ĐỀ TÀI
Một số vấn đề về
sử dụng quặng
photphat nghèo

I. VÀI NÉT VỀ PHÂN LOẠI QUẶNG PHOTPHAT 3
II. TRỮ LƯỢNG VÀ ĐẶC TÍNH QUẶNG PHOTPHAT 5
III. KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG QUẶNG PHOTPHAT 9
IV. MỘT SỐ Ý KIẾN VỀ SỬ DỤNG QUẶNG APATIT NGHÈO
LÀO CAI 33
PHỤ LỤC 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO 51
I. VÀI NÉT VỀ PHÂN LOẠI QUẶNG PHOTPHAT
Quặng photphat thường chứa khoáng vật apatit với hàm lượng rất khác
nhau. Các mỏ quặng photphat được chia thành 3 kiểu chính: trầm tích,
macma và guano. Hơn 80% sản lượng quặng photphat trên thế giới là
từ quặng photphat trầm tích.
Thông thường các quặng photphat nguồn gốc macma là quặng apatit,
còn quặng photphat trầm tích đa số là photphorit.
Photphorit được định nghĩa khác nhau tùy theo từng tác giả. Về mặt địa
chất - thạch học, photphorit là một loại đá trầm tích có ít nhất từ 33 đến
50% các khoáng vật canxi photphat thuộc nhóm apatit (Bone
phosphate of Lime, viết tắt là BPL) ở dạng ẩn tinh hoặc vi tinh. Tùy
theo bản chất khoáng vật photphat có trong đá, hàm lượng P
2
O
5
tương
ứng tối thiểu là 12 - 18%. Tuy nhiên, nếu có công nghệ tuyển phù hợp
và kinh tế thì hàm lượng P

thay thế bởi OH
-
.
Sự thay thế PO
3-
4
bằng CO
2-
3
gây nên những biến đổi đáng kể thông số
tinh quặng a của tinh thể apatit. Khi tỷ số mol CO
2-
3
/PO
3-
4
tăng từ 0
đến0,3 thì agiảm xuống từ3,7 0 đến3,2 0Ã…. Khi hiện tượng thay
thế PO
3-
4
bởi CO
2-
3
tăng lên thì kích thước các tinh thể khoáng vật
photphat sẽ giảm đi và độ hòa tan của chúng trong xitrat và axit sẽ tăng
lên.
Quặng photphat - cacbonat là kiểu quặng photphorit trầm tích khá phổ
biến trên thế giới.
Ngoài ra, còn loại trầm tích cũng có liên quan đến công nghệ làm giầu

quặng chất lượng thấp hơn nhiều so với quặng photphorit trầm tích.
Người ta chia quặng apatit thành các loại quặng giầu (trên 18% P
2
O
5
)
trung bình (8 - 18% P
2
O
5
) quặng nghèo (5 - 8% P
2
O
5
) và rất nghèo (3
- 5% P
2
O
5
).
Quặng apatit Lào Cai thực chất là một kiểu metaphotphorit trầm tích
biển nhưng đã bị biến chất. Đây là loại quặng photphat - cacbonat ở
dạng hỗn hợp francolit hoặc floapatit với đolomit. Do biến chất và
phong hóa, francolit biến đổi thành floapatit do mất CO
2
. Tuy có nguồn
gốc trầm tích nhưng do bị biến chất nên kích thước tinh thể floapatit
của metaphotphorit Lào Cai xấp xỉ bằng kích thước tinh thể floapatit
của quặng apatit - nephelin Khibin (Kola) có nguồn gốc macma và
không có hiệu quả rõ rệt khi nghiền quặng apatit Lào Cai bón trực tiếp

làm 2 phần: Khu đông và Khu Tây.
Như chúng ta đã biết sau khi khai thác hết vỉa quặng loại I đến ranh
giới phong hóa hóa học thì phần dưới ranh giới này là quặng loại II và
loại IV.
Quặng loại II là quặng apatit - cacbonat, quặng loại IV là quặng apatit -
cacbonat - thạch anh, nằm sâu so với mặt đất từ 20 - 30m đến 100 -
150m, có bề dày thay đổi từ 2 đến 15m.
So với quặng loại I thì quặng loại II ít được nghiên cứu về địa chất hơn
nhiều, chỉ có ở khu mỏ cũ Cóc Cáng được thăm dò tỉ mỉ. Chủ yếu mới
đánh giá sơ bộ ở độ sâu cách mặt đất tới 100m và một số lỗ khoan sâu
250m, cá biệt ở lỗ khoan số 510 còn gặp quặng ở cao độ âm 500m. Sau
nhiều năm thăm dò tới nay đã có nhiều ý kiến cho thấy trữ lượng tài
nguyên được đánh giá trước đây là chưa chính xác vì đã dựa vào các số
liệu khoan thăm dò chưa đủ về số lượng lỗ khoan, và mật độ lỗ khoan
thăm dò đúng ra là phải dày hơn tới 2 chục lần so với đã tiến hành.
Quặng apatit loại IV ở khu trung tâm đã được thăm dò tỉ mỉ từ cao độ
+120m trở lên.
Thành phần hóa học chính của quặng apatit loại II và loại IV tại Lào
Cai đã được nghiên cứu về quy luật phân bố từ cao độ trên ± 0 đến -
200m.
Giữa hàm lượng MgO và P
2
O
5
có tương quan tỷ lệ nghịch. Hàm lượng
chất không tan và P
2
O
5
của quặng loại II cũng có quan hệ tỷ lệ nghịch,

Guizhou (Trung Quốc)
Mussoorie (Ấn Độ)
Nam Florida (Hoa Kỳ)
Utah (Hoa Kỳ)
đgianưtac (Cadăctan)
Quặng loại II Lào
Cai (Khu giếng đông)
18,7
22,9
19,9
8,9
24,4
19,7
24,5

10,1
8,0
1,4
1,1
2,0
3,3
3,7

3,3
1,7
13,2
74,5
21,0
25,4
11,3


6,6 2,1
5,2

10,7 47,5
33,8

14,8 4,5
18,1
silic
đolomit,
canxit, silic đolomit,
canxit, silic Thạch anh,
muscovit
Thạch anh,

Phần Lan, Mexico, Cộng hòa DCND Triều Tiên, Nauru, Việt Nam, đảo
Thiên Chúa Giáng Sinh (Ấn Độ dương), Irắc, Vênêduyela, Dimbabuê,
Pêru, Côlômbia, Srilanca, Pakistan, Australia.
Về sử dụng, số lượng quặng photphat dùng trong nước chiếm 78%, còn
22% dành cho xuất khẩu. Trong đó phần lớn quặng photphat có chất
lượng thấp dùng cho sản xuất ở trong nước, quặng giầu dùng để xuất
khẩu (bảng 2).

Bảng 2. Tỷ lệ quặng photphat dùng trong nước và xuất khẩu *
Loại quặng, % BPL/ % P
2
O
5
Đối tượng sử dụng
£ 65 /
£ 29,7
66 - 68
/
30,2 -
31,1
69 -
72 /
31,6 -
32,9
73 - 77
/
33,4 -
35,2
> 78 /
³ 35,7

photphoric trích ly, ngược lại, lại tăng tiêu chuẩn về độ mịn đối với
quặng dùng để sản xuất supephotphat đơn, supephotphat kép; tăng tiêu
chuẩn về lượng tạp chất đối với quặng dùng sản xuất axit photphoric
trích ly.
- Dùng quặng giầu để sản xuất axit photphoric trích ly, sau đó dùng axit
này để phân giải quặng nghèo để sản xuất dimonocanxi photphat.
- Quặng chất lượng thấp không dùng sản xuất diamoni photphat (DAP)
được thì đem dùng để sản xuất supephotphat giầu.
- Trộn quặng giầu với quặng nghèo để được loại quặng có tỷ lệ tạp chất
nhất định đáp ứng yêu cầu chế biến hóa học.
- Dùng vi sinh vật để phân giải hợp chất chứa lân có trong quặng nghèo.
- Lựa chọn công nghệ làm giầu thích hợp với thành phần khoáng vật
của từng loại quặng và sử dụng hợp lý các khoáng đi kèm.
đây là các hướng cơ bản và hiện tại người ta đang phát triển không
ngừng các hướng mới. Tùy theo từng loại quặng, có thể áp dụng những
phương pháp làm giầu riêng như: sàng, rửa, đãi, tuyển từ, tuyển tĩnh
điện, xử lý nhiệt (nung), tuyển nổi, xử lý hóa học, hoặc kết hợp các
phương pháp nêu trên.
Ở Nga, quặng apatit - nephelin không những là nguyên liệu cho sản
xuất phân lân mà còn để sản xuất nhôm, xôđa, kali, xi măng, flo, stronti
và các nguyên tố đất hiếm khác.
Còn quặng Kovđor là quặng manhetit - apatit, chứa trung bình 7,0 -
7,8% P
2
O
5
, sau khi tách từ ướt, nâng lên 7 - 13% P
2
O
5

khoáng silicat khác 5%. Tinh quặng thu được chứa 35 - 36% P
2
O
5
, ở
dạng bánh có độ ẩm 8%, dùng để sản xuất axit photphoric trích ly, đuôi
thải dùng để sản xuất canxit bón ruộng và sản xuất mica.
Ở mỏ đoron (Dimbabuê) người ta khai thác quặng apatit với tạp chất là
manhetit, chứa 4 - 13% P
2
O
5
(trung bình 8% P
2
O
5
). Người ta tuyển
bằng cách rửa, đập chọn lọc, tách từ và tuyển nổi phần không có từ tính.
Phần này được nghiền đến -0,18mm, khử slam đến 0,04mm. Trước đây
người ta sản xuất loại tinh quặng chứa đến 41% P
2
O
5
, hiện nay giảm
xuống còn 35%.
Đối với những quặng photphat chứa cacbonat và silic (bảng 1) người
ta áp dụng 2 chế độ tuyển: tuyển nổi cacbonat và tuyển nổi
photphat (Đối với quặng chứa nhiều silic). Thí dụ quặng
Jhamarkotra (Ấn Độ) và Guizhou (Trung Quốc) được áp dụng công
nghệ tuyển nổi cacbonat đơn dùng axit béo làm chất tập hợp và cùng

O
5
lên 28 - 29%. Giai đoạn tuyển nổi cacbonat dùng axit
photphoric để điều chỉnh pH môi trường, sau đó tuyển nổi photphat.
Sau này người ta đã nghiên cứu tuyển nổi kết hợp tuyển huyền phù.
Về tuyển nổi apatit loại II và loại IV Lào Cai: Trong công trình hợp tác
nghiên cứu giữa Công ty Thiết kết Mỏ Hóa chất (Việt Nam) và Viện
Nghiên cứu nguyên liệu Khoáng hóa (Liên bang Nga) các nhà nghiên
cứu đã thử nghiệm áp dụng chế độ tuyển ngược để tuyển nổi các
khoáng cacbonat trong môi trường axit photphoric (pH ~ 5), chất tập
hợp là axit béo và đã cho kết quả tốt. Với mẫu quặng ở Mỏ Cóc (Khu
giếng đông) sau tuyển nổi tinh quặng chứa 34,75% P
2
O
5
, 1,95% MgO,
thực thu P
2
O
5
đạt 81,1%. Nếu thêm công đoạn tuyển tinh cation sử
dụng thuốc tập hợp amin, có thể nâng hàm lượng P
2
O
5
lên 37,5%.
Còn theo sơ đồ tuyển nổi thuận, tinh quặng chỉ đạt 34,3% P
2
O
5

tinh quặng chứa 34,9% P
2
O
5
, 1,4% MgO, thực thu P
2
O
5
là 81,7%. Đối
với quặng ở Khu giếng Tây người ta thu được tinh quặng chứa 30,5%
P
2
O
5
, 3,5% MgO, thực thu P
2
O
5
đạt 79,6%.
Theo phương án tuyển trọng lực hai giai đoạn sẽ thu được hai loại sản
phẩm là cấp tỷ trọng nặng và tinh quặng tuyển nổi.
Từ mẫu quặng Khu giếng đông người ta thu được sản phẩm gồm cấp tỷ
trọng nặng chứa 32,1% P
2
O
5
, 3,7% MgO, thực thu P
2
O
5

chất lượng thấp hơn, chỉ đạt khoảng 14 - 20% P
2
O
5
, thực thu P
2
O
5
đạt
25 - 42%. Khi tuyển trọng lực có thể nhận được các sản phẩm giầu
hơn: 24,5% P
2
O
5
, 5,8% MgO, thực thu P
2
O
5
đạt 53,8%.
Ngoài những phương pháp tuyển nổi đã nêu trên, chúng tôi muốn đề
cập đến phương pháp tuyển nổi quặng apatit chứa nhiều sắt và nhôm,
có liên quan đến quặng apatit loại III Lào Cai.
Như ở phần đầu đã giới thiệu, với quặng photphat ở Núi Weld (Tây
Australia) có thành phần khoáng là crandallite, nếu theo chế độ tuyển
nổi dùng thuốc tập hợp anion, chất tạo bọt và chất đè chìm natri silicat
thì cũng có thể nâng hàm lượng P
2
O
5
trong tinh quặng từ 18% lên 36%,

5
tới trên 80%.
Thu hồi apatit có thể nâng cao hơn nếu nghiền quặng đến kích thước
90% qua sàng 105 àm và khử slam (vì hạt quá mịn có bề mặt lớn sẽ
hấp phụ và tiêu hao nhiều thuốc tập hợp). Còn chế độ tuyển nổi nữa,
tương tự cũng được áp dụng, nhưng có bổ sung thêm ete glucol để phân
tán và đè chìm gơtit (sắt oxit). Theo chế độ này thu hồi P
2
O
5
tới 85%,
hàm lượng Fe
2
O
3
trong tinh quặng giảm tới 0,9%.
Khi dùng nước cứng trong quá trình tuyển nổi sẽ có ảnh hưởng đến quá
trình do nước cứng phản ứng với natri silicat và làm giảm tác dụng của
chất tạo bọt, vì vậy người ta phải bổ sung thêm polysacarit để ổn định
chất tạo bọt.
Ở Udơbekistan có quặng photphat Trung - Kưzưcum với thành phần
khoáng đi kèm chủ yếu là canxit. Quặng nguyên khai chứa 17% P
2
O
5
,
0,83% MgO, 15% CO
2
chủ yếu từ canxit. Người ta làm giầu bằng cách
rửa. Sau rửa, tinh quặng đạt 24% P

O
5
trong quặng
photphat không được nhỏ hơn 28%, tỷ lệ Fe
2
O
3
/ P
2
O
5
không lớn hơn
0,08 và tỷ lệ Fe
2
O
3
+ Al
2
O
3
/ P
2
O
5
không lớn hơn 0,12. Khi Fe
2
O
3
/
Al

2
O
5
không lớn hơn 0,15.
Vấn đề tối ưu hóa chất lượng tinh quặng photphat cho những mục đích
sử dụng khác nhau sẽ tạo khả năng nâng cao thu hồi P
2
O
5
hàng hóa khi
làm giầu quặng và tăng sản lượng tinh quặng cho sản xuất.
Số liệu trong bảng 3 phản ánh những chỉ tiêu cơ bản về điều kiện tuyển
nổi, chất lượng tinh quặng và khối lượng sản phẩm ở một số
nước (năm 1998).
Từ những thí dụ nêu trên thấy rằng hàm lượng P
2
O
5
và độ hạt cần thiết
của tinh quặng được xác định trước tiên bởi thành phần vật chất của
quặng, (trong đó chủ yếu là mức độ xâm nhiễm của các khoáng) và tính
năng kỹ thuật của thiết bị, chủ yếu là máy tuyển nổi.
Thí dụ, khi tuyển nổi hỗn hợp quặng ở mỏ Phalaborwa (Nam Phi)
người ta gia công tinh quặng apatit với cấp hạt lớn. Khi nạp vào máy
tuyển Wemko có thể tích 23m
3
, quặng có độ hạt + 0,425mm không lớn
hơn 16%, tương ứng với điều kiện bóc kết hạch khoáng apatit, nên
lượng tinh quặng sản phẩm hàng hóa có kích thước + 0,15mm vượt trên
30%.

3.1.1. Sản xuất supephotphat giầu
Trước đây ở Udơbekistan người ta sản xuất amôphot từ quặng
photphorit Karatau, do quặng nghèo (25,13% P
2
O
5
), mođun CaO :
P
2
O
5
cao tới 1,59 dẫn đến tiêu hao nhiều axit sunfuric và tăng lượng bã
thải photphogip. Ngoài ra do nhiều tạp chất cacbonat sinh nhiều bọt khi
sản xuất axit photphoric trích ly, lượng chất không tan lớn nên khó lọc,
tạp chất magie làm giảm tính chất lý hóa học của axit sản phẩm.
Chi phí sản xuất 1 tấn P
2
O
5
ở dạng axit photphoric trích ly từ quặng
photphorit Karatan nguyên khai đắt gấp 2 lần khi sản xuất từ tinh quặng
apatit Khibin. Vì vậy amôphot của Udơbekistan không cạnh tranh được
với thị trường bên ngoài.
Chính vì lẽ đó người ta phải nghĩ cách tổ chức sản xuất supephotphat
giầu ngay trên những thiết bị sản xuất amophôt. Axit photphoric trích
ly dùng để sản xuất supephotphat giầu với tỷ lệ H
2
SO
4
: H

Ở CHLB Nga trước đây dạng phân lân đơn chủ yếu là supephotphat
kép. Sản xuất supephotphat kép gồm 2 giai đoạn: ở giai đoạn 1 người ta
điều chế axit photphoric trích ly từ tinh quặng apatit Khibin; trong giai
đoạn 2 dùng axit này để phân giải tinh quặng photphorit, chủ yếu là
photphorit Kingitsep chứa 28% P
2
O
5
.
Nhưng ở CHLB Nga còn lượng lớn quặng photphorit chất lượng thấp
chưa được sử dụng với số lượng dự báo là 860 triệu tấn P
2
O
5
. Trong đó
dạng kết hạch chứa hàm lượng trung bình 11,4% P
2
O
5
lại chiếm tới
77% trữ lượng các loại quặng photphorit; dạng biến chất trao đổi tàn dư
chứa 15,1% P
2
O
5
chiếm 14% trữ lượng.
Khi làm giầu các loại quặng này chỉ thu được tinh quặng chứa 19 - 23%
P
2
O

cho 1 đơn vị P
2
O
5
hữu hiệu trong phân bón.
- Sử dụng được loại tinh quặng photphat chất lượng thấp, với trữ lượng
lớn ở nước cộng hòa.
Điểm khác nhau của ĐMCP và supephotphat kép ở chỗ: trong ĐMCP
tỷ lệ P
2
O
5
tan trong nước với P
2
O
5
hữu hiệu chỉ khoảng 50%, trong khi
ở supephotphat kép là từ 85 đến 95%. Người ta đã nghiên cứu đặc tính
nông hóa của cây trồng và nhận thấy trong giai đoạn phát triển ban đầu
cây trồng hấp thụ lượng P
2
O
5
hòa tan trong nước, sau đó có thể hấp thụ
được cả P
2
O
5
tan trong xitrat. Điều này càng có ý nghĩa với điều kiện
khí hậu ở nước ta, phân bón ở dạng hòa tan trong nước thường bị rửa

5
axit/ P
2
O
5
nguyên liệu bằng 1 :
2 (0,33) thì sản phẩm thu được là đicanxi photphat CaHPO
4
, khi tỷ lệ
này bằng 2 : 1 (0,66) sản phẩm là monocanxi photphat (Ca(H
2
PO
4
)
2
,
tương tự sản phẩm supephotphat kép. Khoảng giữa của hai sản phẩm
này với tỷ lệ từ 0,33 đến 0,66 là đimonocanxi photphat, rõ rệt nhất là
khi tỷ lệ P
2
O
5
axit/ P
2
O
5
nghiện bằng 1 : 1 (0,5).
Tùy theo lượng axit photphoric trích ly dùng cho sản xuất người ta thu
được những sản phẩm với chất lượng khác nhau, gồm 5 loại: loại cao
cấp chứa 40% P

2
O
5
) khi sản
xuất đMCP chứa 43% P
2
O
5
hữu hiệu, chi phí sản xuất và sử dụng là
7.090 rúp/ T P
2
O
5
hữu hiệu. Đối với photphorit Egorep - 7.040 rúp/ T
P
2
O
5
hữu hiệu. Trong khi sản xuất supephotphat kép từ photphorit
Kigicep - 7.840 rúp/ T P
2
O
5
hữu hiệu. Nghĩa là hiệu quả kinh tế đạt
khoảng 800 rúp/ T P
2
O
5
hữu hiệu.