Nghiên cứu xử lý quặng sắt nâu chất lượng thấp bằng phương pháp thiêu

LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn TS Dƣơng Ngọc Bình,
ngƣời hƣớng dẫn khoa học của luận văn đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn
này.
Tôi xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô trong Bộ môn vật liệu kim loại
màu và compozit và các thầy cô giáo Viện Khoa Học và kĩ thuật Vật liệu, Viện Sau
Đại học - Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội đã chỉ bảo và trang bị cho tôi nhiều
kiến thức quý báu trong thời gian qua.
Sau cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và những ngƣời thân
đã tận tình góp ý và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Lâm Văn Đông


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng những điều đƣợc nêu ra trong luận văn thạc sĩ khoa
học "Nghiên cứu xử lý quặng sắt nâu chất lượng thấp bằng phương pháp thiêu"
là hoàn toàn đúng. Tất cả kết quả thu đƣợc từ luận văn đều là từ quá trình nghiên
cứu. Mọi tài liệu và sự trợ giúp thực hiện luận văn đều đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc.
Khi viết bản luận văn này, tác giả có tham khảo và kế thừa một số kết quả
nghiên cứu của các tác giả đi trƣớc và sử dụng những thông tin số liệu từ các tạp
chí, sách, mạng internet … theo danh mục tham khảo.
Tác giả cam đoan không có sự sao chép nguyên văn từ bất kỳ luận văn nào
hay nhờ ngƣời khác viết. Tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về cam đoan của

mình và chấp nhận mọi hình thức kỷ luật theo quy định của Trƣờng Đại học Bách
khoa Hà Nội.
Hà Nội, ngày

tháng

Tác giả

Lâm Văn Đông

năm 2016


MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1 ................................................................................................... 3
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG SẮT NÂU ...................... 3
TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM .................................................................. 3
1.1. Tổng quan về quặng sắt ........................................................................... 3
1.2. Công nghệ tuyển quặng sắt nâu trên thế giới............................................. 5
1.2.1. Tổng quan các phƣơng pháp tuyển quặng sắt .......................................... 5
1.2.2. Một số sơ đồ công nghệ tuyển quặng sắt nâu điển hình trên thế giới ........ 6
1.3. Tài nguyên, khai thác và tuyển quặng sắt nâu của Việt Nam ................... 10
1.3.1. Sơ lƣợc về tài nguyên quặng sắt ........................................................... 10
1.3.2. Khái quát nguồn gốc quặng sắt Việt Nam ............................................. 10
1.3.3. Tình hình khai thác và tuyển quặng sắt nâu tại Việt Nam ...................... 12
1.4. Kết luận ................................................................................................ 18
CHƢƠNG 2 ................................................................................................. 19
CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIÊU TỪ HÓA ........................................................ 19
2.1. Nguyên lý chung ................................................................................... 19
2.2. Cơ chế của sự cháy cacbon rắn .............................................................. 19

2.3. Hoàn nguyên sắt bằng cacbon................................................................ 20
CHƢƠNG 3 ................................................................................................. 25
CHUẨN BỊ MẪU, XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VẬT CHẤT MẪU VÀ THÍ
NGHIỆM TUYỂN TRỌNG LỰC QUẶNG SẮT LÀNG VINH – LÀNG CỌ . 25
3.1. Sơ lƣợc mỏ quặng sắt Làng Vinh – Làng Cọ ........................................... 25
3.1.1. Ví trí địa lý.......................................................................................... 25
3.1.2. Nguồn gốc mỏ sắt Làng Vinh - Làng Cọ .............................................. 26
3.2. Chuẩn bị mẫu và xác định thành phần vật chất ........................................ 30
3.2.1. Lấy mẫu và gia công mẫu .................................................................... 30
3.2.2. Công tác chuẩn bị, thiết bị thí nghiệm .................................................. 31
3.2.3. Kết quả xác định thành phần vật chất ................................................... 32
3.3. Tuyển trọng lực mẫu quặng đầu ............................................................. 38
3.3.1. Tuyển rửa ........................................................................................... 38
3.3.2. Tuyển trọng lực cấp hạt -5mm trên thiết bị bàn đãi ............................... 40
CHƢƠNG 4 ................................................................................................. 42
NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP THIÊU TỪ HÓA MẪU ............................. 42
QUẶNG SẮT MỎ LÀNG VINH - LÀNG CỌ............................................... 42


4.1. Thiêu từ hoá quặng sắt nâu Làng Vinh – Làng Cọ ................................... 42
4.1.1. Xác định tỉ lệ trộn than ....................................................................... 44
4.1.2. Xác định nhiệt độ thiêu từ hoá ............................................................. 46
4.1.3. Thí nghiệm xác định thời gian thiêu từ hóa ........................................... 48
4.2. Thí nghiệm tuyển sơ đồ .......................................................................... 53
4.2.1. Sơ đồ tuyển rửa, tuyển bàn đãi kết hợp với thiêu từ hoá- tuyển từ. ......... 53
4.2.2. Sơ đồ tuyển rửa kết hợp với thiêu từ hoá- tuyển từ. ............................... 54
4.3. Đề xuất công nghệ tuyển quặng sắt Làng Vinh – Làng Cọ ....................... 56
4.3.1. Sơ đồ đề nghị và các chỉ tiêu dự kiến.................................................... 57
4.4. Phƣơng án công nghệ tuyển .................................................................... 59
4.4.1. Mô tả lƣu trình công nghệ tuyển........................................................... 59

4.4.2. Sơ đồ công nghệ và cân bằng sản phẩm ................................................ 60
CHƢƠNG 5 ................................................................................................. 63
KẾT LUẬN.................................................................................................. 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 64
PHỤ LỤC .................................................................................................... 66


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Các khoáng vật chứa sắt chủ yếu .....................................................................3
Bảng 1.2. Thành phần yêu cầu của quặng tinh sắt ..........................................................5
Bảng 1.3. Các mỏ sắt chính tỉnh Lào Cai ...................................................................... 13
Bảng 3.1. Kết quả phân tích hóa toàn phần mẫu quặng đầu ....................................... 32
Bảng 3.2. Kết quả phân tích thành phần độ hạt mẫu quặng ........................................ 34
Bảng 3.3. Kết quả phân tích thành phần khoáng vật mẫu quặng đầu ........................ 35
Bảng 3.4. Kết quả xác định tính chất cơ lý của mẫu quặng đầu................................. 38
Bảng 3.5. Kết quả tuyển rửa mẫu quặng đầu ................................................................ 39
Bảng 3.6. Kết quả tuyển trên bàn đãi cấp hạt -1; -0,5mm nghiền từ cấp 0,045÷5mm
............................................................................................................................................. 41
Bảng 4.1. Thành phần khoáng vật cỡ hạt -5mm ........................................................... 43
Bảng 4.2. Thí nghiệm thiêu với các tỉ lệ trộn than khác nhau .................................... 45
Bảng 4.3. Kết quả thí nghiệm ở các điều kiện nhiệt độ thiêu từ hoá khác nhau ...... 47
Bảng 4.4. Kết quả thí nghiệm chọn thời gian thiêu từ hoá.......................................... 49
Bảng 4.5. Thành phần khoáng vật mẫu sau khi thiêu ở điều kiện tối ƣu .................. 50
Bảng 4.6. Kết quả thí nghiệm với các cỡ hạt khác nhau ............................................. 51
Bảng 4.7. Kết quả thí nghiệm tuyển sơ đồ 1 ................................................................. 54
Bảng 4.8. Kết quả thí nghiệm tuyển sơ đồ 2 ................................................................. 56
Bảng 4.9. Chỉ tiêu dự kiến tuyển quặng sắt mỏ Làng Vinh- Làng Cọ....................... 59
Bảng 4.10. Bảng cân bằng sản phẩm xƣởng tuyển ...................................................... 62

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ nhà máy tuyển quặng limonit Lisakovsky- Kazakhstan .7
Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ nhà máy tuyển quặng sắt Trại Cau.................................. 15
Hình 1.3. Sơ đồ công nghệ xƣởng đập mỏ sắt Quý Xa ............................................... 16
Hình 1.4. Sơ đồ công nghệ xƣởng tuyển rửa mỏ sắt Quý Xa ..................................... 17
Hình 2.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến cân bằng của phản ứng hoàn nguyên sắt oxit
............................................................................................................................................. 21
Hình 2.2. Thành phần cân bằng của pha khí khi hoàn nguyên sắt bằng Cacbon ..... 23
Hình 3.1. Sơ đồ gia công mẫu quặng mỏ sắt Làng Vinh- Làng Cọ ........................... 31
Hình 3.2. Sơ đồ gia công mẫu thành phần độ hạt quặng mỏ sắt Làng Vinh, Làng Cọ
............................................................................................................................................. 33
Hình 3.3. Biểu đồ thành phần cỡ hạt .............................................................................. 34
Hình 3.4. Ảnh 1 chụp lát mỏng phân tích trên kính hiển vi ........................................ 36
Hình 3.5. Ảnh 2 chụp lát mỏng phân tích trên kính hiển vi ........................................ 37
Hình 3.6. Ảnh 3 chụp lát mỏng phân tích trên kính hiển vi ........................................ 37
Hình 3.7. Sơ đồ thí nghiệm tuyển rửa mẫu đầu ............................................................ 39
Hình 3.8. Sơ đồ nghiền tuyển trên thiết bị bàn đãi cấp hạt -1mm và -0,5mm .......... 40
Hình 4.1. Sơ đồ thí nghiệm thiêu từ hóa và tuyển từ ................................................... 44
Hình 4.2. Biểu đồ thu hoạch, thực thu và hàm lƣợng quặng tinh theo tỉ lệ trộn than
............................................................................................................................................. 46
Hình 4.3. Biểu đồ thu hoạch, thực thu và hàm lƣợng quặng tinh sắt ......................... 48
Hình 4.4. Biểu đồ thu hoạch,thực thu và hàm lƣợng quặng tinh ................................ 49
Hình 4.5. Biểu đồ tỉ lệ thực thu và hàm lƣợng các cỡ hạt ........................................... 52
Hình 4.6. Sơ đồ thí nghiệm tuyển sơ đồ 1 ..................................................................... 53
Hình 4.7. Sơ đồ thí nghiệm tuyển sơ đồ 2 ..................................................................... 55
Hình 4.8. Sơ đồ công nghệ tuyển quặng sắt Làng Vinh – Làng Cọ........................... 58
Hình 4.9. Sơ đồ dây chuyền tuyển quặng sắt Làng Vinh- Làng Cọ.......................... 61


MỞ ĐẦU

Việt Nam có trữ lƣợng quặng sắt khoảng 757 triệu tấn, chủ yếu ở dạng
magnetit (khoảng 589 triệu tấn) và quặng sắt nâu (khoảng 167 triệu tấn). Quặng sắt
ở nƣớc ta chủ yếu tập trung ở Thạch Khê (544 triệu tấn) và Quý Xa (112,35 triệu
tấn). Ngoài ra, có khoảng trên 200 mỏ có trữ lƣợng nhỏ, hàm lƣợng sắt trung bình
từ 23%÷ 67%.
Đối với quặng sắt dạng magnetit có từ tính mạnh, phƣơng pháp tuyển trọng
lực kết hợp với tuyển từ thƣờng đƣợc sử dụng để thu hồi quặng tinh đạt chất lƣợng
cung cấp cho các nhà máy luyện gang, thép.
Đối với quặng sắt nâu có từ tính yếu (gơtit, limonit,...) có hàm lƣợng sắt
trung bình thấp (46÷52%), qua tuyển rửa có thể đƣợc quặng tinh đạt hàm lƣợng
>53%, hiện nay Việt Nam chƣa có công nghệ tuyển hoàn thiện để thu đƣợc quặng
tinh đạt chất lƣợng.
Ở nƣớc ta, quặng sắt nâu tập trung chủ yếu ở huyện Văn Bàn – tỉnh Lào Cai
với trữ lƣợng khoảng 130 triệu tấn. Trong đó quặng sắt tồn tại ở dạng hematit,
magnetit (Làng Lếch, Nậm Mƣời) và dạng quặng sắt nâu (Quý Xa, Làng Vinh,
Làng Cọ).
Quặng khai thác từ mỏ sắt Quý Xa (năng suất khoảng 1,5 triệu tấn/năm) có
hàm lƣợng sắt trung bình khoảng 48÷52%. Quặng Quý Xa hiện đang đƣợc xử lý
bằng đập, nghiền, tuyển rửa để thu hồi quặng tinh có hàm lƣợng sắt lớn hơn 53%.
Mỏ sắt Làng Vinh-Làng Cọ có trữ lƣợng khoảng 20 triệu tấn, chiếm phần lớn
lƣợng quặng sắt nâu còn lại của tỉnh Lào Cai, với quặng sắt chủ yếu ở dạng gơtit,
hàm lƣợng sắt thấp từ 30÷45%, từ tính yếu. Các mỏ sắt nâu còn lại có trữ lƣợng
nhỏ, hàm lƣợng sắt thấp từ 25÷42%. Hiện các mỏ chƣa có xƣởng tuyển chế biến
triệt để mà chỉ tuyển loại cục quặng cỡ hạt to, hàm lƣợng sắt cao dẫn đến tình trạng
đầu tƣ manh mún, lãng phí tài nguyên, ảnh hƣởng xấu tới môi trƣờng.
Quặng sắt nâu thông thƣờng là loại quặng khó tuyển, chỉ tiêu kĩ thuật không
cao. Các nghiên cứu trong nƣớc về quặng khu vực Văn Bàn-Lào Cai chƣa nhiều,
chƣa có mô hình nhà máy tuyển quặng chế biến triệt để loại quặng này do đó việc

1

nghiên cứu nhằm đƣa ra phƣơng án phù hợp để xử lý quặng, tận thu tài nguyên là
hết sức cấp bách và có ý nghĩa thực tiễn.
Để giải quyết vấn đề trên, tác giả đã lựa chọn đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu
xử lý quặng sắt nâu chất lƣợng thấp bằng phƣơng pháp thiêu”

2


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG SẮT NÂU
TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1.

Tổng quan về quặng sắt
Quặng sắt đƣợc tạo thành trong nhiều bối cảnh địa chất khác nhau với 7 kiểu

nguồn gốc: magma, skarn, nhiệt dịch, trầm tích, trầm tích - phun trào bị biến chất,
biến chất và phong hoá. Trong đó các mỏ quặng sắt có nguốn gốc skarn, nhiệt dịch
và phong hoá có giá trị kinh tế và đang là đối tƣợng đƣợc khai thác chủ yếu.
Nguyên tố sắt (Fe) có hàm lƣợng trung bình trong vỏ trái đất là 4,2%. Có
khoảng 300 khoáng vật chứa sắt, tuy nhiên chỉ có một số nhỏ các khoáng vật trong
đó có giá trị kinh tế (bảng 1.1).
Trữ lƣợng sắt trên toàn thế giới đã biết rõ là khoảng hơn 200 tỉ tấn. Quặng
sắt không có thành phần hoá học nhất định, tính chất hoá lý ở các phần của nó
không giống nhau. Trên thực tế, quặng sắt là một tập hợp có tính chất cơ học một số
khoáng vật.
Theo đặc điểm khoáng vật có thể phân loại quặng sắt thành các nhóm:

Quặng sắt magnetit, quặng sắt nâu, quặng sắt hematit, quặng sắt cacbonat và quặng
sắt hỗn hợp.
Bảng 1.1. Các khoáng vật chứa sắt chủ yếu
Khoáng vật
Hematit
Gơtit
Hyđro hematit
Hyđro gơtit
Limonit
Magnetit
Siđerit

Công thức

Fe (%)

Fe2O3
Fe2O3.H2O
Fe2O3.nH2 O
3Fe2O3.4H2O
2Fe2O3.3H2O
Fe3O4
FeCO3

70
62,9
64 ÷ 69
60,9
59,8
72,4

48,3

Độ cứng Mohr
5 ÷ 6,5
5 ÷ 6,5
5,6 ÷ 6,5
4
5 ÷ 5,5
5,5 ÷ 6,5
3,5 ÷ 4,5

Khối lƣợng
riêng (g/cm3)
4,9 ÷ 5,3
4,0 ÷ 4,4
3,3 ÷ 4,6
<3,7
3,5 ÷ 4
4,9 ÷ 5,2
3,7 ÷ 3,9

Quặng sắt magnetit: Khoáng vật trong quặng chủ yếu là magnetit. Các mỏ
quặng sắt magnetit giàu có thể đạt hàm lƣợng 58 ÷ 60% Fe. Các khoáng vật khác
trong quặng là silicat chứa sắt nhƣ granat, clorit, kontronit hay các loại trƣờng
thạch. Các tạp chất có hại là apatit, pyrit, chalcopyrit, đôi khi là galenit, sphalerit...
3


Quặng hematit: Trong quặng hematit hàm lƣợng Fe có thể đạt đƣợc 56 ÷
58%. Do hàm lƣợng silíc cao nên cần phải qua tuyển lựa. Tạp chất có hại có hàm

lƣợng nhỏ. Các khoáng vật khác trong quặng là thạch anh, canxedoan và opal.
Quặng hematit có cấu trúc khác nhau từ đặc xít đến xâm nhiễm hạt mịn.
Quặng sắt nâu: Trong quặng sắt có limonit và các loại hyđroxyt sắt. Hàm
lƣợng sắt thấp, chỉ 45 ÷ 50% Fe. Các tạp chất có hại là lƣu huỳnh, phôtpho và asen.
Do điều kiện thành tạo mỏ có khi gặp quặng khá sạch. Quặng sắt nâu thƣờng gặp ở
dạng bở rời, đôi khi dạng bột.
Quặng sắt cacbonat: Là loại quặng sắt nghèo nhất, hàm lƣợng Fe chỉ từ
30÷35 %. Khoáng vật chứa sắt là siđerit và ít tạp chất có hại.
Quặng sắt hỗn hợp: Quặng hỗn hợp có chứa magnetit, hematit, sắt nâu và
đôi khi cả siđerit. Tùy theo điều kiện thành tạo, quá trình biến đổi và phong hóa dẫn
đến hàm lƣợng các khoáng vật sắt trong mỗi mỏ hoặc mỗi thân quặng có thể rất
khác nhau.
Tùy theo mục tiêu chế biến và sử dụng tiếp theo cũng nhƣ phƣơng pháp và
thiết bị nấu luyện cần phải giới hạn hàm lƣợng các tạp chất có hại trong quặng tinh
nhƣ: lƣu huỳnh, phôtpho, arsen, kẽm, chì, thiếc, đồng, titan, nicken, mangan, crôm
và vanađi...
Kích thƣớc hạt quặng tinh cấp liệu cũng phải đạt các yêu cầu nhất định:
Cho lò cao tùy loại quặng có kích thƣớc từ 25 ÷ 100mm, quặng cám
(0÷3mm) phải < 15÷20% trọng lƣợng nguyên liệu.
Cho lò macten cấp 10 ÷ 0mm <10 %.
Độ ẩm quặng tinh làm nguyên liệu cho luyện kim cũng có ảnh hƣởng tới các
chỉ tiêu nấu luyện.
Tùy theo công nghệ lò nấu luyện gang, tiêu chuẩn của từng lò, dẫn đến yêu
cầu về thành phần của quặng tinh cũng khác nhau, tuy nhiên quặng tinh có hàm
lƣợng sắt càng cao càng tốt. Thành phần thông thƣờng của quặng tinh vào lò cao
yêu cầu nhƣ trên bảng 1.2.
Quặng limonit, gơtit ngậm nƣớc thông thƣờng đƣợc phối trộn một lƣợng nhỏ
từ 3 ÷ 5% tổng khối lƣợng để đạt quặng tinh có hàm lƣợng sắt >58% trƣớc khi vào
luyện trong lò cao
4

Bảng 1.2. Thành phần yêu cầu của quặng tinh sắt
Thành phần
Fe
S
P
SiO2
Al 2O3
Mg
Hàm lƣợng (%) >58

1.2.

<0,01 <0,03 4,5÷5,5 <1,5%

V+Cu

0,03÷0,07 <0,01

Công nghệ tuyển quặng sắt nâu trên thế giới

1.2.1. Tổng quan các phƣơng pháp tuyển quặng sắt
Trên thế giới hiện nay các phƣơng pháp tuyển quặng sắt đƣợc áp dụng từ thủ
công đơn giản nhƣ nhặt tay đến cơ giới hoá hiện đại hoá nhƣ tuyển trong lực, tuyển
từ, tuyển nổi. Căn cứ vào các tính chất của quặng sắt đầu vào nhƣ nguồn gốc hình
thành, độ xâm nhiễm, tính chất từ, độ cứng, cỡ hạt, hàm lƣợng sắt trong quặng đầu
và yêu cầu hàm lƣợng sắt trong sản phẩm, đặc điểm hạ tầng cơ sở để lựa chọn sơ đồ
công nghệ tuyển phù hợp.
Có thể phân chia quặng sắt làm hai loại: Quặng có từ tính mạnh và có từ tính

yếu (quặng không từ).
Quặng có từ tính mạnh (magnetit …) thƣờng sử dụng phƣơng pháp tuyển
trọng lực kết hợp với phƣơng pháp tuyển từ để thu hồi quặng tinh đạt hàm
lƣợng yêu cầu cấp cho nhà máy luyện gang, thép.
Quặng từ tính yếu (gơtit, limonit) thƣờng sử dụng phƣơng pháp tuyển trọng
lực và thiêu từ hóa để tăng từ tính của quặng rồi kết hợp với tuyển từ. Công
nghệ này đã đƣợc áp dụng chủ yếu ở một số nƣớc trên thế giới nhƣ: Nga,
Trung Quốc, Kazakhstan, Bungari...[15]
Các phƣơng pháp tuyển quặng sắt chính nhƣ: tuyển từ, thiêu từ hóa - tuyển
từ, tuyển trọng lực, tuyển nổi và các phƣơng pháp tuyển kết hợp.
Tuyển từ: Là một trong những phƣơng pháp chính để tuyển quặng sắt. Khi
tuyển cấp hạt lớn thƣờng dùng tuyển từ khô, còn hạt mịn – dùng tuyển từ
ƣớt. Phƣơng pháp tuyển từ chủ yếu sử dụng để xử lý các khoáng vật sắt từ
tính mạnh (magnetit).
Thiêu từ hóa – tuyển từ: Là phƣơng pháp kết hợp dùng để tuyển quặng sắt
từ tính yếu (hematit, quặng sắt nâu …). Trong quá trình thiêu, dƣới tác dụng
của nhiệt độ, sẽ xảy ra các phản ứng hóa học làm quặng bị biến đổi thành
phần và đồng thời thay đổi tính chất từ, từ dạng có từ tính yếu thành dạng có
5


từ tính mạnh. Qua quá trình nghiền và tuyển từ có thể thu đƣợc quặng tinh
sắt đạt chất lƣợng yêu cầu.
Tuyển trọng lực: Áp dụng tuyển trọng lực để tuyển quặng sắt thƣờng là
tuyển rửa, máy lắng, bàn đãi, vít đứng và tuyển trong môi trƣờng nặng…
 Tuyển rửa: Là phƣơng pháp tuyển đơn giản và rẻ tiền nhất, thƣờng
đƣợc sử dụng khi quặng có nhiều sét, nhƣng các khoáng vật sắt phải
có kích thƣớc và khối lƣợng khác biệt lớn để tránh bị tổn thất sắt trong
đuôi thải cùng với sét.
 Máy lắng và bàn đãi: Đƣợc sử dụng để tuyển các quặng sắt có từ tính

yếu và kích thƣớc quặng xâm nhiễm đủ lớn, sẽ có hiệu quả kinh tế
hơn so với sử dụng phƣơng pháp tuyển từ, thiêu từ hóa hay tuyển từ
có cƣờng độ từ trƣờng cao.
 Vít đứng: Có thể sử dụng vít đứng thay thế bàn đãi khi tuyển cấp hạt
nhỏ. Vít đứng có các chỉ tiêu tuyển tƣơng tự nhƣ bàn đãi nhƣng vốn
đầu tƣ, chi phí sản xuất thấp và vận hành đơn giản hơn.
 Tuyển trong môi trường nặng: Đƣợc sử dụng có hiệu quả khi tuyển
quặng sắt có độ xâm nhiễm thô và độ hạt lớn hơn 5mm. Thông thƣờng
phƣơng pháp tuyển này đƣợc sử dụng kết hợp với các phƣơng pháp
tuyển khác để xử lý cấp hạt nhỏ.
Tuyển nổi: Phƣơng pháp tuyển nổi sử dụng để tuyển quặng sắt nghèo có độ
hạt xâm nhiễm mịn sau khi đã đƣợc nghiền để giải phóng khoáng vật sắt
khỏi các kết hạch. Cũng đƣợc sử dụng để thu hồi hematit và khoáng vật sắt
trong đuôi thải tuyển rửa hoặc tuyển trọng lực.
Các phương pháp tuyển kết hợp: Thông thƣờng quặng sắt là quặng hỗn hợp
do đó thƣờng sử dụng các phƣơng pháp tuyển kết hợp với nhau. Thứ tự các
phƣơng pháp tuyển phụ thuộc vào thành phần vật chất và cấu tạo của quặng.
1.2.2. Một số sơ đồ công nghệ tuyển quặng sắt nâu điển hình trên thế giới
1.2.2.1. Các nhà máy tuyển quặng sắt nâu điển hình
* Công nghệ tuyển quặng sắt Limonit Lisakovsky – Kazakhstan.

6


Mỏ sắt Lisakovsky có trữ lƣợng 3 tỉ tấn, thuộc điều hành của công ty Orken
LLP, một công ty con của Ispat Karmet và Tập đoàn LNM. Nhà máy tuyển có năng
suất 900.000 tấn quặng tinh/năm, quặng đầu vào thuộc dạng từ tính yếu chủ yếu là
limonit, gơtit…, với hàm lƣợng Fe = 35 ÷ 38%. Công nghệ đƣợc áp dụng là tuyển
rửa, tuyển từ, thu đƣợc quặng tinh ban đầu có hàm lƣợng: Fe = 48÷50%; Si =
10÷12%; Al2O3 = 4÷5%; P = 0,6÷0,8%, hàm lƣợng phốt pho rất cao, cao hơn 10÷20

lần quặng tinh thông thƣờng, do đó quặng tinh đƣợc tiếp tục thiêu từ hóa, để nâng
cao hàm lƣợng quặng sắt và giảm hàm lƣợng phốt pho. Kết quả thu đƣợc quặng tinh
có hàm lƣợng Fe = 57,3%, P = 0,09%. Sơ đồ công nghệ tuyển quặng limonit đƣợc
thể hiện trên hình 1.1 [4].
Quặng đầu vào
Sàng song
Máy đập

Sàng phân cấp
Nghiền
Tuyển từ
Quặng tinh 1
Thiêu từ hóa
Quặng đuôi

Hòa tách axit
Quặng tinh

Phốt pho

Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ nhà máy tuyển quặng limonit Lisakovsky- Kazakhstan
* Công nghệ tuyển quặng sắt Limonit tỉnh Hà Nam Trung Quốc
Quặng đầu vào thuộc dạng từ tính yếu và không từ chủ yếu là limonit,
siđerite, gơtit… xâm nhiễm mịn, với hàm lƣợng Fe = 35 ÷ 44%. Công nghệ đƣợc áp
7


dụng là thiêu từ hóa tuyển từ kết hợp nghiền giải phóng kết hạch đem tuyển nổi thu
hồi quặng tinh. Quặng tinh sau tuyển hàm lƣợng đạt 66% Fe, thực thu đạt 80%, hàm
lƣợng sắt trong quặng đuôi là 13% Fe. Sơ đồ công nghệ tuyển quặng limonit nhà

máy tuyển tại Hà Nam – Trung Quốc đƣợc thể hiện trên hình 1.2 [4].
Quặng đầu vào <12mm
Nung từ hóa
Nghiền
50%
Tuyển
từ (1750oe)
0,074m
Nghiền
m
95%
- từ (1360oe)
Tuyển
0,045m
Tuyển từ (1360oe)
m
Tuyển nổi chính
Fe
Tuyển tinh

Tuyển vét 1
Tuyển vét 2
Tuyển vét 3

Quặng đuôi

Quặng tinh

Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ nhà máy tuyển quặng limonit Hà Nam – Trung Quốc
1.2.2.2. Các nghiên cứu thiêu từ hóa điển hình trên thế giới

* Thiêu từ hóa quặng sắt nâu đƣợc áp dụng cho quặng gơtit có hàm lƣợng sắt
cao đƣợc thực hiện tại FME department, ISM, Dhanbad, India. Quặng đầu vào có
8


hàm lƣợng sắt 59,02%, 3,64% nhôm, 3,87% silic, 0,089% phốt pho và 6,11% mất
khi nung. Dƣới ảnh hƣởng của các yếu tố khi thiêu từ hóa nhƣ thời gian, nhiệt độ,
cỡ hạt và tỉ lệ than kết quả thu đƣợc tinh quăng với hàm lƣợng sắt 69,94% với thu
hồi 85,09%. Chế độ tối ƣu chọn đƣợc là thời gian 35 phút, nhiệt độ 450 0C, cỡ hạt
quặng 0,05mm, than cốc có cỡ hạt 0,15mm [11].
- Do nhu cầu phát triển nóng của ngành luyện thép Trung Quốc, đồng thời
với đặc điểm phần lớn nguồn tài nguyên quặng sắt tại Trung Quốc có hàm lƣợng
thấp, các nguồn quặng sắt chất lƣợng cao đƣợc tập trung khai thác dẫn đến trữ
lƣợng ngày càng cạn kiệt nên áp lực đối với nguồn tài nguyên hàm lƣợng sắt thấp
tăng cao, xu hƣớng nghiên cứu xử lý quặng sắt nâu đã trở thành xu hƣớng chính
trong khoảng 20 năm gần đây và đã có nhiều tiến bộ. Trong công nghệ thiêu từ hóa,
tại nhà máy gang thép Côn Minh đã thực hiện sản xuất bán công nghiệp với lò thiêu
ống quay

1mx13m, quặng ban đầu cấp vào có kích thƣớc -20mm, hàm lƣợng sắt

35% thu đƣợc quặng tinh có hàm lƣợng đạt gần 50% với thu hồi khoảng 85%. Trên
cơ sở đó đã có các nghiên cứu cải tiến công nghệ nhƣ thiêu tầng sôi, cải tiến công
nghệ cấp liệu, kết cầu lò, hệ thống đốt,…[15].
- Công nghệ thiêu từ hóa - tuyển từ đƣợc áp dụng thành công đối với bãi thải
quặng sắt tại Trung Quốc. Quặng đầu vào có hàm lƣợng Fe2 O3 đạt 24,82%. Than
trộn có hàm lƣợng cabon 77,7%. Các điều kiện thiêu từ hóa nhƣ sau: tỉ lệ trộn than
1%, nhiệt độ thiêu 800 0 C, thời gian thiêu 30 phút và nghiền 15 sau khi thiêu. Mẫu
thu đƣợc đem tuyển từ thu đƣợc quặng tinh sắt đạt 61,3% với khả năng thu hồi đạt
88,2% [7].

- Công nghệ thiêu từ hóa - tuyển từ đƣợc áp dung nghiên cứu đối với mẫu
quặng sắt limonit tại tỉnh Vân Nam - Trung Quốc. Quặng ban đầu có hàm lƣợng sắt
đạt 25,48%. Thí nghiệm thiêu từ hóa đƣợc thực hiện ở nhiệt độ 750 0C, thời gian
thiêu 90 phút, tỉ lệ trộn than 7,5%. Mẫu sau nung đƣợc nghiền đến 73% cỡ hạt 0,075mm sau đó tuyển từ thu đƣợc quặng tinh có hàm lƣợng sắt đạt 51,13% với thu
hồi đạt trên 85% [12].
Tóm lại, công nghệ tuyển quặng sắt trên thế giới rất đa dạng. Tuỳ thuộc vào
tính chất nguồn quặng đầu vào, quặng nhiễm từ tính mạnh, từ tính yếu, độ xâm

9


nhiễm, nguồn gốc hình thành, hàm lƣợng sắt trong quặng… để lựa chọn sơ đồ công
nghệ tuyển hợp lý.
1.3.

Tài nguyên, khai thác và tuyển quặng sắt nâu của Việt Nam

1.3.1. Sơ lƣợc về tài nguyên quặng sắt
Kết quả của các dạng công tác đo vẽ lập bản đồ địa chất, tìm kiếm, đánh giá
và thăm dò quặng sắt Việt Nam cho đến nay đã ghi nhận đƣợc 216 mỏ và điểm
quặng sắt. Các mỏ và điểm quặng sắt có quy mô và chất lƣợng rất khác nhau, đồng
thời mức độ điều tra thăm dò địa chất cho từng mỏ, điểm quặng cũng rất khác nhau.
Về quy mô mỏ: Trong số 216 mỏ và điểm quặng, có 16 mỏ đạt trữ lƣợng trên
1 triệu tấn, trong đó 2 mỏ lớn là mỏ Thạch Khê trữ lƣợng 544 triệu tấn và mỏ Quý
Xa có trữ lƣợng 112,35 triệu tấn.
Theo tài liệu hiện có, tổng trữ lƣợng dự báo của quặng sắt là 1,2 tỷ tấn.
Trong đó, tổng trữ lƣợng và tài nguyên là 757 triệu tấn bao gồm: 563 triệu tấn cấp
trữ lƣợng và 194 triệu tấn cấp tài nguyên .
Về chất lượng quặng: Thành phần quặng chủ yếu là magnetit với trữ lƣợng
589,40 triệu tấn. Quặng limonit là 167,83 triệu tấn. Hàm lƣợng sắt thay đổi từ 23%

÷ 67%. Hàm lƣợng Mn khá cao và hàm lƣợng kẽm (Zn) của nhiều mỏ cao hơn so
với quặng sắt trên thế giới.
Về cơ sở hạ tầng và điều kiện khai thác: Cơ sở hạ tầng của hầu hết các
vùng mỏ đều yếu kém, điều kiện giao thông khó khăn.
1.3.2. Khái quát nguồn gốc quặng sắt Việt Nam
Nguồn gốc của các mỏ và điểm quặng sắt ở Việt Nam đƣợc nghiên cứu với
mức độ khác nhau. Theo các tài liệu và báo cáo địa chất hiện nay, các loại quặng sắt
ở Việt Nam có thể phân theo nhóm có nguồn gốc nhƣ sau:
Quặng sắt có nguồn gốc magma mới chỉ gặp ở các điểm quặng Tam Kỳ, Xã
Hiếu (Kon Tum) và Đồi 95 (Tây Ninh) trong các khối mafic. Quặng
magnetit nguồn gốc magma có hàm lƣợng sắt thấp khoảng 25 ÷ 45% nên giá
trị sử dụng thấp.
Quặng sắt có nguồn gốc skarn tập trung ở mỏ quặng sắt Thạch Khê (tỉnh
Hà Tĩnh) và một số mỏ quặng sắt ở tỉnh Cao Bằng. Quặng magnetit nguồn
gốc skarn thƣờng là quặng magnetit có cấu tạo đặc sít, hàm lƣợng sắt cao,
10


phân bố tại đới tiếp xúc của granit với đá vôi (nhƣ ở mỏ Thạch Khê) hoặc
của gabro, diorit với đá vôi, đá phiến (ở các mỏ thuộc Cao Bằng). Các thân
quặng thƣờng có hình thái phức tạp. Loại quặng nguồn gốc skarn ở Việt
Nam thƣờng có hàm lƣợng sắt cao và có giá trị.
Quặng sắt có nguồn gốc nhiệt dịch, biến chất trao đổi có thành phần chủ
yếu magnetit và số ít là hematit phân bố chủ yếu dạng mạch, thấu kính quy
mô không lớn, hình thái phức tạp, thƣờng gặp ở vùng Tùng Bá (tỉnh Hà
Giang), mỏ Làng Mỵ huyện Hƣng Khánh (tỉnh Yên Bái) và một số điểm
quặng sắt vùng Lào Cai. Số ít quặng siđerit trong tầng lục nguyên - carbonat
có ở mỏ Bản Phắng (tỉnh Bắc Kạn).
Quặng sắt có nguồn gốc trầm tích phân bố điểm quặng tỉnh Tuyên Quang,
huyện Thạch Thành (tỉnh Thanh Hoá), Khe Mỏ Hai (huyện Tân Lâm tỉnh

Quảng Trị). Quặng phân bố trong hệ tầng Yên Duyệt và Cam Lộ tuổi Permi
muộn. Loại quặng này thƣờng chất lƣợng thấp, quy mô không đáng kể và
không có giá trị công nghiệp.
Quặng sắt có nguồn gốc trầm tích biến chất có diện tích phân bố của các đá
biến chất tiền Cambri khá rộng rãi ở Việt Nam, nhƣng ít gặp các mỏ quặng
sắt có nguồn gốc trầm tích biến chất điển hình. Có thể xếp điểm quặng sắt
vùng Xóm Giƣờng (Phú Thọ) vào nhóm mỏ có nguồn gốc trầm tích biến
chất này. Quặng sắt nhóm này ở Việt Nam có hàm lƣợng không cao, tạo
thành các vỉa có quy mô không lớn. Trong khi đó, trên thế giới, hầu hết trữ
lƣợng quặng sắt có nguồn gốc này.
Quặng sắt có nguồn gốc phong hoá là quặng limonit có nguồn gốc phong
hoá từ các mạch quặng giàu sulfur có ở một số nơi; loại phong hoá từ siđerit
có ở mỏ Bản Phắng và một số điểm quặng phân bố ở vùng Quảng Ninh, Hải
Phòng. Ngoài ra, trên lãnh thổ Việt Nam còn nhiều vùng phát triển laterit sắt
có quy mô khác nhau.
Quặng sắt chưa rõ nguồn gốc: Bao gồm nhiều điểm quặng limonit quy mô
khác nhau nhƣ Mộ Đức (Quảng Ngãi) và đáng kể nhất là mỏ sắt Quý Xa
(Lào Cai).

11


Dựa theo thành phần khoáng vật, quặng sắt của Việt Nam đƣợc phân chia
thành hai loại chủ yếu sau đây:
Quặng magnetit phân bố chủ yếu trong các mỏ quặng sắt có nguồn gốc
skarn nhƣ mỏ Thạch Khê (tỉnh Hà Tĩnh) và nhóm mỏ của tỉnh Cao Bằng; có
nguồn gốc nhiệt dịch nhƣ mỏ Tùng Bá (tỉnh Hà Giang), mỏ Làng Mỵ huyện
Hƣng Khánh (tỉnh Yên Bái), một số thân quặng thuộc mỏ Trại Cau (tỉnh
Thái Nguyên) … Quặng magnetit thƣờng có hàm lƣợng sắt cao.
Quặng limonit (sắt nâu) gồm limonit, gơtit và hydrogơtit, phân bố chủ yếu

trong các mỏ và điểm quặng có nguồn gốc phong hoá hoặc chƣa rõ nguồn
gốc nhƣ mỏ Quý Xa, Tác Ái, Làng Lếch, Làng Vinh-Làng Cọ (Lào Cai), mỏ
Tiến Bộ (Thái Nguyên), mỏ Bản Phắng (Bắc Kạn).
1.3.3. Tình hình khai thác và tuyển quặng sắt nâu tại Việt Nam
1.3.3.1. Tình hình khai thác quặng sắt nâu tại Việt Nam
Tổng trữ lƣợng quặng sắt ở Việt Nam khoảng 1,2 tỉ tấn phân bố rải rác khắp
các vùng trong cả nƣớc; tuy nhiên công nghệ chế biến quặng sắt vẫn còn thô sơ và
chủ yếu chế biến quặng sắt ở những mỏ quặng có hàm lƣợng sắt cao dễ tuyển. Việc
tuyển quặng có hàm lƣợng sắt thấp đặc biệt với loại quặng sắt có hàm lƣợng nghèo,
từ tính yếu (quặng sắt nâu), khoáng vật chứa sắt dạng limonit, gơtit, các oxit sắt
ngậm nƣớc... trong nƣớc vẫn chƣa có công nghệ xử lý và làm giàu một cách triệt để.
Hiện nay, để xử lý quặng sắt ở Việt Nam với quy mô tƣơng đối lớn mới chỉ
có xƣởng tuyển sắt Trại Cau ở Thái Nguyên, Quý Xa ở Lào Cai; Thạch Khê ở Hà
Tĩnh, còn ở các địa phƣơng khác nhƣ Cao Bằng, Bắc Cạn, Hà Giang và Tuyên
Quang… chủ yếu là các xƣởng quy mô nhỏ, sơ đồ công nghệ đơn giản không tận
thu triệt để tài nguyên.
Tại Thái Nguyên: Mỏ sắt Trại Cau đƣợc đƣa vào khai thác từ năm 1964.
Hiện có 3 công trƣờng chính là Hàm Chim, Thác Lạc III và Núi D. Công suất
khoảng 180.000 tấn quặng tinh/năm.
Quặng nguyên khai đƣợc đập thô, đập nhỏ bằng đập hàm và đƣa qua sàng
quay, sàng rung và phân cấp xoắn để rửa và phân cấp. Sản phẩm quặng tinh gồm
hai loại: hàm lƣợng quặng tinh limonit sau tuyển đạt khoảng 54% Fe, hàm lƣợng
quặng tinh magnetit sau tuyển đạt trên 60% Fe.
12


Thời gian gần đây mỏ Trại Cau cũng tổ chức khai thác thủ công để thu hồi
thêm quặng sắt trong khu vực với sản lƣợng hàng năm khoảng 40.000 tấn. Toàn bộ
khối lƣợng quặng tinh của mỏ Trại Cau đều cung cấp cho các lò cao luyện thép của
Công ty Gang thép Thái Nguyên.

Mỏ sắt Tiến Bộ với trữ lƣợng quặng gốc khoảng 19 triệu tấn, khoáng vật chủ
yếu là limonit, gơtit,…hàm lƣợng sắt từ 48÷50%, đƣợc đƣa vào khai thác từ năm
2014 với công suất 300.000 tấn quặng tinh/năm. Công nghệ áp dụng là công nghệ
tuyển rửa. Quặng tinh thu đƣợc có hàm lƣợng sắt 53÷54%, cung cấp cho nhà máy
gang thép Thái Nguyên.
Ngoài ra tại Thái Nguyên còn hàng chục điểm khai thác nhỏ đƣợc cấp phép
hoặc khai thác tự do đều đƣợc thu gom quặng tinh để xuất khẩu tiểu ngạch.
Tại Lào Cai: Trên địa bàn Lào Cai đã phát hiện đƣợc 5 mỏ và 10 điểm
quặng sắt với tổng trữ lƣợng khoảng 146,3 triệu tấn, trong đó sắt nâu khoảng trên
130 triệu tấn (bao gồm các mỏ Quý Xa, Làng Vinh, Làng Cọ, ...) và trên 15 triệu tấn
quặng magnetit và hỗn hợp magnetit – hematit (Làng Lếch, Kíp Tƣớc, ...). Thống
kê các mỏ sắt chính trên địa bàn tỉnh Lào Cai đƣợc thể hiện trong bảng 1.3.
Trong các mỏ trên, mỏ Quý Xa với đặc điểm là loại quặng sắt nâu, chủ yếu
là limonit, có hàm lƣợng Fe trung bình từ 46÷52%, tạp chất có hại thấp, từ tính yếu,
trữ lƣợng lớn nên đã đƣợc đầu tƣ khai thác quy mô công nghiệp 1,5 triệu tấn/năm.
Công ty Khoáng sản Lào Cai, Công ty Khoáng sản III và một số doanh
nghiệp tƣ nhân đang khai thác tận thu quặng limonit hàm lƣợng cao của mỏ Làng
Vinh và Làng Cọ với công suất 10.000 tấn/năm.
Bảng 1.3. Các mỏ sắt chính tỉnh Lào Cai
TT

Tên mỏ

Địa điểm (xã, huyện)

Đặc điểm quặng

1

Quý Xa

Xã sơn thủy, Huyện Văn Bàn

sắt nâu (limonit)

2

Làng Lếch

Xã Sơn thủy huyện Văn Bàn

hematit-magnetit

3

Tắc Ái

Huyện Văn Bàn

limonit

4

Làng Vinh-Làng Cọ Huyện Văn Bàn

limonit

5

Kíp Tƣớc

Cam Đƣờng, TP.Lào Cai

hematit-magnetit

6

Thẩm Dƣơng

Xã Dân Thàng, huyện Văn Bàn

limonit

13


Xã Minh Lƣơng, huyện Văn

7

Taxi

8

Làng Én

Xã Khánh Yên, huyện Văn Bàn

limonit

9

Nậm Mƣời

Xã Dân Thàng, huyện Văn Bàn

magnetit

Bàn

hematit

Tại các tỉnh còn lại: Tuyên Quang, Yên Bái, Hà Giang, Thanh hóa, Bắc
Cạn… cũng đẩy mạnh việc khai thác các điểm mỏ quặng quy mô nhỏ, chủ yếu
thuộc loại quặng manhetit mặc dù công tác thăm dò, đánh giá chƣa đủ mức tin cậy.
Nhƣ vậy, mỏ quặng sắt nâu tồn tại chủ yếu ở hai tỉnh Lào Cai và Thái
Nguyên, trong đó các mỏ có hàm lƣợng sắt trung bình từ 46 ÷ 50% đã đƣợc đầu tƣ
xây dựng xƣởng tuyển, còn các mỏ có hàm lƣợng sắt thấp 30 ÷ 45% chƣa có xƣởng
tuyển chế biến triệt để mà chỉ tuyển tận thu quặng sắt có hàm lƣợng sắt cao.
Về tiêu thụ sản phẩm quặng tinh: Qua tham khảo một số nhà máy luyện gang
lò cao trong nƣớc, quặng tinh limonite, gơtit có hàm lƣợng sắt >50% đƣợc các nhà
máy thu mua làm nguyên liệu phối trộn với các loại quặng sắt hàm lƣợng cao cấp
cho lò cao.
1.3.3.2. Công nghệ tuyển quặng sắt nâu tại Việt Nam
Công nghệ tuyển một số mỏ quặng sắt nâu tại Việt Nam:
Quặng sắt có từ tính yếu - Nhà máy tuyển quặng sắt Trại Cau: Mỏ sắt Trại
Cau đƣợc khởi công xây dựng từ cuối năm 1959, khánh thành và đi vào hoạt động
sản xuất từ năm 1964. Năng suất hiện tại: 180.000 tấn quặng tinh/năm. Quặng có
thành phần khoáng vật chính limonit và magnetit, đƣợc lấy từ nhiều mỏ nhỏ xung
quanh. Hàm lƣợng (%): Fe = 43,43% ÷60,43; S = 0,04; Zn = 0,14; P = 0,07. Hai

loại quặng đƣợc tuyển riêng biệt, hàm lƣợng sắt của quặng tinh limonit sau tuyển
đạt khoảng 54%, hàm lƣợng quặng tinh magnetit sau tuyển đạt trên 60%. Sơ đồ
công nghệ nhà máy tuyển quặng sắt Trại Cau thể hiện trên hình 1.2

14


Quặng NK

Sàng song a=150mm
Đập hàm thô
Sàng quay to

Đập hàm trung

Máy RCV 1

Máy RCV 2

Sàng quay nhỏ

Phân cấp RX

Sàng rung 8&30mm

Phân cấp RX

Đập trục răng

TQ 8mm

Quặng thải

Quặng tinh 8-30mm

Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ nhà máy tuyển quặng sắt Trại Cau
Quặng sắt có từ tính yếu - Xƣởng tuyển sắt Quý Xa: Mỏ sắt Quý Xa do Công
ty TNHH Khoáng Sản và Luyện Kim Việt Trung quản lý. Nhà máy tuyển bắt đầu đi
vào hoạt động từ năm 2013 với công suất khoảng 1,5 triệu tấn/năm. Thân quặng
chính mỏ sắt Quý Xa là thân quặng số 1và 7, trong đó thân quặng 1 là quặng gốc,
thành phần khoáng vật chủ yếu trong quặng là limonit, một ít hemantit và
psilomelan. Hàm lƣợng (%): Fe = 52,90; S = 0,033; Zn = 0,018; P = 0,072. Thân
15


quặng 7 là quặng đêluvi, thành phần khoáng vật chủ yếu trong quặng là limonit,
một ít hemantit. Hàm lƣợng (%): Fe = 46,06; S = 0,071; Zn = 0,015; P = 0,088.
Tính chất quặng gốc và quặng đêluvi bất đồng, nên công nghệ xử lý 2 loại quặng
cũng khác nhau. Nhà máy tuyển đƣợc chia thành xƣởng đập nghiền và xƣởng tuyển
rửa, xƣởng tuyển rửa xử lý quặng đêluvi và xƣởng đập nghiền xử lý quặng gốc.
Quy trình công nghệ đập nghiền: xƣởng xử lý quặng gốc, công suất 2.750.000 tấn
quặng nguyên khai/năm. Cỡ hạt quặng gốc lớn nhất là 1.000mm, thiết kế dùng quy
trình đập nghiền 2 giai đoạn. Sau khi qua sàng phân loại quặng tinh cục 10÷50 mm
và quặng tinh cám 10÷0mm, 2 loại sản phẩm này đổ ra bãi thành từng đống riêng.
Quy trình công nghệ rửa quặng: xƣởng tuyển rửa xử lý quặng đêluvi, Công suất
250.000 tấn quặng nguyên khai/năm, quặng cỡ hạt lớn nhất là 210mm, dùng lƣu
trình rửa quặng phun nƣớc áp lực, sàng rung rửa quặng, qua máy phân cấp thu đƣợc
quặng tinh cục có hàm lƣợng sắt >53%, quặng đuôi hàm lƣợng sắt 41% thải bỏ. Sơ
đồ công nghệ xƣởng đập nghiền đƣợc thể hiện trên hình 1.3 và sơ đồ công nghệ
xƣởng tuyển rửa thể hiện trên hình 1.4.
Quặng nguyên khai

Cấp liệu rung
Máy đập trục răng

Sàng phân cấp 1
Máy đập trục răng

Sàng phân cấp 2

Quặng tinh 10÷50mm

Quặng tinh 0÷10mm

Hình 1.3. Sơ đồ công nghệ xƣởng đập mỏ sắt Quý Xa

16


Quặng nguyên khai
Sàng song
Sàng rung
Máy đập

Máy rửa cánh vuông
Máy phân cấp ruột xoắn

Quặng đuôi
Quặng tinh
Hình 1.4. Sơ đồ công nghệ xƣởng tuyển rửa mỏ sắt Quý Xa
1.3.3.3. Các nghiên cứu công nghệ thiêu từ hóa quặng sắt limonit tại Việt Nam
- Kết quả nghiên cứu thiêu từ hóa mẫu quặng sắt laterit Tây Nguyên chất

lƣợng thấp, đƣợc thực hiện bởi nhóm các tác giả đến từ Viện KH&CN Mỏ-Luyện
kim; TCty Thép Việt Nam; Tổng Cục Địa Chất & Khoáng Sản. Mẫu có hàm lƣợng
Fe trung bình trong quặng nguyên khai là 29,91%, các tạp chất đi kèm khá cao nhƣ
Al2O3 19,86% cà SiO2 20,71%. Khoáng chất chứa sắt chủ yếu là gơtit, hydrôgơtit
chiếm 38÷40%; ilmenit 2÷4% và các khoáng phi quặng khác. Quặng sau tuyển rửa
thu đƣợc quặng tinh với hàm lƣợng sắt 37,08%, thực thu 88,64%, thu hoạch
71,86%. Quặng tinh sau tuyển rửa đã tiến hành nghiên cứu bằng các phƣơng pháp
tuyển khác nhau nhƣ tuyển trọng lực trên bàn đãi; tuyển từ khô; tuyển từ ƣớt; tuyển
nổi; hòa tách quặng tinh tuyển rửa… tuy nhiên chất lƣợng quặng tinh đều không đạt
yêu cầu. Nhóm nghiên cứu đã đề xuất phƣơng pháp tuyển phù hợp là sử dụng
phƣơng pháp thiêu từ hóa, sau đó nghiền và tuyển từ. Chế độ tối ƣu nhƣ sau: Nhiệt
độ: 850 0C; thời gian nung 90 phút; than antraxit 8%; độ hạt nghiền tuyển từ 75%
cấp hạt -0,074mm. Kết quả thu đƣợc quặng tinh sau tuyển từ có hàm lƣợng sắt
47,85%, ứng với thực thu 76,35% [3].
17


Từ các công nghệ tuyển quặng sắt nâu với hàm lƣợng sắt khác nhau, có thể
thấy:
Đối với quặng sắt nâu có hàm lƣợng sắt cao (từ tính yếu), khoáng vật chứa
sắt là limonit, gơtit, các oxit sắt ngậm nƣớc, … dùng phƣơng pháp tuyển rửa,
trọng lực để thu hồi quặng tinh. Tuy nhiên quặng tinh chỉ đạt hàm lƣợng sắt
53÷54%, đuôi thải hàm lƣợng sắt còn lớn 41%.
Đối với quặng nâu có hàm lƣợng sắt thấp (từ tính yếu) hiện chƣa có nhà máy
tuyển triệt để, các điểm mỏ mới chỉ đầu tƣ xây dựng các xƣởng dùng công
nghệ tuyển rửa tận thu các loại quặng có cỡ hạt lớn, hàm lƣợng cao.
1.4.

Kết luận
Công nghệ tuyển quặng sắt của Việt Nam cũng tƣơng tự công nghệ tuyển

quặng sắt trên thế giới, đều nghiền giải phóng kết hạt, kết hợp phƣơng pháp tuyển
trọng lực và tuyển từ, tuy nhiên do phần lớn mỏ sắt của Việt Nam có trữ lƣợng thấp,
hàm lƣợng thấp nên việc đầu tƣ xƣởng rất manh mún, chủ yếu tuyển tận thu dẫn
đến thất thoát tài nguyên lớn.
Đối với quặng sắt nâu, tập trung chủ yếu ở khu vực Văn Bàn – Lào Cai với
trữ lƣợng khoảng 140 triệu tấn (tổng trữ lƣợng cả nƣớc khoảng 167 triệu tấn) tuy
nhiên trong nƣớc chƣa có công nghệ tuyển hoàn thiện. Hiện tại công nghệ tuyển áp
dụng tại các nhà máy rất đơn giản, phần lớn chỉ mới giải quyết khâu tuyển rửa và
phân cấp cỡ hạt. Các xƣởng cũng chỉ đầu tƣ khai thác các vỉa có hàm lƣợng sắt từ
46÷52% trở lên, chƣa tận thu triệt để lƣợng sắt trong đuôi thải dẫn đến thất thoát lớn
tài nguyên.
Mỏ sắt Làng Vinh – Làng Cọ cũng thuộc khu vực Văn Bàn, có trữ lƣợng sắt
nâu khoảng 20 triệu tấn, hàm lƣợng sắt thấp 30÷45%. Trong nƣớc chƣa có công
nghệ tuyển loại quặng này. Vì vậy mục tiêu của đề tài là nghiên cứu công nghệ chế
biến nguồn quặng sắt nâu chất lƣợng thấp để thu đƣợc quặng tinh có hàm lƣợng trên
50% sắt cung cấp cho các nhà máy luyện kim, làm nguyên liệu phối trộn cho lò cao;
kết quả của đề tài có thể áp dụng cho nhiều mỏ khác để sử dụng hiệu quả tối đa
nguồn khoáng sản sắt của đất nƣớc, tận thu tài nguyên.

18


CHƢƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIÊU TỪ HÓA
Bản chất của quá trình thiêu từ hóa quặng sắt nâu là quá trình hoàn nguyên
không triệt để oxit sắt trong quặng. Quặng sắt nâu với thành phần chủ yếu là
Fe2O3 không từ, ngậm nƣớc đƣợc hoàn nguyên thành dạng Fe 3O4 từ tính để có thể
xử lý bằng phƣơng pháp tuyển từ
2.1.

Nguyên lý chung
Điều kiện cho quá trình hoàn nguyên oxit kim loại xảy ra là ái lực hóa học

của chất hoàn nguyên với oxi phải lớn hơn ái lực hóa học của kim loại cần hoàn
nguyên với oxi [2].
Có nhiều phƣơng pháp hoàn nguyên oxit kim loại. Trong sản xuất, việc lựa
chọn phƣơng pháp nào cho một kim loại nào đó dựa trên nguyên tắc xem xét tính
chất của loại quặng (chủ yếu xem kim loại tồn tại ở dạng hợp chất nào), tính chất
của kim loại và chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Trong thực tế có những phƣơng có những
phƣơng pháp hoàn nguyên kim loại sau:
Hoàn nguyên gián tiếp: sử dụng chất khí làm chất hoàn nguyên nhƣ CO, H2;
Hoàn nguyên trực tiếp : dùng cacbon làm chất hoàn nguyên;
Hoàn nguyên nhiệt kim: dùng kim loại này để hoàn nguyên kim loại khác.
Ở điều kiện phòng thí nghiệm và tính đến tính khả thi khi áp dụng vào thực
tế sản xuất thì dùng cacbon làm chất hoàn nguyên thì giá thành rẻ, dễ tiến hành và
thiết bị đơn giản do đó trong luận văn này sẽ nghiên cứu quá trình hoàn nguyên
quặng sắt bằng cacbon.
2.2.

Cơ chế của sự cháy cacbon rắn
Giữa cacbon và oxy có thề xảy ra những phản ứng sau đây:

Phản ứng cháy hoàn toàn
( 1)

C + O2 = CO2

Ho248(1) = -394142J

Phản ứng cháy không hoàn toàn
(2)

C+

1
O2 = CO
2

Phản ứng cháy tiếp

19

Ho248(2) = -223431J