Chương 4: Khai thác bô-xit, sản xuất
Chương 4: Khai thác bô-xit, sản xuất
alumin và vấn đề bùn đỏ
alumin và vấn đề bùn đỏ
4.1
4.1
Bô-xit là gì?
Bô-xit là gì?
Bô-xit (tiếng Pháp của từ “bauxite”) hay booc-
Bô-xit (tiếng Pháp của từ “bauxite”) hay booc-
sait (tiếng Anh của từ bauxite”) là một loại
sait (tiếng Anh của từ bauxite”) là một loại
quặng nhôm (aluminium ore) có thành phần
quặng nhôm (aluminium ore) có thành phần
chính là hydroxit nhôm Al(OH)3 hoặc o-xit
chính là hydroxit nhôm Al(OH)3 hoặc o-xit
hydroxit nhôm AlO(OH) và các loại ô-xit khác
hydroxit nhôm AlO(OH) và các loại ô-xit khác
như ô-xít sắt (hematite Fe2O3 và goethite
như ô-xít sắt (hematite Fe2O3 và goethite
HFeO2), o-xit silic SiO2, o-xit titan TiO2,
HFeO2), o-xit silic SiO2, o-xit titan TiO2,
caolinit Al
caolinit Al
2
2
Si
Si
2
2


Thành phần hóa học vì gibbisite chứa hydoxit
Thành phần hóa học vì gibbisite chứa hydoxit
nhôm (aluminium hydroxide) Al(OH)3 còn
nhôm (aluminium hydroxide) Al(OH)3 còn
boehmite và diaspore chứa ô-xit hydroxit nhôm
boehmite và diaspore chứa ô-xit hydroxit nhôm
(aluminium oxide hydroxide) AlO(OH)
(aluminium oxide hydroxide) AlO(OH)


Do đòi hỏi năng lượng lớn hơn trong quá trình
Do đòi hỏi năng lượng lớn hơn trong quá trình
tách ô-xit nhôm từ quặng bô xít nên quặng bô-
tách ô-xit nhôm từ quặng bô xít nên quặng bô-
xit loại boehmite và diaspore được coi là có chất
xit loại boehmite và diaspore được coi là có chất
lượng thấp hơn so với quặng bô-xit loại
lượng thấp hơn so với quặng bô-xit loại
gibbsite.
gibbsite.

Hầu hết bô-xit được khai thác hiện nay trên thế
Hầu hết bô-xit được khai thác hiện nay trên thế
giới là loại gibbsite.
giới là loại gibbsite.

Bô-xit ở miền Trung và Tây Nguyên của nước ta
Bô-xit ở miền Trung và Tây Nguyên của nước ta
là loại gibbsite

chất với khoáng chất khác ví dụ như trong
chất với khoáng chất khác ví dụ như trong
quặng bô-xit, đất sét, mica…
quặng bô-xit, đất sét, mica…

Ô-xít nhôm còn xuất hiện gần như nguyên chất
Ô-xít nhôm còn xuất hiện gần như nguyên chất
dưới dạng tinh thể được gọi là Corundum có độ
dưới dạng tinh thể được gọi là Corundum có độ
trong suốt cao là đá quý, màu đỏ được gọi là
trong suốt cao là đá quý, màu đỏ được gọi là
ruby, không màu và xanh được gọi là saphia
ruby, không màu và xanh được gọi là saphia
.
.

4.4 Công dụng của alumin và corundum
4.4 Công dụng của alumin và corundum

Alumin ngoài công dụng lớn nhất là nguyên
Alumin ngoài công dụng lớn nhất là nguyên
liệu để sản xuất nhôm kim loại, nó còn được
liệu để sản xuất nhôm kim loại, nó còn được
dùng để sản xuất vật liệu xây dựng và vật liệu
dùng để sản xuất vật liệu xây dựng và vật liệu
chịu lửa như bột mài, đá mài, gạch chịu lửa.
chịu lửa như bột mài, đá mài, gạch chịu lửa.
gốm sứ, thủy tinh…
gốm sứ, thủy tinh…


từ các mỏ dạng vỉa (blanket deposits), còn lại từ khai
thác hầm lò (chủ yếu từ các mỏ ở Nam châu Âu và
thác hầm lò (chủ yếu từ các mỏ ở Nam châu Âu và
Hungary).
Hungary).

Chiều dầy lớp phủ có thể từ 0 cho tới 70 m, chiều dầy
Chiều dầy lớp phủ có thể từ 0 cho tới 70 m, chiều dầy
thân quặng dao động từ 1 m đến 40 m.
thân quặng dao động từ 1 m đến 40 m.

Các mỏ bô-xit ở Lâm Đồng, Đăk Nông có dạng vỉa
Các mỏ bô-xit ở Lâm Đồng, Đăk Nông có dạng vỉa
gồm những thân quặng dầy 4-5 m phân bố chủ yếu ở
gồm những thân quặng dầy 4-5 m phân bố chủ yếu ở
khu vực đỉnh đồi và có chiều dầy lớp phủ từ 0 – 3 m.
khu vực đỉnh đồi và có chiều dầy lớp phủ từ 0 – 3 m.

Quy trình công nghệ khai thác bô-xit lộ thiên
Quy trình công nghệ khai thác bô-xit lộ thiên
tương đối đơn giản:
tương đối đơn giản:
1) Phá lớp phủ thực vật
1) Phá lớp phủ thực vật
2) Bóc lớp đất phủ (lưu giữ gần nơi khai thác)
2) Bóc lớp đất phủ (lưu giữ gần nơi khai thác)
3) Bô-xit (quặng thô) được đào và xúc bằng
3) Bô-xit (quặng thô) được đào và xúc bằng
máy xúc và sau đó được vận chuyển bằng ô-tô
máy xúc và sau đó được vận chuyển bằng ô-tô

thì khối lượng bô-xit có thể khai thác trên 1 km² là khoảng 6,4
triệu tấn quặng nguyên khai.
triệu tấn quặng nguyên khai.

Với độ thu hồi tinh quặng sau tuyển rửa là 42,54 % thì ta
Với độ thu hồi tinh quặng sau tuyển rửa là 42,54 % thì ta
có tổng lượng quặng tinh thu được trên 1 km² là 2,7 triệu tấn.
có tổng lượng quặng tinh thu được trên 1 km² là 2,7 triệu tấn.

Với hàm lượng ô-xit nhôm trung bình là 49,74% thì với 2,7
Với hàm lượng ô-xit nhôm trung bình là 49,74% thì với 2,7
triệu tấn quặng tinh này ta có thể sản xuất được khoảng 1,3
triệu tấn quặng tinh này ta có thể sản xuất được khoảng 1,3
triệu tấn alumin.
triệu tấn alumin.
Nói cách khác việc khai thác bô-xit trên một diện tích 1 km² có
Nói cách khác việc khai thác bô-xit trên một diện tích 1 km² có
thể đủ cung cấp cho hoạt động của một nhà máy sản xuất
thể đủ cung cấp cho hoạt động của một nhà máy sản xuất
alumin công suất 600.000 tấn/ năm trong hơn 2 năm.
alumin công suất 600.000 tấn/ năm trong hơn 2 năm.

4.5.1
4.5.1
Tuyển rửa bô-xit
Tuyển rửa bô-xit

Quá trình loại bỏ bớt tạp chất trong quặng để
Quá trình loại bỏ bớt tạp chất trong quặng để
tăng hàm lượng khoáng chất được gọi

Trong quá trình tuyển rửa, quặng được sàng
tuyển và rửa bằng nước, bùn sét hòa tan trong
tuyển và rửa bằng nước, bùn sét hòa tan trong
nước và quặng có độ hạt nhỏ hơn khe hở của
nước và quặng có độ hạt nhỏ hơn khe hở của
lưới sàng được thải ra một hồ chứa.
lưới sàng được thải ra một hồ chứa.

Quặng thải sau quá trình tuyển rửa được gọi là
Quặng thải sau quá trình tuyển rửa được gọi là
quặng đuôi (tailing). Quặng đuôi sẽ lắng trong
quặng đuôi (tailing). Quặng đuôi sẽ lắng trong
hồ chứa quặng đuôi, còn nước sẽ được thu hồi
hồ chứa quặng đuôi, còn nước sẽ được thu hồi
đề tái chế sử dụng lại.
đề tái chế sử dụng lại.

Theo kết quả nghiên cứu tính khả tuyển của bô-
Theo kết quả nghiên cứu tính khả tuyển của bô-
xit mỏ Gia Nghĩa, với lưới sàng có đường kính lỗ
xit mỏ Gia Nghĩa, với lưới sàng có đường kính lỗ
1 mm, độ thu hồi của quá trình tuyển rửa là
1 mm, độ thu hồi của quá trình tuyển rửa là
51,13 %, hàm lượng ô-xit nhôm tăng từ 40,3 %
51,13 %, hàm lượng ô-xit nhôm tăng từ 40,3 %
(của quặng nguyên khai) lên 50,51% (của
(của quặng nguyên khai) lên 50,51% (của
quặng tinh).
quặng tinh).



Như vậy nếu quặng đuôi được thải ra một hồ
Như vậy nếu quặng đuôi được thải ra một hồ
chứa có độ sâu trung bình 4 m (bằng chiều dầy
chứa có độ sâu trung bình 4 m (bằng chiều dầy
trung bình của thân quặng bô-xit) thì diện tích
trung bình của thân quặng bô-xit) thì diện tích
hồ chứa cần phải bằng 50 % diện tích mỏ đã
hồ chứa cần phải bằng 50 % diện tích mỏ đã
được khai thác.
được khai thác.
Vì vậy hồ chứa quặng đuôi phải có độ sâu
Vì vậy hồ chứa quặng đuôi phải có độ sâu
tương đối lớn để giảm diện tích chiếm đất của
tương đối lớn để giảm diện tích chiếm đất của
hồ chứa. Lượng nước cần có cho quá trình
hồ chứa. Lượng nước cần có cho quá trình
tuyển rửa cũng là một vấn đề cần phải xem xét
tuyển rửa cũng là một vấn đề cần phải xem xét
trong việc thu xếp nguồn cung cấp nước cho
trong việc thu xếp nguồn cung cấp nước cho
sản xuất.
sản xuất.

4.5.2 Các công đoạn của quá trình sản xuất
4.5.2 Các công đoạn của quá trình sản xuất
alumin
alumin

Bản chất của quá trình sản xuất alumin là việc

Ở nhiệt độ và áp suất cao hydroxit nhôm hòa
Ở nhiệt độ và áp suất cao hydroxit nhôm hòa
tan trong xút thành aluminat natri (sodium
tan trong xút thành aluminat natri (sodium
aluminate) NaAl(OH)4 nổi lên trên còn các
aluminate) NaAl(OH)4 nổi lên trên còn các
thành phần khác không bị hòa tan như ô-xit sắt,
thành phần khác không bị hòa tan như ô-xit sắt,
ô-xit silic, ô-xit titan và các tạp chất khác thì
ô-xit silic, ô-xit titan và các tạp chất khác thì
lắng xuống dưới và được thải qua đáy thùng.
lắng xuống dưới và được thải qua đáy thùng.

Chất thải này được gọi là quặng bô-xit thải
Chất thải này được gọi là quặng bô-xit thải
(bauxite residue) hay bùn đỏ (red mud) vì có
(bauxite residue) hay bùn đỏ (red mud) vì có
chứa ô-xit sắt và có dạng sền sệt. Bùn đỏ được
chứa ô-xit sắt và có dạng sền sệt. Bùn đỏ được
rửa bằng nước để thu hồi xút trước khi được
rửa bằng nước để thu hồi xút trước khi được
thải ra bãi thải. Bùn đỏ được thải ở dạng lỏng
thải ra bãi thải. Bùn đỏ được thải ở dạng lỏng
thì
thì
được gọi là thải ướt và ở dạng cô đặc thì gọi
được gọi là thải ướt và ở dạng cô đặc thì gọi
là thải khô
là thải khô


Hoặc : Al
Hoặc : Al
2
2
O
O
3
3
.3H
.3H
2
2
O + 2NaOH —> 2NaAlO
O + 2NaOH —> 2NaAlO
2
2
+ 4H
+ 4H
2
2
O
OCông đoạn này còn có thể được gọi là công
Công đoạn này còn có thể được gọi là công
đoạn “tiêu hóa” theo đúng nghĩa của
đoạn “tiêu hóa” theo đúng nghĩa của
từ “digestion” vì nó giống quá trình tiêu hóa
từ “digestion” vì nó giống quá trình tiêu hóa

hydoxit nhôm Al(OH)3 kết tinh và lắng xuống
đáy thùng.
đáy thùng.

Công đoạn nung (calcination)
Công đoạn nung (calcination)
Hydroxit nhôm Al(OH)3 từ công đoạn kết tủa
Hydroxit nhôm Al(OH)3 từ công đoạn kết tủa
được đưa sang một lò nung để tách nước và thu
được đưa sang một lò nung để tách nước và thu
được ô-xit nhôm:
được ô-xit nhôm:
2Al(OH)3 —> Al2O3 + 3H2O
2Al(OH)3 —> Al2O3 + 3H2O

Quá trình sản
Quá trình sản
xuất alumin
xuất alumin
được mô tả ở
được mô tả ở
sơ đồ:
sơ đồ:

4.6 Bùn đỏ, lưu giữ và xử lý bùn đỏ
4.6 Bùn đỏ, lưu giữ và xử lý bùn đỏ

Bùn đỏ là quặng thải ở công đoạn hòa tách
Bùn đỏ là quặng thải ở công đoạn hòa tách
trong quá trình sản xuất alumin. Ngoài những

Na
2
O 2-10%
CaO 2-8%
TiO
2
Nguyên tố vết -10%

Những vấn đề cần được quan tâm trong việc
Những vấn đề cần được quan tâm trong việc
lưu giữ và xử lý bùn đỏ
lưu giữ và xử lý bùn đỏ
a. Việc lưu giữ bùn đỏ chiếm một diện tích
a. Việc lưu giữ bùn đỏ chiếm một diện tích
đất tương đối lớn
đất tương đối lớn
Lượng bùn đỏ thải ra trên một tấn alumin
Lượng bùn đỏ thải ra trên một tấn alumin
thành phẩm có thể dao động từ 0,3 tấn đối
thành phẩm có thể dao động từ 0,3 tấn đối
với bô-xít chất lượng cao và 2,5 tấn đối với
với bô-xít chất lượng cao và 2,5 tấn đối với
bô-xít chất lượng thấp.
bô-xít chất lượng thấp.
Đối với bô-xit của mỏ Gia Nghĩa (Đăk Nông)
Đối với bô-xit của mỏ Gia Nghĩa (Đăk Nông)
có hàm lượng ô-xit nhôm trung bình là
có hàm lượng ô-xit nhôm trung bình là
khoảng 50% thì cứ 1 tấn alumin được sản
khoảng 50% thì cứ 1 tấn alumin được sản
b. Việc cô lập bùn đỏ ngăn không cho rò rỉ
b. Việc cô lập bùn đỏ ngăn không cho rò rỉ
xuống đất hay khuếch tán ra môi trường xung
xuống đất hay khuếch tán ra môi trường xung
quanh
quanh

Do có chứa xút NaOH nên bùn đỏ có độ kiềm
Do có chứa xút NaOH nên bùn đỏ có độ kiềm
cao (pH >12.5), vì vậy bùn đỏ cần phải được
cao (pH >12.5), vì vậy bùn đỏ cần phải được
cô lập trong hồ chứa không cho rò rỉ hay
cô lập trong hồ chứa không cho rò rỉ hay
khuếch tán ra môi trường xung quanh.
khuếch tán ra môi trường xung quanh.

Để cô lập bùn đỏ và ngăn bùn đỏ rò rỉ người ta
Để cô lập bùn đỏ và ngăn bùn đỏ rò rỉ người ta
xây dựng hồ chứa chống thấm hai lớp bao gồm
xây dựng hồ chứa chống thấm hai lớp bao gồm
một lớp đất sét dầy 0.5 m và một lớp vải nhựa
một lớp đất sét dầy 0.5 m và một lớp vải nhựa
PVC hoặc HDPE dầy 1.5 mm kết hợp với một
PVC hoặc HDPE dầy 1.5 mm kết hợp với một
hệ thống ống đặt trên lớp vải nhựa để thu hồi
hệ thống ống đặt trên lớp vải nhựa để thu hồi
xút và dung dịch aluminat.
xút và dung dịch aluminat.