Yên,
Bình Thuận, Khánh Hòa, Bà Rịa - Vũng Tàu.
Nhiều nơi ven biển có các khoáng sàng sa khoáng titan nằm phân tán,
loang lổ (kiểu da báo) và quy mô mỗi thân quặng không lớn nên ảnh hưởng
nhiều đến phương pháp và quy mô khai thác cũng như tuyển thô và tuyển tinh.
Vị trí các thân quặng có thể trên ho
ặc dưới mực nước ngầm là một trong những
yếu tố quan trọng liên quan đến lựa chọn phương án khai thác - tuyển thô.
Sa khoáng titan ven biển gồm các kiểu mỏ sau:
- Kiểu sa khoáng trong cát tướng bờ và tướng bar ven biển tuổi Plestocen
muộn (mQ13): mới phát hiện được 4 mỏ: Xuân Sơn, Vân Sơn, Cẩm Thăng và
Cẩm Sơn (Cẩm Xuyên, Hà Tĩnh). Đặc trưng chung của kiểu mỏ này là: chúng
thường là các dạng sót của thềm biể
n cổ, gặp ở các dải đồi thấp, có độ cao tuyệt
đối khoảng 10-15m, cách biển khoảng 2-5km; diện tích các thân quặng không
lớn (hàng chục đến hàng trăm ngàn mét vuông), chiều dày thường nhỏ hơn
2,5m, thân quặng phần lớn nằm ngay trên mặt. Hàm lượng KVN từ 2,1 - 4,6%.
- Kiểu sa khoáng trong cát đỏ hệ tầng Phan Thiết (mQ12-3pt): gặp ở vùng
Ninh Thuận, Bình Thuận đến Bà Rịa - Vũng Tàu. Kiểu mỏ này mới được phát
hiện gần đ
ây. Đặc trưng chung là quy mô trầm tích chứa quặng rất lớn, hàm
lượng khoáng vật quặng không cao. Cuối năm 2007 - đầu năm 2008, Liên đoàn
Địa chất Trung Trung Bộ đã phát hiện sa khoáng titan - zircon trong tầng này
với tài nguyên dự báo (334a+334b) là 130 triệu tấn (chưa kể vùng mới được
điều tra sơ bộ) với hàm lượng titan-zircon ≈ 0,9 %, trong đó zircon chiếm
khoảng 15-20 %.

- Kiểu sa khoáng trong cát nguồn gốc biển - biển gió tuổi Holocen muộn
(mvQ
2
3
): gặp ở hầu hết các mỏ và điểm quặng sa khoáng ven biển đã được phát

10


hiện, đánh giá và thăm dò. Đặc trưng chung của kiểu mỏ này là thân quặng
thường có chiều dài lớn hơn chiều rộng nhiều lần, phân bố dọc theo bờ biển hiện
đại; hàm lượng KVN thay đổi trong khoảng rộng, từ vài kg/m
3
đến hàng trăm
kg/m
3
. Đây là đối tượng đang được khai thác quy mô công nghiệp chính hiện
nay.
- Kiểu sa khoáng biển nông: kiểu mỏ này mới được phát hiện qua các mẫu
trọng sa lấy từ đáy biển. Quặng có cả ở trong trầm tích tầng mặt (biển Hà Tĩnh;
biển vùng Quảng Đông, Đèo Lý Hòa (Quảng Bình); vùng ngoài khơi Mũi Né,
Binh Thuận) và bị chôn vùi (dưới độ sâu vài mét đến hàng chục mét). Kiểu mỏ
này chưa được điều tra
đánh giá.
1.3.2. Trữ lượng
Trước năm 2005, tài nguyên quặng titan đã được điều tra và thăm dò ở
một số vùng mỏ thuộc các tỉnh Thái Nguyên, Hà Tĩnh, Quảng Trị, Thừa Thiên
Huế, Bình Định, Bình Thuận. Tổng trữ lượng đã được thăm dò và tìm kiếm,
đánh giá là 14 triệu tấn tinh quặng.
Từ 2005 đến 2008 đã tiếp tục điều tra đánh giá tiềm năng quặng titan trên

các diện tích chư
a được điều tra trước đó và đã phát hiện mới các mỏ có tài
nguyên tinh quặng titan quy mô lớn, gồm khoảng 20 triệu tấn tinh quặng phân
bố tại 29 vùng mỏ trên cả nước.
Đặc biệt, trong năm 2007, đã phát hiện khu vực có tiềm năng rất lớn về
quặng titan và dự báo trong tầng cát đỏ vùng Bình Thuận và Ninh Thuận có trữ
lượng quặng titan khá lớn, trên diện tích 1500 km
2
có khả năng đạt được 200
triệu tấn tinh quặng titan, zircon (hàm lượng khoáng vật có ích từ 0,3 đến 4%).
Trong số đó đã có đủ cơ sở để đầu tư thăm dò trên diệc tích 30 km
2
và có thể xác
định trữ lượng quặng đạt 30 triệu tấn.
Ngoài nhóm khoáng vật titan (ilmenit, leucoxen, anataz, rutil), trong sa
khoáng ven biển luôn luôn có zircon với hàm lượng có nơi lên đến hàng chục
kg/m
3
và nhóm khoáng vật monazit, xenotim với hàm lượng tới 2-5 kg/m
3
. Đây
là các khoáng sản đi kèm rất có giá trị của sa khoáng ven biển.
1.4. Tình hình khai thác - chế biến quặng titan Việt Nam
Vào những năm cuối thập kỷ 80, quặng sa khoáng Việt Nam bắt đầu được
khai thác thủ công ở quy mô rất nhỏ, cung cấp quặng tinh cho một số cơ sở sản
xuất que hàn trong nước.
Năm 1986, xưởng tuyển sa khoáng Quy Nhơn, Bình Định với công suất
1000 tấn quặng tinh ilmenit/năm được xây dựng và
đưa vào sản xuất có thể coi
là mốc khởi đầu của ngành khai thác và chế biến quặng titan Việt Nam.

Từ năm 1990, nhiều tỉnh ven biển như Thanh Hoá, Hà Tĩnh, Thừa Thiên -
Huế, Bình Định đã khai thác và chế biến quặng titan để xuất khẩu. Đến năm
1997, các sản phẩm quặng titan Việt Nam đã từng bước tạo lập và phát triển
được thị trường khu vực và quốc tế, khách hàng lớn nhấ
t là Nhật và Trung Quốc.
Do thuận lợi về mặt tài nguyên, công nghệ và thiết bị đơn giản và có thể

11


giải quyết ở trong nước, vốn đầu tư không lớn, có thị trường rộng, cho nên khai
thác, chế biến và xuất khẩu quặng titan Việt Nam ngày càng phát triển và có
hiệu quả kinh tế đáng kể, đặc biệt có ý nghĩa kinh tế - xã hội với nhiều địa
phương suốt dọc ven biển từ Thanh Hoá tới Bình Thuận.
Đã có trên 40 doanh nghiệp được cấp phép khai thác titan sa khoáng ở
nhiều địa phương vớ
i tổng sản lượng quặng tinh từ 300.000-600.000 tấn/năm.
Sản lượng khai thác - xuất khẩu của một số đơn vị trong Hiệp hội titan Việt Nam
trong một số năm thể hiện ở bảng 6.
Bảng 6. Sản lượng quặng tinh ilmenit sản xuất hàng năm của các thành
viên Hiệp hội titan Việt Nam.
ĐVT: 1000 tấn
Năm sản xuất
TT Tên doanh nghiệp
1990-
2000
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
1 Tổng công ty KS&TM Hà Tĩnh 367,316 101 165 204 230 250 180 140
2
Công ty TNHH NN 1 TV

khoáng sản Thừa Thiên - Huế
55,690 20 46 79 93 100 90 80
3
Công ty CP Khoáng sản Bình
Định
63,500 16 18 25 28 28 45 50
4
Xí nghiệp chế biến KS Thanh
Hóa
5,700 0,5 0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 0,5
5
Xí nghiệp sản xuất dịch vụ Cửa
Hội
6,338 8 12 12 15 20 20 18
6
Công ty KS Việt Nam -
Malayxia - Bình Định
129,497 30 35 34 30 30 40 45
7
Liên đoàn địa chất Bắc Trung
Bộ - Vinh
13,000 3 4 3,9 3 3 1 3
8 Công ty phát triển khoáng sản 4 31,000 15 12 25 24 23 24 23
9
Công ty CP khoáng sản Quảng
Trị
12,433 4 5,4 6 6,2 6 8 15
10 Đoàn địa chất 406 Quảng Bình - 3 3,5 3 3,1 2,9 3 3
11
Công ty CP Khoáng sản Phú

Yên
- 2 2,5 0,8 0,5 0,5 8 5
12 Công ty TNHH Thanh Tâm - 1,5 2,1 1,9 1,5 3 7,5
13 Công ty Cổ phần Ban Tích 25 26
Tổng cộng 684,474 202,5 305,2 395,1 435 465,2 447,4 416

Nếu tính cả các đơn vị ngoài Hiệp hội titan Việt Nam thì từ 2008 đến nay
trung bình hàng năm các đơn vị khai thác titan trong cả nước khai thác và xuất
khẩu ~600 ngàn tấn quặng tinh ilmenit. Vì vậy nếu không tính đến lượng tài
nguyên titan mới phát hiện (hàm lượng thấp đến trung bình) trong tầng cát đỏ thì
tài nguyên - trữ lượng quặng titan của nước ta đến nay còn khoảng 26-27 triệu
tấn.
Ngành titan Việt Nam đã phát triển mạnh mẽ trong công việc đánh giá,

12


thăm dò, khai thác, tuyển và xuất khẩu, tạo lập được vị thế trong thị trường khu
vực và thế giới. Các kết quả nghiên cứu, ứng dụng vào sản xuất đã khẳng định
trình độ công nghệ, trình độ khoa học kỹ thuật Việt Nam không thua kém trong
khu vực.
Nhìn chung, ngành khai thác - chế biến titan Việt Nam đã có vị thế nhất
định trong ngành titan thế giới với tư cách là nhà cung cấp nguyên liệu cho các
t
ập đoàn, công ty lớn như Dupont (Mỹ); Sumitomo, Sakai, Tayca (Nhật); Cosmo
(Hàn Quốc),… Với lợi thế tài nguyên quặng titan, lại được hỗ trợ đánh giá, thăm
dò, một số doanh nghiệp đã bước đầu tổ chức chế biến sâu quặng titan và thông
qua xuất khẩu để tăng giá trị sản phẩm lên 5-10 lần, đồng thời góp phần giải
quyết bài toán thay thế một số nguyên liệu nhập khẩu (zircon siêu mịn, rutil)
ph

ục vụ cho ngành công nghiệp gạch men cao cấp, gốm sứ, sản xuất que hàn,
khoảng 40 triệu USD/năm. Các doanh nghiệp đã đầu tư trang bị thiết bị khai
thác, chế biến khoáng sản tương đối hiện đại cùng đội ngũ công nhân kỹ thuật
và quản lý có tay nghề cao. Đặc biệt, ngành chế biến titan đã góp phần tích cực
vào sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội và sự phát triển kinh tế công nghiệp ở

nhiều địa phương. Thực tế cho thấy, ngành khai thác chế biến khoáng sản titan
ven biển khởi sắc, tạo sự ổn định cuộc sống của người dân tại các vùng mỏ và kề
cận. Các doanh nghiệp chế biến titan Việt Nam đã tạo công ăn việc làm cho hơn
10.000 cán bộ công nhân viên và hàng chục vạn lao động hợp đồng khi nông
nhàn. Tính đến nay, có 25 doanh nghiệp (thành viên của Hiệp hội Titan Việt
Nam) đã sản xu
ất kinh doanh đạt 416.000 tấn tinh quặng titan/năm. Ngoài ra,
các đơn vị và cá nhân (ngoài hiệp hội) cũng sản xuất ước đạt gần 200.000 tấn
tinh quặng titan/năm. Tổng doanh thu năm 2007-2008 khoảng 3.000 tỷ đồng,
trong đó 25 đơn vị thành viên Hiệp hội đạt 2.084,6 tỷ đồng. Kim ngạch xuất
khẩu toàn ngành đạt 170 triệu USD.
1.4.1. Về công nghệ khai thác - tuyển thô
Do đặc điểm các thân quặng titan sa khoáng nằm lộ thiên hoặc bị phủ

dưới lớp cát mỏng, nên công nghệ khai thác ở tất cả các khu mỏ là lộ thiên,
không nổ mìn. Thiết bị khai thác chủ yếu là máy xúc, súng thủy lực, bơm cát hút
trực tiếp từ thân quặng. Thiết bị vận chuyển quặng là ô tô tự đổ hoặc bơm cát và
vận chuyển bằng đường ống. Thải cát bằng hệ thống bơm cát và đường ống. Đặc
điểm của các khoáng vật có ích cần thu h
ồi trong quặng sa khoáng đều là KVN
ở dạng tự do, khác nhau nhiều về tỷ trọng so với các khoáng vật phi quặng nên
tuyển thô thu hồi chúng thường sử dụng phương pháp tuyển trọng lực trong môi
trường nước. Trong công đoạn này phần lớn cát được thải ngay tại khai trường
đã khai thác đồng thời để hoàn thổ. Thiết bị tuyển thô chủ yếu là vít đứng và

phân ly côn, đều đã được sản xuất trong nước v
ới chất lượng tốt.
1.4.2. Về công nghệ tuyển tinh.

13


Công nghệ tuyển tách các khoáng vật riêng rẽ trong nhóm KVN (tuyển
tinh) thông thường là: Quặng tinh thô hàm lượng 65-90 % KVN được sấy khô,
sau đó được đưa vào các thiết bị tuyển từ và tuyển tĩnh điện để tách các sản
phẩm ilmenit (chứa >52% TiO
2
), rutil (chứa >80% TiO
2
), zircon (chứa> 57%
ZrO
2
) và sản phẩm phụ khác (monazit và manhetit). Xưởng tuyển tinh thường
được xây dựng thành những cơ sở tuyển trung tâm phục vụ cho 4 - 5 cơ sở khai
thác - tuyển thô, với các thiết bị chính: bàn đãi ướt, máy sấy, máy tuyển từ, máy
tuyển điện và bàn đãi khí. Các quy trình công nghệ chính trong tuyển tinh
thường được áp dụng như sau:
- Dùng tuyển từ để tách manhetit, ilmenit, sau đó dùng tuyển điện để
tuyển phần không từ, tách rutil (phần dẫ
n điện) và zircon, mônazit (phần không
dẫn điện), tiếp theo dùng tuyển từ mạnh để phân chia zircon và mônazit.
- Dùng tuyển tĩnh điện để tách ilmenit, rutil (phần dẫn điện) khỏi zircon,
mônazit (phần không dẫn điện), sau đó dùng tuyển từ để tách riêng từng cặp
khoáng vật ra khỏi nhau.
- Dùng tuyển nổi để tách zircon vào phần nổi và đè chìm ilmenit, rutil

bằng thủy tinh lỏng trong môi trường kiềm, sau đó phân chia ilmenit, rutil bằng
tuy
ển từ.
1.4.3. Về công nghệ chế biến sâu
Nhìn chung, các cơ sở khai thác chế biến titan đã có những bước đầu tư
ban đầu cho công tác chế biến sâu, như: Một số nhà máy chế biến xỉ titan đang
triển khai tại tỉnh Thái Nguyên, Phú Yên, Thừa Thiên Huế, Bình Định và sản
xuất rutile nhân tạo, ilmenite hoàn nguyên, que hàn… ở Bình Thuận, Quảng Trị,
Phú Thọ… trị giá nhiều tỷ đồng đang gấp rút triển khai trong năm 2008-2009.
Mặc dù đã có 13 dự án triển khai xây dựng các nhà máy chế biến sâu titan
được lập và trình các cấp có thẩm quyền. Tuy nhiên đến nay việc chế biến sâu
titan mới chỉ dừng lại ở: Nghiền zircon mịn (công nghệ của Trung Quốc), siêu
mịn (công nghệ của ANIVI- Tây Ban Nha); sản xuất ilmenit hoàn nguyên (công
nghệ Trung Quốc) và sản xuất xỉ titan (công nghệ Trung Quốc). Còn các dự án
sản xuất pigmen từ nguồn nguyên liệu ilmenit (công nghệ quan trọng và sản
xuấ
t ra sản phẩm có giá trị hàng hóa cao nhất) thì đến nay chưa triển khai được.


14


CHƯƠNG 2. MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU


2.1. Mục tiêu nghiên cứu.
- Nghiên cứu, đề xuất mô hình khai thác - tuyển thô di động sa khoáng
titan ven biển có thể áp dụng cho sản xuất.
- Triển khai thử nghiệm mô hình tại Công ty khoáng sản Thừa Thiên -
Huế.

2.2. Phương pháp nghiên cứu.
- Nghiên cứu tài liệu, phân tích, đánh giá về tình hình khai thác và chế
biến quặng titan trong và ngoài nước.
- Khảo sát thực tế, phân tích, đánh giá công nghệ của một số cơ sở
đang
khai thác - chế biến quặng titan sa khoáng.
- Sử dụng phương pháp phân tích, phương pháp pháp thực nghiệm đề xuất
mô hình khai thác - tuyển thô quặng titan sa khoáng phù hợp với quặng nghèo
nói chung và cụ thể cho một điểm mỏ ở Huế.
- Thí nghiệm, thiết kế công nghệ, lựa chọn thiết bị hợp lý để xây dựng mô
hình khai thác - tuyển thô quặng titan sa khoáng với đối tượng quặng cụ thể tại
Công ty khoáng sản Thừ
a Thiên Huế.
- Phối hợp với Công ty khoáng sản Thừa Thiên Huế cải tiến một dây
chuyền công nghệ đang sản xuất, áp dụng mô hình hợp lý cho sản xuất.
2.3. Mẫu và trang thiết bị phục vụ nghiên cứu
- Chủ yếu là khảo sát đánh giá hiện trạng tại một số cơ sở đang hoạt
động. Khi thử nghiệm mô hình, chạy sản xuất trên hệ thống cụm vít hiện có
Công ty khoáng sản Thừa Thiên Huế.
- Nhằm phục vụ cho việc thiết kế mô hình, có cơ sở cải tạo một dây
chuyền công nghệ hiện có của Công ty Khoáng sản Thừa thiên Huế, đề tài đã lấy
mẫu quặng tại 01 mỏ của Công ty để tiến hành các nghiên cứu trong phòng thí
nghiệm của Viện.
Mẫu nghiên cứu là mẫu quặng nguyên khai từ khai trường do nhóm tác
giả thực hiện đề tài phối hợp v
ới Công ty khoáng sản Thừa Thiên Huế tiến hành
lấy mẫu tại Đội khai thác titan Vinh Xuân. Khối lượng mẫu là: 4000 kg.
Mẫu quặng được phân tích thành phần vật chất tại Trung tâm Phân tích và
Thí nghiệm Địa chất.

15


Bảng 7. Kết quả phân tích quặng nguyên khai mỏ Vinh Xuân
TT Tên khoáng vật Hàm lượng (%)
I Phần điện từ 0,4 g
1 Inmenit 5
2 Leucoxen Rất ít
3 Malachit Vài hạt
4 Tuamalin 80
5 Epidot 2
6 Granat 8
7 Amphibol Vài hạt
8 Khoáng vật lẫn (TA+Disten) 4
II Phần nặng 0,02 g
1 Zircon 25
2 Rutil 10
3 Anataz 20
4 Leucoxen 2
5 Disten 42
6 Silianit Ít
7 Pyrit Vài hạt
III Phần nhẹ 43,7 g
1 Thạch anh 98
2 Khoáng vật lẫn (tuamalin) 1
3 Felspat Rất ít
Tổng cộng 44,12 g

- Thí nghiệm nghiên cứu để xác định thêm một số chỉ tiêu phục vụ thiết
kế mô hình được tiến hành trên thiết bị vít xoắn công nghiệp do Viện KH&CN

Mỏ - Luyện kim chế tạo. Thiết bị chính phục vụ thí nghiệm như sau: Vít xoắn
(Đường kính - 1000mm); Bơm bùn (N = 2,8 kw; Q = 10 m
3
/h; H = 15 m); Bơm
nước (N = 0,75 kw; Q = 5 m
3
/h; H = 10m); Các dụng cụ lấy mẫu, dụng cụ chia
mẫu, gia công mẫu, hệ thống thùng bơm, đường ống, tủ sấy, bếp điện, cân phân
tích,

16


CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1. Khảo sát, đánh giá một số mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô
3.1.1. Các mô hình sản xuất phổ biến
1. Mô hình khai thác bằng máy xúc + máy gạt, vận chuyển quặng nguyên khai
về khu vực tuyển thô bằng ô tô tự đổ. Hệ thống tuyển thô gồm các vít xoắn, đặt
tương đối cố định.
Xúc bốc quặng khai thác phần trên cao bằng máy xúc thủy lực gầu thuận,
xúc bố
c quặng khai thác phần dưới thấp bằng máy xúc thủy lực gầu ngược. Vận
tải quặng khai thác về xưởng tuyển thô bằng ô tô tự đổ có tải trọng 15 tấn. Phụ
trợ cho công tác khai thác, bóc cát phủ và bãi thải mỏ bằng máy gạt.
Quặng từ khai trường khai thác được máy xúc xúc bốc lên ô tô vận
chuyển về khu vực tuyển thô, đổ vào bunke cấp liệu, từ đó được cấp liệu băng
cấ
p vào sàng quay tách rác, sỏi, sạn Quặng dưới sàng quay được bơm cấp liệu
cấp lên cụm vít tuyển chính. Quặng tinh cụm vít tuyển chính được tuyển tinh lại

và lấy quặng tinh đạt tiêu chuẩn yêu cầu (Xem hình 2).


Hình 2. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô tại mỏ Đề Gi - Bình Định

Quặng tinh
Thiết bị tách rác
Bun ke dưới sàng
Vít xoắn tuyển
chính
Vít xoắn tuyển tinh
TG
Q.đuôi
TG
Q.T
Quặng nguyên liệu
được khai thác
bằng máy xúc đổ
lên ô tô v
ậ
n tải
Bun ke cấp liệu
Rác,
sỏi sạn
Bơm cấp liệu
Bơm trung gian
Bơm sản phẩm
Bơm cát thải
Cát thải
Cát thải

Q.T
Q.đuôi

17


Nhận xét: Năng suất khai thác - tuyển thô khá cao, chi phí đầu tư cho
xưởng ban đầu lớn, là xưởng cố định nên không phù hợp với địa hình của những
mỏ hẹp, khu quặng nghèo (dưới 2% KVN). Khi khai thác ngày càng xa vị trí đặt
cụm vít thì chi phí vận tải lớn (làm đường giao thông, nhiên liệu, …), khả năng
hoàn thổ mặt bằng khai thác bị hạn chế. Không khai thác được phần quặng nằm
dưới mực nước ngầm vì ph
ải cần hệ thống thoát nước mỏ quá phức tạp và tốn
kém nên tổn thất trong khai thác lớn. Mất mát KVN trong quặng thải cao, từ 0,7
- 1,0%.
2. Mô hình khai thác bằng máy xúc + máy gạt, vận chuyển quặng nguyên khai
về khu vực tuyển thô bằng hệ thống bơm cát. Hệ thống tuyển thô gồm phân ly
côn kết hợp với vít xoắn, đặt tương đối cố định.
Quặng nguyên liệu được xe ủi gạt gom (đối v
ới phần thân quặng ở cao)
hoặc máy xúc gầu ngược xúc (đối với phần thân quặng ở thấp) đổ vào bunke cấp
liệu. Từ đây, quặng được băng tải đưa vào thiết bị sàng quay để loại bỏ rác, sạn
và được hòa trộn với nước, sau đó được bơm về thùng chứa quặng đầu tại khu
tuyển thô.


Hình 3. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô tại Công ty khoáng sản BIMAL

Rác,
sạn sỏi

Quặng nguyên liệu được
khai thác bằn
g
má
y
xúc
Quặng tinh
Thiết bị tách rác
Phân ly côn
Vít xoắn tuyển lần 2
Vít xoắn tuyển lần 1
Q.đuôi
Q.T
Q.đuôi
TG
Q.T
TG
Q
.đuôi
Q.T
Bơm quặng
nguyên liệu
Bơm cấp liệu
Bơm vít trung gian
Bơm quặng sản phẩm
Cát thải
Bơm cát
thải
Bơm phân ly côn

18



Dung dịch hỗn hợp quặng và nước từ thùng chứa quặng đầu được bơm lên
thùng cấp liệu của thiết bị tuyển chính, từ đó quặng được phân phối xuống các
phân ly côn. Phần quặng tinh của phân ly côn được bơm lên thùng phân phối của
các vít để tuyển tinh lần 1. Quặng tinh của khâu tuyển tinh lần 1 được bơm lên
thùng phân phối của các vít để tuyển tinh lần 2 và lấy quặng tinh
đạt tiêu chuẩn
yêu cầu (xem hình 3).
Nhận xét: Do hệ thống tuyển thô đặt tương đối cố định nên chi phí vận
chuyển nguyên liệu và cát thải tăng cao khi khai trường khai thác chuyển xa. Có
thể khai thác được các điểm mỏ có hàm lượng KVN thấp từ 1,5% trở lên. Tuy
nhiên, mô hình này cũng chưa khai thác được phần quặng nằm dưới mực nước
ngầm. Thiết bị bơm vận chuyển quặng nguyên khai và thải có công suất lớn, nên
sau thời gian tương đối dài mới di chuyển cụm vít sẽ gây lãng phí. Phân ly côn
là thiết bị tuyển trọng lực đòi hỏi độ ổn định cấp liệu cao nên khó vận hành hơn
vít xoắn, hệ số làm giàu của phân ly côn thấp, đòi hỏi phải tăng cường khâu
tuyển tinh, mất mát KVN trong quặng thải vẫn còn cao, từ 0,5 đến 0,7%.
3. Mô hình khai thác bằng bơm hút cát đặt trên bè, vận chuyển quặng nguyên
khai về khu vực tuyển thô b
ằng hệ thống bơm cát, cụm thiết bị tuyển thô cũng
được đặt trên bè nổi, cơ động theo khu vực khai thác. Hệ thống gồm 02 phần: Bè
hút cát và bè vít tuyển thô. Trên bè hút cát bố trí máy bơm hút cát và bơm sục
nước. Cát quặng được sục nước, đánh tơi, sau đó được bơm cát hút lên và
chuyển về thùng cấp liệu cho cụm vít tuyển thô đặt trên bè vít.
Quặng từ hồ khai thác được bơm hút chuyển cấp liệ
u trực tiếp lên các vít
tuyển chính để tách ra 3 loại sản phẩm (đuôi thải, quặng trung gian, quặng tinh).

Quặng trung gian tuyển chính được bơm lên các vít tuyển trung gian để tuyển lại
lấy tiếp quặng tinh. Quặng tinh của các vít tuyển chính và tuyển trung gian là
quặng tinh đạt yêu cầu được bơm chuyển lên bờ. Cát thải được bơm chuyển đến
thải tại khu vực đã khai thác xong. Quy mô cụm vít từ 10 đến 18 chiếc (xem
hình 4).
Nh
ận xét: Là mô hình có các cụm vít khai thác và tuyển cùng đặt trên bè
nổi nằm trong hồ khai thác nên có tính cơ động rất cao, thích hợp với những mỏ
có thân quặng nằm toàn bộ hay một phần dưới mức nước ngầm, nước biển. Tuy
nhiên yêu cầu trước khi khai thác phải tạo hồ lớn để có đủ diện tích làm việc cho
cụm thiết bị khai thác và tuyển thô. Mô hình này yêu cầu công nhân vận hành
bơm sục nước và hút quặng phải thao tác đúng quy trình, thuầ
n thục thì quá trình
khai thác mới ổn định về năng suất và chất lượng. Khi chiều sâu khai thác quá
lớn thì việc vận hành ống hút cát khó khăn nên có thể dẫn đến tổn thất cao trong
khai thác.



19

Hình 4. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô tại Công ty CP Khoáng sản Bình Định
4. Mô hình khai thác bằng bơm hút cát đặt trên bè nổi trong hồ khai thác, vận
chuyển quặng nguyên khai về khu vực tuyển thô bằng hệ thống bơm cát, cụm
thiết bị tuyển thô được đặt trên bờ moong gần gương khai thác, tương đối cơ
động, định kì di chuyển theo khu vực khai thác.
Trên bè hút cát bố trí đặt máy bơm hút cát, hút trực tiếp vào vỉa quặng.
Cát quặng trong hồ khai thác được bơm cát bơm lên và chuyển về cụm vít tuyển
thô
đặt trên bờ moong khai thác.
Quặng từ bơm khai thác bơm trực tiếp lên các vít tuyển chính để tách ra 3
loại sản phẩm (đuôi thải, quặng trung gian, quặng tinh). Quặng trung gian tuyển
chính được bơm lên các vít tuyển trung gian riêng để tuyển lại lấy tiếp quặng
tinh. Quặng tinh tuyển chính và quặng tinh tuyển trung gian được tuyển lại trên
các vít tuyển tinh để thu được sản phẩm đạt yêu cầu. Quy mô cụm vít từ 8 đến
18 chiếc (xem hình 5).
Nhận xét:
Là mô hình có thiết bị khai thác đặt trên bè, cụm vít tuyển thô
đặt trên bờ moong khai thác nên có tính cơ động tương đối cao, hoàn thổ dễ

dàng, thực thu khá cao, thích hợp với những mỏ có toàn bộ hay một phần thân
quặng nằm dưới mức nước ngầm, nước biển, nguồn nước không quá khó khăn.
Mô hình này yêu cầu công nhân vận hành bơm hút quặng phải thao tác đúng quy
Quặng nguyên liệu được
khai thác bằn
g
bơm hút
Tuyển chính (8 vít)
Tuyển trung gian (4 vít)
Quặng tinh
TG
Q.T
Q.T
Q.đuôi
TG
Bơm trun
g

g
ian
Q.đuôi
Bơm Q.tinh
Cát thải
Bơm thải

20


trình, thuần thục thì quá trình khai thác mới ổn định về năng suất và hàm lượng.
Đồng thời phải có công nhân làm nhiệm vụ chọc tầng để đưa lượng quặng cấp

liệu cho bơm hút được đảm bảo và bè đặt bơm hút luôn ở sát chân tầng quặng,
dễ gây mất an toàn lao động khi có sự sụt lở tầng quặng lớn.


















Hình 5. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô tại Công ty KS Thừa Thiên Huế
5. Mô hình khai thác bằng máy ủi gom quặng vào thùng chứa, bơm cấp liệu về
cụm vít tuyển thô, cụm vít tuyển thô (có 1 hoặc 2 nguyên công tuyển) được đặt
gần khu khai thác, tương đối cơ động, di chuyển theo khu vực khai thác.
Tại những khu vực mỏ có toàn bộ thân quặng trên mực nước ngầm, thân
quặng nông (1-3m), hàm lượng giàu, sử dụng mô hình khai thác bằng máy ủi cắt
các thân quặng và gom tập trung lại một vị trí để đưa vào bunke chứa. Qu
ặng từ
bun ke được cho qua thiết bị tách rác, bùn quặng được bơm cấp liệu trực tiếp
cho cụm vít tuyển thô. Cụm vít tuyển thô từ 3 đến 8 vít, có thể chỉ có 1 hoặc 2

nguyên công tuyển chính và tuyển trung gian lấy ra được quặng tinh đạt yêu cầu
(xem hình 6).
Nhận xét: Là mô hình khai thác và tuyển thô có tính cơ động tương đối
cao, hoàn thổ dễ dàng, khai thác được hết lớp quặng, thích hợp với những mỏ có
thân quặng nằm trên mứ
c nước ngầm, nước biển. Tuy nhiên, hàm lượng KVN
trong đuôi thải khá cao (0,7-1,0%), năng suất của 1 cụm thiết bị thấp. Chỉ phù
hợp với khai thác quy mô nhỏ tại các điểm quặng giàu.
Quặng nguyên liệu được
khai thác bằn
g
bơm hút
Tuyển chính (6 vít)
Tuyển trung gian (4 vít)
Cát thải
TG
Q.T
Q.T
Q.đuôi
TG
Tuyển tinh (3 vít)
Quặng tinh
TG
Q.đuôi
Q.đuôi
Bơm Q.tinh
Bơm trung gian
Bơm
thải

21
























Hình 6. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô Công ty Thanh Tâm, Đoàn Địa chất 406
6. Mô hình khai thác bằng xúc đào và máy ủi gom quặng vào thùng chứa, bơm
cấp liệu về cụm vít tuyển thô, cụm vít tuyển thô (có 3 hoặc 4 nguyên công
tuyển) được đặt gần khu khai thác, tương đối cơ động, di chuyển theo khu vực
khai thác.

Tại những khu vực mỏ có toàn bộ thân quặng trên mực nước ngầm, hàm
lượng cao, có nhiều loại khoáng vật trung gian khó tuyển (cũng là KVN nhưng
không phải là KV có ích). Sử dụng mô hình khai thác bằng máy ủi, máy xúc
gom tập trung qu
ặng lại một vị trí và đưa vào bunke chứa. Quặng từ bun ke
được cho qua thiết bị tách rác, bùn quặng sau tách rác được bơm cấp liệu trực
tiếp cho cụm vít tuyển thô.
Quặng từ thùng bơm được bơm lên các vít tuyển chính để tách ra 3 loại
sản phẩm (quặng đuôi, quặng trung gian, quặng tinh). Quặng trung gian tuyển
chính được bơm lên các vít tuyển trung gian để tiếp tục thu hồi quặng tinh.
Quặng đuôi tuyển chính và quặng
đuôi tuyển trung gian được tuyển lại trên các
vít tuyển vét để tận thu quặng tinh và thải cát thải. Quặng tinh tuyển chính,
quặng tinh tuyển trung gian và quặng tinh tuyển vét được tuyển lại trên các vít
tuyển tinh để thu được sản phẩm đạt yêu cầu. Quy mô cụm vít có thể là 13, 24,
42 hay 48 chiếc (xem hình 7 & 8).
Khai thác bằng máy xúc
đào và má
y
ủi
Tuyển chính (2 vít)
Tuyển trung gian (1 vít)
Quặng tinh
Cát thải
TG
Q
.đuôi
TG
QT
QT

Bơm cấp liệu
Bơm T.G
Q
.đuôi
Bơm
thải

22


Nhận xét: Là mô hình khai thác và tuyển thô có tính cơ động tương đối
cao, hoàn thổ dễ dàng, thích hợp với những mỏ có thân quặng nằm trên mực
nước ngầm, nước biển (khai thác được hết lớp quặng). Tuy nhiên, chi phí sản
xuất khá cao do thiết bị khai thác và có nhiều thiết bị bơm. Chỉ phù hợp với khai
thác tại các điểm quặng tương đối giàu và có nhiều loại khoáng vật trung gian
khó tuyển.


Hình 7. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô tại Tổng công ty KS&TM Hà Tĩnh
Quặng nguyên liệu được khai
thác bằng máy xúc, máy gạt
Tuyển chính (4 vít)
Tuyển trung gian (3 vít)
Tuyển tinh (3 vít)
Cát thải
Quặng tinh
Tuyển vét (3 vít)
TG
Q.đuôi
TG

QT
TG
TG
QT
QT
Thiết bị tách rác
Rác, sạn sỏi
Bơm cấp liệu
Q.đuôi
Bơm T.Gian
Bơm Q.tinh
Bơm tuyển vét
Q.đuôi

23



Hình 8. Mô hình công nghệ khai thác - tuyển thô tại Công ty Sao Mai
3.1.2. Đánh giá chung
Công nghiệp khai thác - chế biến titan ở Việt Nam được hình thành từ
những năm 90 của thế kỷ trước. Từ những đội khai thác titan thủ công, tự phát ở
các tỉnh ven biển đến thành lập các liên doanh, liên kết thành các doanh nghiệp
khai thác - chế biến quặng, đến nay ngành khai thác - chế biến titan đã có bước
phát triển mạnh mẽ cả về mặt kỹ thuật và quy mô.
Tuỳ thuộc vào hàm lượng KVN trong mỏ, đặc
điểm địa chất mỗi thân
quặng, quy mô từng mỏ, sự phát triển về kỹ thuật - thiết bị mà công nghệ khai
Quặng nguyên liệu được khai
thác bằng máy xúc, máy gạt

Tuyển chính (20 vít)
Tuyển trung gian (12 vít)
Tuyển tinh (4 vít)
Cát thải
Quặng tinh
Tuyển vét (12 vít)
TG
Q.đuôi
TG
QT
TG
TG
QT
QT
Thiết bị tách rác
Rác, sạn sỏi
Bơm cấp liệu
Q
.đuôi
Bơm T.Gian
Bơm Q.tinh
Bơm tuyển vét
Q.đuôi

24


thác - tuyển thô ở từng mỏ có sự thay đổi, điều chỉnh phù hợp.
* Công nghệ khai thác: Khai thác lộ thiên, bãi thải trong, khai thác theo
lớp bằng, kiểu cuốn chiếu. Chia khai trường thành nhiều khoảnh khai thác, tiến

hành khai thác dứt điểm từ khoảnh để tạo diện đổ thải trong. Phương pháp khai
thác - vận chuyển chủ yếu là:
- Khai thác bằng máy xúc, máy gạt, vận chuyển quặng về xưởng tuyển thô
b
ằng ô tô.
- Khai thác bằng máy xúc, máy gạt, vận chuyển quặng về xưởng tuyển thô
bằng thủy lực.
- Khai thác bằng súng bắn nước và bơm hút cát, vận chuyển quặng về
xưởng tuyển thô bằng thủy lực.
* Công nghệ tuyển thô: Sử dụng phương pháp tuyển trọng lực trong môi
trường nước, thiết bị tuyển chủ yếu là vít xoắn hoặc phối hợp giữa phân ly côn
và vít xoắn. Các kế
t cấu mô hình công nghệ phổ biến là: Chỉ có 1 nguyên công
tuyển; có hai nguyên công: tuyển chính - tuyển tinh hay tuyển chính - tuyển
trung gian; hay có các nguyên công: tuyển chính, tuyển vét, tuyển trung gian,
tuyển tinh.
Mô hình kết cấu công nghệ tuyển thô sử dụng các cụm vít xoắn hoặc có
thể kết hợp giữa phân ly côn và vít xoắn. Kết cấu cụm thiết bị có thể đặt trên bè
hay trên bờ moong khai thác, có tính cơ động tương đối theo tiến trình khai thác
mỏ. Quy mô và số lượng thiết bị củ
a từng nguyên công tuyển thay đổi từ 1 đến
24 vít, kết cấu cả cụm tuyển thô có thể từ 3 đến 48 vít tùy thuộc vào từng quy
mô và đặc điểm mỏ cụ thể theo từng thời kì sản xuất.
Các phương pháp khai thác - tuyển thô đã và đang áp dụng tuy có nhiều
tiến bộ, song vẫn còn có nhược điểm như: Chưa đạt hiệu quả kinh tế cao trong
điều kiện tài nguyên khoáng sản ngày càng cạ
n kiệt, vùng quặng giàu được khai
thác hết dần chỉ còn lại quặng nghèo, hàm lượng khoáng vật có ích thấp, điều
kiện khai thác ngày càng khó khăn phức tạp, độ sâu khai thác ngày càng lớn;
Trữ lượng phân tán, cự li vận chuyển cát nguyên khai xa dẫn đến chi phí sản

xuất tăng. Không an toàn cho người điều khiển, di chuyển ống hút cát, sụt lở bờ
moong, tắc ống hút. Mất mát KVN trong đuôi thải vẫn còn cao, từ 0,5 đến 0,7%
có lúc đến t
ận 1%. Khó khăn trong việc khai thác các thân quặng có chiều sâu
thay đổi phức tạp theo địa hình hay những khu vực có khó khăn về nguồn nước.
3.2. Đề xuất mô hình dây chuyền công nghệ khai thác - tuyển thô
Khai thác - tuyển thô sa khoáng titan ven biển hiện nay sử dụng nhiều
loại hình công nghệ và thiết bị khác nhau. Ở những nước mới phát triển thường
sử dụng khai thác thủ công chọn lọc điểm quặng giàu. Nơi tiến bộ hơn thì s
ử
dụng cơ giới kết hợp với thủ công. Tại các nước tiên tiến thì hầu như được cơ
giới hóa hoàn toàn khai thác bằng thiết bị tàu hút bùn, sà lan, phà tự di chuyển…