Nghiên cứu ứng dụng công nghệ, chế tạo thiết bị khai thác, chế biến sa khoáng titan ven biển Việt Nam

1. Quá trình nghiên cứu triển khai

1.1 Tiềm năng tài nguyên

Theo kết quả nghiên cứu điều tra địa chất dọc bờ biển nước ta có nguồn tài nguyên sa khoáng chứa titan và zircon đáng kể, trữ lượng tới hàng chục triệu tấn inmênhit, phân bố rải rác tại 50 mỏ và điểm quặng, suốt từ Quảng Ninh, Thanh Hóa, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên - Huế, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Bình Thuận... những tỉnh có trữ lượng quặng lớn là Hà Tĩnh, Thừa Thiên - Huế, Bình Định, Bình Thuận. Hàm lượng các khoáng vật có ích: inmênhit từ 20 - 200kg/m ³, zircon từ 20 - 50kg/m ³, rutin 5 - 10 kg/m ³và một lượng monazit đáng kể. Khoáng vật phi quặng chủ yếu là thạch anh.

Inmênhit và các khoáng vật có ích kèm theo là tài nguyên có giá trị công nghiệp. Từ lâu nhiều nước như Úc, Ấn Độ, Mỹ, Trung Quốc, Liên Xô... đã khai thác và chế biến khoáng sản titan làm nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất sơn, cao su, que hàn, men gốm sứ và gạch chịu lửa.... Đặc biệt inmênhit cũng là nguyên liệu để luyện ra kim loại và hợp kim titan được dùng trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại và công nghệ cao.

1.2. Hoạt động nghiên cứu triển khai trước năm 1990

Từ đầu những năm 80 một số địa phương như Thanh Hóa, Quy Nhơn... có khai thác quy mô nhỏ, chủ yếu là chọn lọc thủ công lấy quặng inmênhit giàu bán làm vỏ bọc que hàn. Viện Nghiên cứu Mỏ và Luyện kim đã nghiên cứu công nghệ tuyển cho các đối tượng cụ thể và đã thiết kế: xưởng tuyển sa khoáng titan Quy Nhơn 1000 tấn/năm (tuyển quặng mỏ Xương Lý, Bình Định) và xưởng tuyển sa khoáng titan thuộc Xí nghiệp khai thác và chế biến khoáng sản Thanh Hóa (tuyển quặng Sầm Sơn). Đây là hai xưởng tuyển quặng sa khoáng titan đầu tiên ở Việt Nam do Viện Nghiên cứu Mỏ và Luyện kim thiết kế, chuyển giao công nghệ và cung cấp thiết bị.

Từ 1989 - 1990, một số khách hàng nước ngoài đã bắt đầu đặt mua sản phẩm nên nhiều tỉnh có chủ trương đầu tư khai thác và chế biến sa khoáng titan để xuất khẩu.

Trước nhu cầu đó, Viện Nghiên cứu Mỏ và Luyện kim đã kế thừa các kết quả nghiên cứu trong nước và tiếp thu các tiến bộ KHCN ngoài nước tiến hành nghiên cứu công nghệ cho từng đối tượng mỏ sa khoáng titan. Đồng thời cũng nghiên cứu, thiết kế và chế tạo nhiều chủng loại thiết bị công nghệ như bàn đãi, máy tuyển điện từ, máy tuyển tĩnh điện... Chỉ trong một thời gian ngắn, nhiều xí nghiệp khai thác và tuyển sa khoáng titan ở Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Thừa Thiên - Huế, Bình Định đã đi vào sản xuất với sự tư vấn, chuyển giao công nghệ và cung cấp thiết bị của Viện Nghiên cứu Mỏ và Luyện kim

Nhằm khắc phục những tồn tại của tình trạng khai thác và kinh doanh phân tán, tháng 2/1990, Viện đã cùng 10 đơn vị sản xuất và kinh doanh thành lập Hiệp hội titan Việt Nam để hỗ trợ nhau về kỹ thuật, đầu tư và tiêu thụ sản phẩm...

Hiệp hội titan Việt Nam hiện có 17 thành viên, đã hoạt động có hiệu quả suốt 15 năm là nhân tố tích cực trong liên kết và hợp tác sản xuất của ngành.

1.3. Sau năm 1990

Từ 1990 tới nay ngành khai thác và chế biến sa khoáng titan Việt Nam đã phát huy các nguồn lực để phát triển nhanh chóng và vững chắc, thể hiện như sau:

- Đã trở thành một Hiệp hội ngành nghề hoạt động khai thác, chế biến và xuất khẩu các sản phẩm của sa khoáng titan ven biển trong phạm vi toàn quốc với hàng chục công ty hoạt động suốt từ Nghệ An tới Bình Thuận trong đó có các công ty lớn như Tổng Công ty Khoáng sản và Thương mại Hà Tĩnh, Công ty Khoáng sản Thừa Thiên - Huế, Công ty Khoáng sản Bimal...

- Trình độ công nghệ của các cơ sở sản xuất thuộc loại tiên tiến không thua kém trong khu vực. Tổng sản lượng hiện nay là 400.000 tấn/năm tinh quặng inmênhit, 30.000 tấn/năm tinh quặng zircon, 20.000 tấn/năm tinh quặng rutin và 5.000 tấn/năm tinh quặng monazit. Ngoài ra còn sản xuất hàng ngàn tấn inmênhit hoàn nguyên và zircon siêu mịn để sử dụng trong nước và xuất khẩu.

- Đã góp phần phát triển công nghiệp địa phương của hàng chục tỉnh, hiệu quả xã hội đối với mỗi địa phương là rõ rệt.

2. Kết quả nghiên cứu triển khai

2.1. Về công nghệ

- Đã nghiên cứu sử dụng vít xoắn phân ly (trong phòng thí nghiệm và tại khai trường) để tuyển thô cho hầu hết các loại hình mỏ sa khoáng titan chủ yếu ở Việt Nam , lựa chọn và áp dụng được công nghệ tuyển hợp lý cho từng đối tượng quặng. Khi tuyển quặng đầu 1 – 2% khoáng vật nặng (KVN), đã thu hồi được trên 90% KVN trong sa khoáng và quặng thải đạt < 0,5% KVN.

- Với công nghệ tuyển từ thu được quặng tinh inmênhit đạt hàm lượng 52 – 54% TiO ₂đạt tiêu chuẩn quốc tế.

- Với công nghệ tuyển điện kết hợp với tuyển từ và tuyển trọng lực thu được tinh quặng zircon đạt hàm lượng 60 - 65% ZrO ₂; tinh quặng rutin đạt hàm lượng 90 - 92% TiO ₂và tinh quặng monazit 50 - 55% REO.

- Thực thu chung đối với các sản phẩm đạt 80 - 85%.

- Đã nghiên cứu và áp dụng công nghệ hoàn nguyên inmênhit để cung cấp nguyên liệu sản xuất que hàn cho thị trường trong nước, thay thế cho nguyên liệu đang phải nhập từ Trung Quốc. Trong thời gian tới công nghệ hoàn nguyên inmênhit và một số công nghệ chế biến sâu khác sẽ được ứng dụng ở quy mô lớn hơn và cung cấp chủng loại phong phú hơn.

2.2. Về thiết bị

Nghiên cứu thiết kế và chết tạo vít xoắn phân ly quy mô công nghiệp, cung cấp kịp thời cho các xí nghiệp trong phạm vi cả nước đã góp phần xóa bỏ tình trạng khai thác thủ công, manh mún, chuyển sang quy mô công nghiệp và cơ giới hóa, nâng cao sản lượng, hiệu quả khai thác và góp phần bảo vệ môi trường.

Yếu tố quyết định việc ứng dụng và chuyển giao công nghệ là Viện đã đồng thời nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các thiết bị tương ứng để cung cấp kịp thời cho sản xuất, đặc biệt là các loại thiết bị mới chế tạo lần đầu trong nước như vít xoắn phân ly, các loại máy tuyển điện từ, máy tuyển tĩnh điện... Từ đó chất lượng sản phẩm ổn định, được khách hàng nước ngoài đánh giá cao; hạn chế tình trạng nhập thiết bị tuyển các sa khoáng như titan, thiếc, vonfram, vàng...

Từ 1990 tới nay đã nghiên cứu, chế tạo và cung cấp cho các cơ sở sản xuất 815 vít xoắn phân ly képf1200 với 4, 5, 7 và 9 xòng xoắn; 161 máy tuyển điện từ các loại 1000 – 20.000 ơcstet, năng suất 500 – 4000 kg/h; 48 máy tuyển điện, điện áp 20 – 40 kV, năng suất 500 – 1000 kg/h; 145 bàn đãi nước và khí, 11 lò sấy quay, các cơ cấu phối thao khác nhau...

Những thiết bị nêu trên được tự lực nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và chạy thử nghiệm ngay tại Viện và các khai trường, trải qua nhiều giai đoạn cải tiến và hoàn chỉnh để dần nâng cao tính năng công nghệ. Các vít xoắn 8 đến 14 vòng xoắn lắp ghép thành cụm và các máy tuyển từ, tuyển điện 2 tầng, năng suất cao và hiệu qủa phân ly tốt và có thể lắp đặt chế tạo theo dây chuyền cơ giới hóa.

2.3. Hiệu quả kinh tế xã hội

Việc ứng dụng rộng rãi các kết quả nghiên cứu triển khai công nghệ và thiết bị để khai thác và chế biến sa khoáng ven biển chứa titan và zircon đã hình thành ngành khai thác sa khoáng quặng titan ven biển. Đồng thời cũng góp phần thay đổi cơ cấu kinh tế, giải quyết việc làm và nâng cao dân trí, đời sống cộng đồng dân cư nhiều khu vực.