Luận án tiến sĩ Nghiên cứu một số phương pháp làm giàu hóa học quặng apatit Lào Cai loại 2 và ứng dụng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.75 MB, 121 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
BÙI QUỐC HUY
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP LÀM GIÀU HÓA HỌC
QUẶNG APATIT LÀO CAI LOẠI 2 VÀ ỨNG DỤNG
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC
HÀ NỘI – 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
BÙI QUỐC HUY
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP LÀM GIÀU HÓA HỌC
QUẶNG APATIT LÀO CAI LOẠI 2 VÀ ỨNG DỤNG
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa học
Mã số: 62520301
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Lê Xuân Thành
HÀ NỘI – 2016
LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là Bùi Quốc Huy, nghiên cứu sinh chuyên ngành Kỹ thuật Hóa học, khóa 2011 –
2015. Tôi xin cam đoan luận án tiến sĩ “Nghiên cứu một số phương pháp làm giàu hóa học
quặng apatit Lào Cai loại 2 và ứng dụng” là công trình nghiên cứu của riêng tôi, đây là
công trình do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của người hướng dẫn khoa học PGS.TS Lê
Xuân Thành. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận án thu được từ thực nghiệm, trung
thực và không sao chép.
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
NGHIÊN CỨU SINH
PGS.TS Lê Xuân Thành
Bùi Quốc Huy
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin được gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Lê Xuân Thành – người đã tận tâm hướng
dẫn, truyền cho tôi tri thức, nhiệt huyết nghiên cứu khoa học và luôn tạo mọi điều kiện tốt
nhất để cho tôi hoàn thành luận án.
Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên đã tạo
điều kiện thuận lợi nhất để tôi yên tâm hoàn thành khóa học nghiên cứu sinh.
Tôi xin cảm ơn Quý thầy cô Bộ môn công nghệ các chất vô cơ, Viện kỹ thuật Hóa
học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian
tôi làm nghiên cứu sinh.
Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ trân thành của đồng nghiệp tại Khoa công nghệ hóa học
và môi trường – Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên.
Tôi đồng thời cũng xin cảm ơn đến các Quý công ty đã giúp tôi nhiệt tình trong quá
trình thực hiện luận án: Công ty TNHH MTV Apatit Việt Nam, Công ty Cổ phần supe phốt
phát và hóa chất Lâm Thao, Công ty Cổ phần DAP – VINACHEM , Công ty Cổ phần
DAP số 2, Công ty Cổ phần xi măng Bỉm Sơn.
Tôi gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và các bạn sinh viên Khoa công nghệ hóa học
và môi trường - những người đã luôn tin tưởng, động viên và giúp đỡ tôi vượt qua khó
khăn để hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
TÁC GIẢ LUẬN ÁN
Bùi Quốc Huy
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...................................................... IV
DANH MỤC CÁC BẢNG.................................................................................................. V
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ..................................................................... VII
MỞ ĐẦU............................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................... 3
1.1 Quặng phốt phát ........................................................................................................... 3
1.1.1 Giới thiệu về quặng phốt phát ............................................................................... 3
1.1.1.1 Nguồn gốc quặng phốt phát ........................................................................... 3
1.1.1.2 Phân bố quặng phốt phát trên thế giới ........................................................... 3
1.1.1.3 Trữ lượng và tài nguyên dự báo quặng phốt phát trên thế giới ..................... 4
1.1.1.4 Tình hình khai thác và sử dụng quặng phốt phát trên thế giới ...................... 6
1.1.1.5 Các vấn đề tài nguyên quặng phốt phát cần giải quyết ............................... 10
1.1.2. Giới thiệu về quặng apatit Lào Cai ..................................................................... 12
1.1.2.1 Giới thiệu chung ........................................................................................... 12
1.1.2.2 Phân loại và thành phần quặng apatit Lào Cai ........................................... 16
1.2. Phương pháp vật lí làm giàu quặng phốt phát ........................................................... 19
1.2.1 Phương pháp tuyển nổi ....................................................................................... 19
1.2.2 Phối hợp các phương pháp vật lí làm giàu quặng phốt phát ............................... 21
1.2.3 Các kết quả làm giàu quặng apatit theo phương pháp vật lí ............................... 22
1.3 Làm giàu hóa học quặng phốt phát ........................................................................... 26
1.4 Các kết quả làm giàu quặng apatit Lào Cai loại 2 ..................................................... 30
1.5 Một số sản phẩm từ quặng apatit [62,72] .................................................................. 33
1.5.1 Axit photphoric[81] ............................................................................................. 33
1.5.2 Dicanxi photphat CaHPO4 .................................................................................. 36
1.5.3 Diamoniphotphat (DAP) ...................................................................................... 37
1.6 Lựa chọn hướng đề tài............................................................................................... 40
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................ 43
2.1 Nguyên liệu ............................................................................................................... 43
2.2 Các phương pháp làm giàu quặng ............................................................................. 43
2.2.1 Làm giàu theo phương pháp nung và trích ly bằng dung dịch NH4Cl hay hydrat
hóa và gạn ..................................................................................................................... 43
2.2.2 Phương pháp làm giàu quặng bằng axit HCl hay H3PO4.................................... 44
i
2.3 Điều chế dicanxi photphat (DCP) ............................................................................. 45
2.4 Điều chế axit photphoric theo công nghệ dihydrat ................................................... 45
2.5 Điều chế phân bón DAP ............................................................................................ 45
2.6. Các phương pháp phân tích ....................................................................................... 46
2.6.1 Các phương pháp phân tích hóa học [111,15] .................................................... 46
2.6.1.1. a Phương pháp khối lượng phân tích P2O5 ở trong quặng apatit [108]. ..... 46
2.6.1.1. b Phương pháp khối lượng phân tích MgO ở trong quặng [112] ................ 47
2.6.1.2 Phương pháp xác định nồng độ Ca2+ và Mg2+ [108,110] ............................ 47
2.6.2 Các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý [5,99,32] ....................................... 47
2.6.2.1 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ..................................................... 47
2.6.2.2 Phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) [27] ..................................... 48
2.6.2.3 Phương pháp phân tích nhiệt [64,63] .......................................................... 49
2.6.2.4 Phương pháp phổ tán xạ năng lượng (EDS) ............................................... 50
2.6.2.5 Phương pháp phổ phát xạ plasma ............................................................... 50
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................. 53
3.1 Xác định đặc tính quặng apatit Lào Cai loại 2 – mẫu AP1(45) ................................ 53
3.2 Nghiên cứu làm giàu quặng AP1(45) theo phương pháp nung và trích ly bằng dung
dịch NH4Cl ....................................................................................................................... 56
3.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung ............................................................................. 56
3.2.2 Ảnh hưởng của thời gian nung ........................................................................... 59
3.2.3 Khảo sát trích ly quặng sau nung bằng dung dịch NH4Cl ................................... 60
3.2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung........................................................................ 60
3.2.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ NH4Cl ..................................................................... 63
3.2.3.3 Thu hồi nước sau trích ly ............................................................................... 64
3.2.3.4 Đặc điểm tinh quặng thu được sau trích ly bằng NH4Cl (kí hiệu AP1(45)K)
................................................................................................................................... 65
3.3 Nghiên cứu làm giàu quặng AP1(45) theo phương pháp nung – hydrat hóa và gạn 66
3.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến mức độ làm giàu quặng ............................... 67
3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của thể tích nước khi lắng gạn và tuần hoàn nước ......... 69
3.3.3 Thu hồi nước sau lắng gạn ................................................................................... 70
3.3.4 Đặc điểm tinh quặng thu được (kí hiệu AP1 (45)L) ........................................... 70
3.4 Nghiên cứu làm giàu quặng AP1(45) theo phương pháp dùng axit HCl ................... 72
3.4.1 Khảo sát lượng axit HCl sử dụng........................................................................ 72
3.4.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn lỏng đến quá trình làm giàu.......................................... 74
ii
3.4.3 Dạng pha và thành phần hóa học tinh quặng sau làm giàu bằng HCl (kí hiệu
AP1(45)M) .................................................................................................................... 75
3.5 Nghiên cứu làm giàu quặng AP2 theo phương pháp dùng axit H3PO4 ..................... 77
3.5.1. Đặc tính quặng apatit loại 2 Mỏ Cóc Lào Cai – mẫu AP2 ................................. 77
3.5.2 Nghiên cứu làm giàu hóa học quặng theo phương pháp hòa tách chọn lọc dùng
H3PO4 ............................................................................................................................ 79
3.5.2.1 Khảo sát lượng axit H3PO4 sử dụng .............................................................. 79
3.5.2.2 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến quá trình làm giàu ......................... 80
3.5.2.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn lỏng đến quá trình làm giàu .................................. 81
3.5.2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến quá trình làm giàu .......................... 82
3.6 Nghiên cứu tổng hợp dicanxi photphat từ dung dịch thu được sau làm giàu AP2
bằng axit photphoric ......................................................................................................... 84
3.6.1 Nghiên cứu tổng hợp dicanxi photphat từ hóa chất sẵn có .................................. 84
3.6.1.1 Ảnh hưởng của nồng độ axit photphoric ..................................................... 84
3.6.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ khi tổng hợp ......................................................... 85
3.6.2 Tổng hợp DCP từ dung dịch sau làm giàu (kí hiệu DCPthu hồi) ........................... 87
3.7 Bước đầu khảo sát khả năng áp dụng tinh quăng thu được – mẫu AP1 (45)M trong
điều chế axit photphoric và phân bón diamoni photphat ................................................. 90
3.7.1 Điều chế axit photphoric theo công nghệ dihydrat .............................................. 90
3.7.1.1 Tỷ lệ phối liệu và lựa chọn điều kiện công nghệ .......................................... 90
3.7.1.2 Hiệu suất thu hồi photpho từ quặng và số bậc rửa cần thiết ........................ 91
3.7.2 Điều chế phân bón DAP .................................................................................... 92
3.7.2.1 Xác định lượng NH3 cần thiết khi trung hòa: ............................................... 92
3.7.2.2 Tạo hạt cho DAP bột ..................................................................................... 93
KẾT LUẬN ........................................................................................................................ 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................. 98
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ......................... 108
PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 109
iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
STT
CHỮ VIẾT
TẮT
TÊN ĐẦY ĐỦ
NGHĨA TIẾNG
VIỆT
International Fertilizer
Trung tâm phát triển
Development Center
phân bón quốc tế
United States
Cơ quan khảo sát địa
Geological Survey
chất Hoa Kỳ
1
IFDC
2
USGS
3
IBM
4
IFA
5
MKLN
6
CKT
Chất không tan
7
DMCP
Dimonocanxiphosphat
8
DAP
Diamoniphotphat
Di amoni photphat
9
MAP
Monoamoniphotphat
Mono amoni photphat
10
XRD
X – ray Diffraction
Nhiễu xạ tia X
11
SEM
Scanning Electron
Hiển vi điện tử quét
Indian bureau of mines
Văn phòng khai thác
mỏ
International Fertilizer
Hiệp hội phân bón thế
Industry Association
giới
Mất khối lượng khi
Độ giảm khối lượng
nung
khi nung
Chất không tan khi phá
mẫu
Di mono canxi
photphat
Microscope
12
EDS
Energy-dispersive X-ray Phổ tán xạ năng lượng
spectroscopy
tia X
iv
GHI CHÚ
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Trữ lượng và tài nguyên quặng phốt phát – IFDC, 2010 ..................................... 5
Bảng 1.2: Thành phần quặng photphat thương mại điển hình .............................................. 7
Bảng 1.3: Thành phần quặng photphat cần thiết cho sản xuất axit photphoric trích ly ........ 8
Bảng 1.4: Thành phần khoáng trong quặng apatit Lào Cai ................................................ 16
Bảng 1.5: Thành phần hóa học trong quặng apatit Lào Cai................................................ 17
Bảng 1.6: Thành phần khoáng vật của quặng apatit loại 2 ở một số khu vực,% ................ 18
Bảng 1.7: Thành phần hóa học của quặng apatit loại 2 ở một số khu vực ......................... 18
Bảng 3.1: Thành phần hóa học của quặng apatit Mỏ cóc - Lào Cai loại 2 ( mẫu AP1 (45))
............................................................................................................................................. 55
Bảng 3.2: Độ giảm khối lượng và mức độ làm giàu quặng AP1 (45) theo nhiệt độ nung . 59
Bảng 3.3: Các kết quả về làm giàu quặng theo thời gian nung ở 8500C ............................ 60
Bảng 3.4: Trích ly quặng AP1(45) sau nung bằng NH4Cl 2,5 M ....................................... 60
Bảng 3.5: Các kết quả về việc làm giàu quặng AP1(45) sau nung và trích ly bằng NH4Cl
2,5 M tính theo lượng CaO và MgO hòa tan ....................................................................... 62
Bảng 3.6: Các kết quả về việc làm giàu quặng sau nung ở 8500C và trích ly bằng NH4Cl ở
các nồng độ khác nhau tính theo lượng CaO và MgO hòa tan ............................................ 63
(5g quặng sau nung+ 100ml nước cất+50ml dd NH4Cl) .................................................... 63
Bảng 3.6.b: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng khi trích ly ............................................... 64
Bảng 3.7: Kết quả làm giàu quặng theo phương pháp nung và hydrat hóa - đánh giá theo %
P2O5 trong tinh quặng .......................................................................................................... 67
Bảng 3.8: Các kết quả làm giàu quặng sau nung và trích ly bằng nước – đánh giá theo
lượng CaO và MgO ở dung dịch gạn rửa ............................................................................ 68
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của thể tích nước khi lắng gạn - theo lượng CaO và MgO hòa tan . 69
Bảng 3.10: Khảo sát mức độ làm giàu quặng ứng với lượng axit HCl khác nhau ............. 73
Bảng 3.11: Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn lỏng đến quá trình làm giàu ...................................... 75
Bảng 3.12: Thành phần hóa học của tinh quặngAP1(45)M theo phương pháp ICP-OES 76
Bảng 3.13: Thành phần hóa học của quặng apatit loại 2 Lào Cai- mẫu AP2 theo phương
pháp ICP-OES .................................................................................................................... 78
Bảng 3.14: Khảo sát mức độ làm giàu quặng ứng với các thể tích axit H3PO4 85% khác
nhau ( mquặng = 20 g, nhiệt độ phản ứng 800C, tỷ lệ L:R là 5:1) .......................................... 80
Bảng 3.15: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến quá trình làm giàu ............................ 81
Bảng 3.16: Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn lỏng (g/ml) đến quá trình làm giàu ........................... 81
v
Bảng 3.17: Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến quá trình làm giàu ............................. 82
Bảng 3.18: Ảnh hưởng của nồng độ axit photphoric khi tổng hợp DCP từ H3PO4 và
Ca(OH)2 ............................................................................................................................... 84
Bảng 3.19: Ảnh hưởng của nhiệt độ khi tổng hợp CaHPO4 từ H3PO4 và Ca(OH)2 .......... 85
Bảng 3.20: Bảng tổng hợp kết quả phân tích axit dư, ion canxi và magie. ........................ 87
Bảng 3.21: Thể tích thu được sau lọc, rửa và nồng độ axit photphoric ............................. 91
Bảng 3.22 : Kết quả xác định lượng NH3 25% cần thiết khi trung hòa .............................. 92
Bảng 3.23: Thành phần phân bón DAP thu được .............................................................. 93
vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Bản đồ phân bố quặng phốt phát trên thế giới ...................................................... 4
Hình 1.2: Tình hình sản xuất quặng phốt phát trên thế giới giai đoạn 1998 - 2012 ............. 9
Hình 1.3: Mô hình dự báo khai thác quặng phốt phát trên thế giới [53,89] ....................... 10
Hình 1.4: Các hàm lượng P2O5 trong quặng phốt phát trên thị trường .............................. 11
Hình 1.5: Mỏ Apatit Lào Cai .............................................................................................. 12
Hình 1.6: Cấu tạo kiến trúc của các tầng quặng ................................................................. 13
Hình 1.7: Nguồn quặng apatit còn lại tối đa theo khảo sát tính đến 31/12/2013 ............... 14
Hình 1.8: Mô tả sơ đồ thùng tuyển nổi ............................................................................... 20
Hình 1.9a: Sơ đồ qui trình tuyển nổi thuận ........................................................................ 32
Hình 1.9b: Sơ đồ qui trình tuyển nổi ngược ....................................................................... 32
Hình 1.10: Ảnh hưởng nhiệt độ và nồng độ P2O5 đến quá trình kết tinh của CaSO4 ......... 35
Hình 1.11: Sơ đồ công nghệ dihydrat sản xuất axit photphoric ......................................... 36
Hình 1.12: Sơ đồ sản xuất DCP theo phương pháp dùng axit HCl .................................... 37
Hình 1.13: Sơ đồ công nghệ sản xuất DAP theo phương pháp tuần hoàn chất khô ........... 39
Hình 2.1: Sự nhiễu xạ của chùm tia X trên mạng tinh thể................................................. 48
Hình 2.2: Sơ đồ máy nhiễu xạ tia X phân tích tinh thể học ............................................... 49
Hình 3.1: Ảnh quặng apatit Lào Cai loại 2 – mẫu AP1(45) sau nghiền ............................. 53
Hình 3.2: Giản đồ nhiễu xạ tia X quặng apatit Lào Cai loại 2 – mẫu AP1(45) .................. 54
Hình 3.3: Giản đồ DSC của quặng apatit Lào Cai loại 2 – mẫu AP1(45) .......................... 54
Hình 3.4: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu AP1(45) sau nung ở 7500C ................................... 56
Hình 3.5: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu AP1(45) sau nung ở 8000C ................................... 57
Hình 3.6: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu AP1(45) sau nung ở 8500C ................................... 57
Hình 3.7: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu AP1(45) sau nung ở 9000C ................................... 58
Hình 3.8: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu AP1(45) sau nung ở 10000C ................................. 58
Hình 3.9: Giản đồ XRD tinh quặng AP1(45)K sau làm giàu (mẫu 3A.4) .......................... 65
Hình 3.10: Ảnh hiển vi điện tử quét mẫu tinh\quặng AP1(45)K sau nung – trích ly bằng
NH4Cl (mẫu 3A.4) ............................................................................................................... 66
Hình 3.11: Giản đồ XRD của tinh quặng AP1(45)L thu được (mẫu 3B.4) ....................... 70
Hình 3.12: Ảnh SEM của mẫu tinh quặng AP1(45)L ........................................................ 71
Hình 3.13: Sơ đồ công nghệ làm giàu quặng apatit theo phương pháp nung – trích ly..... 72
Hình 3.14: Giản đồ XRD của tinh quặng AP1(45)M ......................................................... 75
Hình 3.15: Giản đồ nhiễu xạ tia X quặng apatit loại 2 Mỏ Cóc, Lào Cai .......................... 77
vii
Hình 3.16: Giản đồ phân tích nhiệt của quặng apatit loại 2 Lào Cai- mẫu AP2 ................ 79
Hình 3.17: Giản đồ XRD của tinh quặng apatit AP2N – mẫu 5.3...................................... 83
Hình 3.18: Giản đồ XRD của mẫu M 2.5 .......................................................................... 86
Hình 3.19: Ảnh SEM của mẫu M2.5 ................................................................................. 86
Hình 3.20: Phổ EDS của mẫu M2.5 .................................................................................. 87
Hình 3.21: Ảnh SEM của mẫu DCPthu hồi . ......................................................................... 88
Hình 3.22: Phổ EDS của mẫu DCPthu hồi ............................................................................ 88
Hình 3.23: Giản đồ XRD của mẫu DCPthuhồi ...................................................................... 89
Hình 3.24: Sơ đồ công nghệ quá trình chế biến quặng apatit Lào Cai loại 2- mẫu AP2
bằng axit photphoric. ........................................................................................................... 89
viii
MỞ ĐẦU
Ở Việt Nam duy nhất có mỏ apatit nguồn gốc trầm tích Lào Cai. Mỏ phân bố dọc
bờ phải sông Hồng với chiều dài 100km từ Lũng Pô – Bát Xát đến Bảo Hà tỉnh Lào Cai,
với chiều rộng từ 1 - 4 km. Về thành phần, quặng loại 1 là quặng apatit gần đơn khoáng, có
hàm lượng P2O5 28 ÷ 36%, loại 2 là quặng apatit – dolomit có hàm lượng P2O5 20 ÷ 26%,
loại 3 là quặng apatit – thạch anh (SiO2), có hàm lượng P2O5 14 ÷ 16% và loại 4 là quặng
apatit – dolomit – thạch anh, có hàm lượng P2O5 10 - 13%.
Theo số liệu thăm dò và dự báo tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2011, mỏ apatit Lào
Cai bao gồm 2.622.230 nghìn tấn. Trong đó quặng loại 1 là 55.730 nghìn tấn; quặng loại 3
là 246.250 nghìn tấn; quặng loại 2 là 823.750 nghìn tấn; quặng loại 4 là 1.478.500 nghìn
tấn. Mỏ apatit Lào Cai được bắt đầu khai thác từ năm 1940 chủ yếu tập trung vào quặng
apatit loại 1 và quặng apatit loại 3 còn loại 2 khai thác rất ít và loại 4 chưa khai thác. Tính
đến ngày 31 tháng 12 năm 2013 đã thăm dò và dự báo nguồn quặng apatit còn lại tối đa:
loại 1 là 34.067 nghìn tấn; quặng loại 2 là 705.751 nghìn tấn; quặng loại 3 là 212.427
nghìn tấn; quặng loại 4 là 1.380.740 nghìn tấn.
Theo quy hoạch đã được Chính phủ phê duyệt, giai đoạn 2015 – 2020 sản lượng
apatit khai thác 8.000 nghìn tấn/năm (trong đó: loại 1: 900 nghìn tấn/năm, loại 3: 6.000
nghìn tấn/năm, loại 2: 1.100 nghìn tấn/năm; giai đoạn 2020 – 2030 khai thác 11.000 nghìn
tấn/năm (trong đó: loại 1: 900 nghìn tấn/năm, loại 3: 6.900 nghìn tấn/năm, loại 2: 3.200
nghìn tấn/năm). Quy hoạch này thể hiện nhu cầu ngày càng tăng của các nhà máy sản xuất
phân bón, hóa chất sử dụng quặng apatit. Đồng thời với quy hoạch này của Chính phủ thì
trong vòng 30 năm tới Việt Nam sẽ hoàn toàn khai thác hết quặng apatit loại 1 và loại 3,
chỉ còn lại loại 2 và loại 4 có trữ lượng lớn. Hiện nay, nhu cầu sử dụng quặng 1 nguyên
khai và tinh quặng 3 sau tuyển có %P2O5 khoảng 30% là rất lớn từ nhà máy supe phốt phát
và hóa chất Lâm Thao, nhà máy phân lân Long Thành, nhà máy phân lân Lào Cai, nhà
máy sản xuất DAP Đình Vũ, nhà máy sản xuất DAP Lào Cai, nhà máy sản xuất axit
H3PO4, nhà máy sản xuất phốt pho vàng… trong khi nhu cầu sử dụng quặng apatit loại 2
chủ yếu từ các nhà máy sản xuất phân lân nung chảy với quặng đầu vào có hàm lượng
khoảng 24% P2O5. Điều này dẫn đến sự mất cân bằng trong việc khai thác và sử dụng
quặng apatit Lào Cai. Trong bối cảnh quặng loại 1 ngày càng cạn kiệt và quặng loại 2 có
trữ lượng lớn hơn rất nhiều, việc nghiên cứu làm giàu tăng hàm lượng P2O5 nhằm nâng cao
hiệu quả sử dụng quặng này do vậy là thực sự cần thiết.
1
Có nhiều phương pháp làm giàu quặng phốt phát. Đối với các quặng phốt phát có
nguồn gốc núi lửa, việc làm giàu bằng phương pháp tuyển nổi là giải pháp tốt nhất. Tuy
nhiên đối với các quặng phốt phát trầm tích, việc tách các khoáng phốt phát khỏi các
khoáng cacbonat là cực kì phức tạp. Các kết quả làm giàu quặng apatit loại 2 theo phương
pháp tuyển vật lý trong nước hiện tại, mặc dù tạo ra tinh quặng có hàm lượng P2O5 từ 30 –
32% tuy nhiên hiệu suất thu hồi chỉ đạt khoảng 60%. Điều này là do có sự tương đồng về
các tính chất hóa lí và tính chất bề mặt của các cấu tử thành phần. Vì vậy, hiện có nhiều
công trình nghiên cứu làm giàu hóa học quặng apatit cacbonat, đặc biệt là bằng các axit
hữu cơ như axit acetic, axit formic. Việc sử dụng axit hữu cơ sẽ nảy sinh vấn đề môi
trường do các axit hữu cơ dễ bay hơi. Bên cạnh làm giàu bằng axit hữu cơ còn có một số
tác giả nghiên cứu làm giàu bằng phương pháp nung và sau đó tuyển vật lý tách các
khoáng CaO và MgO khỏi khoáng apatit.
Trong các loại phân bón phốt phát, dicanxi photphat (DCP) là một dạng phân bón
chậm tan có hàm lượng P2O5 cao. Dưới dạng tinh khiết nó còn được sử dụng làm phụ gia
thức ăn gia súc nhằm cung cấp nguồn canxi phophat cần thiết cho sự phát triển của xương.
DCP thường được sản xuất trong công nghiệp từ phản ứng của axit photphoric với vôi hay
canxi cacbonat. Một sản phẩm phân bón photphat quan trọng khác là diammoni photphat
(DAP) được tạo ra từ phản ứng của axit photphoric và ammoniac.
Từ các nhận định trên rõ ràng đề tài luận án “Nghiên cứu một số phƣơng pháp
làm giàu hóa học quặng apatit Lào Cai loại 2 và ứng dụng” với mục đích là tạo ra tinh
quặng có hàm lượng P2O5 khoảng 30% với độ thu hồi P2O5 cao, cũng như là chế tạo một
số phân bón DCP và DAP có ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng. Các nhiệm vụ của
luận án:
- Nghiên cứu làm giàu quặng apatit Lào Cai loại 2 theo phương pháp nung và trích ly bằng
dung dịch NH4Cl.
- Nghiên cứu làm giàu quặng apatit Lào Cai loại 2 theo phương pháp nung – hydrat hóa và
gạn.
- Nghiên cứu làm giàu quặng apatit Lào Cai loại 2 theo phương pháp dùng axit HCl.
- Nghiên cứu làm giàu quặng apatit Lào Cai loại 2 theo phương pháp dùng axit H3PO4.
- Tổng hợp DCP từ dung dịch sau làm giàu bằng axit photphoric và bước đầu khảo sát áp
dụng tinh quặng thu được trong sản xuất axit photphoric và diamoni photphat.
2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Quặng phốt phát
1.1.1 Giới thiệu về quặng phốt phát
1.1.1.1 Nguồn gốc quặng phốt phát
Quặng phốt phát tồn tại ở hai dạng chính là: dạng trầm tích và dạng macma. Các
mỏ dạng trầm tích thường có công thức là Ca10-a-bNaaMgb(PO4)6-c(CO3)cF2.F0,185c - dạng
francolite hoặc Ca10(PO4,CO3)6(OH)2 - dạng cacbonat hydroxyl apatit, còn các mỏ macma
thường có dạng Ca10(PO4)6(F,OH,Cl)2 [88,98].
Quặng trầm tích có xuất xứ từ 50 – 70 triệu năm về trước, hình thành trong các ao
hồ do xác động vật phân hủy. Quặng trầm tích là nguồn cung cấp chính của khoáng chất
phốt phát thương mại, chiếm khoảng 85% tổng sản lượng quặng phốt phát trên thế giới.
Đặc điểm của quặng có nguồn gốc trầm tích là loại quặng mềm và dễ tan trong các axit
hữu cơ yếu tỷ lệ P có thể tan trong axit xitric 2% (môi trường axit yếu mà rễ cây có thể tạo
ra) là khoảng 50% tổng P dễ tiêu, nên trong một số trường hợp có thể sử dụng trực tiếp làm
phân bón. Trên thế giới, phần lớn các mỏ phốt phát trầm tích nằm ở Bắc Phi (Maroco,
Angieri, Xenegan và Togo), Trung Đông (Ai Cập, Jordan, Israel), Australia và Hoa Kỳ.
Quặng phốt phát có nguồn gốc macma được hình thành từ các đợt phun trào của núi
lửa cách đây hàng triệu năm. Quặng chiếm khoảng 15% sản lượng quặng phốt phát trên thế
giới với thành phần chủ yếu là Flo apatit (Ca10F2(PO4)6). Khả năng hòa tan trong axit xitric
2% là nhỏ hơn 2% nên không thể sử dụng để bón trực tiếp cho đất. Quặng macma có hàm
lượng magie và natri lớn, mặt khác trong quặng khoảng 25% P được thay thế bằng
cacbonat (CO3). Hiện nay, quặng được khai thác chủ yếu ở Nga, Phần Lan, Nam Phi và
Braxin [3].
1.1.1.2 Phân bố quặng phốt phát trên thế giới
Bản đồ phân bố quặng phốt phát trên thế giới [88,98,52].
Quặng phốt phát phân bố tập trung tại:
- Khu vực Bắc Mỹ: Hoa Kỳ;
- Khu vực Châu Âu: Phần Lan, Nga;
- Khu vực Châu Phi: Maroco, Nam Phi;
- Khu vực Nam Mỹ: Braxin, Peru;
3
- Khu vực Châu Á: Jordan, Trung Quốc;
- Khu vực Châu Đại Dương: Austraylia.
Ở Việt Nam cũng có một điểm mỏ thuộc biên giới phía bắc với Trung Quốc (mỏ
apatit Lào Cai).
Hình 1.1: Bản đồ phân bố quặng phốt phát trên thế giới
1.1.1.3 Trữ lượng và tài nguyên dự báo quặng phốt phát trên thế giới
Khái niệm trữ lượng:
Là số lượng quặng phốt phát có khả năng khai thác đem lại lợi ích kinh tế tại thời
điểm hiện tại phù hợp với quá trình sản xuất đã được xác định. Trữ lượng quặng được tính
bằng tổng cộng của các điểm mỏ tập trung và có đơn vị là tấn (tấn quặng).
Khái niệm tài nguyên:
Là số lượng quặng phốt phát có thể được sử dụng để sản xuất trong thời gian tương
lai. Tài nguyên bao gồm cả trữ lượng và được xác định bằng tổng cộng các loại mỏ (tập
trung và không tập trung).
Do khái niệm về trữ lượng có tính tương đối và phụ thuộc nhiều vào thời gian nên
có các nguồn dự báo khác nhau về trữ lượng quặng phốt phát trên thế giới. Theo số liệu do
trung tâm phát triển phân bón quốc tế (IFDC) cung cấp năm 2010 trữ lượng quặng phốt
4
phát là 60 tỷ tấn; theo cơ quan khảo sát địa chất Hoa Kỳ (USGS) cung cấp năm 2011 thì
trữ lượng quặng phốt phát là 65 tỷ tấn; còn theo văn phòng khai thác mỏ, Bộ các vấn đề về
mỏ Ấn Độ (IBM) công bố năm 2014 thì trữ lượng quặng phốt phát khoảng 67 tỷ tấn
[88,52,44].
Tài nguyên quặng phốt phát chưa thể thống kê chính xác, theo báo cáo khảo sát các
mỏ phốt phát trên thế giới công bố tại Savage – Hoa Kỳ năm 1987 là 140 tỷ tấn. Tuy nhiên
theo Trung tâm phát triển phân bón quốc tế thì tài nguyên ước tính khoảng 290 tỷ tấn [88].
Các số liệu về trữ lượng và tài nguyên quặng phốt phát chưa thật chính xác nên ta
có thể tham khảo số liệu được cung cấp Trung tâm phát triển phân bón quốc tế năm 2010.
Bảng 1.1: Trữ lượng và tài nguyên quặng phốt phát – IFDC, 2010
Quốc gia
Trữ lượng (triệu tấn)
Tài nguyên (triệu tấn)
Hoa Kỳ
1800
49000
Australia
82
3500
Brazil
400
2800
Canada
5
130
Trung Quốc
3700
16800
Ai Cập
51
3400
Isarel
220
1600
Jordan
900
1800
Ma Rốc
51000
170000
Nga
500
4300
Senegal
50
250
Nam Phi
230
7700
Syria
250
2000
Togo
34
1000
Tunisia
85
1200
Các quốc gia khác
600
22000
Tổng cộng trên thế giới
60000
290000
5
1.1.1.4 Tình hình khai thác và sử dụng quặng phốt phát trên thế giới
Quặng phốt phát trên thế giới chủ yếu được sử dụng vào các mục đích:
- Sản xuất phân bón: supe phốt phát đơn (superphosphate), supe phốt phát kép (triple
superphosphate), phân bón DAP (diammonium phosphate);
- Sản xuất phốt pho nguyên tố;
- Sản xuất axit photphoric;
- Sản xuất chất tẩy rửa, thuốc sát trùng;
- Sản xuất diêm;
- Sản xuất pháo hoa;
- Sản xuất bom gây cháy.
Ngoài ra, apatit còn được sử dụng như đá trang sức hay bột màu.
Theo [88] thì quặng phốt phát được sử dụng: 72% để sản xuất axit photphoric, 12%
để sản xuất supe phốt phát đơn, 2% để sản xuất supe phốt phát kép, 14% được sử dụng cho
các mục đích khác. Trong khi đó theo [44,53] lượng quặng phốt phát sử dụng trong công
nghiệp phân bón chiếm 81%, sử dụng trong các mục đích khác chiếm 19%.
Như vậy, chủ yếu quặng phốt phát trên thế giới được sử dụng để sản xuất phân bón.
Vì dân số thế giới đang tăng lên nhanh chóng, dân số thế giới năm 2010 khoảng 7 tỷ người,
dự báo năm 2040 gần 8 tỷ người, năm 2080 khoảng 10 tỷ người [89] nên nhu cầu phân bón
cũng phải tăng mạnh để đảm bảo an ninh lương thực cho thế giới. Dẫn đến việc khai thác
và sử dụng quặng phốt phát trên thế giới cũng phải tăng.
Trong lĩnh vực phân bón, tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng của cây trồng nhiều hay ít,
phân bón được chia thành các dạng: (1) phân đa lượng gồm phân lân, phân đạm và phân
kali; (2) Phân trung lượng chủ yếu chứa magie, canxi, silic, lưu huỳnh…(3) phân bón vi
lượng chứa Bo, Mn, Mo, ….Về hình thức phân bón có thể được sử dụng dưới dạng rắn và
dạng lỏng. Về phân trung lượng, magie là rất cần thiết cho sự phát triển của thực vật – do
nó có mặt trong diệp lục tố liên quan đến quá trình quang hợp của cây trồng. Cũng vì lý do
này đa số các công trình khi đề cập đến tiêu chuẩn quặng photphat dùng trong công nghiệp
phân bón chỉ đề cập đến hàm lượng P2O5 trong quặng. Chẳng hạn, theo A.M.H Shaikh (tài
liệu tham khảo [21] của luận án), quặng photphat có hàm lượng P2O5 từ 27 – 35% dùng
trong công nghiệp phân bón, 30 – 35% trong công nghiệp hóa học và từ 15 – 18% trong
6
công nghiệp sắt thép - trong việc sản xuất sắt thô có hàm lượng phốt pho cao. Theo tác giả
D. Vaman Rao và cộng sự (D. Vaman Rao, et al, Flotation ò Calcareous mussorie
phosphate ore, International journal of mineral processing, 14 (1985) 57 – 66), trong công
nghiệp phân bón để sử dụng có hiệu quả kinh tế, quặng photphat có hàm lượng P2O5 có
hàm lượng khoảng 28 – 30%. Theo tài liệu tham khảo [54] của luận án, để sử dụng có hiệu
quả kinh tế thì tinh quặng photphat có hàm lượng P2O5 khoảng 28 - 38%. Theo M. Lassis
và cộng sự (M. Lassis, et al, Dissolution of Djebel OnK phosphate ore using sulfuric acid,
Environmental nanotechnology, monitoring&Management, 4 2015, 12 - 18) các nhà sản
xuất axit photphoric và phân lân thường yêu cầu hàm lượng tối thiểu P 2O5 của quặng
photphat là 28%.
Trong việc sử dụng quặng photphat để sản xuất axit photphoric theo phương pháp
trích ly, ngoài hàm lượng P2O5 người ta thường chỉ ra yêu cầu cụ thể về hàm lượng các tạp
chất cho phép. Ảnh hưởng của một số tạp chất này đã được chỉ ra ở mục 1.5.1 – Sản xuất
axit photphoric. Trong sản xuất axit photphoric theo phương pháp trích ly, thành phần
quặng photphat thương mại được chỉ ra ở bảng 1.2 sau, tuy nhiên, quặng có thành phần
ngoài phạm vi này cũng được sử dụng [51].
Bảng 1.2: Thành phần quặng photphat thương mại điển hình
Thành phần
Khoảng hàm lượng (%)
P2O5
29 - 38
CaO
46 - 54
SiO2
0,2 – 8,7
Al2O3 + Fe2O3
0,4 – 3,4
MgO
0,1 – 0,8
Na2O
0,1 – 0,8
CO2
0,2 – 7,5
F
2,2 – 4,0
Cl
0 – 0,5
SO3
0 – 2,9
CaO/P2O5
1,35 – 1,70
7
Hoặc theo tài liệu [44] luận án, theo tiêu chuẩn BIS (IS 11224 – 1985) thành phần quặng
photphat cần thiết cho sản xuất axit photphoric được trình bày ở bảng sau:
Bảng 1.3: Thành phần quặng photphat cần thiết cho sản xuất axit photphoric trích ly
Đặc điểm
Yêu cầu, %
P2O5 (min)
32,0
SiO2 (min)
5,0
CO2 (max)
3,0
F (max)
4,0
Al2O3 + Fe2O3 (max)
3,5
Ẩm (max)
1,5
MgO (max)
0,5
Cl
0,05
Tạp chất hữu cơ và nước kết tinh (max)
1,5
Theo công trình của tác giả M. Gharabaghi và cộng sự [69], quặng photphat dùng
trong công nghiệp phân bón cần thiết phải có: hàm lượng P2O5 lớn hơn 30%; Tỷ số CaO/
P2O5 phải nhỏ hơn 1,6; Hàm lượng MgO phải nhỏ hơn 1% và hàm lượng Fe2O3 và Al2O3
tối đa là 2,5%. Từ các đề cập ở trên, thành phần quặng chỉ ra ở đây thực ra là cần thiết cho
sản xuất axit photphoric theo phương pháp trích ly, từ đó sản xuất các phân bón MAP,
DAP, DCP. Về ảnh hưởng của các tạp chất trong sản xuất axit photphoric theo phương
pháp trích ly đã chỉ ra ở mục 1.5.1 dưới đây.
Thực tế, tùy thuộc vào dạng phân bón mà yêu cầu về thành phần quặng apatit có
khác nhau. Chẳng hạn quặng apatit có hàm lượng P2O5 khoảng 23 – 24% đang được sử
dụng để sản xuất phân lân nung chảy (magie đóng vai trò là phân trung lượng – là thành
phần không thể thiếu của diệp lục tố - là xúc tác quá trình quang hợp ở cây trồng). Hoặc
theo tác giả La Văn Bình và cộng sự (Công nghệ sản xuất phân bón vô cơ, nhà xuất bản
8
Bách khoa Hà Nội, 2007), hàm lượng P2O5 và MgO của apatit trong sản xuất phân lân
nung chảy tương ứng là 26,5% và 3,7%. Ngoài ra quặng này cũng đang được sử dụng một
phần trong sản xuất photpho vàng từ đó có thể sản xuất axit photphoric nhiệt dùng trong
nhiều mục đích khác nhau. Và như đã được đề cập ở mục 1.4. “Đi từ quặng apatit Lào Cai
loại 2 có hàm lượng P2O5 27,69%, CaO 44,76%, MgO 3,64%, CO2 10,46%, khi khảo sát
ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến mức độ phân hủy quặng, tác giả [7] nhận thấy quặng
phân hủy giải phóng mạnh CO2 khi nung ở nhiệt độ từ 800 – 8500C. Sản phẩm thu được
sau nung là thích hợp cho việc sản xuất phân bón nitrophot‖. Hoặc theo [44], ở Ấn Độ
quặng photphat nghiền mịn chứa 16,5% P2O5 cũng được sử dụng làm phân bón áp dụng
trực tiếp cho đất axit.
Cũng vì các lý do đã đề cập ở trên và cũng do quặng apatit là tài nguyên quý giá của đất
nước, như đã chỉ ra ở mục 1.6 dưới đây – lựa chọn hướng đề tài, luận án tập trung “nghiên
cứu làm giàu quặng tạo ra tinh quặng có hàm lượng P2O5 khoảng 30% với độ thu thồi
P2O5 cao‖.
Tình hình khai thác sản xuất quặng phốt phát trên thế giới giai đoạn 1998 – 2012
[89].
Hình 1.2: Tình hình sản xuất quặng phốt phát trên thế giới giai đoạn 1998 - 2012
Theo số liệu công bố trên của cơ quan khảo sát địa chất Hoa Kỳ thì khối lượng
quặng phốt phát khai thác trên thế giới trong giai đoạn 1998 – 2001 có sự giảm nhẹ. Tuy
9
nhiên xu hướng chung là tăng, đặc biệt trong giai đoạn 2009 – 2012 tăng mạnh, từ 160
triệu tấn (năm 2009) đến 210 triệu tấn (2012), lượng quặng phốt phát khai thác sẽ còn tiếp
tục tăng. Theo [89] dự báo thì sản lượng khai thác quặng phốt phát trong năm 2016 ước đạt
245 triệu tấn còn trong năm 2017 là 260 – 290 triệu tấn. Cùng quan điểm dự báo sản lượng
khai thác quặng phốt phát sẽ tăng [53] đưa ra dự tính sản lượng khai thác sẽ tăng trung
bình khoảng 1% mỗi năm và xây dựng đồ thị mô phỏng việc khai thác quặng phốt phát.
Hình 1.3: Mô hình dự báo khai thác quặng phốt phát trên thế giới [53,89]
Theo mô hình dự báo thì việc khai thác quặng phốt phát sẽ tăng dần và đạt cực đại
vào năm 2034 sau đó sản lượng khai thác giảm dần. Điều này có thể do trữ lượng tại các
điểm mỏ trở lên cạn kiệt và việc khai thác tại các điểm mỏ càng trở lên khó khăn, đòi hỏi
công nghệ khai thác hiện đại.
1.1.1.5 Các vấn đề tài nguyên quặng phốt phát cần giải quyết
Quặng phốt phát gồm 2 loại chính là loại có nguồn gốc trầm tích và loại có nguồn
gốc macma, trong đó loại có nguồn gốc trầm tích chiếm khoảng 80%. Nguồn trữ lượng và
tài nguyên quặng phốt phát trên thế giới rất lớn, theo IFDC công bố năm 2010 thì trữ lượng
là 60 tỷ tấn, tài nguyên là 290 tỷ tấn. Với tốc độ khai thác như hiện nay thì trữ lượng quặng
phốt phát sẽ khai thác trong 380 năm còn khai thác hết tài nguyên quặng phốt phát sẽ là
900 năm [53].
10
Tuy tài nguyên quặng phốt phát trầm tích trên thế giới còn rất lớn nhưng chất lượng
của nhiều mỏ loại này đang giảm mạnh. Ví dụ, bậc hàm lượng P2O5 tiêu chuẩn trong quặng
phốt phát tại Florida (Hoa Kỳ) và Maroc đã giảm từ trung bình 34% - 35,2% trước đây
xuống còn 31,5% hiện nay [3].
Sự suy giảm chất lượng quặng phốt phát còn được thể hiện cụ thể ở việc khai thác
quặng phốt phát có hàm lượng P2O5 thấp ngày càng tăng trong khi quặng có hàm lượng
P2O5 cao có xu hướng giảm [87].
Hình 1.4: Các hàm lượng P2O5 trong quặng phốt phát trên thị trường
Từ năm 2000 đến nay trong khi khai thác quặng 31% P2O5 và quặng dưới 30%
P2O5 ngày càng tăng nhanh thì sản lượng khai thác quặng 32%, 34%, 36% có xu hướng
giảm. Sự suy giảm chất lượng quặng phốt phát đặt ra cho thế giới một yêu cầu đó là làm
giàu quặng phốt phát nghèo và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên phốt phát.
Vấn đề làm giàu quặng phốt phát nghèo đã xuất hiện trên thế giới từ lâu, tuy nhiên
vấn đề này càng ngày càng trở lên cấp thiết. Các phương pháp làm giàu quặng phốt phát
phổ biến trên thế giới hiện nay là:
- Phương pháp sàng (phân cấp hạt);
- Phương pháp rửa;
11
- Phương pháp tách dòng (xiclon thủy lực);
- Phương pháp nhiệt (nung);
- Phương pháp tuyển nổi;
- Phương pháp tuyển từ [52,53].
Các phương pháp này có thể áp dụng độc lập hoặc kết hợp với nhau nhằm mục đích
nâng cao hàm lượng P2O5 lớn hơn 30% (yêu cầu nguyên liệu của hầu hết các công nghệ
sản xuất liên quan đến sản xuất từ quặng phốt phát hiện nay).
1.1.2. Giới thiệu về quặng apatit Lào Cai
1.1.2.1 Giới thiệu chung
Mỏ apatit Lào Cai nằm dọc bờ phải sông Hồng, kéo dài hơn 100 km từ Trịnh
Tường qua Bát Sát, Cam Đường đến Tam Đỉnh (Bảo Hà). Về phía tây bắc, mỏ còn kéo dài
sang Vân Nam. Mỏ do dân địa phương phát hiện từ 1924, được Frômagiê (J. Fromaget)
nghiên cứu về địa chất (1934, 1941), Pháp khai thác thời kì 1940 - 1944, sau chuyển cho
một công ty Pháp - Nhật. Năm 1955, được Kanmưkôp (A. F. Kanmykov) nghiên cứu chi
tiết về địa chất.
Hình 1.5: Mỏ Apatit Lào Cai
12
Quặng apatit Lào Cai gồm 2 kiểu là trầm tích và phong hóa. Kiểu trầm tích gồm các
khoáng vật chủ yếu: apatit, dolomit, canxit, thạch anh, muscovite. Chúng được đặc trưng
bởi độ chứa dolomit cao, quặng cứng, chặt sít, màu xám, độ ẩm nhỏ. Kiểu phong hóa gồm
các khoáng vật chủ yếu: apatit, thạch anh, muscovite và fenspal. Chúng được đặc trưng bởi
độ lỗ hổng cao 5-10% thậm chí 30 – 40%, nửa cứng hoặc bở rời, màu xám nhạt, nâu nhạt
hoặc vàng nâu, có độ ẩm lớn. Kiểu phong hóa tàn dư được làm giàu do kết quả rửa lữa hầu
như hoàn toàn cacbonat của kiểu quặng trầm tích bị biến chất và các đá cacbonat – thạch
anh – muscovite chứa apatit. Về mặt không gian, kiểu quặng phong hóa tàn dư nằm trùng
với đới phong hóa hóa học phân bố ở trên mức nước ngầm có độ sâu trung bình 30 – 60m,
đôi khi lên tới 100m. Còn kiểu trầm tích bị biến chất nằm dưới mạch nước ngầm trùng với
đới chưa phong hóa hóa học [4]
Theo [1] thì vị trí của 2 kiểu này được chỉ ra rõ hơn theo hình dưới:
Hình 1.6: Cấu tạo kiến trúc của các tầng quặng
+ Tầng KS4 (còn gọi là tầng dưới quặng) là phần nham thạch apatit – cacbonat – thạch anh
– muscovite có chứa cacbon. Nham thạch của tầng này thường có màu xám sẫm, hàm
lượng cacbon tương đối cao, khoáng vật chứa cacbonat là dolomit và canxit trong đó
dolomit nhiều hơn canxit. Quặng ở tầng này thuộc phần phong hóa có hàm lượng P2O5
trung bình 15%, còn phần chưa phong hóa có hàm lượng P2O5 từ 5-10%;
13
