Nghiên cứu công nghệ luyện sten đồng từ quặng sunfua đồng

MỤC LỤC
Lời cam đoan……………………………………………………………………………………….i
Tóm tắt luận văn…………………………………………………………………………………..ii
MỤC LỤC…………………………………………………………………………………………………….1
Danh mục hình……………………………………………………………………………………..…………2
Danh mục bảng……………………………………………………………………………………………….3
PHẦN I. LỜI MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………………3
I.1. Đồng và các đặc tính lý, hóa học của đồng………………………………………………………………4
I.2. Các ứng dụng của đồng………………………………………………………………………….......…...4
I.3.Các dạng tồn tại của đồng trong tự nhiên………………………………………………………………...6
PHÂN II. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU QUẶNG ĐỒNG SUNFUA………………………………..8
II.1. Giới thiệu sơ lược về nguồn quặng đồng sunfua ở Việt Nam…………………………………………….8
II.2.Tình hình khai thác quặng đồng trong và ngoài nước…………………………………………….………8
II.2.1.Tình hình khai thác quặng đồng ngoài nước……………………………………………………………………8
II.2.1.2. Quặng đồng phong hóa………………………………………………………………………………………..10
II.2.2.Tình hình khai thác và chế biến đồng tại Việt Nam…………………………………………………………...11
II.3. Tình hình nghiên cứu và chế biến quặng đồng sunfua…………………………………………………..12
II.3.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước……………………………………………………………………..12
II.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước……………………………………………………………………...17
II.4. Mục tiêu nghiên cứu…………………………………………………………………………….………..30
II.5.Đối tượng nghiên cứu. ……………………………………………………………………………………30
PHẦN III. CƠ SỞ LÝ THUYẾT…………………………………………………………………………...32
III.1. Xỉ trong quá trình nấu luyện đồng……………………………………………………………………...32
III.1.1. Xỉ là gì………………………………………………………………………………………………...32
III.1.2. Tính chất và yêu cầu của xỉ luyện đồng………………………………………………………………32
II.1.3.Thành phần xỉ luyện đồng và ảnh hưởng của xỉ đến các tính chất khác……………………………….36
III.1.4. Những nguyên nhân tổn thất đồng theo xỉ khi luyện Sten……………………………………………38
III.2. Chọn thành phần xỉ cho quá trình luyện Sten Đồng………………………………………………….....39
PHẦN IV. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………………………………45
IV.1.Nguyên liệu và thiết bị nấu luyện Sten đồng……………………………………………………….…….45
IV.1.1. Nguyên liệu………………………………………………………………………………………………..………45

IV.1.2. Thiết bị…………………………………………………………………………………………………………….51
IV.2. Phương pháp nguyên cứu…………………………………………………………………………….............................55
PHẦN V. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………………………………………………57
V.1. Nấu luyện Sten đồng :………………………………………………………………………………..….57
V.2. Tính toán phối liệu……………………………………………………………………………………….58
V.3. Quá trình nấu luyện:..................................................................................................................................59
V.3.3. Kết quả nấu luyện...................................................................................................................................62
PHẦN VI. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................................................67
V.1. Kết Luận:……………………………………………...…………………………………………………67
V.2. Kiến nghị………………………………………………………………..………………………………67
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………………………………….68

1


Danh mục hình
Hình 1: Biểu đồ phân bố tỉ lệ tiêu thụ đồng trên thế giới ..........................................3
Hình 2: Các khoáng vật của đồng............................................................................12
Hình 3: Sơ đồ công nghệ luyện đồng sunfua trên thế giới.......................................13
Hình 4: Sơ đồ công nghệ luyện đồng của các nhà khoa học Mỹ (1975)..................18
Hình 5: Mẫu quặng chứa chalcopyrit và lượng nhỏ azurit, malachit ở mỏ Sin
Quyền........................................................................................................................20
Hình 6:Sơ đồ công nghệ tuyển nổi quặng sunfua đồng có hàm lượng pyrit cao ....21
Hình 7. Các thiết bị dây chuyền hỏa luyện của nhà máy Luyện đồng Tằng loỏng.25
Hình 8: Vị trí mỏ quặng kim loại khu vực tỉnh Sơn La...........................................27
Hình 9- Mẫu quặng chancopirite (sunfua) và quặng đồng phong hóacủa mỏ đồng
Sao Tua, Mộc Châu, Sơn La ...................................................................................28
Hình 10: Vị trí mỏ quặng đồng Sao Tua xã Tân Hợp, Mộc Châu, Sơn La..............29
Hình 12: Sơ đồ công nghệ chế biến quặng đồng phong hóa tại nhà máy luyện kim
đồng Sao Tua thuộc công ty cổ phần khoáng sản Tây Bắc......................................30

Hình 11: Nhà máy luyện kim đồng thuộc Công ty CPKS Tây Bắc tại mỏ Sao
Tua............................................................................................................................30
Hình 13. Giản đồ xỉ của F.M.Lôxcutôp..................................................................38
Hình 14 - Độ sệt của xỉ hệ CaO – Fe2O3 – SiO2 có  5% Al2O3 ở 1300oC ( poa )
..................................................................................................................................44
Hình 15 - Giản đồ trạng thái hệ sulfua Fe – S ở nhiệt độ >400oC...........................44
Hình 16- Giản đồ trạng thái hệ sulfua Cu–S............................................................46
Hình 17- Giản đồ trạng thái xỉ hệ CaO-FeOx-SiO2 .................................................47
Hình 18: Nhiễu xạ XRAY mẫu quặng đồng sunfua Sao Tua-Sơn La
Chalcopyrite 9,12%, Pyrite 1,78%; Quarts 25%; calcite 5,95%..............................50
Hình 19: Nhiễu xạ XRAY mẫu quặng đồng sunfua Sao Tua-Sơn La sau tuyển
Chalcopyrite 39,58%; Quarts 12,5%; calcite 6,25% ................................................50
Hình 20. Tình trạng xâm thực của gạch Manhêzit được sản xuất........................... 52
Hình 21: Chế tạo lò điện hồ quang công suất 150 KVA phòng Công nghệ kim loại.57
Hình 22 : lò hồ quang nấu luyện............................................................................. 61
Hình 23: ra liệu trong quá trình nấu luyện Sten đồng .............................................66
Hình 24: Sten đồng + xỉ đồng .................................................................................68
Hình 24: Xỉ hệ CaF2-CaO-FeOx-SiO2 ở nhiệt độ 1400oC........................................69

2


Danh mục bảng
Bảng 1: Các khoáng vật quặng chứa đồng và đặc tính cơ-lý của chúng................... 7
Bảng 2. Yêu cầu chất lượng tinh quặng đồng theo tiêu chuẩn ngành của Liên Xô cũ
……………………………………………………………………………………..10
Bảng 3. Phân tích EDX thành phần quặng sunfua nguyên khai Mỏ Sao Tua..........50
Bảng 4. Kết quả phân tích EDX thành phần tinh quặng sunfua sau tuyển ..............50
Bảng 5. Kết quả phân tích EDX thành phần một trong số các mẫu quặng trước và
sau tuyển sơ bộ quặng đồng sunfua Sao Tua-Sơn La...............................................49

Bảng 6. Thành phần hóa học bột Graphite..............................................................53
Bảng7. Thành phần hóa học, cơ lý tính bột Manhêzit..............................................54
Bảng 8. Thành phần hóa học vôi nung.....................................................................54
Bảng 9.Thành phần hóa học Quăczit .......................................................................56
Bảng 10.Thành phần hóa học huỳnh thạch ..............................................................57
Bảng 11. Thành phần Sten sau nấu luyện trong lò hồ quang 150KVA sau khi bổ
sung huỳnh thạch vào phối liệu nấu luyện ..............................................................71
Bảng 12.Thành phần xỉ sau nấu luyện trong lò hồ quang 150KVA sau khi bổ sung
huỳnh thạch vào phối liệu nấu luyện………………………………………………………………………………..71

3


PHẦN I. LỜI MỞ ĐẦU
I.1. Đồng và các đặc tính lý, hóa học của đồng
Đồng (ký hiệu hóa học là Cu) là nguyên tố thuộc nhóm I B chu kỳ 4 ở vị
trí số 29 trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Đồng kim loại là
chất ở thể rắn có màu vàng ánh đỏ, có độ dẫn điện (5,96x107 /Ω·m) và độ dẫn nhiệt
cao (401 W/m·K). Đồng tinh khiết khá mềm và dễ uốn, độ cứng theo thang bảng
Mohs từ 2,5 đến 3, tỷ trọng 8,93 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 1084,650C và nhiệt độ
sôi 25620C, có độ dẫn điện gấp 57 lần so với Thủy ngân (Hg). Do là kim loại có
hoạt tính bề mặt thấp nên đồng có thể tồn tại trong tự nhiên dưới dạng kim loại
nguyên chất với hai trạng thái hóa trị là 1 và 2. Đồng là một trong rất ít kim loại có
khả năng tái sinh. Đồng kim loại tái chế có các đặc tính cơ-hóa-lý tương tự như
đồng kim loại mới được tinh luyện từ quặng. Người ta ước tính hiện nay vẫn đang
sử dụng ít nhất 80% lượng đồng được khai thác và chế biến trên thế giới.
I.2. Các ứng dụng của đồng
Đồng được con người sử dụng khoảng từ năm 8700 trước công nguyên (TCN).
Tuy nhiên công nghiệp khai thác và chế biến đồng trên thế giới chỉ phát triển mạnh
mẽ từ đầu thế kỷ 20. Biểu đồ phân bố tỉ lệ tiêu thụ đồng trên thế giới được thể hiện

ở hình 1
42%
12%

Hình 1: Biểu đồ phân bố tỉ lệ tiêu thụ đồng trên thế giới
Đồng là nguyên liệu quan trọng trong nền công nghiệp. Về khối lượng tiêu
thụ, đồng xếp hàng thứ ba trong các kim loại, chỉ sau thép và nhôm. Do tính dẫn

4


điện, dẫn nhiệt tốt, độ bền khá cao, là vật liệu dễ dát mỏng, dễ uốn nên đồng và hợp
kim đồng được sử dụng rộng rãi làm dây dẫn điện trong các thiết bị điện công
nghiệp và dân dụng. Ngoài ra, đồng và hợp kim đồng còn được sử dụng nhiều trong
ngành chế tạo máy, xây dựng, sản xuất điện cực,... Các hợp chất đồng như đồng
oxit, đồng sunfat, đồng oxyclorua... cũng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực
như nông nghiệp, đóng tàu, bảo quản gỗ,... Cụ thể như sau:
a) Trong lĩnh vực sản xuất ống dẫn: Đồng được sử dụng rộng rãi để sản xuất
ống dẫn và các phụ kiện bao gồm cả ống dẫn nước và dẫn khí, trong các lĩnh vực như
sản xuất tủ lạnh, điều hòa không khí, cấp khí cho các hệ thiết bị thí nghiệm, phân
tích... vì đồng dễ dàng chế tạo, thay đổi hình dáng, dễ hàn, tính dẫn điện cao.
b) Trong lĩnh vực điện tử, điện máy, kiến trúc và các sản phẩm gia dụng: Do
có tính dẫn điện cao (chỉ sau bạc) nên 65% sản lượng đồng trên thế giới được sử
dụng trong lĩnh vực điện tử, điện máy như: sản xuất dây dẫn điện và động cơ điện
gồm máy phát điện; máy biến áp; rơ le điện, thiết bị chuyển mạch điện; bộ dẫn sóng
cho các bức xạ vi sóng.
c) Trong lĩnh vực xây dựng: Với 25% sản lượng đồng được sử dụng trong
công nghiệp xây dựng do đồng là vật liệu bền và có tính mỹ thuật cao.
d) Trong ngành giao thông vận tải: Tàu hỏa, tàu điện, ôtô cũng như xe tải tất
cả đều sử dụng đồng với chức năng làm ống dẫn nhiên liệu, dẫn khí, dây dẫn điện,

bộ tản nhiệt. Hợp kim đồng – niken được sử dụng trong tàu thủy làm vỏ tàu, giảm
ăn mòn, tiết kiệm nhiên liệu. Lĩnh vực giao thông vận tải đã tiêu thụ khoảng 7% sản
lượng đồng thế giới mỗi năm.
e) Ứng dụng trong nông nghiệp, y sinh: Đồng sulfat (CuSO4) được sử dụng
như một loại chất kiểm soát tảo trong các hồ nước, ao; đồng thời còn được sử dụng
trong làm vườn dưới dạng bột và thuốc xịt để diệt nấm mốc.
f) Ứng dụng trong công nghiệp hóa chất, phụ gia
Đồng được sử dụng làm chất phụ gia trong sản xuất men gốm sứ và chất tạo
màu cho sản xuất thủy tinh.
Trong bình chữa cháy đồng sử dụng ở dạng bột để dập tắt các đám cháy liti

5


hoặc các đám cháy kim loại.
Đồng thường được sử dụng cả trong kỹ thuật mạ điện.
I.3.Các dạng tồn tại của đồng trong tự nhiên
Trong vỏ trái đất hàm lượng trung bình của đồng là 0,003%. Đồng có thể tồn
tại ở dạng tự sinh hoặc trong các khoáng vật khác nhau ở dạng đồng hành với
khoáng vật niken. Những khoáng vật chính của đồng là: cancosin (Cu2S) chứa
79.8%Cu, cuprit (Cu2O) chứa 88.8%Cu, covelin (CuS) chứa 66.5%Cu, cancopirit
(CuFeS2) chứa 34.57%Cu và malachit (CuCO3.Cu(OH)2).
Theo đặc điểm khoáng vật có thể phân loại các khoáng vật chứa đồng thành
các nhóm như trong Bảng 1.
Bảng 1: Các khoáng vật quặng chứa đồng và đặc tính cơ-lý của chúng
Khoáng vật

Công thức

Cu (%)

Độ cứng

Tỷ trọng

(Mohs)

riêng (g/cm3)

Chalcopyrit

CuFeS2

34,5

3,5

4,1− 4,3

Chalcocit

Cu2S

79,8

2,5− 3

5,5− 5,8

Covellit

CuS

66,5

1,5− 2

4,6− 4,8

Bornit

Cu5FeS4

63,3

3− 3,25

4,9− 5,3

Tetrahedrit

(Cu,Fe)12Sb4S13

32-45

3,5− 4

−

Malachit

Cu2CO3(OH)2

57,3

3,5− 4

3,6− 4

Tennantit

Cu12As4S13

51,75

3− 4,5

4,65

Azurit

Cu3(CO3) 2(OH)2

55,1

3,5− 4

3,77− 3,89

Cuprit

Cu2O

88,8

3,5− 4

6,1

37,9

2,5− 3,5

1,9− 2,4

58,45

3− 3,5

3,75-3,78

Chrysocolla
Atacamite

(Cu,Al)2H2Si2O5(OH)4.nH2
O
Cu2Cl(OH)3

6

Ở nước ta quặng đồng nằm rải rác và phân bố nhiều khu vực phía bắc, nhất là
khu vực Tây Bắc như mỏ Sin Quyền ở Lào Cai. Ngoài ra còn một số mỏ nhỏ phân
bố ở hầu khắp các tỉnh như Hòa Bình, Sơn La, Bắc Giang, Lai Châu,... Phần lớn các
mỏ đồng này là đồng sunfua, trong khi đó mỏ đồng sunfua tại Việt Nam trữ lượng
lại không lớn.
Để chế biến làm giàu quặng đồng có hiệu quả, việc nấu luyện sten Cu là cần
thiết được thực hiện.

7


PHÂN II. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU QUẶNG ĐỒNG
SUNFUA
II.1. Giới thiệu sơ lược về nguồn quặng đồng sunfua ở Việt Nam
Việt Nam có trữ lượng đồng vào loại khá: Các vùng mỏ quặng đồng chính ở
Sin Quyền, Phan Si Pan, Sông Đà, Tri Năng, Tam Kỳ, Tây Ninh. Mỏ đồng Sin
Quyền được phát hiện từ cuối thập kỷ 50 thế kỷ XX và đến nay đã được thăm dò
đánh giá trữ lượng đồng cùng kim loại đi kèm như vàng, bạc, đất hiếm... Mỏ đồng
Sin Quyền là mỏ đồng lớn nhất Đông Nam Á với trữ lượng tổng cộng trên 100 triệu
tấn tinh quặng sunfua đồng (chứa khoảng 1 triệu tấn đồng trị giá gần 200 nghìn tỷ
đồng hay 10 tỷ USD). Ngoài ra nước ta có rất nhiều điểm quặng sunfua đồng với
trữ lượng nhỏ hơn nằm rải rác ở các tỉnh phía Bắc như Hòa Bình, Sơn La, Lai Châu,
Điện biên, Thanh hóa, Thái nguyên … Các mỏ quặng nhỏ đều có thể khai thác tận
thu vì hiệu quả kinh tế của việc chế biến quặng đồng thành đồng kim loại tương đối
cao và công nghệ đơn giản.
Một số đặc điểm chung của quặng đồng ở Việt Nam như sau:
* Quặng đồng chủ yếu phân bố theo hướng Tây Bắc - Đông Nam. Ngoài ra còn
gặp hai dải đồng theo hướng kinh tuyến dọc đứt gẫy Điện Biên, Lai Châu, Hoà
Bình, Thanh Hoá.

* Quặng đồng xuất hiện nhiều trên đới Fansipan Sông Đà, Ninh Bình, nơi có lộ diện
các đá biến chất của hệ tầng Sin Quyền, các rìa của một miền võng có kèm theo
nhiều hoạt động mạnh mẽ của macma bazo và siêu bazo.
* Quặng đồng gặp tại các không gian máng quặng như sau: Vùng quặng đồng Lào
Cai, dải quặng đồng Pin Ngạn Chải - Khe Thiên, đới quặng đồng Sông Đà (trong
đới quặng đồng này có vùng quặng đồng Tạ Khoa và vùng quặng đồng Sìn Hồ). Dải
quặng đồng Lai Châu - Điện Biên, Hoà Bình .
II.2.Tình hình khai thác quặng đồng trong và ngoài nước
II.2.1.Tình hình khai thác quặng đồng ngoài nƣớc.
II.2.1.1. Quặng sunfua đồng

8


Các quặng đồng có hàm lượng đồng trong khoáng chứa đồng ở dạng hợp
chất oxit không vượt quá 10 - 15% so với tổng hàm lượng đồng trong quặng đầu
được coi là quặng sunfua đồng.
Việc khai thác và tuyển quặng sunfua đồng được phát triển mạnh mẽ ở Liên
Xô, Hoa Kỳ, Canada, Pêru và Zambia. Trong số các khoáng vật sunfua đồng có 3
khoáng vật: chalcopyrit, chalcocit và bornit là có ý nghĩa công nghiệp nhất .
Phương pháp chính tuyển quặng sunfua đồng là tuyển nổi. Khi tuyển nổi, các
sunfua dễ dàng được tách khỏi đất đá thải .Thường các sunfua đồng được làm nổi
tốt trong môi trường có vôi (pH = 8 - 11), đồng thời vôi đè chìm pyrit. Trong một số
trường hợp để tăng thực thu vàng người ta sử dụng CuSO4 làm thuốc kích động
chalcopyrit và pyrit hoặc tiến hành tuyển nổi ở pH thấp. Các xantat (amin, etyl,
izopropin, butyl) và aeroflot là thuốc tập hợp tốt đối với sunfua đồng. Việc áp dụng
các aeroflot ít có hoạt tính với pyrit, tạo điều kiện cho việc chọn riêng các khoáng
vật đồng và pyrit. Thuốc tạo bọt là dầu thông, BK201... Quặng có chứa nhiều các
khoáng đồng thứ sinh thông thường được tuyển nổi với việc sử dụng phối hợp các
thuốc tập hợp khác nhau ở mức chi phí khá cao, đồng thời sử dụng các thuốc tạo bọt

mạnh
Sơ đồ công nghệ tuyển nổi quặng sunfua đồng có hàm lượng pyrit thấp là
đơn giản nhất. Khi có nhiều pyrit người ta tiến hành: hoặc là tuyển nổi chọn riêng
tuần tự đồng, sau đó pyrit; hoặc tuyển nổi tập hợp đồng - pyrit với việc tuyển tách
tiếp theo các khoáng vật đồng từ quặng tinh tập hợp đồng - pyrit.
Việc tuyển nổi quặng sunfua đồng có thể thu được tối đa đồng và còn hạn
chế được các tạp chất có hại cho quá trình luyện đồng về sau. Việc tuyển nổi quặng
có thể tham khảo tiêu chuẩn chất lượng tinh quặng tuyển của các tác giả Liên Xô
(cũ) ở nêu trong bảng 2.

9


Bảng 2. Yêu cầu chất lượng tinh quặng đồng theo tiêu chuẩn ngành của
Liên Xô cũ (OCT 48 - 77 - 74)
Mac
tinh
quặng

Hàm
lượng

Hàm lượng tạp
chất, ≤ (%)
Zn
Pb

Mac
tinh
quặng

Hàm
lượng

Hàm lượng tạp
chất, ≤ (%)
Zn
Pb

Cu, 
Cu, 
(%)
(%)
KM-0
40
2
2,5
KM-5
20
10
KM-1
35
2
3
KM-6
18
11
KM-2
30
3

3,5
KM-7
15
11
KM-3
25
5
4
ППМ-8
12
11
KM-4
23
10
7
Ghi chú: 1. KM – Tinh quặng đồng
2. Hàm lượng Mo trong tinh quặng đồng cần ≤ 0,12%, độ ẩm ≤ 13%
(không sấy).
3. ППМ-8 là sản phẩm trung gian.

8
9
9
9

II.2.1.2. Quặng đồng phong hóa
Quặng đồng phong hóa phần lớn được thành tạo do quá trình oxy hóa lâu
dài, tạo ra dạng quặng thứ sinh, xảy ra ở tầng trên của quặng sunfua đồng. Đa số
quặng phong hóa được khai thác ở các mỏ quặng sunfua lớn. Các khoáng vật chứa
đồng phong hóa phổ biến nhất là malachit, azurit, cuprit, tenorit, chrysocolla,

atacamit, diopta, chalcantit và brochantit.
Theo tính nổi, các khoáng vật đồng phong hóa được chia ra thành: nhóm các
khoáng vật dễ nổi, khó nổi và không nổi được.
Malachit và azurite nổi khá tốt sau khi sunfua hóa bằng Na2S, với việc sử
dụng thuốc tập hợp sulfohydril. Khi đi kèm với thạch anh, các khoáng vật này có
thể tuyển nổi bằng axit cacboxylic hoặc xà phòng ở pH = 8,5 - 9.
Quá trình thủy luyện phối hợp với tuyển nổi để chế biến quặng oxit đồng
được áp dụng rộng rãi ở Liên Xô, Hoa Kỳ và các nước khác (Nhật, Nicaragoa...)
quặng không nổi được cùng với các khoáng vật thông thường (malachite, azurite,
cupit, chrysocolla...) chứa các silicat Al - Cu phức tạp và các hydroxit Fe - Cu, được

10


áp dụng phương pháp dựa trên cơ sở hoàn nguyên các khoáng vật đồng oxit thành
đồng kim loại. Nung hoàn nguyên quặng đã nghiền sau khi trộn chúng với than và
muối ăn, tiếp tục hòa tách bằng axit sulfuric, xi măng hóa đồng hòa tan bằng sắt
nghiền mịn - 0,5 mm và tuyển nổi đồng .
Sáng chế của Tiệp Khắc trong tuyển nổi quặng đồng chứa tập hợp các oxit
đồng bằng phương pháp tuyển nổi sau khi sunfua hóa sử dụng thuốc tập hợp
etylxantat, thuốc tạo bọt, cho thêm các hợp chất của florua (ví dụ NH4F và Na2S) để
nâng cao thực thu đồng. Khâu tuyển tiếp theo bao gồm phối hợp hòa tách quặng
đuôi tuyển nổi đồng bằng axit sunfuric 1%, xi măng hóa đồng bằng bột sắt và tuyển
nổi đồng xi măng bằng etylxantat và thuốc tạo bọt ở pH = 3,9 - 4,1 .
Trên hình 2(trang 5) trình bày một số hình ảnh điển hình về các dạng tập hợp
khoáng chalcopyrit và azurit - malachit đi kèm cùng các đá khác như thạch anh, đá
vôi, flourit... ở các mỏ quặng đồng trên thế giới.
II.2.2.Tình hình khai thác và chế biến đồng tại Việt Nam
Quặng đồng được tìm thấy trong ba khu vực ở miền Bắc Việt Nam gồm:
Phía Tây của bờ sông Hồng giữa biên giới Lào Cai Việt Nam và Trung Quốc; lưu

vực sông Lục Ngạn ở phía đông bắc Sơn La và khu vực ở phía Tây Bắc đồng bằng
Bắc Bộ. Ngoài ra, các tụ khoáng đồng cũng đã được phát hiện tại Bắc và Trung Trung Bộ như Thanh Hóa, Quảng Bình, Quảng Ngãi...Tuy nhiên, vùng quặng có trữ
lượng lớn tập trung chủ yếu ở vùng Tây Bắc như vùng Sinh Quyền (Lào Cai), vùng
Bản Phúc (Sơn La). Quặng đồng Bản Phúc được tìm thấy từ những năm 1960, được
xếp vào loại giàu, hàm lượng đồng 0,5 - 2,5% Cu, hàm lượng vàng 2 g/t Au và một
lượng khá lớn niken.
Trữ lượng đồng Việt Nam được dự báo vào khoảng 2,21 triệu tấn, trong đó
đã thăm dò đánh giá được 1,24 triệu tấn. Trong số các khu vực đã đánh giá trữ
lượng, mỏ đồng Sinh Quyền (Bát Xát - Lào Cai) có trữ lượng lớn nhất (100 triệu
tấn) và có nhiều loại khoáng sản có ích khác đi kèm như vàng (khoảng 40 tấn), đất
hiếm, lưu huỳnh, sắt... và sơ chế thành nguyên liệu thô để thương mại. Chính vì thế
trong luận văn chúng tôi tập trung vào giới thiệu tình hình khai thác và chế biến sâu

11


của hai mỏ Sin Quyền và Sao Tua.
Hiện nay, tại Việt nam nhiều mỏ quặng đồng đã được tiến hành khai thác và
chế biến. Qua khảo sát thăm dò, chúng tôi mới thấy chỉ có 2 mỏ đồng được khai
thác và chế biến sâu thành kim loại trên quy mô công nghiệp, đó là mỏ đồng Sin
Quyền (Lào Cai) và mỏ đồng Sao Tua (Sơn La). Các mỏ khác chủ yếu chỉ đầu tư ở
quy mô nhỏ cho khai thác và sơ chế thành nguyên liệu thô để thương mại. Chính vì
thế trong luận văn chúng tôi tập trung vào giới thiệu tình hình khai thác và chế biến
sâu của hai mỏ Sin Quyền và Sao Tua.
II.3. Tình hình nghiên cứu và chế biến quặng đồng sunfua.
II.3.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc.
Việc nghiên cứu và sản xuất đồng đã có từ rất lâu trên thế giới. Cách đây cỡ
6500 năm trước công nguyên đã từng có một xưởng luyện đồng từ quặng trên cao
nguyên Anatonia của Thổ Nhĩ Kỳ và năm 1958 Melat (người Anh) trong một lần
khai quật đã tìm được những cục xỉ đồng này.

Trước khi công nghệ điện phân xuất hiện, ngoài phương pháp luyện kim
truyền thống, người ta đã biết dùng phương pháp kết tủa (xi măng hóa) để thu đồng
kim loại từ dung dịch đồng sunfat. Vào thời vua Lui An (những năm 177- 122 trước
Công nguyên) người Trung Hoa đã áp dụng phương pháp này. Vào năm 1070, một
nhà máy "xi măng hóa" ở vùng Choang san đã có sản lượng hàng năm là 190 tấn
đồng. Vào thời Trung cổ, nhà giả kim thuật Paracelsus ở châu Âu (1493- 1541) đã
miêu tả phương pháp xi măng hóa trong cuốn sách của mình. Vào những năm 1750
ở Tây Ban Nha, lần đầu tiên người ta đã tiến hành phương pháp ngâm chiết đống
lớn để sản xuất đồng sunfat ở quy mô công nghiệp. Thoạt đầu, quặng đồng được
nghiền nhỏ rồi rải trên các bản gỗ dầy. Các lớp quặng đồng và đệm gỗ được xếp lần
lượt chồng lên nhau tạo ra một khối có kết cấu vững chắc. Phía dưới cùng là phần
đáy hơi nghiêng và không thấm nước. Tiếp đó, người ta châm lửa đốt gỗ để gỗ cháy
từ dưới lên trên và khi việc này hoàn thành thì tưới nước dần dần từ phía trên
xuống. Nước thấm qua đống quặng đã thiêu kết và hòa tan cả đồng, sắt ở dạng
sunfat. Dung dịch muối sunfat được tách sắt để lấy đồng sunfat tương đối sạch dùng

12


cho các quá trình xử lý tiếp theo.
Hình 2: Các khoáng vật của đồng

Chalcopyrit (Zacatecas, Mexico)

Chalcocit (Cornwall, England)

Azurit (Mai Sơn, Sơn La, Việt Nam)

Malachit (Yudnamutana Australia)

Hình 2: Ảnh đặc trưng của một số tập
hợp khoáng chứa đồng đặc xít trên
thế giới

Atacamite (Atacama Chi Lê)

(Nguồn: www.mindat.org)

Ngày nay với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, công nghệ luyện
đồng từ nguồn quặng sunfua có nhiều phương pháp khác nhau:

13


 Công nghệ hỏa luyện và điện phân thường dùng phổ biến trên thế giới mô tả
ngắn gọn theo sơ đồ hình 3 dưới đây:

Sunfua đồng

Tuyển nổi

Tinh quặng
đồng Cu>20%
Nấu luyện

Đồng thô
Cu>95%

Luyện chảy

Stên thô
Cu>40%

Tinh luyện

Đồng thô
Cu>99,5

Điện phân

Đồng sạch
Cu>99,95%

Hình 3: Sơ đồ công nghệ luyện đồng sunfua trên thế giới
Ưu điểm của phương pháp này là quá trình luyện nhanh gọn, có tỷ lệ thu hồi
đồng từ tinh quặng tương đối cao đạt trên 95%. Nhược điểm cơ bản đã tạo ra chất
thải công nghiệp là xỉ nấu luyện (xỉ đồng) chứa tới 1% Cu và các kim loại nặng
khác nhau. Chi phí xử lý tiêu hủy bắt buộc các chất thải này rất lớn, có thể dẫn đến
phá sản nhà máy nên các nhà đầu tư không chú trọng như trước đây.
* Phương pháp thủy luyện hòa tách quặng đồng chalcopyrit đã được các nhà khoa
học Mỹ xây dựng và phát triển từ những năm 1900 .
Quy trình thủy luyện trên là quá trình chuyển hóa chalcopyrit thành dạng dễ
hòa tan hơn Cu5FeS4, Cu3FeS4 và hỗn hợp của chúng để quá trình thủy luyện sau
được diễn ra thuận tiện.
Tuy nhiên quá trình chuyển hóa chalcopyrit này lại phức tạp do người ta dùng
thêm khí sunfua để phản ứng với chalcopyrit ở nhiệt độ 4600C – 5000C, áp suất 200
- 750mmHg. Quá trình phản ứng thủy luyện tiếp theo bao gồm các bước:

14

Hình 4: Sơ đồ công nghệ luyện đồng của các nhà khoa học Mỹ (1975)
Hòa tách sunfua với CuCl2 để hòa tan tinh quặng, do đó tạo thành một hỗn
hợp có chứa CuCl;
 Kết tinh CuCl từ dung dịch và tách các tinh thể CuCl ra khỏi dung dịch đó;
 Phản ứng các tinh thể CuCl với acid sulfuric và oxy để tạo ra các tinh thể
đồng sunfat;
 Tách tinh thể từ dung dịch đồng sunfat;
 Hòa tan các tinh thể đồng sulfat tách ra trong dung môi acid sulfuric.
 Điện phân dung dịch đồng sulfat tạo đồng kim loại ở catot.
Quy trình công nghệ này có nhược điểm lớn là phải đưa thêm lưu huỳnh ở
dạng khí hydrosunfua độc vào để thiêu chuyển hóa chancopirite thành các hợp chất
Cu5FeS4, Cu3FeS4. Ngoài ra quy trình công nghệ này còn phải sử dụng nhiều khâu
hòa tách, lọc, tiêu tốn khá nhiều dung môi tách chiết.
Tuy nhiên, đây cũng là một quy trình độc đáo vì có kết hợp giữa hỏa luyện
(thiêu ở nhiệt độ tương đối thấp 400-5000C), với thủy luyện gồm tách chiết, điện

15


phân ở điều kiện thông thường với mức đầu tư cơ bản không cao, dây chuyền máy
móc đơn giản.
Gần đây trên thế giới đã xuất hiện một số quy trình thủy luyện mới như:
* Quy trình công nghệ thủy luyện đồng mới từ quặng sunfua theo các phương pháp
Albion (Liên bang Nga đang chào bán dây chuyền thiết bị Albion cho Tổng công ty
khoáng sản Việt Nam). Phương pháp này cho phép sunfat hóa hòa tan đồng vào
dung dịch theo phản ứng tổng quát đối với tinh quặng chalcopyrit như sau:
CuFeS2 + 2Fe2(SO4)3  CuSO4 + 2S° + 5FeSO4
Đây là quy trình công nghệ đơn giản nhưng dây chuyền thiết bị lại đắt tiền,
nhược điểm chính là phải nghiền mịn quặng với kích thước hạt khoảng 80% đạt cỡ

8 - 12 m tốn kém nhiều năng lượng và vật liệu nghiền theo công nghệ Xstrata
IsaMill.
* Quy trình thủy luyện bằng phương pháp vi sinh vật được thực hiện nhờ các
phương thức trao đổi trực tiếp hoặc gián tiếp của vi sinh vật:
Cơ chế trực tiếp: MeS + O2

Vi khuẩn MeSO4

Cơ chế gián tiếp: Bước 1 -

MeS  Me2+ + S2-

Bước 2 -

Vi khuẩnSO42-

S2- + O2

Để quá trình trao đổi trực tiếp hoặc gián tiếp của vi sinh vật phát huy được tác
dụng, hạt quặng phải được nghiền mịn tối đa như phương pháp albion.
Nhìn chung các phương pháp thủy luyện có một số ưu điểm nổi bật là không
tạo ra chất thải nguy hại như xỉ đồng, không có hoặc thải ra ít khí thải. Quá trình
luyện có nhược điểm là diễn ra dài ngày; phải ngâm chiết quặng, thu hồi dịch nhiều
lượt. Tài liệu tham khảo về các công nghệ này đều không nêu rõ được tỷ lệ thu hồi
kim loại thực tế của cả quá trình. Do đó rất khó đánh giá được hết tính năng ưu việt
của chúng. Tuy vậy, hiện nay trên thế giới nhiều nước vẫn đẩy mạnh phát triển công
nghệ thủy luyện vì phát sinh ít các chất thải công nghiệp đòi hỏi phải xử lý môi
trường.

16

Hiện nay, các bí quyết của quy trình công nghệ thủy luyện đồng nêu trên được
bảo vệ nghiêm ngặt và được chào bán với giá rất cao. Ví dụ dây chuyền theo công
nghệ Albion được chào bán với giá khoảng 300 triệu USD – quá cao so với khả
năng của nhiều nước, trong đó có nước ta. Do đó để phát triển được công nghệ thủy
luyện theo ý đồ mới với chi phí thấp nhất, chỉ còn cách đầu tư nghiên cứu dựa vào
chính các nguồn nội lực (nhân lực, vật lực) của các nước này.
Theo số liệu thống kê thì phương pháp hoả luyện đã chế biến tới 70 – 80% sản
lượng đồng của thế giới, trong đó 90% lượng đồng sau hoả luyện tiếp tục tinh luyện
bằng phương pháp điện phân. Phương pháp thủy luyện chế biến tới 20 - 30% lượng
đồng của thế giới . Phương pháp thủy luyện ngày càng được ứng dụng sản xuất do
có nhiều ưu điểm nổi trội hơn so với hỏa luyện, đó là: Các quá trình dễ thực hiện,
máy móc thiết bị đơn giản, chủ yếu là các bể hòa tan, chi phí đầu tư thấp, có thể đầu
tư thành từng cụm với thiết bị công suất nhất định.
II.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
Ở nước ta, hầu như không có các nghiên cứu khoa học công nghệ về luyện
kim đồng được áp dụng vào thực tiễn sản xuất. Tuy nhiên, trong vòng 5 năm trở lại
đây, tại Lào cai đã xuất hiện tổ hợp luyện quặng sunfua đồng quy mô công nghiệp
vừa (trung bình) nhập dây chuyền công nghệ từ Trung quốc. Quy trình sản xuất của
dây chuyền này chủ yếu theo sơ đồ phổ cập ở hình 1. Tuy nhiên có áp dụng thử
nghiệm ý đồ mới là sử dụng nhiệt của phản ứng đốt cháy lưu huỳnh để nấu luyện ra
sten. Mặc dù lượng sten thu được chỉ khoảng 60%, còn lại 40% sten vẫn còn nằm
trong xỉ. Để thu hồi sten trong xỉ, nhà máy phải tiến hành nghiền lại xỉ và tuyển nổi
sten. Đây là biện pháp khắc phục tốn kém vì xỉ rất rắn và dai, gây tiêu hao rất nhiều
năng lượng và chi phí vật tư chịu mài mòn cho quá trình nghiền. Hiện nay nhà máy
đầu tư tiếp dây chuyền giai đoạn 2 là lò hồ quang công suất lớn nhằm bổ sung cho
khâu luyện xỉ sau nấu luyện ban đầu để thu hồi nốt sten, thay cho công đoạn nghiền
tuyển. Tuy nhiên trong cả hai trường hợp nghiền tuyển hoặc nấu luyện bổ sung, xỉ
thải cuối cùng vẫn còn chứa khoảng 0,8 - 1% Cu và các kim loại nặng khác nhau.

Do đó xỉ thải bị coi là chất thải công nghiệp nguy hại (tương tự như hạt nix ở Khánh

17


Hòa) và được chất đống trong phạm vi nhà máy với số lượng ước tính trong 5 năm
qua khoảng 300 ngàn tấn. Mỗi tấn xỉ thải đồng cần phải chi phí trung bình 10 triệu
đồng để xử lý tiêu hủy. Do đó để xử lý môi trường 300 ngàn tấn xỉ thải này thì cần
chi phí khoảng 3000 tỷ đồng. Nếu phải chấp hành bỏ ra 3000 tỷ đồng để xử lý tiêu
hủy 300 ngàn tấn xỉ thải thì chắc chắn nhà máy sẽ bị phá sản. Đây là tình trạng
chung của các nhà máy luyện đồng theo sơ đồ công nghệ ở hình 1 phổ biến trên thế
giới và đó chính là động lực để các nhà đầu tư luyện kim thế giới nghiêng dần về
phương hướng áp dụng các quy trình thủy luyện trong sản xuất đồng.
Đối với hệ quặng đồng đã phong hóa (dạng oxit, cacbonat như malachit
Cu2{(OH)2/CO3)}, azurit 2CuCO3.Cu(OH)3, cuprit Cu2O, chrysocol CuSiO3.2H2O
...), hiện nay đã xuất hiện nhà máy luyện kim đồng tại Sơn La, Bắc Giang chế biến
theo phương pháp thủy luyện có công suất xử lý 20 - 30 tấn quặng đồng hệ này (thu
được 1 - 2 tấn đồng kim loại/ngày đêm). Dây chuyền của nhà máy này cũng được
nhập từ Trung quốc, hoạt động trên nguyên tắc hòa tách trực tiếp đồng từ quặng
bằng axit sunfuric. Tại đây có cả nguồn quặng sunfua đồng nhưng chưa có kỹ thuật
xử lý chế biến.
Nhìn chung ở Việt Nam các nhà máy chế biến quặng đồng đều mua dây
chuyền công nghệ của Trung quốc: dây chuyền hỏa luyện chủ đạo kèm theo điện
phân cho xử lý quặng sunfua đồng, dây chuyền thủy luyện (bao gồm cả điện phân)
cho xử lý quặng đồng phong hóa. Chưa có công nghệ và dây chuyền chế biến quặng
đồng sunfua bằng phương pháp thủy luyện chủ đạo, trong khi loại quặng gốc hệ
sunfua đồng lại rất sẵn có, cần phải được đầu tư chế biến theo công nghệ mới nhằm
tránh được nhược điểm cố hữu về phát sinh chất thải công nghiệp (xỉ đồng) chứa
hàm lượng kim loại nặng cao của phương pháp nấu luyện nêu trên.
Trong thời gian qua Viện Khoa học vật liệu đã rất quan tâm nghiên cứu phát

triển công nghệ luyện kim đồng trên cơ sở kết hợp các phương pháp thủy và hỏa
luyện (thiêu, nấu luyện), với chủ đạo là phương pháp thủy luyện (bao gồm cả điện
phân). Mục đích chủ yếu của phương pháp mới dự kiến sẽ giải quyết được những
vấn đề cơ bản như sau:

18


Vốn đầu tư cơ bản thấp, trang thiết bị đơn giản, có thể tự chế trong nước
Khai thác được các điểm mạnh của cả 2 phương pháp:
* Thủy luyện cho phép điều chế ra kim loại đồng trực tiếp từ nguyên liệu tinh quặng
sunfua sau thiêu
* Hỏa luyện phục vụ cho việc chế biến các loại tinh quặng thành nguyên liệu trực
tiếp cho thủy luyện. Nguyên liệu trực tiếp này chính là các thiêu phẩm từ tinh quặng
ban đầu hoặc tinh quặng tái chế. Tinh quặng tái chế được nấu luyện từ cặn thải tinh
quặng sau thủy luyện (gọi là cặn thủy luyện)
* Bảo đảm thu hồi được kim loại quý như các phương pháp khác thấp hơn 0.2%,
hàm lượng tổng các nguyên tố kim loại nặng độc hại như As, Sb thấp hơn 0.2%. Xỉ
thải đủ tiêu chuẩn về an toàn môi trường để làm vật liệu xây dựng đơn giản.
Hiện nay, tại Việt nam nhiều mỏ quặng đông đã được tiến hành khai thác và
chế biến. Qua khảo sát thăm dò chúng tôi thấy có 2 mỏ đồng được khai thác và chế
biến bảo đảm tỷ lệ thu hồi kim loại đồng trên 95%, cao hơn so với phương pháp hỏa
luyện đơn thuần (90 - 95%). Chất thải rắn là xỉ của quá trình nấu luyện tái chế cặn
thủy luyện. Xỉ này có hàm lượng đồng biến sâu thành kim loại trên quy mô công
nghiệp. Hai mỏ đồng đó là mỏ đồng Sin Quyền (Lào Cai) và mỏ đồng Sao Tua
(Sơn La). Các mỏ khác chủ yếu chỉ đầu tư ở quy mô nhỏ cho khai thác và sơ chế
thành nguyên liệu thô để thương mại. Chính vì vậy, trong thuyết minh luận văn này
chúng tôi tập trung vào giới thiệu tình hình hoạt động khai thác và chế biến sâu của
hai mỏ Sinh Quyền và Sao Tua.
 Hoạt động của nhà máy khai thác và chế biến quặng đồng Sin Quyền :

Khai thác và tuyển nổi đồng: Từ năm 1994 đến 2001, mỏ đồng Sin Quyền
(Bát Xát, Lào Cai) đã được Công ty Kim loại mầu Thái Nguyên liên doanh với
Công ty Khoáng sản Lào Cai khai thác chế biến ở quy mô nhỏ quặng sunfua đồng
có hàm lượng xấp xỉ 1,5% Cu được tuyển thu hồi quặng tinh 20% Cu, sản lượng
quặng tinh đồng hàng năm đạt xấp xỉ 3.500 tấn và phục vụ chủ yếu cho xuất khẩu.
Từ 2006 Công ty Mỏ tuyển đồng Sin Quyền thuộc Tổng Công ty Khoáng sản Vinacomin trú trên hai xã Bản Vược và Cốc Mỳ huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai đi vào

19


sản xuất. Với hệ thống máy móc thiết bị công nghệ tiên tiến được đầu tư đồng bộ,
tại đây là một tổ hợp dây chuyền công nghệ khai thác và tuyển quặng đồng hiện đại
nhất Việt Nam hiện nay nên Công ty đã khai thác trên 1,2 triệu tấn quặng đồng và
thu được 45 - 50 ngàn tấn tinh quặng đồng mỗi năm cung cấp cho Nhà máy luyện
đồng tại Tằng Loỏng và phục vụ xuất khẩu. Nhờ công nghệ sản xuất tiên tiến hiện
đại Công ty có thể tuyển được quặng đồng có hàm lượng thấp từ 0,8% trở lên với tỷ
lệ thu hồi trên 92%.
Đặc điểm quặng đồng ở các vùng mỏ khu vực Tây Bắc Việt Nam là có thành
phần khoáng chứa đồng chủ yếu là các khoáng sunfua như chalcopyrit, chalcocit,
ngoài ra trong quặng còn chứa một lượng nhỏ các khoáng đồng cacbonat như azurit
và malachit. Trên hình 5 trình bày một số hình ảnh điển hình về các dạng tập hợp
khoáng chalcopyrit đi kèm với pirit và cùng các đá khác như thạch anh, đá vôi,
fluorit...

Hình 5:Mẫu quặng chứa chalcopyrit và lượng nhỏ azurit, malachit ở mỏ Sin Quyền

Thành phần khoáng chứa đồng chính trong quặng đồng vùng Sin Quyền hiện
đang khai thác và chế biến là các khoáng đồng sunfua như chalcopyrit, chalcocit
nên giống như công nghệ tuyển quặng đồng sunfua trên thế giới, quy trình tuyển
đồng ở Sin Quyền áp dụng phương pháp tuyển nổi.

Theo ảnh chụp cấu trúc bề mặt của quặng đồng Sin Quyền cho thấy các
khoáng chứa đồng và tạp chất liên kết với nhau rất chặt chẽ, xâm nhiễm rất mịn, do
đó phải nghiền quặng đến độ hạt rất nhỏ mới có thể giải phóng được các khoáng có
20


ích cần thu hồi ra khỏi đất đá.
Quặng đầu
Nghiền
Tuyển nổi nhanh
Tuyển tinh nhanh

Tuyển tập hợp
T.vét tập hợp
1

Nghiền
lại

Q.tinh Cu 1

T.vét tập hợp
2

Tuyển thô Cu
Tuyển tinh
Cu1
Tuyển tinh
Cu2

Tuyển vét
Cu
Tuyển thô S
Tuyển tinh S1

Q.tinh Cu 2

Tuyển vét S

Tuyển tinh
S2
Tuyển thô Fe
Q.tinh S

Tuyển tinh
Fe1
Tuyển tinh
Fe2

Q.tinh Fe

Quặng thải

Hình 6:Sơ đồ công nghệ tuyển nổi quặng sunfua đồng có hàm lượng pyrit cao
Tuyển nổi đồng Sin Quyền là tuyển tách các khoáng sunfua ra khỏi đất đá tạp.
Thực tế cho thấy, các sunfua đồng nổi tốt trong môi trường kiềm có pH = 8 – 9 nên
thường sử dụng vôi để tạo môi trường và vôi đè chìm pyrit. Trong một số trường hợp

21

để tăng thực thu vàng người ta sử dụng CuSO4 làm thuốc kích động chalcopyrit và
pyrit hoặc tiến hành tuyển nổi ở pH thấp. Các xantat (amin, etyl, izopropin, butyl) và
aeroflot là thuốc tập hợp tốt đối với đồng sunfua. Việc áp dụng các aeroflot ít có
hoạt tính với pyrit, tạo điều kiện cho việc chọn riêng các khoáng vật đồng và pyrit.
Thuốc tạo bọt là dầu thông, BK201... Để thu hồi các khoáng chứa đồng thứ sinh,
thông thường người ta tuyển nổi sử dụng phối hợp các thuốc tập hợp khác nhau ở
mức chi phí thuốc cao, đồng thời sử dụng các thuốc tạo bọt mạnh. Sơ đồ công nghệ
tuyển nổi quặng sunfua đồng có hàm lượng pyrit cao như quặng đồng Sin Quyền
hiện nay như trình bày trong hình dưới

Phân xưởng hỏa luyện

Lò SKS nấu luyện trực tiếp TQ ra Sten

Lò phản xạ tinh luyện

22


Sản xuất đồng từ tinh quặng đồng Sin Quyền :
Tinh quặng đồng Sin Quyền được đưa sang nhà máy luyện đồng Tằng Loỏng để
tiếp tục chế biến ra đồng kim loại. Dây chuyền công nghệ của nhà máy nhập từ
Trung Quốc, hoạt động theo sơ đồ công nghệ hỏa luyện như trên hình 6. Dây
chuyền luyện đồng này tương đối đồng bộ, có công suất chế biến 50 - 60 ngàn tấn
tinh quặng mỗi năm và hiện là duy nhất ở Việt nam. Dây chuyền gồm các bộ phận
chủ yếu : Lò nấu luyện tinh quặng ra sten (Lò SKS); Lò phản xạ tinh luyện sten và
hoàn nguyên ra đồng thô; Thiết bị đúc phôi đồng catot; Thiết bị điện phân đồng thô
(96 - 98%Cu) thành đồng tinh (> 99,5%). Một số hình ảnh các thiết bị này được
giới thiệu ở trên.

 Quá trình luyện đồng tại nhà máy được thực hiện theo trình tự như sau :
Tinh quặng đồng được nấu luyện trực tiếp cùng các chất phụ gia trong lò SKS
(Tiếng Trung: Khẩu Hỏa Sơn) thành xỉ và sten. Nhiệt lượng được cấp nhờ phản ứng
oxy hóa đốt cháy lưu huỳnh. Quá trình nấu luyện này có lợi về nhiệt nhưng bất lợi
cho các phản ứng hóa lý luyện kim. Cụ thể là phối liệu (gồm tinh quặng và các chất
phụ gia) đưa vào liên tục khiến môi trường luyện luôn bị xáo trộn, xỉ và sten được
hình thành không có đủ nhiệt độ và thời gian để lắng đọng và phân lớp, do đó khi
tháo ra chỉ thu được khoảng 60% lượng sten, 40% lượng sten còn lại vẫn nằm trong
xỉ. Trung bình mối năm lò nấu luyện của nhà máy tạo ra khoảng 60 ngàn tấn xỉ còn
chứa đến 40% lượng sten. Để thu hồi lượng sten này, trước đây nhà máy phải bổ
sung thêm hệ thống nghiền mịn xỉ và tuyển nổi (xem hình 8g). Do lượng xỉ quá
nhiều, xỉ rất rắn và dai nên phải chi phí tốn kém về năng lượng, vật liệu nghiền và
không xử lý kịp phải chất đống chờ xử lý lần lượt (xem hình 8h).
Đặc biệt, xỉ thải cuối cùng sau nghiền tuyển vẫn còn chứa nhiều kim loại
nặng (hàm lượng đồng khoảng 0.8 - 1%) thuộc loại chất thải công nghiệp nguy hại
cần xử lý tiêu hủy. Theo ước tính, nếu phải xử lý tiêu hủy xỉ thải triệt để thì cần chi
phí khoảng 10 triệu đồng/tấn. Để xử lý toàn bộ lượng xỉ 60 ngàn tấn thải ra thì nhà
máy phải cần khoảng (60 ngàn T)x(10 triệu đ/T) = 600 tỷ đồng. Đây là số tiền rất
lớn không thể đáp ứng được. Vì thế phần xỉ thải đánh đống trong khuôn viên nhà

23


máy rất lớn, trong 5 năm qua lên tới hàng trăm ngàn tấn. Gần đây (năm 2011) nhà
máy đã phải đầu tư thêm hệ thống lò hồ quang công suất khoảng 4500KVA để nấu
luyện lại xỉ ra lò để thu hồi sten thay cho hệ thống nghiền tuyển xỉ kém hiệu quả.
Nhưng lò luyện này cũng chỉ là giải pháp tình thế vì không đủ công suất để sử lý hết
số xỉ do lò SKS tạo ra hàng ngày. Xỉ thải cuối cùng vẫn còn chứa nhiều kim loại
nặng (hàm lượng đồng còn khoảng 0.6 - 0.8%) và bị coi là chất thải nguy hại cần sử
lý triệt để.

7e- Thiết bị đúc phôi anot từ đồng thô

7f- Dây chuyền điện phân

7g- Thiết bị nghiền tuyển xỉ đồng để thu

7h- Một góc bãi thải xỉ đồng

hồi sten
Hình 7- Các thiết bị dây chuyền hỏa luyện của nhà máy Luyện đồng Tằng loỏng
Toàn bộ sten thu hồi được chuyển sang lò phản xạ tinh luyện và hoàn nguyên
đồng để chế tạo ra đồng thô hàm lượng khoảng 96 - 98%Cu

24


Đồng thô được chuyển sang thiết bị đúc thành phôi anot (hình 8e)
Phôi anot đồng thô được tinh luyện tại xưởng điện phân (hình 8f) thành sản
phẩm kim loại đồng tinh với độ sạch > 99.5%
Tỷ lệ thu hồi đồng từ tinh quặng bằng phương pháp luyện kim nêu trên đạt
khoảng 90 - 95%
 Tóm lại Tổ hợp khai thác, tuyển và chế biến quặng đồng Sin Quyền là tổ
hợp khai khoáng và luyện kim tương đối đồng bộ, có năng suất khá lớn và dây
chuyền khép kín, cho phép thu hồi 85 - 90% đồng từ quặng tính chung cho cả hai
công đoạn tuyển và luyện kim. Tuy nhiên điểm hạn chế cơ bản của khâu nấu luyện
theo công nghệ hỏa luyện (nhập theo dây chuyền) là không tạo ra được môi trường
nấu luyện hợp lý nên việc nấu luyện phải trải qua 2 lần lò (lò SKS và lò hồ quang)
khiến cho không lợi dụng nhiệt ở lò SKS. Đồng thời xỉ thải còn chứa một lượng
kim loại nặng đáng kể (Hàm lượng đồng Cu từ 0.6 - 1%) là chất thải công nghiệp

nguy hại, đang chất đống trong nhà máy, nguồn gây ô nhiễm tiềm tàng. Để khắc
phục vấn đề này, nhà máy cần đầu tư nghiên cứu xây dựng và áp dụng quy trình
công nghệ nấu luyện mới trong lò hồ quang (bỏ lò SKS không hiệu quả) với chế độ
phối liệu thích hợp mới có thể tạo ra xỉ kiềm có độ sạch cao (hàm lượng đồng Cu <
0.2%), không gây ô nhiễm môi trường.
 Hoạt động của nhà máy khai thác và chế biến quặng đồng Sao Tua :
Tỉnh Sơn La (vùng Tây Bắc) có tới 175 điểm mỏ quặng kim loại (hình 9)
trong đó riêng mỏ quặng đồng lên tới 30 điểm như điểm mỏ Nà Hem, Cò Muông,
Vạn Sài, Đá Đỏ, Bản Mèo, Bản Lét, Suối Sập,.., trong đó mỏ có trữ lượng lớn nhất
là mỏ hợp kim niken đồng cỡ 2 - 3 triệu tấn quặng đặc xít và cỡ vài chục triệu tấn
quặng xâm tán tại Bản Phúc. Đặc điểm quan trọng của các mỏ quặng đồng vùng
Sơn La là trữ lượng trung bình và thấp, cỡ vài trăm nghìn tấn. Về nguồn gốc thường
là nhiệt dịch dạng sunfua phía dưới và phong hóa dạng oxit, cacbonat, hydroxit,
atacamite phía trên. Do sự đa dạng về hợp chất có chứa đồng trong quặng, trong khi
trữ lượng mỗi điểm mỏ vào loại trung bình và nhỏ gây nên sự khó khăn nhất định
trong việc lựa chọn công nghệ chế biến sâu thành kim loại.

25