ĐỀ TÀI Tài nguyên bôxit - Tình hình, triển vọng và công nghệ khai thác, chế biến I. TÀI NGUYÊN BÔXIT TRÊN THẾ GIỚI, TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN 4 1. Tài nguyên bôxit trên thế giới 4 2. Tình hình khai thác quặng bôxit trên thế giới 13 3. Thị trường các sản phẩm đi từ quặng bôxit trên thế giới 18 4. Tình hình sản xuất các sản phẩm đi từ quặng bôxit trên thế giới27 II. TÀI NGUYÊN BÔXIT Ở VIỆT NAM, TÌNH HÌNH KHAI THÁC 33 1. Tài nguyên bôxit ở Việt Nam 33 2. Tình hình khai thác, nghiên cứu, chế biến quặng bôxit Việt Nam, xu hướng phát triển 45 III. CÔNG NGHỆ LÀM GIÀU, CHẾ BIẾN QUẶNG BÔXIT 49 1. Công nghệ làm giàu quặng bôxit 49 2. Công nghệ sản xuất alumin 50 3. Công nghệ sản xuất nhôm kim loại 66 IV. KẾT LUẬN 80 Từ khi ngành công nghiệp nhôm ra đời cho tới nay và theo dự báo trong tương lai, sản xuất nhôm vẫn bao gồm chủ yếu hai giai đoạn: - Giai đoạn đầu: Sản xuất nhôm oxit sạch, gọi là alumin cấp luyện kim. - Giai đoạn tiếp theo: Sản xuất nhôm kim loại bằng phương pháp điện phân alumin trong dung dịch muối criolit nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 950°C (phương pháp Hall - Heroult, được phát minh năm 1886). Những nét đặc trưng cơ bản của ngành công nghiệp nhôm là tiêu hao năng lượng cao và vốn đầu tư lớn. Tiêu hao năng lượng để sản xuất 1 tấn nhôm kim loại là 150 - 170 GJ/T, trong khi đó tungsten (vonfram) cần 180 -190 GJ/T, đồng cần 85 - 100 GJ/T, kẽm 55 - 60 GJ/T, thép 15 - 20 GJ/T. Như vậy ngành công nghiệp nhôm là một trong những ngành tiêu tốn nhiều năng lượng nhất. Trong công nghiệp, có một số công nghệ sản xuất alumin tùy theo loại nguyên liệu và chất lượng nguyên liệu. Hiện tại và trong tương lai, 85% alumin trên thế giới được sản xuất từ quặng bôxit, 10% từ quặng nephelin và alunit, 5% từ các nguyên liệu khác. Điều đó cho thấy bôxit vẫn là nguồn nguyên liệu quan trọng nhất trong sản xuất alumin nói riêng và sản xuất nhôm nói chung. Nếu nguyên liệu là bôxit chất lượng tốt (tỷ lệ Al 2 O 3 /SiO 2 >= 7), hàm lượng SiO 2 thấp, thì có thể áp dụng công nghệ Bayer. Nếu là bôxit chất lượng trung bình, có thể áp dụng phương pháp kết hợp Bayer - thiêu kết song song hoặc nối tiếp. Nếu là bôxit chất lượng xấu, hàm lượng SiO 2 cao, có thể áp dụng phương pháp thiêu kết đơn thuần. Hiện tại và dự báo trong tương lai, khoảng 90% sản lượng alumin trên thế giới vẫn được sản xuất bằng công nghệ Bayer. I. TÀI NGUYÊN BÔXIT TRÊN THẾ GIỚI, TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN 1. Tài nguyên bôxit trên thế giới Bôxit là một trong những nguồn tài nguyên khoáng sản khá dồi dào trên thế giới. Với sản lượng khai thác và mức tăng trưởng bình quân hàng năm như hiện nay, trữ lượng bôxit có thể đảm bảo cho nhân loại sử dụng trong 100 - 125 năm tới, nếu tính cả tài nguyên thì thời gian có thể tăng lên gấp đôi. Bôxit có thành phần hóa học và khoáng vật cơ bản như sau: Thành phần hóa học Thành phần khoáng vật Al 2 O 3 : 40 - 65% điaspor a - Al 2 O 3 .H 2 O bơmit g - Al 2 O 3 .H 2 O gipxit g - Al 2 O 3 .3H 2 O SiO 2 : 0,5 - 10% kaolinit Al 4 (OH) 8 .SiO 2 .O 10 thạch anh SiO 2 Fe 2 O 3 : 3 - 30% hematit a - Fe 2 O 3, gơtít a - Fe 2 O 3 .H 2 O TiO 2 : 0,5 - 8% anatat TiO 2, rutin TiO 2 H 2 O : 10 - 34% trong điaspor, bơmit, gipxit, kaolinit, gơtít Các nguyên tố đi kèm Mn, P, V, Cr, Ni, Ga, Ca, Mg, C và các tạp chất Theo nguồn gốc thành tạo địa chất, bôxit được chia làm hai loại: bôxit laterit và bôxit karstic. Bôxit laterit được thành tạo từ quá trình phong hóa đá bazan, chiếm khoảng 90% trữ lượng bôxit của thế giới, thành phần chủ yếu là gipxit. Bôxit karstic được thành tạo trên nền đá vôi chiếm khoảng 10% trữ lượng. Đối với mục đích công nghệ xử lý, người ta chia bôxit thành các loại sau: - Bôxit gipxit (hàm lượng bơmit < 5%), tập trung ở các nước: Braxin, Sierra Leone, Surinam, Inđônêxia, Ghinê, Giamaica, ôxtrâylia, Vênêzuêla, Guana, Việt Nam, Ấn Độ. - Bôxit hỗn hợp gipxit - bơmit (hàm lượng bơmit 5 - 20%), tập trung ở các nước: ôxtrâylia, Ghana, Ghinê, Giamaica, Ấn Độ. - Bôxit bơmit (hàm lượng bơmit > 20%), tập trung ở các nước: Nam Tư, Pháp, Hungari. - Bôxit điaspor (hàm lượng điaspor > 5%), tập trung ở các nước: Hy Lạp, Iran, Trung Quốc (TQ), Nam Tư, Việt Nam, Rumani. Phần lớn các mỏ bôxit đều là sản phẩm của quá trình phong hóa laterit đã chứa thành phần oxyt nhôm (Al 2 O 3 ) cao. Vì vậy, các mỏ bôxit trên thế giới thường tập trung ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Theo tài liệu thống kê chưa đầy đủ năm 1996, cả thế giới có khoảng 55 nước có mỏ bôxit với trữ lượng 19,630 tỷ tấn, tài nguyên 29,793 tỷ tấn, tổng cộng 49,423 tỷ tấn. Bảng 1: Trữ lượng bôxit trên thế giới (triệu tấn) Khu vực/ nước Trữ lượng Tài nguyên Cộng 1. Bắc Mỹ Hoa Kỳ 33 33 0 0 33 33 2. Trung Mỹ Costa Rica Hondurat Panama 78 78 0 0 200 120 10 70 278 198 10 70 3. Vùng Caribê Giamaica 1.905 1.866 305 250 2.210 2.116 Haiti Cộng hòa Đominic Guyana (thuộc Pháp) Columbia 10 29 42 0 40 15 130 100 80 14 172 100 4. Nam Mỹ Braxin Guyana Surinam Venezuela 3.566 2.140 674 535 217 10.275 2.750 300 225 7.000 13.841 4.890 974 760 7.217 5. Tây âu Hy Lạp Nam Tư Pháp Đức Ý 945 572 320 21 2 5 2.010 400 500 500 0 45 2.955 972 820 521 2 50 Tây Ban Nha Thổ Nhĩ Kỳ Anh Áo 5 20 0 0 125 435 3 2 130 455 3 2 6. Đông âu Hungari Cộng đồng các quốc gia độc lập (CIS) Rumani 521 273 201 47 425 75 350 0 946 348 551 47 7. Châu Phi Ghinê Ghana Camơrun Siralion Môzămbic 6.663 5.407 446 680 126 2 6.213 3.400 100 800 0 0 12.876 8.807 546 1.480 126 2 Zimbabuê Mali Ghi-nê Bit-xô Nam Phi Malagasi Malauy Zaia 2 0 0 0 0 0 0 3 880 500 70 200 60 200 5 880 500 70 200 60 200 8. Châu Á Trung Quốc Ấn Độ Inđônêxia Malaysia Pakistan Iran A Rập Xê-út 1.829 94 952 739 11 15 9 9 7.550 850 3.000 1.500 5 105 70 145 9.179 944 3.952 2.239 16 120 79 154 Philippin Việt Nam Đài Loan 0 0 0 250 1.550 75 250 1.550 75 9. Châu Đại Dương ôxtrâylia Đảo Salomon Fiji Niu Dilân Palau 4.048 3.998 50 0 0 0 2.585 2.500 10 10 20 45 6.633 6.498 60 10 10 45 Tổng cộng 19.630 29.793 49.423 Chú thích: - Tài nguyên: Là tích tụ tự nhiên của quặng bôxit bên trong hoặc trên bề mặt vỏ trái đất, có hình thái, số lượng và chất lượng đáp ứng tiêu chuẩn tối thiểu để khai thác, sử dụng đem lại hiệu quả kinh tế ở thời điểm hiện tại hoặc trong tương lai. [...]... Na2O 0,25 - 0,5 trọng kg/dm3 riêng (nén), 5 - 100 5 - 90 Na2O 0,4 - 0,6 Diện tích bề mặt riêng, m2/g 30 - 50 V2O5 0,002 - 0,01 a-Al2O3, % 0,2 - 2,0 P2O5 0,001 - 0,003 Góc trượt, độ 0,5 - 3,0 CaO 0,01 - 0,05 Độ ẩm (1050C), % 0,3 - 3,0 MgO 0,001 - 0,004 Độ ẩm (3000C), % ZnO 0,005 - 0,025 Mất khi nung (11000C), % CuO 0,001 - 0,006 MnO2 0,0005 - 0,003 SO3 0,002 - 0,2 Ga2O3 0,004 - 0,01 Cr2O3 0,0001 - 0,0006... động kinh tế ở nước ngoài Ví dụ: Công ty Pechiney nổi tiếng ở Pháp không chỉ chiếm phần lớn sản lượng nhôm ở Pháp mà còn xuất khẩu công nghệ sang Anh, Nauy, Ôxtrâylia, Ấn Độ, Vênêzuêla Cấu trúc bể điện phân do công ty này thiết kế và công nghệ thao tác vận hành bể điện phân của công ty nổi tiếng khắp thế giới II TÀI NGUYÊN BÔXIT Ở VIỆT NAM, TÌNH HÌNH KHAI THÁC 1 Tài nguyên bôxit ở Việt Nam Theo kết quả... kim 50 - 55 0 - 15 5 - 30 0-6 Xi măng 45 - 55 max 6 20 - 30 3 Vật liệu mài min 55 max 5 max 6 min 2,5 Ngành hóa min 55 - 58 max 5 - 12 max 2 0-6 Chịu lửa min 54 - 61 max 1,5 - 5,5 max 2 max 2,5 Bôxit nung cho ngành vật liệu chịu lửa: Quặng bôxit dùng để sản xuất vật liệu này phải có hàm lượng sắt, titan và kiềm thấp, nung ở nhiệt độ khoảng 16500C Trên thế giới, hiện tại chỉ có hai vùng có loại bôxit. .. tấn Al (70% sản lượng nhôm của Nga) 10 công ty hàng đầu trong sản xuất alumin và nhôm trên thế giới năm 2003 là: - Cie de Bauxites de Guinee (CBG) (Ghinê) - MRN (Braxin) - Alpartijamalco (Giamaica) - Kaiser Giamaica Bauxit Ltd (Giamaica) - Bauxilum (Vênêzuêla) - Comalco (ôxtrâylia) - Alcoa Australia (ôxtrâylia) - Nabalco (ôxtrâylia) - Wapl (ôxtrâylia) Đa phần các công ty nhôm ngoài việc thiết kế, sản... điaspor và bơmit Các mỏ dạng mảnh vụn được thành tạo do quá trình tái trầm tích các vật liệu và quặng bôxit bị phá hủy, xói mòn và vận chuyển từ mỏ khác tới Các mỏ loại này ít phổ biến Mỏ Arkansas của Mỹ thuộc loại hình mỏ này Ở nước ta, các mỏ bôxit Miền Bắc thuộc cả 3 loại hình kể trên 2 Tình hình khai thác quặng bôxit trên thế giới Do nhu cầu nhôm kim loại ngày càng tăng, sản lượng khai thác bôxit. .. Việt Nam, Camơrun và Guyana với tổng tài nguyên và trữ lượng là 39,723 tỷ tấn, chiếm 80,37% toàn thế giới Xét về trữ lượng, tỷ lệ phân bố theo các khu vực và châu lục như sau: 1 Châu Phi: 34,6% 2 Châu Úc: 3 Nam Mỹ: 18,5% 4 Giamaica: 9,7% 5 Châu Á: 9,3% 6 Các khu vực khác: 7,1% Các mỏ bôxit được phân thành các loại hình như sau: - Dạng lớp chùm phủ 20,8% - Dạng túi - Dạng lớp xen kẹp - Dạng mảnh vụn Các... chất xúc tác, nguyên liệu cho ngành công nghiệp dược phẩm - g-Al2O3 dùng làm chất hấp phụ, xúc tác… - a-Al2O3 : dùng cho sản xuất vật liệu mài - đánh bóng, vật liệu chịu lửa, gốm sứ… Các loại nhôm hydroxit sử dụng để sản xuất các muối nhôm khác nhau, ximăng chịu nhiệt và các vật liệu chịu nhiệt khác không được xếp vào loại các sản phẩm đặc biệt 3.2 Thị trường các sản phẩm đi từ quặng bôxit trên thế... cho công nghiệp hóa chất và các ngành công nghiệp khác Hàm lượng tạp chất và tính chất vật lý đặc trưng của alumin cấp luyện kim: Bảng 4: Hàm lượng tạp chất và tính chất vật lý đặc trưng của alumin cấp luyện kim Hàm lượng tạp chất Tính chất vật lý Tạp chất Giá trị, % Tính chất Fe2OÂ3 0,01 - 0,05 Tỷ trọng riêng (tự do), 0,930 - 1,030 Giá trị kg/dm3 SiO2 0,01 - 0,02* 1,100 - 1,300 Tỷ TiO2 0,002 - 0,01... nghiên cứu chi tiết hơn cả Bảng 9 Trữ lượng và chất lượng quặng bôxit nhóm mỏ Lạng Sơn Tên Thân Dài mỏ quặng m) ( Rộng m) ( Dày m) ( Hàm lượng % Mod Trữ ul lượng (tri silic ệu tấn) Al2O SiO2 3 Ma 22 Mèo thân 100 - 50 - 350 1 - 50 50 6.5 7.7 9.53 - 60 - 400 3 - 30 50 9.2 5.5 4.60 900 quặn g delu vi Đồn 4 200 g thân 800 Đăn delu g vi Tam 1 Lun thân g 1800 30 - 300 30 - 49.5 50 0 12.6 4 2.84 0 quặn g gốc Cộn... biến Ngoài ra trong vùng bôxit Lạng Sơn còn có 1 số điểm quặng bôxit như Nà Đông, La Chế, Nà Nậm, Cầu Hin, Đôn Úy, Mỏ Tát 1.1.1.2 Vùng bôxit Cao Bằng Vùng bôxit Cao Bằng nằm trong tỉnh Cao bằng là một vùng bôxit có triển vọng lớn Các mỏ bôxit đã biết nằm ở phía Tây Bắc, Bắc và Đông Nam thị xã Cao Bằng, tạo nên 3 nhóm mỏ Táp Ná, Hà Quảng và Quảng Hòa Các nhóm . ĐỀ TÀI Tài nguyên bôxit - Tình hình, triển vọng và công nghệ khai thác, chế biến I. TÀI NGUYÊN BÔXIT TRÊN THẾ GIỚI, TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN. 2. Tình hình khai thác, nghiên cứu, chế biến quặng bôxit Việt Nam, xu hướng phát triển 45 III. CÔNG NGHỆ LÀM GIÀU, CHẾ BIẾN QUẶNG BÔXIT 49 1. Công nghệ