24/02/2014

 I. Giới thiệu chung
Trong quá trình tuyển nổi nhằm thu hồi các tinh quặng có trong quặng sunfua, các bước tiến hành bao gồm đập vỡ, nghiền và nghiền lại các sản phẩm tuyển trung gian. Kết quả cuối cùng của các bước này là tách bỏ đá trong thành phần quặng đuôi và thu hồi các tinh quặng như sunfua chì và kẽm. Liên quan đến sơ đồ tuyển nổi, việc lựa chọn và thu hồi kim loại trong các khoáng chất là một đặc trưng của cỡ hạt khoáng chất và mức độ tách chiết hạt trong cấp liệu tuyển nổi. Mức độ tách chiết giữa các khoáng chất và đá thải có giá trị có ảnh hưởng lớn đến kết quả tuyển nổi.     
Hệ thống tuyển nổi thường gồm các bước tuyển thô, tuyển trung gian, tuyển trung gian lần hai và tuyển tinh, với việc điều hòa cấp liệu bằng cách bổ sung các thuốc tuyển nổi nhằm nâng cao hiệu quả tuyển giữa các khoáng vật yêu cầu và đá thải. Các thuốc tuyển nổi này bao gồm chất tập hợp, chất ức chế (thuốc hãm), chất hoạt hóa, chất tạo bọt. Các chất ức chế bao gồm chất ức chế đối với vật liệu đá thải có chứa một số thành phần như thạch anh, chì, sắt silicat hay các khoáng chất tương tự. Chất ức chế này được bổ sung vào bùn cấp liệu tại một hay nhiều thời điểm trong quá trình tuyển nổi, riêng biệt hoặc cùng với các thuốc tuyển nổi khác. Lượng chất ức chế sử dụng phụ thuộc vào khối lượng đá có trong nguồn cấp liệu vào hệ thống tuyển nổi, và vào lượng sunfua kẽm có trong cấp liệu. Lượng đá thải này, nếu không được loại bỏ, sẽ gây trở ngại đến quá trình xử lý tinh quặng sunfua kẽm tiếp theo, như trong quá trình thiêu kết hay chiết tách bằng điện phân. Bởi vậy, mức độ đá thải được xác định nhờ hàm lượng silic oxit trong tinh quặng cần dưới 3% trọng lượng vật chất khô, nếu lớn hơn, việc thu hồi kẽm không hiệu quả. 
Hiện nay, quặng chì – kẽm được tuyển bằng máy tuyển Ermareka. Những quặng này có thành phần vật lý và khoáng chất phức tạp và biến đổi. Do vậy, người ta đã lựa chọn một hệ thống tuyển nổi hai giai đoạn, trong đó, kẽm và các khoáng chất sắt được lắng xuống, cho phép thành phần galen (chì sunfua – PbS) nổi lên, tiếp theo, nhờ sự hoạt hóa của các khoáng chất kẽm có trong quặng đuôi chì cho phép kẽm nổi lên. Chu trình tuyển nổi chì gồm hai giai đoạn tách thô, tuyển tinh lần một, tuyển tinh lần hai và làm sạch. Sau khi tuyển nổi galen, quặng đuôi được xử lý bằng đồng sunfat, chất gây tái hoạt hóa bề mặt của khoáng chất kẽm, cho phép chúng nổi lên. Sử dụng vôi để làm lắng đọng pyrit (FeS2)  do nó không có tác dụng làm lắng đọng đối với khoáng chất kẽm đã hoạt hóa. Sơ đồ tuyển nổi kẽm bao gồm tuyển thô Zn- Py, tuyển tinh Zn-Py, tuyển tinh giai đoạn II, làm sạch Zn – Py, tuyển thô Zn, tuyển tinh Zn và tuyển tinh giai đoạn II, làm sạch Zn và làm sạch Zn giai đoạn II. Cuối cùng, sản phẩm của máy tuyển là các tinh quặng sunfua chì và kẽm. Nếu hàm lượng silic oxit trong tinh quặng Zn lớn hơn 3%, sẽ gây trở ngại trong quán trình thiêu kết hay chiết tách bằng điện phân. 
Mục đích của nghiên cứu này là giảm hàm lượng silic oxit trong tinh quặng Zn mà không cần nghiền giai đoạn II các tinh quặng thô. 
II. Phương pháp và vật liệu
Người ta tiến hành lấy các mẫu của quá trình tuyển nổi Zn. Việc lấy mẫu và đánh giá đặc tính mẫu được yêu cầu theo 3 điểm: tinh quặng Zn – pirit trung gian, tinh quặng Zn thành phẩm và tinh quặng pirit (Nishkov, Grigorova, Valkanov, Bodurova, & Damianov, 2009). Cứ 30 phút, người ta lại thu gom mẫu từ mỗi đầu ra và kết hợp trong mỗi ca, từ đó, xác định sự phân bố cỡ hạt, hàm lượng Zn và SiO2 và sự phân bố thạch anh. Sự phân bố cỡ hạt của mẫu được xác định bằng sàng ướt (160 – 71mm) sử dụng một máy sàng rung (Analysete 3, FRITSCH). Hàm lượng Zn được xác định bằng phép phân tích XRF và hàm lượng SiO2 được xác định bằng phép phân tích AES-ICP. Sự phân bố thạch anh tách chiết (LQ) và không tách chiết (NLQ) được xác định bằng kính hiển vi (POLAM-P311).
Các thử nghiệm tuyển nổi bọt được tiến hành nhằm giảm hàm lượng silic oxit có trong tinh quặng Zn thành phẩm. Trong mọi thử nghiệm, tỷ lệ nước rửa chỉ chiếm 7-12% lượng nước cấp liệu. Các máng rửa được đặt trên các giá đỡ, phía sau miệng tràn của mỗi máy tuyển nổi. Các máng rửa này bao phủ gần hết chiều dài miệng máy tuyển nổi và cung cấp một lượng “nước cấp” ổn định cho máy tuyển. Sự bố trí này cho phép bọt được rửa trước khi tháo khỏi máy tuyển. Nước rửa được phân bố ngang qua toàn bộ máy tuyển và cần được bổ sung tới miệng máy tuyển kề sát với ngưỡng tràn.
Việc bổ sung thuốc tuyển nổi nhằm giảm thiểu tạp chất silic oxit trong quá trình tuyển Zn bao gồm hai loại chất ức chế: 1) natri polyacrylate trong dung dịch nước (có tên thương mại là HYDROPALAT 5040 do COGNIS cung cấp) và polyacrylamit (hóa dầu) cải biến (tên thương mại là AERO 7261A); và 2) hỗn hợp giữa polime hiđrat cacbon và chất nhuộm (tên thương mại là AERO 633) và polyacrylamit cải biến (tên thương mại là AERO 8860GL GCA, do CYTEC cung cấp). 
 III. Kết quả 
Các kết quả phân tích cho thấy, các quá trình tuyển nổi Zn. Hai giai đoạn đầu tiên, tách thô Zn – Py và tuyển nổi tinh Zn – Py có kết quả chắc chắn, liên quan đến sự suy giảm thành phần thạch anh. Hàm lượng silic oxit trong tinh quặng Zn – Py là 7,40% (Nishkov và nnk., 2009). Sau hai giai đoạn đầu tiên, lượng silic oxit giảm trên 7,5 lần. Năm giai đoạn tiếp theo của quá trình tuyển nổi Zn là tách thô Zn, tuyển sơ bộ và làm sạch Zn, tuyển thứ cấp và làm sạch Zn lần hai, không hiệu quả, liên quan đến quá trình tách đá thải.
Điều này được thể hiện trong các thành phần hạt thô và trung gian. Các giá trị hàm lượng silic oxit trong cỡ hạt “+0,16mm” và “-0,16mm+0,071mm” trong tinh quặng trung gian Zn – pirit và tinh quặng Zn thành phẩm là giống nhau. Liên quan đến thành phần hạt mịn “-0,071mm”, giai đoạn tuyển tinh tương đối hiệu quả. Hàm lượng silic oxit giảm xuống gần 2,5 lần. Các số liệu đối với tinh quặng pirit đã xác nhận tính không hiệu quả của quá trình. Hàm lượng silic oxit trong tinh quặng Zn thành phẩm cao hơn trong tinh quặng pirit. Các kết quả phân tích khoáng hóa và phân bố thạch anh (LQ và NLQ) đã xác nhận các kết quả phân tích hóa học. Tỷ số R của LQ/NLQ cho thấy, sự phân bố của LQ và NLQ trong sự mọc xen trong tinh quặng trung gian Zn – pirit, trong tinh quặng pirit và trong tinh quặng Zn thành phẩm gần như bằng nhau. Liên quan đến LQ, quá trình tuyển khoáng không hiệu quả. Hàm lượng LQ có trong tinh quặng Zn thành phẩm là 45,2% trong tổng lượng thạch anh. Các hạt LQ trong thành phần cỡ hạt mịn “-0,071mm” là 60% – 80%. Khối lượng này được tuyển trong quặng đuôi trong các điều kiện phù hợp trong hệ thồng tuyển nổi Zn.
Có hai phương pháp được sử dụng nhằm giảm thiểu tạp chất silic oxit có trong tinh quặng Zn mà  không cần thiết phải nghiền lại tinh quặng thô là tuyển nổi bọt trong tuyển nổi tinh Zn và sử dụng các chất ức chế đá thải trong quá trình tuyển Zn. Hệ thống cấp nước rửa được thử nghiệm tại giai đoạn tuyển tinh Zn. Việc bổ sung thêm nước rửa lên phía trên sản phẩm bọt làm giảm sự cuốn trôi đá thải khi thu hồi nước tốc độ cao. Kết quả thử nghiệm cho thấy, độ cao của nước rửa bổ sung phía trên sản phẩm bọt cần được giảm thiểu để tăng độ ổn định của sản phẩm bọt. Với phương pháp tuyển nổi bọt, hàm lượng silic oxit trong tinh quặng Zn thành phẩm đã giảm xuống 2,8%. Dường như phương pháp tuyển nổi bọt đã làm giảm sự cuốn trôi đá thải, đặc biệt là các hạt LQ. 
Người ta đã tiến hành các thí nghiệm tuyển nổi lần hai với các mẫu tinh quặng sạch Zn trung gian với liều lượng chất ức chế là 30g/tấn. 
Các số liệu cho thấy tác dụng của việc bổ sung các chất ức chế khiến cho hàm lượng silic oxti giảm trên 2,5 lần. Như vậy, việc sử dụng các những chất ức chế có tính thực tiễn cao và giúp cho các hạt LQ giảm xuống. Có thể coi đây là một phương pháp giúp giảm thiểu tạp chất silic oxit có trong tinh quặng Zn thành phẩm mà không cần thiết phải nghiền lại tinh quặng thô. 
Các thử nghiệm trên quy mô công nghiệp bằng máy tuyển Ermareka đã được tiến hành nhằm xác định ảnh hưởng của việc bổ sung chất ức chế sử dụng hai loại thuốc tuyển nổi để giảm thiểu tạp chất silic oxit trong quá trình tuyển nổi Zn. Tổng liều lượng chất ức chế là 40g/tấn.
Việc lấy mẫu và đánh giá đặc tính được tiến hành tại 5 điểm: tuyển thô tinh quặng Zn – pirit; tuyển trung gian tinh quặng Zn – pirit; tuyển trung gian tinh quặng Zn; tuyển tinh quặng Zn thành phẩm và tuyển pirit thành phẩm. Các mẫu được kiểm tra hàm lượng Zn, Fe và SiO2 và phân bố thạch anh.
Các số liệu cho thấy, ảnh hưởng của chất phụ gia Hydropalat 5040 đối với hàm lượng Zn, sắt và silic oxit có trong các sản phẩm tuyển Zn. Việc bổ sung các thuốc tuyển nổi theo từng giai đoạn cho phép giảm hàm lượng silic oxit (lớn hơn 4,5 lần, từ 10,75% trong tinh quặng thô Zn – Py xuống còn 2,3% trong tinh quặng thành phẩm Zn). Đồng thời, hàm lượng Zn tăng từ 27,14% lên 55,25%.  
Các số liệu cho thấy, ảnh hưởng của chất phụ gia Hydropalat 5040 và Aero 633 đối với hàm lượng Zn, sắt và silic oxit có trong các sản phẩm tuyển Zn. Việc bổ sung các thuốc tuyển nổi theo từng giai đoạn cho phép giảm đáng kể hàm lượng silic oxit (8,5 lần), từ 11,1% trong tinh quặng thô Zn – Py xuống còn 1,3% trong tinh quặng thành phẩm Zn. Hàm lượng Zn trong tinh quặng Zn thành phẩm đạt 56,3%.
Tỷ số (R) giữa LQ và NLQ trong các sản phẩm tuyển nổi Zn giảm 8 lần, từ 0,96 trong tinh quặng thô Zn- Py xuống 0,12 trong tinh quặng thành phẩm Zn. Sự kết hợp hai loại chất gây ức chế có hiệu quả hơn so với khi sử dụng một loại chất này. Kết quả thử nghiệm trên quy mô công nghiệp đã cho thấy, việc sử dụng các chất gây ức chế theo giai đoạn là một giải pháp đúng đắn để tạo ra sản phẩm tinh quặng Zn hàm lượng cao, đáp ứng các yêu cầu trong luyện kim. 
 IV. Kết luận
Như vậy, đã xác định được những nguyên nhân khiến cho hàm lượng silic oxit cao trong sản phẩm tinh quặng Zn thành phẩm từ máy tuyển chì – kẽm Ermareka. Quá trình tách đá thải trong các giai đoạn tuyển trung gian Zn không hiệu quả. Có thể thấy rằng, thạch anh tồn tại chủ yếu dưới các hạt được tách chiết LQ (> 60 – 80%) trong các thành phần mịn của sản phẩm. Liên quan đến các hạt LQ, tính chọn lọc của quá trình không hiệu quả. Các kết quả thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và trên quy mô công nghiệp cho thấy, có khả năng giảm thiểu được hàm lượng silic oxit từ 1,5 đến 2,0% trong tinh quặng Zn thành phẩm mà không phải nghiền lại. Việc sử dụng cấc chất gây ức chế theo giai đoạn như hydropalat 5040 và Aero 633 là một giải pháp đúng đắn để tạo ra sản phẩm tinh quặng Zn hàm lượng cao, đáp ứng các yêu cầu trong luyện kim./. 
Quốc Trung (biên dịch)
Nguồn: Báo cáo khoa học tại
Hội nghị Khoa học Kỹ thuật Mỏ quốc tế lần thứ 23,
Montreal, Canada – 2013