Nguyên cứu công nghệ tuyển quặng ôxit kẽm (dưới 10 phần trăm) mỏ chợ điền phục vụ yêu cầu sản xuất bột kẽm

cộng hòa x hội chủ nghĩa việt nam
Bộ công thơng
Viện khoa học và công nghệ Mỏ - Luyện kim
Báo cáo tổng kết đề tài
NGHIấN CU CễNG NGH TUYN QUNG ễXIT
KM (DI 10%) M CH IN PHC V YấU
CU SN XUT BT KM


Chủ nhiệm đề tài: ThS. Trần thị hiến






6853
15/5/2008



thành phố H NI 2007








NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN CHÍNH

1 Trần Thị Hiến Thạc sỹ tuyển khoáng
2 Đổng Quốc Hưng Kỹ sư tuyển khoáng
3 Chu Văn Hoàn Kỹ sư tuyển khoáng
4 Vũ Văn Hà Kỹ sư tuyển khoáng
5 Bùi Văn Ngụ Kỹ sư hóa
6 Nguyễn Bảo Linh Kỹ sư tuyển khoáng
7 Trần Đức Dũng Kỹ thuật viên tuyển khoáng
8 Ngô Đức Nhạ Kỹ sư khoáng vật
Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
2
MỤC LỤC

Danh mục các bảng biểu 4

Danh mục các hình vẽ 5
LỜI NÓI ĐẦU 6
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 8
1.1. NGUỒN NGUYÊN LIỆU QUẶNG KẼM 8
1.1.1. Vài nét về kim loại kẽm và khoáng vật chứa kẽm. 8
1.1.2. Nguồn tài nguyên quặng kẽm trên thế giới và tại Việt Nam 9
1.1.2.1. Tài nguyên quặng kẽm trên thế giới 9
1.1.2.2. Tài nguyên quặng kẽm tại Việt Nam. 10
1.1.3. Khái quát về mỏ kẽm chì Chợ Điền Bắc Kạn 11
1.1.3.1. Vị trí địa lý mỏ kẽm chì Chợ Điền Bắc Kạn 11
1.1.3.2. Trữ lượng mỏ kẽm chì Chợ Điền Bắc Kạn. 11

1.1.3.3. Trữ lượng quặng ôxit kẽm mỏ kẽm chì Chợ Điền Bắc Kạn 12
1.1.4. Nhu cầu sử dụng quặng ôxit kẽm chì 12
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG KẼM
CHÌ TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC. 13

1.2.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 13
1.2.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước: 14
CHƯƠNG 2 – MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ MẪU
NGHIÊN CỨU 16

2.1. MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16
2.2. MẪU NGHIÊN CỨU 17
2.2.1. Mẫu nghiên cứu 17
2.2.2.Gia công mẫu nghiên cứu 17
2.3. NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT CHẤT MẪU. 19
2.3.1. Phương pháp nghiên cứu 19
2.3.2. Kết quả nghiên cứu 19
2.3.2.1. Kết quả phân tích hóa đa nguyên tố quặng nguyên khai. 19
2.3.2.2. Kết quả phân tích thành phần độ hạt 19
2.3.2.3. Kết quả nghiên cứu đặc điểm và thành phần khoáng vật 22


Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
3

CHƯƠNG 3 - NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ 26

3.1. NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ TUYỂN 26

3.1.1. Phương pháp và thiết bị nghiên cứu 26
3.1.2. Nghiên cứu chế độ sàng rửa 27
3.1.2.1. Xác định thời gian đánh tơi 28
3.1.2.2. Xác định nồng độ đánh tơi. 29
3.1.2.3. Xác định chi phí nước rửa ở sàng quay 31
3.1.2.4. Thí nghiệm sàng rửa với các điều kiện tối ưu đã chọn 32
3.1.3. Thí nghiệm khử slam 33
3.1.4. Thí nghiệm tuyển trên bàn đãi 34
3.1.4.1. Thí nghiệm đãi cấp hạt rộng -2+0,04 mm 34
3.1.4.2. Thí nghiệm đãi cấp hạt hẹp -2+1 mm. 35
3.1.4.3. Thí nghiệm đãi cấp hạt hẹp -1+0,25 mm. 35
3.1.4.4. Thí nghiệm đãi cấp hạt hẹp -0,25+0,04 mm. 36
3.1.5. Nghiên cứu tuyển từ. 37
3.1.5.1. Thí nghiệm phân tích từ quặng tinh đãi. 38
3.1.5.2. Thí nghiệm tuyển từ quặng tinh đãi. 38
3.1.5.3. Thí nghiệm tuyển từ quặng nguyên khai 39
3.1.6. Thí nghiệm tận thu cấp -0,04 mm (slam) trên thiết bị đa trọng lực
(MGS) 40

3.2. THÍ NGHIỆM SƠ ĐỒ. 41
3.2.1. Thí nghiệm tuyển theo sơ đồ 1 (SĐ1) 41
3.2.2. Thí nghiệm tuyển theo sơ đồ 2 (SĐ2) 45
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO 50
PHỤ LỤC 51

Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
4

Danh mục các bảng biểu
Bảng 1- Các lĩnh vực sử dụng kẽm 8

Bảng 2 - Các khoáng vật kẽm chủ yếu 9
Bảng 3 - Trữ lượng quặng kẽm của một số quốc gia trên thế giới năm 2003 .10
Bảng 4-Trữ lượng quặng kẽm một số tỉnh, thành phố trên lãnh thổ Việt Nam10
Bảng 5 - Trữ lượng mỏ kẽm chì Chợ Điền Bắc Kan 11
Bảng 6 - Nhu cầu nguyên liệu của Công ty Kim loại màu Thái Nguyên 13
Bảng 7 -Yêu cầu quặng tinh ôxit kẽm phục vụ sản xuất bột kẽm có hiệu quả.13
Bảng 8 - Bảng thành phần hóa mẫu nghiên cứu 19
Bảng 9 - Kết quả phân tích thành phần độ hạt mẫu nghiên cứu 21
Bảng 10- Kết quả thí nghiệm xác định thời gian đánh tơi 28
Bảng 11- Kết quả thí nghiệm xác định nồng độ đánh tơi 29
Bảng 12 - Kết quả thí nghiệm xác định chi phí nước rửa ở sàng quay 31
Bảng 13 - Kết quả thí nghiệm sàng rửa với các điều kiện tối ưu 32
Bảng 14 - Kết quả thí nghiệm tách slam 34
Bảng 15 - Kết quả thí nghiệm đãi cấp hạt rộng -2+0,04 mm 35
Bảng 16 - Kết quả thí nghiệm đãi cấp hạt -2+1 mm 35
Bảng 17 - Kết quả thí nghiệm đãi cấp hạt -1+0,25 mm 36
Bảng 18 - Kết quả thí nghiệm đãi cấp hạt -0,25 +0,04 mm 36
Bảng 19 - Bảng tổng hợp kết quả đãi cấp hạt hẹp 36
Bảng 20 - Kết quả thí nghiệm phân tích từ quặng tinh đãi 38
Bảng 21 - Kết quả thí nghiệm tuyển từ quặng tinh đãi 39
Bảng 22- Kết quả tổng hợp thí nghiệm tuyển từ quặng tinh đãi 39
Bảng 23- Kết quả thí nghiệm tuyển từ quặng nguyên khai 40
Bảng 24 - Kết quả thí nghiệm tận thu cấp -0,04 mm 40
Bảng 25 - Kết quả thí nghiệm tuyển theo sơ đồ 1 41
Bảng 26 - Tổng hợp sản phẩm tuyển theo sơ đồ 1 42
Bảng 27 – Kết quả thí nghiệm tuyển theo sơ đồ 2 45
Bảng 28 - Tổng hợp sản phẩm tuyển theo sơ đồ 2 46

Bảng 29 – Kết quả phân tích hóa sản phẩm hai sơ đồ tuyển 46
Bảng 30 - Các chỉ tiêu công nghệ dự kiến 48

Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
5
Danh mục các hình vẽ
Hình 1: Sơ đồ gia công mẫu nghiên cứu thí nghiệm 18

Hình 2: Sơ đồ phân tích thành phần độ hạt 20
Hình 3: Đường đặc tính độ hạt mẫu nghiên cứu 21
Hình 4: Sơ đồ thí nghiệm sàng rửa đánh tơi 27
Hình 5: Đồ thị biểu diễn thời gian đánh tơi 29
Hình 6: Đồ thị biểu diễn tỷ lệ R:L 30
Hình 7: Đồ thị biểu diễn chi phí nước rửa 32
Hình 8: Sơ đồ chuẩn bị mẫu nghiên cứu, tách slam 33
Hình 9: Sơ đồ thí nghiệm đãi 34
Hình 10: Sơ đồ thí nghiệm phân tích từ quặng tinh đãi 37
Hình 11: Sơ đồ tuyển từ quặng ôxit kẽm 38
Hình 12:Sơ đồ công nghệ tuyển quặng ôxit kẽm nghèo mỏ Chợ Điền (SĐ1).43
Hình 13:Sơ đồ công nghệ tuyển quặng ôxit kẽm nghèo mỏ Chợ Điền (SĐ2).44
Hình 14: Sơ đồ thí nghiệm đề nghị 49
Danh mục các ảnh chụp
Ảnh 1: 75X; 1NC. Tập hợp calamin, Smitsônit, thạch anh, mica 25

Ảnh 2: 37,5X; 2NC. Gơtit, hy đrôxit sắt, xêruxit 25

Các ký hiệu đặc biệt

γ: Thu hoạch, %
β: Hàm lượng, %
ε: Thực thu, %






Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
6
LỜI NÓI ĐẦU
Kết quả tìm kiếm và thăm dò quặng kẽm chì cho thấy trữ lượng kẽm chì ở
nước ta không lớn, tập trung chủ yếu ở các tỉnh Miền Bắc như: Bắc Kạn, Thái
Nguyên, Hà Giang, Tuyên Quang và Yên Bái Từ năm 2003 trở về trước, xuất
khẩu nguyên liệu thô là chủ yếu, ngành công nghiệp khai thác, công nghệ chế
biến còn khiêm tốn và nhiều hạn chế, khai thác quặng giầu, sau đó sơ tuyể
n để
đạt được quặng thành phẩm. Những năm gần đây quặng kẽm giầu sau nhiều năm
khai thác đã trở nên cạn kiệt, vì vậy chất lượng quặng kẽm bị nghèo hóa đi đáng
kể không thể đáp ứng nguyên liệu sản xuất bột kẽm cả về hàm lượng cũng như về
số lượng.
Công ty TNHHNN một thành viên Kim loại màu Thái Nguyên trong nhiều
năm qua đ
ã tiến hành khai thác và chế biến quặng kẽm khu vực mỏ kẽm chì Chợ
Điền. Tuy nhiên, Công ty mới chỉ khai thác quặng ôxit kẽm có hàm lượng Zn ≥
15 -18 %. Tính đến hết năm 2005 trữ lượng quặng trong bảng cân đối với hàm
lượng từ 5%Zn ÷ 10% Zn chiếm khoảng 873.220 tấn, đây là nguồn tài nguyên

lớn nếu áp dụng công nghệ để làm giầu hiệu quả sẽ góp phần làm tăng khả năng
tận thu tài nguyên một cách t
ốt nhất.
Ngoài ra, để giải quyết vấn đề biếu lò trong khi sản xuất bột kẽm, Công ty
TNHHNN một thành viên Kim loại màu Thái Nguyên đã có công văn số 1985
CV/KLM – KTM gửi Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim. Đề nghị tiến hành nghiên
cứu công nghệ tuyển nhằm nâng hàm lượng kẽm và giảm hàm lượng các tạp chất
có hại như Fe
2
O
3
, SiO
2
, cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất bột kẽm
giảm hiện tượng biếu lò. Đây là một vấn đề cần quan tâm, giải quyết được vấn đề
đó vừa tiết kiệm được tài nguyên vừa có ý nghĩa kinh tế - xã hội lớn.
Để tận thu tài nguyên một cách hợp lý, đáp ứng phần nào yêu cầu cấp thiết
của Công ty, nhà máy liên doanh Việt Thái, Bộ Công Thương đã giao cho Viện
KH&CN Mỏ - Luyện kim chủ
trì đề tài "Nghiên cứu công nghệ tuyển quặng ôxit
Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
7
kẽm nghèo (dưới 10 % Zn) mỏ Chợ Điền Thái Nguyên phục vụ yêu cầu sản xuất
bột kẽm ".
Công tác nghiên cứu được triển khai tại Phòng Nghiên cứu Tuyển khoáng
thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, Bộ Công Thương. Công
tác phân tích được thực hiện tại: Trung tâm Phân tích hoá lý thuộc Viện Khoa
học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản -

Bộ Tài nguyên và Môi trường, Trung tâm Phân tích và Thí nghiệm địa ch
ất - Cục
Địa chất và Khoáng sản Việt Nam.
Báo cáo tổng kết đề tài gồm 50 trang, 30 bảng biểu, 14 hình vẽ và 4 phụ
lục.
Báo cáo đã nêu khái quát về tài nguyên quặng kẽm chì ở Việt Nam, những
phương pháp cũng như kết quả nghiên cứu thành phần vật chất mẫu, kết quả
nghiên cứu các điều kiện và chế độ tuyển đối với mẫu nghiên cứu, để nhận được
quặng tinh kẽm phục vụ yêu cầu sản xuất bột kẽm.
Báo cáo cũng đưa ra sơ đồ công nghệ và các chỉ tiêu dự kiến khi tuyển các
loại quặng ôxit kẽm nghèo có thành phần khoáng vật và thành phần hoá học
tương tự như mẫu nghiên cứu.

Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
8
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN
1.1. NGUỒN NGUYÊN LIỆU QUẶNG KẼM

1.1.1. Vài nét về kim loại kẽm và khoáng vật chứa kẽm.
Kẽm là một trong những kim loại màu được sử dụng nhiều và rộng rãi
trong nền kinh tế quốc dân, đứng thứ 3 sau nhôm và đồng. Phổ biến nhất là dùng
trong: Công nghệ tráng mạ kim loại, sản xuất hợp kim, sản xuất đồng thau, sản
xuất sơn, công nghiệp cao su, ứng dụng cho các ngành công nghiệp khác.v.v
Bảng 1- Các lĩnh vực sử dụng kẽm
Trực tiếp Tỷ trọng, % Gián tiếp Tỷ trọng, %
Mạ 47,00 Xây dựng 45,00
Đồng thau 19,00 Giao thông 25,00
Hợp kim kẽm 16,00 Máy, thiết bị CN 7,00

Khác 18,00 Khác 23,00
Tổng cộng 100,00 Tổng cộng 100,00
Nguồn: Đề án nhánh đổi mới công nghệ trong ngành khoáng sản đến 2015 [2]
Trong tự nhiên kẽm hầu như tồn tại ở dạng hợp chất. Có rất nhiều khoáng
vật chứa kẽm và được chia làm 2 nhóm chính: Nhóm khoáng vật ôxit và nhóm
khoáng vật sulfua.
+ Nhóm khoáng vật ôxit: Đây là nhóm khoáng vật thứ sinh tạo thành do
quá trình ôxi hoá từ các khoáng vật sulfua. Điển hình trong khoáng vật ôxit có
Calamin (H
2
Zn
2
SiO
5
), Smitsônit (ZnCO
3
). Ngoài ra còn có Hiđrôzinkit
(ZnCO
3
.3Zn(OH)
2
), Zinkit (ZnO), Vilemit (2ZnSiO
2
); Franclinhit
((Zn,Mn)O.Fe
2
O
3
); Ademin (Zn
2

(OH){AsO
4
}
4
)
+ Nhóm khoáng vật sulfua: Khoáng vật sulfua kẽm phổ biến nhất hiện nay
và cũng là phổ biến nhất ở mỏ Chợ Điền là Sfalerit (ZnS). Sfalerit bao gồm 5 thế
hệ từ màu đen đến xanh phớt vàng, ở dạng thuần khiết Sfalerit chứa 67,1%Zn.
Khoáng vật sulfua ít phổ biến hơn là Vuazit (ZnS) có mạng tinh thể khác với
Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
9
Sfalerit, Gotlarit (ZnSO
4
.7H
2
O) Các khoáng vật sulfua kẽm thường đi kèm với
các khoáng vật chứa chì phổ biến là Galenit (PbS).
Khoáng vật chứa kẽm trong tự nhiên thường cộng sinh với các khoáng vật
Chì, Đồng, Thiếc, Cađimi, Antimon, khoáng vật phi kim là Thạch anh, Mica,
Canxit, Đôlômit, Sêrixit
Các khoáng vật kẽm chủ yếu nêu trong bảng số 2
Bảng 2 - Các khoáng vật kẽm chủ yếu.
Tên khoáng vật Công thức
Hàm lượng
Zn %
Tỷ trọng
g/cm
3

Độ cứng
Calamin 2ZnO.SiO
2
.H
2
O 54,5 3,4 - 3,5 4 - 5
Smitsônit ZnCO
3
59,5 3,58 - 3,8 2,5
Zinkit ZnO 80,3 5,7 4
Vilemit 2ZnSiO
2
59,1 4,1 5 - 6
Franclinhit (Zn,Mn)O.Fe
2
O
3
- 5 - 5,2 6
Sfalerit ZnS 67,1 3,5 - 4,2 3 - 4

1.1.2. Nguồn tài nguyên quặng kẽm trên thế giới và tại Việt Nam
1.1.2.1. Tài nguyên quặng kẽm trên thế giới.
Nguồn nguyên liệu quặng kẽm hiện có ở 50 quốc gia, tập trung chủ yếu ở
Australia, Trung Quốc, Mỹ, Canada, Peru Theo số liệu của Tổ chức Nghiên cứu
Kẽm Chì Quốc tế (ILZSG) và tổng hợp các số liệu hiện có của Việt Nam, trữ
lượng quặng kẽm một số nước
được nêu trong bảng số 3
Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
10
Bảng 3 - Trữ lượng quặng kẽm của một số quốc gia trên thế giới năm 2003
Trữ lượng khai thác, 10
3
tấn
TT
Quốc gia, vùng
lãnh thổ
Kẽm %/TTG
Tổng trữ lượng kim
loại, 10
3
tấn
1 Australia 33.000 15,00 80.000
2 Trung Quốc 33.000 15,00 92.000
3 Mỹ 30.000 13,64 90.000
4 Canada 11.000 5,00 31.000
5 Mexico 8.000 3,64 25.000
6 Peru 16.000 7,27 20.000
7 Các nước khác 89.000 40,45 122.000
8 Toàn thế giới 220.000 100,00 460.000
Nguồn: Đề án nhánh đổi mới công nghệ trong ngành khoáng sản đến 2015 [2]
1.1.2.2. Tài nguyên quặng kẽm tại Việt Nam.
Ở Việt Nam nguồn quặng kẽm không nhiều và tập trung chủ yếu ở các
tỉnh của Miền Bắc. Trữ lượng quặng ôxit kẽm một số vùng trên lãnh thổ Việt
Nam nêu trong bảng số 4
Bảng 4 - Trữ lượng quặng kẽm một số tỉnh, thành phố trên lãnh thổ Việt Nam
Trữ lượ
ng, tấn T

T
Tỉnh, thành
phố
C1 C2
T.nguyên
dự báo, tấn
TL+TNDB
kim loại, tấn
1 Bắc Kạn 1.198.574 19.888.622 11.651.625 1.810.259
2 Tuyên Quang 13.820.334 4.129.015 1.286.039
3 Hà Giang 910.387 2.915.024 103.102
4 Thái Nguyên 372.596 1.419.844 103.548
5 Yên Bái 1.601.800 - 123.819
6 Thanh Hóa 2.739.549 - 160.555
7 Cao Bằng 3.500.000 - 269.500
8 Lạng Sơn - 2.000.000 100.000
9 Nghệ An - 850.000 33.320
10 Quảng Bình 1.237.500 - 58.534
11 Các tỉnh còn lại 15.000.000 -
Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
11
Nguồn: Đề án nhánh đổi mới công nghệ trong ngành khoáng sản đến 2015 [2]
1.1.3. Khái quát về mỏ kẽm chì Chợ Điền Bắc Kạn
1.1.3.1. Vị trí địa lý mỏ kẽm chì Chợ Điền Bắc Kạn
Mỏ kẽm chì Chợ Điền nằm trong phạm vị xã Bản Thi và xã Tân Lập
huyện Chợ Đồn Tỉnh Bắc Kạn. Mỏ nằm cách Hà nội (theo đường chim bay) về
phía Bắc - Tây bắc khoả
ng 140-150 km và cách thành phố Thái Nguyên (nơi

Công ty TNHHNN một thành viên Kim loại màu Thái Nguyên đặt trụ sở) về phía
Tây Bắc khoảng 80-90 km. Vùng mỏ nằm ở vị trí địa lý:
20°14′00″ ÷ 22°19′33″ vĩ độ Bắc.
105°29′33″ ÷105°34′30″ kinh độ Đông.
1.1.3.2. Trữ lượng mỏ kẽm chì Chợ Điền Bắc Kạn.
Cho đến thời điểm hi
ện nay đây là mỏ kẽm chì lớn nhất và được thăm dò
tỷ mỉ nhất Việt Nam. Mỏ có trữ lượng địa chất như bảng sau:
Bảng 5 - Trữ lượng mỏ kẽm chì Chợ Điền Bắc Kan
Hàm lượng
Số
TT
Đối tượng
quặng
Trữ lượng
Địa chất (tấn)
%Zn %Pb
1 Quặng ôxit 2.813.097 9,52 2,97
- Trong cân đối 1.463.137 14,73 3,57
- Ngoài cân đối 1.349.960 3,89 2,32
2 Quặng sunfua 1.316.684 6,60 1,80
- Trong cân đối 651.230 11,96 3,29
- Ngoài cân đối 665.454 1,34 0,35
Nguồn: Báo cáo địa chất CK58 năm 1984 [1]
Quặng ôxit đã được Công ty Kim loại màu Thái Nguyên đưa vào khai
thác chính thức từ năm 1988 với sản lượng khai thác hàng năm từ 40.000 ÷
60.000 tấn quặng kẽm ôxit các loại. Quặng sunfua được đưa vào khai thác muộn
Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007

12
hơn và đến năm 2000 mới chính thức khai thác với sản lượng khai thác khoảng
30.000 ÷ 35.000 tấn/năm.
Tài nguyên quặng ôxit còn lại sau nhiều năm khai thác chủ yếu là quặng
dạng đống, túi lộ ra trên mặt địa hình nên dễ khai thác, tuy nhiên hàm lượng
quặng tương đối đồng đều nên rất khó chọn lọc làm giầu quặng bằng các phương
pháp thủ công.
1.1.3.3. Trữ lượng quặng ôxit kẽm mỏ kẽm chì Chợ Đi
ền Bắc Kạn
Mỏ kẽm chì Chợ Điền đã được khảo sát đánh giá trữ lượng qua nhiều thời
kỳ, dựa trên cơ sở tài liệu địa chất như: CK.3; CK.44; CK.57; CK.59 Qua nhiều
năm khai thác hiện trạng tài nguyên quặng kẽm của mỏ tính đến năm 2005 có
tổng trữ lượng lượng là 2.769.111 tấn, tập trung chủ yếu ở 13 khu vực như: Cao
Bình, La Pointe, Bản Thi, Bô Luông, Bopen Bop, Lũng Hoài [3]
Tính đế
n hết năm 2005 trữ lượng quặng trong bảng cân đối với hàm lượng
từ 5%Zn ÷ 10% Zn chiếm khoảng 873.220 tấn, đây là nguồn tài nguyên lớn nếu
áp dụng công nghệ để làm giầu hiệu quả sẽ góp phần làm tăng khả năng tận thu
tài nguyên một cách tốt nhất.
1.1.4. Nhu cầu sử dụng quặng ôxit kẽm chì
Hiện nay, Việt Nam có 5 nhà máy, xưởng sản xuất bột kẽm từ quặng ôxit.
Các nhà máy này đang ho
ạt động trên địa bàn tỉnh Tuyên Quang, Bắc Kạn, Thái
Nguyên và đã sử dụng công nghệ lò quay, lò phản xạ để sản xuất bột kẽm. Dựa
vào tình hình thực tế khả năng xử lý quặng nguyên khai của các dự án khai thác,
chế biến đang được triển khai thì yêu cầu nguyên liệu cho các năm tới như sau:
Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
13

Bảng 6 - Nhu cầu nguyên liệu của Công ty Kim loại màu Thái Nguyên
Nhu cầu nguyên liệu
Số
TT
Tên dự án
NLQ (1000t) %Zn Kim loại (t)
1 LD Vitthazinco 96 ÷ 156 20,00 ÷12,56 19.200 ÷ 19.600
2 Luyện Kim Màu2 18 ≥15,00 2700
3 Luyện Kim Màu1 3,2 ≥15,00 580
4 Bột kẽm T.Quang 4,8 ≥15,00 860
Cộng 122 ÷ 182 23.740 ÷ 24.140
Ghi chú: Đối với nhu cầu quặng tinh cung cấp cho Liên doanh Kẽm Việt –
Thái, quặng có hàm lượng 20 %Zn đã được sử dụng từ cuối năm 2003 đến hết
năm 2007. Từ năm 2008 Liên doanh Kẽm Việt Thái sẽ sử dụng quặng có hàm
lượng kẽm trung bình khoảng 12,56 %
Trong khi sản xuất bột kẽm đã xuất hiện các biếu lò làm gián đoạn quá
trình sản xuất gây tổn thất về kinh tế, vì vậy để
giảm hiện tượng biếu lò, quặng
tinh ôxit kẽm phục vụ yêu cầu sản xuất bột kẽm có hiệu quả được Công ty kim
loại màu Thái Nguyên và Công ty Liên doanh Công nghiệp Việt - Thái yêu cầu
như sau:
Bảng 7 - Yêu cầu quặng tinh ôxit kẽm phục vụ sản xuất bột kẽm có hiệu quả.
Hàm lượng, %
Số
TT
Giai đoan
Zn Fe
2
O
3

SiO
2
1 Giai đoạn 1 ≥15 ≤15 ≤ 20
2 Giai đoạn 2 ≥12 ≤ 20 ≤ 20

1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG
KẼM CHÌ TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC.
1.2.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Công nghệ tuyển các loại quặng sunfua kẽm - chì đã được nghiên cứu
nhiều ở các nước và đã được áp dụng thành công vào thực tế sản xuất, tạo ra
được các loại quặng tinh kẽm, chì phục vụ tốt cho các khâu luyện kim. Với loại
Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
14
hình quặng này, công nghệ tuyển chủ yếu áp dụng phương pháp tuyển nổi để thu
hồi các quặng tinh và các sản phẩm có ích đi kèm.
Công nghệ tuyển các loại quặng ôxit kẽm - chì nói chung đã được nghiên
cứu ở nhiều nước trên thế giới. Các phương pháp đã được nghiên cứu:
+ Tuyển từ kết hợp tuyển trọng lực.
+ Tuyển trọng lực kết hợp tuyển nổi.
+ Nung kết h
ợp tuyển nổi
+ Phối hợp phương pháp hòa tách, điện phân và chiết.
Xưởng Phranklin ở Nga đã áp dụng phương pháp tuyển trọng lực – tuyển
từ để tuyển quặng ôxit kẽm chứa 40% khoáng Franclinhit ({Zn,Mn} Fe
2
O
4
), 23

% Vilemit (Zn
2
SiO
4
), 1 % Zinkit và 36 % đất đá là cacbonat và silicat. Ngoài
quặng tinh Franclinhit chất lượng cao còn thu hồi được các khoáng đi kèm như
Vilemit, Zinkit.
Kết quả tuyển quặng ôxit nghèo lấy tại khu vực Phia Khao tại mỏ Chợ
Điền Việt Nam (hàm lượng 1,2%Zn, 23,9%Fe) của Đoàn Chuyên gia Tiệp Khắc.
Thí nghiệm tuyển tại Viện nghiên cứu quặng UVR Praha. Khoáng vật chứa kẽm
được xác định chủ yếu ở dạng Calamin và Ađemin. Quặng được nghiền tới -1mm
và tuyể
n nổi trên máy tuyển nổi kiểu Denver. Qua một loạt các thí nghiệm không
thành công đã rút ra kết luận: Quặng kẽm ôxit kẽm chì Phia Khao - Chợ Điền
không thể tuyển bằng phương pháp tuyển nổi được do cỡ hạt tuyển quá mịn (cấp
<20 micron rất lớn) và hàm lượng sắt cao gây tác hại cho quá trình sulfua hoá,
tăng lượng tiêu hao thuốc sulfua hoá lên rất nhiều [3]
1.2.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước:
Quặng ôxit kẽm chì là đối tượng khó tuyển, các nghiên cứu v
ề tuyển
quặng ôxit kẽm chưa nhiều, chưa có giá trị thực tiễn, áp dụng vào thực tế sản xuất
Năm 2001 Trung tâm phân tích Địa chất thuộc Viện Địa chất Khoáng sản
đã tiến hành thí nghiệm tuyển quặng ôxit kẽm bằng phương pháp tuyển trọng lực
Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
15
với thiết bị là bàn đãi kết hợp với tuyển từ. Mẫu đem thí nghiệm có hàm lượng
kẽm 14,17%Zn; 20,15%Fe. Mẫu quặng được đập xuống -3 mm để tuyển trên bàn
đãi thí nghiệm 1000mm x 450mm. Quặng tinh đạt 19,6%Zn, thực thu 60,62%.

Tiếp tục mang quặng tinh bàn đãi đập xuống - 1mm và tuyển trên máy tuyển từ
khô kiểu con lăn với cường độ dòng điện từ 1,5A; 3,5A. Sau khi tuyển từ xong
thấy sản phẩm có t
ừ và không từ hàm lượng không khác nhau nhiều [7].
Năm 2002 qua báo cáo “Nghiên cứu xác lập công nghệ tuyển quặng kẽm
chì ôxit từ quặng nghèo” của Công ty Kim loại màu Thái Nguyên thì đối tượng
quặng ôxit kẽm nghèo khu vực Chợ Điền Bắc Kạn cũng chưa thu được kết quả
khả quan mặc dù đã sử dụng cả phương pháp tuyển nổi.
Điều kiện thí nghiệm [7]: Quặng được gia công xuống -0,5 mm, tuyển trên
bàn
đãi trung, kích thước mặt bàn 3,5m x 1,2m, tần số của bàn 300l/p; biên độ
12mm. Kết quả thí nghiệm đã khảng định với cấp hạt này đem tuyển sẽ thu được
quặng tinh đạt yêu cầu nhưng thực thu đạt được rất thấp 28,75 %.
Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
16

CHƯƠNG 2 – MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ MẪU
NGHIÊN CỨU
2.1. MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
- Nghiên cứu tuyển nhằm tăng hàm lượng kẽm, giảm hàm lượng các tạp
chất có hại ôxit sắt, ôxit silic trong quặng ôxit kẽm nghèo.
- Nghiên cứu xác lập sơ đồ công nghệ tuyển quặng ôxit kẽm nghèo, quặng
tinh Zn đáp ứng yêu cầu sản xuất bột kẽm hạn chế tạo biếu trong quá trình sản
xuất bột k
ẽm và có thể chuyển giao cho sản xuất.
Để định hướng cho việc lựa chọn công nghệ tuyển quặng ôxit kẽm nghèo
đã tiến hành nghiên cứu tỷ mỷ đặc điểm và thành phần khoáng vật có trong
quặng. Một trong những nội dung nghiên cứu thành phần vật chất mẫu là nghiên

cứu thành phần độ hạt mẫu, xác định mức thu hoạch, hàm lượng kẽm và mức
phân bố kẽm của từng cấp hạt trong mẫu quặng nguyên khai. Từ
đó có thể định
hướng thu hồi từ cấp hạt nào, để đảm bảo chất lượng quặng tinh và tỷ lệ thực thu
kẽm.
Trong phần nghiên cứu các điều kiện sàng rửa hợp lý đối với mẫu quặng
nghiên cứu đã xác định thời gian đánh tơi, tỷ lệ R:L trong tang đánh tơi, chi phí
nước rửa hợp lý để có thể thu được quặng tinh có hàm lượng kẽm
đạt yêu cầu.
Sau đó tiến hành nghiên cứu tiếp khả năng nâng cao hàm lượng kẽm và giảm
hàm lượng các tạp chất đi kèm bằng các phương pháp khác nhau như: Tuyển
trọng lực trên bàn đãi, tuyển từ khô. Từ các kết quả nghiên cứu có thể đưa ra một
giải pháp công nghệ hợp lý để làm giàu mẫu quặng ôxit kẽm nghèo mỏ Chợ Điền
Bắc Kạn.
Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
17
2.2. MẪU NGHIÊN CỨU.
2.2.1. Mẫu nghiên cứu.
Phương án lấy mẫu do Công ty TNHHNN một thành viên Kim loại màu
Thái Nguyên lập, thi công lấy mẫu do phòng kỹ thuật của mỏ Chợ Điền thực hiện
theo yêu cầu lấy mẫu của Viện Khoa học và Công Nghệ Mỏ - Luyện kim.
Mẫu nghiên cứu gồm 02 đơn mẫu được lấy tại hai khu: Cao Bình và
LaPointe. Toàn bộ mẫu được đóng trong 40 bao crap 2 lớp, đánh ký hiệu CB và
LP với tổ
ng khối lượng là 1000 kg.
Quan sát thực tế thấy mẫu có mầu nâu đất, cỡ hạt lớn nhất trong mẫu
25÷30 mm.

2.2.2.Gia công mẫu nghiên cứu.
Mẫu nghiên cứu được gia công theo hình số 1.
Khối lượng mẫu trong quá trình phân chia, giản lược được lấy đảm bảo
nguyên tắc mẫu đại diện và khối lượng tối thiểu được tính theo công thức Q
min
≥
kd
2
(kg) ; trong đó k = 0,1; d là đường kính hạt lớn nhất khi gia công, tính bằng
mm.
Sau khi gia công giản lược, lập được các mẫu:
- Mẫu nghiên cứu thành phần vật chất, phân tích hóa.
- Các mẫu thí nghiệm công nghệ.
- Mẫu lưu.
Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
18
Mẫu đầu D<25 mm
Lưu 1/4
Trộn đều, giản lược
Trộn đều, giản lược



Trộn đều, giản lược
Gia công, trộn đều, giản lược
Mẫu N/C TPVC, PT hóa
Các mẫu thí nghiệm
Trộn đều, giản lược

Hình 1: Sơ đồ gia công mẫu nghiên cứu thí nghiệm
Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
19
2.3. NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT CHẤT MẪU.
2.3.1. Phương pháp nghiên cứu.
Để nghiên cứu đặc điểm và thành phần vật chất mẫu nghiên cứu, đã tiến
hành các phân tích như: Khoáng tướng, thạch học, phân tích Rơnghen. Ngoài ra
còn tiến hành phân tích thành phần độ hạt, thành phần hóa mẫu đầu. Các mẫu
phân tích thạch học và khoáng tướng được phân tích và chụp ảnh dưới kính hiển
vi điện tử AXIOLAB.
2.3.2. Kết quả nghiên cứu.
2.3.2.1. Kế
t quả phân tích hóa đa nguyên tố quặng nguyên khai.
Kết quả phân tích hóa đa nguyên tố mẫu quặng nguyên khai nêu trong
bảng 8.
Bảng 8 - Bảng thành phần hóa mẫu nghiên cứu
Hàm lượng các nguyên tố, %
Zn Fe
2
O
3
SiO

2
Pb Al
2
O
3
MnO P
2
O
5
TiO
2

8,82 26,09 24,12 3,47 11,27 5,41 0,28 0,54

Kết quả phân tích hóa đa nguyên tố bằng phương pháp TCNB: 01-ICP/04
trên máy quang phổ plassma IRIS-ITREPID tại Trung tâm Phân tích và Thí
nghiệm Địa chất (xem thêm phụ lục), kết quả phân tích hóa kiểm tra đối chứng
Zn tại Viện khoa học và công nghệ Mỏ - Luyện kim (phụ lục).

2.3.2.2. Kết quả phân tích thành phần độ hạt.
Phân tích thành phần độ hạt được tiến hành theo sơ đồ hình 2. Kết quả nêu
trong bảng 9 và đồ thị hình 3.

Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
20

Hình 2: Sơ đồ phân tích rây
Sấy cân, lấy mẫu phân tích hóa
-10+5
Mẫu nghiên cứu TPVC
Sàng khô
Sấy
Sàng ướt
Cân
Trộn đều giản lược
Lưu
Cân
- 1 + 0,5
-0,5+0,25
-0,25+0,125
-0,125+0,074
-0,074+0,04
-0,04 mm
-2 mm
-5+2
Sấy cân, lấy mẫu phân tích hóa

-2 mm
+2 mm

Phân tích rây
- 2 + 1
+10
Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
21
Bảng 9 - Kết quả phân tích thành phần độ hạt mẫu nghiên cứu
Thu hoạch, % Hàm lượng ,% Phân bố Zn, %
TT

Cấp hạt. mm

Cấp
hạt
Lũy
tích
Zn Fe
2
O
3
SiO
2

Lũy
tích Zn
Bộ
phận
Lũy
tích

1 +10 16,20 16,20 17,2
21,30
16,53 17,20 31,60 31,60
3 -10+5 7,86 24,06 12,38
27,15
19,78 15,63 11,03 42,63
4 -5+2 7,14 31,20 11,14
26,06
19,89 14,60 9,02 51,65
5 -2+1 7,00 38,20 11,11
26,63
21,58 13,96 8,82 60,46
6 -1+0,5 5,74 43,94 10,02
30,13
26,78 13,45 6,52 66,98
7 -0,5+0,25 5,15 49,09 9,51
28,86
27,47 13,03 5,55 72,53
8 -0,25+0,125 4,63 53,72 6,83 27,97 28,68 12,50 3,58 76,12
9 -0,125+0,074 3,67 57,39 6,66
23,25
30,64 12,13 2,77 78,89
10 -0,074+0,04 6,48 63,87 6,38
23,31
29,12 11,54 4,69 83,58
11 -0,04 36,13 100,00 4,1 27,46 26,85 8,85 16,73 100,00
Mẫu đầu 100,00 - 8,85 26,10 24,15 - 100,00 -

Hình 3: Đường đặc tính độ hạt mẫu nghiên cứu
γ
Zn
Ph.bố Zn
β
Zn
β
Fe
2
O
3
β
SiO

2
0
20
40
60
80
100
120
Log
10
độ hạt, mm
Thu hoạch, phân bố Zn,
%
0
5
10
15
20
25
30
35
Hàm lượng,
%
0,074
0,25
2 5
10
0,125
10,5
0,04

Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
22
Nhận xét : Kết quả phân tích thành phần độ hạt cho thấy, thu hoạch cấp
hạt +0,04 mm chiếm 63,87 % với hàm lượng kẽm 11,54 %, phân bố kẽm 83,58
%. Thu hoạch cấp -0,04 mm là 36,12%, với hàm lượng kẽm 4,01 %.
2.3.2.3. Kết quả nghiên cứu đặc điểm và thành phần khoáng vật .
Đặc điểm mẫu:
Quặng có mầu nâu đất, màu rỉ kẽm. Trong mẫu tìm thấy một vài cục
quặng kẽm có kích thước ≤ 25 mm mầu nâu s
ẫm. Mẫu được nghiên cứu trên kính
soi nổi theo các cấp hạt, mài lát mỏng để phân tích các khoáng vật sáng màu trên
kính thạch học và mài láng để xác định các khoáng vật quặng trên kính khoáng
tướng, có tham khảo kết quả phân tích rơnghen. Kết quả trung bình tương đối
như sau:
1. Hàm lượng tương đối các khoáng vật có trong mẫu:
- Calamin : 15 ÷ 20%
- Gơtit : 10 ÷ 15%.
- Smitsônit : 3 ÷5%.
- Xêruxit : 5 ÷ 8 %;
- Chlorit : 5 ÷7 %
- Mica, fenspat, canxit, thạch anh : 25 ÷40 %
- Khoáng vật hiếm gặp (<1%): Chancopyrit; Acantit; Bornit; Cuprit;
Zinxit; Mexicot; Litagit; Plumboferit; Lepidocrokit; Maganit; Malachit;
Aurichanxit; Pizanit; Chancantit; Melanterit; gotlarit; Plumbozarozit;
Asenoxiderit; Xcorodit; Piromocfit; Xanconit; Bedantit.
2. Kiến trúc:
Keo, nửa tự hình; tha hình, vi hạt,…
3. Cấu tạo:

Khối đặc xít, dạng ổ, dạng mạch
Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
23
4. Mô tả một số khoáng vật chính:
* Calamin - 2ZnO.SiO
2
.H
2
O
Màu nâu sẫm, nâu đỏ, lục, độ cứng trung bình, không phản quang, phản xạ
bên trong là không màu, dị hướng mạnh, dạng vỏ, dạng thận, các tinh thể không
màu, ánh thủy tinh, có ánh ngọc trên mặt cắt khai.
Dưới kính soi nổi Calamin (ảnh số 1) có các hình thù khác nhau, có màu
nâu rỉ sắt, liên kết với Smitsônit thành khối đặc xít.
Smitsônit - ZnCO
3

Dưới ánh sáng phản xạ có màu xám (ảnh số 1). Dị hướng mạnh. Phản xạ
bên trong là không màu. Độ mài láng tốt. Độ cứng trung bình cao.
* Gơtit - œ FeO (OH)
Màu nâu sẫm, nâu đen, không thấu quang, dạng thớ gỗ, dạng thận, bột
màu nâu có sắc phớt đỏ, ánh kim cương đến bán kim.
Dưới kính Thạch học có màu đen, đẳng hướng quang học, nằm xếp lộn
xộn trong mẫu, hoặc làm nền cho các hạt khoáng vật sáng màu.
Dưới kính khoáng t
ướng thấy có phản quang màu sáng xám có sắc thái
xanh nhạt; dị hướng, có phản xạ bên trong màu nâu đến nâu đỏ. Cấu tạo dạng tấm
ngắn (ảnh số 1), toả tia, dạng thận, phân đới . Nhưng đa phần có dạng keo; đặc xít

làm nền cho các khoáng vật đá.
* Xêruxit - PbCO
3

Dưới ánh sáng phản xạ có màu xám, khả năng phản xạ yếu. Lưỡng phản
rõ, dị hướng mạnh, phản xạ bên trong có màu vàng, phớt lục, nâu, nâu đỏ máu.
Độ cứng trung bình. Phản ứng gặm mòn: Sôi trong HNO
3
, cho màu tối. Sôi trong
HCl tạo kết tủa PbCl
2
màu trắng.
* Thạch anh - SiO
2

Báo cáo tổng kết đề tài

Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim Năm 2007
24
Mắt thường và trong kính soi nổi thấy thạch anh bị nhiễm sắt có màu vàng,
vàng sẫm, một số hạt tồn tại ở dạng tự do (ảnh số1). Khá cứng, dòn, bột vỏ chai,
không cát khai, ánh thuỷ tinh.
Dưới kính thạch học: Không màu, độ nổi cao hơn các khoáng vật khác có
trong mẫu, bề mặt sạch, hạt tha hinh, méo mó, hoặc dạng tròn cạnh, dưới 1 nicon
không màu, không phân biệt được với các khoáng vật sáng màu khác. Mắt
thường quan sát thấy những
ổ thạch anh khá lớn với màu trắng, dòn, độ cứng cao.
Trong kính thấy những hạt lớn thường bị cà nát vỡ vụn và các khe nứt được lấp
đầy bởi quặng.
* Mica - K Al

2
[Al
2
Si
3
O
10
] [OH]
2
.
Dạng vảy, phân bố thành từng đám bám lên bề mặt khoáng vật quặng.
Không màu, dạng kéo dài trùng với dây chữ thập của thị kính, đa sắc với màu
xanh lục đến lục nhạt, xanh v.v…Dưới kính soi nổi thấy mica lấm tấm ánh bạc.
* Fenspat: Trong kính soi nổi thấy fenspat dạng hạt, mảnh vỡ, có màu
trắng đục, hơi phớt hồng hoặc phớt vàng hoặc nhuốm bẩn do nhiễm sắt. Thỉnh
tho
ảng thấy dạng tinh thể trụ ngắn, tấm và cát khai rõ, bột trắng đục, mềm hơn
thạch anh.
Dưới kính thạch học: Dạng tấm, bề mặt thường bị nhuốm bẩn do bị sắt
hoá. Màu trắng xám hoặc phớt vàng, phớt hồng. Đôi chỗ bị gặm mòn. Kích thước
rất không đồng đều: từ rất nhỏ đến khá.
Nhận xét : Mẫu nghiên cứu chứa mộ
t lượng bùn sét lớn, tính theo hàm
lượng Zn trong các cấp hạt, nhìn chung hàm lượng Zn giảm dần theo chiều giảm
của độ hạt, vì vậy Zn phân bố ở các cấp hạt thô là chủ yếu.
Các khoáng đi kèm chủ yếu là các khoáng chứa sắt, thạch anh, phi quặng
Kết quả nghiên cứu thành phần độ hạt và thành phần vật chất mẫu sẽ định
hướng cho quá trình nghiên cứu tuyển sau này.