Định hướng phát triển bền vững ngành công nghiệp khai thác và chế biến quặng apatit tại Việt Nam

Báo cáo "Định hướng phát triển bền vững ngành công nghiệp khai thác và chế biến quặng apatit tại Việt Nam" trình bày một vài phương pháp thu hồi các kim loại có giá trị từ quặng phosphat, cũng như tái chế và tái sử dụng những chất thải liên quan đến quá trình khai thác và chế biến quặng phosphat trên thế giới. Đồng thời định hướng phát triển bền vững tài nguyên apatit của Việt Nam. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Định hướng phát triển bền vững ngành công nghiệp khai thác và chế biến quặng apatit tại Việt Nam HỘI NGHỊ TOÀN QUỐC KHOA HỌC TRÁI ĐẤT VÀ TÀI NGUYÊN VỚI PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG (ERSD 2022) Định hướng phát triển bền vững ngành công nghiệp khai thác và chế biến quặng apatit tại Việt Nam Lê Việt Hà1, Phạm Văn Luận1,* Trường Đại học Mỏ - Địa chất 1TÓM TẮTQuặng phosphat nói chung và apatit nói riêng là một nguồn tài nguyên không thể tái tạo và rất cần thiếtcho sự sinh trưởng của thực vật và sản xuất cây trồng. Do đó, quặng apatit rất quan trọng để phát triểnngành nông – lâm nghiệp. Nhưng ngoài phospho, trong quặng apatit còn chứa nhiều nguyên tố khác cógiá trị cao như: đất hiếm, uranium và thorium. Những nguyên tố này hiện đang đóng vai trò quan trọngtrong việc phát triển năng lượng trong tương lai, đặc biệt là năng lượng xanh; trong các thiết bị công nghệcao; … Theo các nhà khoa học, hơn 80 % nguồn tài nguyên uran trên thế thới nằm trong quặng phosphat.Nguyên tố đất hiếm trong quặng phosphat cũng rất đáng kể, nếu hàng năm thế giới khai thác khoảng 170triệu tấn quặng phosphat thì sẽ có khoảng hơn 100.000 tấn nguyên tố đất hiếm. Những nguyên tố này, nếukhông được thu hồi trong quá trình tuyển và chế biến quặng phosphat, chúng sẽ mất đi theo phân bón vàchất thải. Báo cáo này trình bày một vài phương pháp thu hồi các kim loại có giá trị từ quặng phosphat,cũng như tái chế và tái sử dụng những chất thải liên quan đến quá trình khai thác và chế biến quặngphosphat trên thế giới. Đồng thời định hướng phát triển bền vững tài nguyên apatit của Việt Nam.Từ khóa: Phosphat; Apatit; đất hiếm; uran; photphogyp.1. Thực tế khai thác và chế biến quặng phosphat trên thế giới và Việt Nam1.1. Thực tế khai thác và chế biến quặng phosphat trên thế giới Apatit là khoáng vật chính chứa phosphat, thuộc nhóm phosphat canxi bao gồm chlorapatite(Ca10(PO4)6(Cl)2), hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2), and fluorapatite (Ca10(PO4)6F). [S. Komar Kawatraand J.T. Carlson, 2014]. Nó là nguyên liệu chính để sản xuất phospho và các hợp chất của phospho, đượcứng dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân. Ngành công nghiệp phân bón sử dụng khoảng 90% nhu cầuvề phospho; các ngành công nghiệp luyện kim, hóa chất, giấy, thức ăn gia súc… sử dụng 10% nhu cầucòn lại [Jessica Elzea Kogel, 2006; FAO, 2004]. Phương pháp khai thác quặng phosphat trên thế giới chủ yếu là khai thác lộ thiên. Tổng sản lượng khaithác quặng phosphat trên thế giới năm 2021 đã đạt 220 triệu tấn. Dự báo, sản lượng khai thác quặngphosphat sẽ tăng lên 261 triệu tấn vào năm 2024, do nhu cầu sử dụng P2O5 làm phân bón trên thế giớingày càng tăng [USGS]. Hình 1. Phân loại quặng phosphat theo phương pháp tuyển [Patrick Zhang, 2014] Công nghệ tuyển nổi là công nghệ chủ đạo để tuyển quặng phosphat. Tuy nhiên, vẫn có một số quốcgia như: Maroc, Trung Quốc, Tunisia và Jordan sử dụng phương pháp đánh tơi, rửa mùn sét và phân loại* Tác giả liên hệEmail: phamvanluan@humg.edu.vn 709theo cỡ hạt để làm giàu quặng phosphat. Nhưng phương pháp này sẽ sớm kết thúc, bởi vì trên thế giới chỉ cókhoảng 2% quặng phosphat có thể làm giàu được bằng phương pháp này (xem hình 1) [Patrick Zhang, 2014]. Quặng apatit – silicat được làm giàu bằng phương pháp tuyển nổi. Trong quá trình này, thạch anh vàcác khoáng đất đá bị đè chìm còn khoáng vật apatit được thu hồi vào sản phẩm bọt bằng thuốc tập hợpaxit béo. Nếu sản phẩm bọt còn chứa nhiều thạch anh, có thể sử dụng thêm quá trình tuyển nổi cation đểgiảm bớt hàm lượng thạch anh [S. Komar Kawatra and J.T. Carlson, 2014]. Trong các đối tượng quặng apatit thì quặng apatit – cacbonat là loại quặng khó tuyển hơn cả. Đối vớiquặng xâm nhiễm thô có thể dùng quá trình nung kết hợp với phương pháp tuyển trọng lực trong môitrường nặng để làm giàu quặng. Tuy nhiên, phương pháp này ngày nay hầu như không được áp dụngtrong thực tế do quặng xâm nhiễm mịn. Do đó, tuyển nổi vẫn là công nghệ chính để tuyển quặng apatit –cacbonat, với ba biến thể sau: [C. Guan, 2009; S. Komar Kawatra and J.T. Carlson, 2014; Nguyễn HoàngSơn, 2014; Patrick Zhang, 2019] - Tuyển nổi thạch anh ở pH cao bằng thuốc tập hợp amin, tiếp theo là tuyển nổi cacbonat trong môitrường axit yếu bằng thuốc tập hợp axit béo; - Tuyển nổi cacbonat trong môi trường axit yếu bằng thuốc tập hợp axit béo, tiếp theo là tuyển nổithạch anh trong môi trường trung tính bằng thuốc tập hợp amin; - Tuyển nổi trực tiếp apatit bằng thuốc tập hợp có tính chọn riêng cao, trong quá trình này các khoángvật cacbonat và silicat bị đè chìm còn apatit được thu hồi vào sản phẩm bọt. Trong ba biến thể trên thì biến thể thứ 3 khó thực hiện hơn cả, vì quá trình này đòi hỏi thuốc tập hợp vàđè chìm có tính chọn riêng cao do tính nổi giống nhau của apatit và đôlômit trong môi trường kiềm. Quặng phosphat chủ yếu được sử dụng làm các loại phân bón như: super lân, DAP (di-amoniphosphat), MAP (mono – amoni phosphat) … một phần nhỏ khác được sử dụng để sản xuất phospho vàmục đích khác. Tỷ lệ sử dụng quặng phosphat cho ở bảng 1. Ngày nay, phân bón DAP và MAP trở nên phổ biến hơn so với super lân. Bước đầu tiên để sản xuất DAP vàMAP là tạo ra axit phosphoric từ quặng phosphat bằng quá trình nhiệt hoặc quá trình “axit ướt”. Tuy nhiên, kể từnăm 1950, quá trình axit ướt đã nhanh chóng trở thành công nghệ chính để sản xuất axit phosphoric. Theo Bảng 1,ngày nay chỉ có khoảng 5% quặng phosphat trên thế giới được xử lý bằng quá trình nhiệt. Bảng 1. Phân bố sử dụng đá photphat trên thế giới [Patrick Zhang, 2014] Lĩnh vực Tỷ lệ, % Sản xuất axit phosphoric ướt ...