Quặng titan
Titan và các hợp chất titan được sử dụng nhiều trong nền kinh tế quốc dân. Hợp kim titan
có tỷ trọng thấp, độ bền chống mài mòn tốt, nhiệt độ nóng chảy cao và độ dai cao ở nhiệt
độ khoảng 600°C. Chúng đã trở thành vật liệu quan trọng không thể thiếu đối với ngành
hàng không và sẽ thay thế dần các hợp kim thép không gỉ (trong động cơ phản lực, bộ
phận hạ cánh và các bộ phận khác của máy bay). Hợp kim titan cũng được sử dụng trong
những thiết bị trao đổi ion của các lò phản ứng hạt nhân và những thiết bị cần độ bền
chống ăn mòn cao. Ngoài ra, người ta còn sử dụng hợp kim này để chế tạo và lắp ráp các
bộ phận giả của cơ thể con người, như mỏm xương đùi.
>> Quặng nhôm
Trong các hợp chất titan thì bột màu titan đioxyt TiO2 được sử dụng nhiều trong
ngành sơn do nó có khả năng chịu được sự thay đổi khắc nghiệt của khí hậu nhiệt đới,
không có độc tính, rất bền màu và bền hóa học, hơn nữa lại có độ phản chiếu cao. TiO2
còn được dùng làm phụ gia trong công nghiệp chế tạo sợi, chất dẻo, săm lốp ôtô, công
nghiệp giấy, nhuộm in màu, ngành dược, gốm sứ, vật liệu chịu lửa, thuỷ tinh, công
nghiệp điện tử v.v...
Titan chiếm 0,57% khối lượng vỏ trái đất, nhưng phân phối rất rải rác và chỉ tồn tại
ở những hàm lượng nhỏ, vì vậy việc tinh chế để làm giàu quặng gặp nhiều khó khăn. Có
hơn 80 khoáng vật chứa titan, tuy nhiên phần lớn ít gặp trong thiên nhiên, chỉ có ilmenit
và rutil là 2 loại khoáng chủ yếu. Trong sa khoáng chứa titan, ngoài ilmenit còn có nhiều
khoáng vật có ích đi kèm khác, đặc biệt là zircon ZrSiO4. Bột zircon có giá trị kinh tế rất
cao, thường được dùng trong công nghiệp men sứ, luyện kim, điện tử và hóa chất.
I. TIỀM NĂNG QUẶNG TITAN CỦA VIỆT NAM
Nước ta có nguồn tài nguyên sa khoáng titan đáng kể. Trữ lượng đã được thăm dò và
đánh giá là khoảng hàng chục triệu tấn ilmenit, nằm dọc ven biển các tỉnh Quảng Ninh,
Thanh Hóa, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên - Huế, Bình Định, Bình
Thuận. Những tỉnh có trữ lượng lớn là Hà Tĩnh, Thừa Thiên - Huế, Bình Định, Bình
Thuận.
Nếu so sánh về mặt tiềm năng tài nguyên thì trữ lượng ilmenit-zircon của Việt Nam
chiếm khoảng 5% trữ lượng của toàn thế giới.
Hàm lượng các khoáng vật có ích trong quặng titan Việt Nam là: ilmenit 20-200
kg/m3, zircon 20-50 kg/m3, rutil 5-10 kg/m3 và một lượng đáng kể monazit. Thành phần
khoáng vật quặng trong sa khoáng titan ven biển chủ yếu là ilmenit, zircon, rutil, anataz,
lơcoxen, monazit, manhetit... khoáng vật không quặng chủ yếu là cát thạch anh. Ở phần
lớn các mỏ, quặng titan chủ yếu (trên 80%) là ở dạng hạt mịn (0,05-0,15 mm). Tổng trữ
lượng zircon đi kèm quặng titan ước tính khoảng 0,5 triệu tấn.
Ở nước ta hiện nay đã phát hiện được 66 tụ khoáng và điểm quặng titan. Quặng giàu
mới chỉ phát hiện được ở tụ khoáng Cây Châm và điểm quặng Nà Hoe. Tụ khoáng Cây
Châm nằm ở huyện Phú Lương, cách Thái Nguyên 20 km, được phát hiện từ năm 1963.
Quặng tại đây được phân thành ba loại là bậc cao, bậc trung bình và bậc thấp theo hàm
lượng ilmenit. Quặng bậc cao có thành phần như sau:
TiO2 = 15 - 30%
FeO = 23,25%
Fe2O3 = 2,89%
V2O5 = 0,12 - 0,25%
SiO2 = 16,7%
Al2O3 = 3,8%
MgO = 0,26%
CaO = 1,18%
Cr2O3 = 0,045%.
Dự đoán trữ lượng của tụ khoáng này là 4,83 triệu tấn ilmenit. Số còn lại đánh giá sơ
bộ dự báo khoảng 15 triệu tấn ilmenit.
Titan sa khoáng trong lục địa mới chỉ phát hiện được vài điểm. Ở Cổ Lãm đánh giá
được trữ lượng là 0,36 triệu tấn ilmenit. Ở các tụ khoáng Sơn Đầu, Quảng Đàm được
đánh giá khoảng 2-3 triệu tấn.
Titan sa khoáng ven biển là nguồn cung cấp titan chủ yếu. Các tụ khoáng có giá trị
công nghiệp tập trung chủ yếu ở Trung Bộ từ Thanh Hóa đến Bình Thuận. Chúng tập
trung ở các khu vực sau:
- Vùng duyên hải Đông bắc Bắc bộ có tổng trữ lượng khoảng 90 ngàn tấn (tính theo
TiO2).
- Vùng ven biển Hải phòng - Thái bình - Nam Định : ở vùng này khoáng vật chủ yếu
là ilmenit, ngoài ra còn có zircon, rutil, monazit. Dự báo có khoảng 11 ngàn tấn ilmenit, 3
ngàn tấn zircon.
- Vùng ven biển Thanh Hóa: sa khoáng vùng này đều có quy mô nhỏ, song hàm
lượng tương đối giàu.
-Vùng ven biển Nghệ An - Hà Tĩnh : đây là vùng có tiềm năng đối với quặng sa
khoáng titan. Ơ vùng này hàm lượng ilmenit thay đổi từ 20-147kg/m3. Tổng trữ lượng
vùng này được đánh giá là khoảng hơn 5 triệu tấn ilmenit và 322 ngàn tấn zircon.
- Vùng ven biển Quảng Bình-Quảng Trị:
Trữ lượng ilmenit ở vùng này khoảng 348,7 ngàn tấn. Tài nguyên cấp P1 tính cho
ilmenit là 46,2 ngàn tấn.
- Vùng ven biển Thừa Thiên - Huế :
Trữ lượng và tài nguyên là 2.436 ngàn tấn ilmenit, 510 ngàn tấn zircon, trên 3 ngàn
tấn monazit. Thành phần tinh quặng đã sản xuất và tiêu thụ:
TiO2 : min. 52,5%
FeO : 28 - 29%
Fe2O3 : 12,8%
Rutil : TiO2 80 - 90%
Zircon : ZrO2 55 - 59%
- Vùng ven biển Bình Định - Phú Yên - Khánh Hoà:
ở vùng này hàm lượng ilmenit thông thường đạt trên 40 kg/m3, cá biệt đến gần 200
kg/m3.
Tụ khoáng Đề Gi thuộc Bình Định có trữ lượng ilmenit khoảng 1.571,18 ngàn tấn,
rutil là 1,98 ngàn tấn.
Tụ khoáng Cát Khánh tỉnh Khánh Hoà có tài nguyên và trữ lượng khoảng 2 triệu tấn
ilmenit, 52 ngàn tấn zircon.
- Vùng ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận :
Theo thông báo mới nhất của Tổng Công ty Khoáng sản Việt Nam, tổng trữ lượng
ilmenit tại Bình Thuận là 6 triệu tấn, trong đó trữ lượng có khả năng khai thác là 2 triệu
tấn. Đặc điểm của vùng này là sa khoáng tập trung, còn tương đối nguyên vẹn, hàm
lượng zircon trong quặng cao.
II. THỰC TRẠNG KHAI THÁC VÀ SẢN XUẤT
1. Tình hình khai thác và sản xuất
Trước đây, quặng titan được tận thu từ các xí nghiệp sản xuất thiếc như là một sản
phẩm phụ cộng sinh, tập trung ở các xí nghiệp thiếc Tĩnh Túc (Cao Bằng), Sơn Dương
(Tuyên Quang). Những năm 1978-1984, sản lượng tinh quặng ilmenit đạt khoảng 500-
600 tấn/năm với hàm lượng 46-48% TiO2.
Trước năm 1990, ở nước ta chưa hình thành ngành khai thác và chế biến sa khoáng
titan. Có một số địa phương khai thác thủ công quặng giàu (khoảng 85% khoáng vật
nặng) để cung cấp cho nhu cầu sản xuất que hàn trong nước. Từ năm 1991 trở lại đây,
ilmenit cùng với các sản phẩm đi kèm khác như zircon, rutil được khai thác từ sa khoáng
với sản lượng ngày càng tăng, từ 2000 tấn (năm 1987) lên đến 150.000 tấn (năm 2000),
cùng với 10.000 tấn zircon/ năm. Tinh quặng titan chủ yếu được xuất khẩu.
Khu mỏ Hà Tĩnh hiện nay đang khai thác quặng titan với công suất 100.000 tấn/năm.
Vùng mỏ Bình Định khai thác với công suất 50.000 tấn/năm. Vùng Bình Thuận khai thác
với tổng sản lượng 30.000 tấn/năm. Các vùng khác như Thừa Thiên - Huế, Phú Yên đang
khai thác với quy mô công nghiệp, sản lượng khai thác là 30.000 tấn/năm.
Từ năm 1990 Thừa Thiên-Huế, Hà Tĩnh, Bình Thuận cũng bắt đầu khai thác chế
biến để cung cấp quặng tinh cho sản xuất que hàn trong nước và xuất khẩu.
Tỉnh Bình Thuận hiện đang xây dựng các nhà máy để sản xuất hai loại sản phẩm
chính đi từ quặng titan là bột màu TiO2 và bột zircon siêu mịn. Các sản phẩm đồng hành
như rutil nhân tạo, TiCl4 ,...có thể sẽ được sản xuất tuỳ theo yêu cầu kinh doanh vì cùng
nằm trong dây chuyền công nghệ. Dự kiến, nhà máy sản xuất TiO2 bằng phương pháp clo
hóa sẽ đạt công suất 5.000 tấn TiO2/năm vào năm 2005 và đạt công suất thiết kế là
10.000 tấn TiO2 /năm vào năm 2010, sau năm 2010 sẽ nâng công suất lên 20.000
tấn/năm. Đồng thời, nhà máy sản xuất bột zircon siêu mịn sẽ đạt công suất giai đoạn đầu
là 5.000 tấn/năm, đến năm 2010 có thể nâng công suất lên 10.000 tấn/năm.
2. Công nghệ khai thác