Theo báo cáo quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng Cr, Mn giai đoạn đến năm 2025 có xét đến năm 2035 mỏ crômit Cổ Định Thanh Hóa có trữ lượng cấp 121+122 là 2,65 triệu tấn quặng crômit.

Tuy nhiên, hiện nay các dây chuyền tuyển quặng crômit của mỏ Cổ Định, Thanh Hóa đều đang dừng hoạt động vì nhiều lý do và một trong các nguyên nhân đó là hệ số thực thu quặng tinh crômit thấp dao động 40 ÷ 45%, trong đó thực thu cấp hạt mịn (-0,085 mm) chỉ đạt 8 ÷ 10%. Nguyên nhân khi tuyển cấp hạt mịn (-0,085 mm) thực thu thấp là do phân bố Cr₂O₃ trong các cấp hạt -0,085 mm chiếm khoảng 40%. Mặt khác, các thiết bị sử dụng trong dây chuyền là các thiết bị tuyển trọng lực truyền thống (máy lắng, vít đứng, bàn đãi, phân cấp xyclon…) khả năng phân tuyển cấp hạt mịn hạn chế. Nhằm tận thu tài nguyên, nâng cao khả năng thu hồi quặng crômit trong các cấp hạt mịn, cần thiết phải nghiên cứu thử nghiệm tuyển cấp hạt mịn trên các thiết bị hiện đại có khả năng phân tuyển cấp hạt mịn tốt như thiết bị tuyển Knelson, Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim đã được Nhà nước trang bị thiết bị tuyển Knelson. Đây là thiết bị tuyển trọng lực hiện đại hoạt động dựa trên hai nguyên tắc chủ yếu: Tăng cường trọng lực bằng lực li tâm; thực hiện quá trình phân tuyển trong dòng liệu lỏng theo sáng chế của Knelson nhằm thu hồi cấp hạt mịn bằng phương pháp tuyển trọng lực.

Nhằm nâng cao thực thu quặng crômit cấp hạt mịn, giải quyết những khó khăn về công nghệ, thiết bị, nhóm nghiên cứu Viện khoa học và công nghệ mỏ - luyện kim do ThS. Trần Ngọc Anh làm chủ nhiệm đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ tuyển nâng cao thực thu Cr₂O₃ cấp hạt mịn, mỏ crômit Cổ Định, Thanh Hóa có sử dụng thiết bị tuyển ly tâm Knelson”.

Từ những kết quả nghiên cứu nêu trên có thể đưa ra những kết luận sau:

1. Kết quả nghiên cứu thành phần vật chất mẫu

- Kết quả phân tích hóa hàm lượng Cr₂O₃ = 1,35%, hàm lượng các tạp chất như sau: Al₂O₃ = 8,32%; hàm lượng TFe = 12,28%; hàm lượng SiO₂ = 38,85%, hàm lượng CaO = 0,30%; hàm lượng MgO = 8,85%.

- Quặng crômit cấp hạt mịn -0,085 mm mỏ Cổ Định có độ hạt rất mịn. Mức thu hoạch cấp hạt -0,01 mm chiếm gần 74,92%, với hàm lượng Cr₂O₃ tương ứng là 0,43% và mức phân bố kim loại chiếm 23,15% không thể thu hồi được.

- Từ kết quả phân tích thành phần vật chất mẫu định hướng phương pháp tuyển là phân cấp thành hai cấp hạt hẹp là -0,085+0,045mm và -0,045+0,01mm sau đó tuyển từng cấp hạt trên thiết bị Knelson để thu hồi quặng tinh crômit.

 2. Kết quả nghiên cứu công nghệ tuyển

- Chế độ phân cấp thu hồi cấp -0,085 + 0,045 mm: Sử dụng xyclon f 50 mm, áp lực cấp liệu 1 at, nồng độ cấp liệu 10% rắn, năng suất cấp liệu 2,7 m3 /h, đường kính ống tháo cát 3 mm. Hiệu suất phân cấp khoảng 82%.

- Chế độ phân cấp thu hồi cấp -0,045 + 0,01 mm: Sử dụng xyclon f 25 mm, áp lực cấp liệu 1,4 at, nồng độ cấp liệu 10% rắn, năng suất cấp liệu 0,75 m3 /h, đường kính ống tháo cát 2 mm. Hiệu suất phân cấp đạt khoảng 87%.

- Chế độ tuyển cấp hạt -0,085+0,045 mm: Chế độ tuyển trên thiết bị Knelson: Gồm 1 khâu tuyển chính chế độ tuyển: Lực li tâm 120 G, áp lực nước 6 psi, nồng độ cấp liệu 15% rắn, năng suất cấp liệu 0,024 t/h, 1 khâu tuyển tinh và 1 lực li tâm 120G, áp lực nước 8 psi và 1 khâu tuyển vét có lực li tâm 120G áp lực nước 6 psi. Kết quả thu được quặng tinh thô có hàm lượng Cr₂O₃ = 30,47 %, thực thu bộ phận 83,89%; quặng thải có hàm lượng Cr₂O₃ là 0,43%. Áp dụng phương pháp tuyển bàn đãi kết hợp tuyển từ tuyển quặng tinh thô crômit trên thiết bị Knelson thu được quặng tinh có hàm lượng Cr₂O₃ = 48,68 %, thực thu bộ phận 98,34 %.

- Chế độ tuyển cấp hạt - 0,045+0,01 mm: Chế độ tuyển trên thiết bị Knelson: Gồm 1 khâu tuyển chính chế độ tuyển: Lực li tâm 120 G, áp lực nước 4 psi, nồng độ cấp liệu 15% rắn, năng suất cấp liệu 0,024 t/h, 1 khâu tuyển tinh và 1 lực li tâm 120G, áp lực nước 6 psi và 1 khâu tuyển vét có lực li tâm 120G áp lực nước 4 psi.

Khi tuyển trên thiết bị Knelson với một khâu tuyển chính, 1 khâu tuyển tinh, 1 khâu tuyển vét thu được quặng tinh thô có hàm lượng Cr₂O₃ = 17,33 %, thực thu bộ phận 60,29 %; quặng thải có hàm lượng Cr₂O₃ là 1,20%. Áp dụng phương pháp tuyển bàn đãi kết hợp tuyển từ tuyển quặng tinh thô crômit trên thiết bị Knelson thu được quặng tinh có hàm lượng Cr₂O₃ = 46,33%. Từ kết quả nghiên cứu hai cấp hạt trên cho thấy đối với cấp hạt - 0,085+0,045 mm khi tuyển trên thiết bị Knelson cho hiệu quả tuyển tốt hơn đối với cấp -0,045+0,01 mm. Hàm lượng Cr₂O₃ cấp -0,085+0,045 mm cao hơn cấp - 0,045+0,01 mm khoảng 13%; thực thu Cr₂O₃ cấp -0,085+0,045 mm cao hơn cấp -0,045+0,01 mm khoảng 13%.

3. Thí nghiệm sơ đồ cho kết quả như sau: Với quặng tinh cấp - 0,085+0,045 mm có thu hoạch 1,11% hàm lượng Cr₂O₃ đạt 47,89% với thực thu đạt 41,23%; quặng tinh cấp -0,045+0,01 mm có thu hoạch 0,56% hàm lượng Cr₂O₃ đạt 45,47% với thực thu 18,90%; quặng tinh tổng hợp của hai cấp hạt có thu hoạch 1,68% hàm lượng Cr₂O₃ đạt 47,08% và thực thu đạt 60,13%. Kết quả phân tích hóa cho thấy hàm lượng Cr₂O₃ và các tạp chất trong quặng tinh tổng hợp đã đáp ứng được mục tiêu đặt ra của đề tài với hàm lượng Cr₂O₃ = 48,1%; thực thu = 60,13%; hàm lượng tạp chất: TFe = 16,74%; Al₂O₃ = 7,25%; SiO2 = 1,94%; CaO = 1,08%; MgO = 6,35%. Với các chỉ tiêu trên đáp ứng được mục tiêu của đề tài là hàm lượng Cr₂O₃ ≥ 45%; thực thu ≥60%; hàm lượng tạp chất: TFe ≤ 20%; Al₂O₃ ≤ 14%; SiO₂ ≤ 7%; CaO ≤ 3%; MgO ≤ 14%. Với chất lượng quặng tinh đạt được của đề tài có thể được sử dụng trong ngành sản xuất hóa chất. Mẫu nghiên cứu của đề tài có thu hoạch cấp -0,085 mm có thu hoạch 79,52%, hàm lượng Cr₂O₃ đạt 1,35% và phân bố đạt 35,45%. Sau khi tuyển với thực thu Cr₂O₃ đạt 60,13%, thực thu so với quặng nguyên đạt 21,31%. Ngoài ra, theo quy trình đề xuất đề tài con thu được sản phẩm bentonit cấp -0,01mm đạt chất lượng thương mại trên thị trường hiện nay.

Đề tài nghiên cứu công nghệ tuyển quặng crômit cấp hạt mịn trên thiết bị tuyển Knelson đã hoàn thành các chỉ tiêu đã đề ra. Đề nghị Cơ quan quản lý, xét duyệt đề án xem xét nghiệm thu đề tài. Kết quả nghiên cứu công nghệ tuyển quặng crômit cấp hạt mịn trên thiết bị Knelson đã cho kết quả khả quan. Tuy nhiên, để có đủ cơ sở dữ liệu cho việc tiếp cận, ứng dụng công nghệ vào sản xuất thay thế thiết bị tại nhà máy khi hoạt động trở lại cần có thêm các thử nghiệm ở quy mô lớn hơn để đánh giá một cách chính xác chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của cả quá trình công nghệ.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17568/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)