ĐỀ TÀI
Tình hình khai thác và
sử dụng quặng
phốtphat trên thế giới
1. më ®Çu
QuÆng ph«tphat lµ nguyªn liÖu chñ yÕu ®Ó s¶n xuÊt ph©n l©n vµ c¸c s¶n phÈm
hãa chÊt chøa l©n. N−íc ta còng may m¾n nh− mét sè n−íc kh¸c trªn thÕ giíi cã tr÷
l−îng ®¸ng kÓ vÒ lo¹i quÆng quý nµy. Tuy nhiªn chÊt l−îng quÆng ë c¸c vïng, thËm
chÝ ngay trong mét khu má còng rÊt kh¸c nhau.
Nh»m t×m nh÷ng h−íng chÕ biÕn c¸c lo¹i quÆng ph«tphat nµy mét c¸ch hîp lý
vµ cã hiÖu qu¶, chóng t«i xin ®iÓm l¹i c¸ch ph©n chia vµ xÕp lo¹i c¸c lo¹i quÆng
ph«tphat trªn thÕ giíi; so s¸nh tr÷ l−îng quÆng ë tõng khu vùc; giíi thiÖu t×nh h×nh
khai th¸c vµ c¸c ph−¬ng ph¸p lµm giµu mét sè lo¹i quÆng ph«tphat ®iÓn h×nh ë c¸c
n−íc; h−íng sö dông quÆng ph«tphat ë nh÷ng n−íc s¶n xuÊt vµ c¸c n−íc nhËp khÈu
quÆng; kinh nghiÖm sö dông vµ chÕ biÕn hîp lý mét sè lo¹i quÆng ph«tphat nghÌo ë
c¸c n−íc, ®ång thêi liªn hÖ ®Õn t×nh h×nh chÊt l−îng c¸c lo¹i quÆng apatit ë n−íc ta vµ
®Ò xuÊt h−íng sö dông, chÕ biÕn hîp lý c¸c lo¹i quÆng nµy.
3
2. Ph©n lo¹i, tr÷ l−îng vµ t×nh h×nh khai th¸c
quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi
2.1. Ph©n lo¹i quÆng ph«tphat
§¸ ph«tphat th−êng chøa c¸c kho¸ng vËt apatit. C¸c má quÆng ph«tphat ®−îc
chia thµnh 3 kiÓu chÝnh: trÇm tÝch, macma vµ guano. §Õn nay ng−êi ta ®· biÕt kho¶ng
200 d¹ng kho¸ng vËt ph«tphat, nhiÒu nhÊt lµ hä apatit.
Th«ng th−êng c¸c quÆng ph«tphat nguån gèc macma lµ quÆng apatit, cßn quÆng
ph«tphat trÇm tÝch ®a sè lµ ph«tphorit. ë má Lµo Cai, quÆng apatit thùc chÊt lµ mét
kiÓu metaph«tphorit trÇm tÝch biÓn nh−ng ®· biÕn chÊt thµnh quÆng apatit, ®−îc
Sokolov (1984) xÕp vµo nguån gèc biÕn chÊt.
QuÆng ph«tphat nguån gèc macma (quÆng apatit) th−êng cã kÝch th−íc tinh thÓ
lín h¬n 40 micron, c«ng nghÖ tuyÓn thµnh tinh quÆng th−¬ng phÈm lµ c«ng nghÖ cã
hiÖu qu¶ kinh tÕ cao h¬n. QuÆng apatit Lµo Cai tuy cã nguån gèc trÇm tÝch nh−ng do
bÞ biÕn chÊt nªn kÝch th−íc tinh thÓ floapatit cña metaph«tphorit Lµo Cai xÊp xØ b»ng
kÝch th−íc tinh thÓ floapatit cña quÆng apatit-nephelin Khibin (Kola) cã nguån gèc
macma, v× vËy còng thuéc lo¹i quÆng khã hßa tan. Zverev vµ Faizullin (1980) chia
quÆng apatit thµnh c¸c lo¹i quÆng giµu (trªn 18% P2O5), trung b×nh (8-18% P2O5),
nghÌo (5-8% P2O5) vµ rÊt nghÌo (3-5% P2O5).
QuÆng ph«tphorit ®−îc ®Þnh nghÜa kh¸c nhau tïy theo tõng t¸c gi¶. VÒ mÆt ®Þa
chÊt th¹ch häc, ph«tphorit lµ mét lo¹i ®¸ trÇm tÝch gåm tõ 33 ®Õn 50% kho¸ng vËt
canxi ph«tphat thuéc nhãm apatit ë d¹ng Èn tinh hoÆc vi tinh, cã kiÕn tróc apharit
hoÆc kiÕn tróc h¹t oolit, pellit. Tïy theo b¶n chÊt kho¸ng vËt ph«tphat trong ®¸, hµm
l−îng P2O5 t−¬ng øng tèi thiÓu lµ 12-18%. Cßn nh÷ng lo¹i quÆng cã hµm l−îng 1-
12% P2O5 ®−îc gäi lµ ®¸ ph«tphat.
C¸c kho¸ng vËt ph«tphat trong ®¸ trÇm tÝch th−êng bÞ biÕn ®æi gi÷a floapatit
Ca10(PO4)6F2 vµ cacbonat-floapatit hay francolit, víi CO2-3 thay thÕ ®ång h×nh cho
PO3-4. Ngoµi ra, Ca2+ còng cã thÓ ®−îc thay thÕ b»ng Na+, Mg2+, vµ F- ®−îc thay thÕ
b»ng OH-.
Sù thay thÕ PO3-4 b»ng CO2-3 thÓ hiÖn ë nh÷ng biÕn ®æi ®¸ng kÓ vÒ th«ng sè
m¹ng a cña tinh thÓ apatit. Khi tØ sè mol CO2-3/PO3-4 t¨ng tõ 0 ®Õn 0,3 th× a gi¶m
xuèng tõ 3,70 ®Õn 3,20 Å (1Å = 10-8 cm). Khi hiÖn t−îng thay thÕ PO3-4 bëi CO2-3 t¨ng
lªn th× kÝch th−íc tinh thÓ kho¸ng vËt ph«tphat sÏ gi¶m ®i, ®é hßa tan cña chóng trong
dung dÞch xitrat vµ axit sÏ t¨ng lªn.
4
§a sè kho¸ng vËt ph«tphat trong quÆng ph«tphorit lµ francolit (møc ®é thay thÕ
ph«tphat bëi cacbonat thÊp) vµ floapatit. Th¹ch anh lµ thµnh phÇn ®i kÌm. Cacbonat
(®olomit, canxi) th−êng t¹o thµnh hçn hîp c¬ häc hoÆc nÒn xi m¨ng cña quÆng
ph«tphat-cacbonat. QuÆng metaph«tphorit Lµo Cai lµ quÆng ph«tphat-cacbonat ë
d¹ng hçn hîp francolit hoÆc floapatit víi ®olomit. Do biÕn chÊt vµ phong hãa, mÊt
CO2 nªn francolit th−êng biÕn ®æi thµnh floapatit.
QuÆng ph«tphorit cã tuæi cµng cao, cµng bÞ biÕn chÊt nhiÒu th× kÝch th−íc
kho¸ng vËt apatit cµng lín, do ®ã cµng khã hßa tan.
Theo Mc Clellan vµ Saavedra (1986), th«ng sè tinh quang a cña francolit ë c¸c
quÆng ph«tphorit cæ tuæi TiÒn Cambri-Cambri b»ng 9,35-9,39Å, trong khi ph«tphorit
tuæi Kainozoi cã gi¸ trÞ a b»ng 9,32-9,35Å. QuÆng ph«tphorit tuæi Paleozoi cã trÞ sè a
trung gian b»ng 9,34-9,36Å.
ThuËt ng÷ ph«tphorit còng ®−îc dïng cho quÆng ph«tphorit trÇm tÝch chøa c¶
canxi ph«tphat vµ nh«m ph«tphat, s¾t ph«tphat cã nguån gèc Kacxt¬, t−¬ng tù nh−
ph«tphorit VÜnh ThÞnh (L¹ng S¬n).
2.2. Tr÷ l−îng quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi
C¸c nhµ ®Þa chÊt ®· ®−a ra c¸c chØ tiªu tÝnh tr÷ l−îng quÆng ph«tphat nh− sau :
B¶ng 1. ChØ tiªu tÝnh tr÷ l−îng quÆng ph«tphat
P2O5 (%)
Nhãm quÆng
theo nguån gèc
Má KiÓu quÆng
Hµm
l−îng
biªn
Hµm l−îng trung
b×nh c«ng
nghiÖp tèi thiÓu
BÒ dÇy
c«ng
nghiÖp tèi
thiÓu (m)
Ph«tphorit trÇm
tÝch
“
Metaph«tphorit
trÇm tÝch biÕn
chÊt
Tyesai (Caratau)
Janatas (Karatau)
Lµo Cai
Ph«tphorit h¹t
oolit
“
Apatit-
®olomit
(lo¹i II)
20
15
15
22
22-23
20
3,5(1)
3,0
0,5
Apatit macma
“
Apatit macma
Khibin (Kola)
“
Oshurkov
Apatit
nephelin
“
Apatit (trong
gabro-diorit
vµ xienit)
5
8
25
11
13.5
36
10
10
10
(1) BÒ dµy n»m ngang
5
Theo thèng kª, tr÷ l−îng quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi hiÖn vµo kho¶ng 63,1 tØ tÊn
P2O5, ®ñ dïng trong 450-500 n¨m; trong ®ã 91,6% (57,8 tØ tÊn P2O5) lµ quÆng
ph«tphorit vµ 8,4% (5,3 tØ tÊn P2O5) ë d¹ng apatit. Nh÷ng bÓ quÆng apatit chñ yÕu
n»m ë Nga, Céng hßa Nam Phi, Braxin, PhÇn Lan, Dimbabuª, Cana®a; cßn ph«tphorit
cã ë nhiÒu n¬i, nhÊt lµ ë Ch©u Phi, B¾c Mü.
Nh÷ng khu vùc cã tr÷ l−îng quÆng ph«tphat lín trªn thÕ giíi lµ (triÖu tÊn P2O5):
Mü: 5.000 Tuynidi: 2.000
SNG: 3.000 C¸c n−íc kh¸c thuéc ch©u Phi: 7.000
Ma-rèc: 38.100 Ch©u ¸: 2.300
Xahara: 3.700 Ch©u óc: 2.000
Nh÷ng sè liÖu tr÷ l−îng nµy th−êng xuyªn thay ®æi do khai th¸c hµng n¨m vµ kÕt
qu¶ t×m kiÕm th¨m dß nh÷ng má míi.
Theo Côc §Þa chÊt Mü (USGS), Trung Quèc (TQ) hiÖn cã tr÷ l−îng 1 tØ tÊn
quÆng ph«tphat (tÝnh theo P2O5), ®øng thø 12 trªn thÕ giíi. Tr÷ l−îng dù b¸o quÆng
lÉn t¹p chÊt cña TQ tíi 10 tØ tÊn, xÕp vµo hµng thø hai chØ sau Ma-rèc vµ T©y Xahara.
Tr÷ l−îng quÆng ®· biÕt ë TQ chñ yÕu ë d¹ng trÇm tÝch, tËp trung t¹i V©n Nam, Quý
Ch©u, Vò H¸n, Hµ B¾c vµ Tø Xuyªn.
2.3. Tr÷ l−îng quÆng ph«tphat t¹i ViÖt Nam
ë n−íc ta, tr÷ l−îng c¸c lo¹i quÆng apatit khu má Lµo Cai ®−îc ®¸nh gi¸ nh− sau :
B¶ng 2: Tæng hîp tr÷ l−îng c¸c lo¹i quÆng apatit trong khu má Lµo Cai
§¬n vÞ tÝnh: triÖu tÊn
Vïng th¨m dß QuÆng
lo¹i I
QuÆng
lo¹i II
QuÆng
lo¹i III
QuÆng
lo¹i IV Céng
1. Tr÷ l−îng th¨m dß:
- Ph©n vïng B¸t X¸t-Ngßi Bo
35,03
235,84
233,57
290,84
790,28
2. Tr÷ l−îng t×m kiÕm:
- Ph©n vïng Ngßi Bo-B¶o Hµ
5,33
20,26
24,85
67,62
118,06
3. Tr÷ l−îng dù b¸o:
- ChiÒu s©u 900m, ph©n vïng B¸t
X¸t-Ngßi Bo
5,00
567,0
16,0
1.077,0
1.665,0
Céng 45,36 823,1 247,42 1.435,46 2.573,34
Hµm l−îng P2O5 trung b×nh (%) 34,66 22,04 15,08 11,04
6