Niken được sử dụng chủ yếu trong sản xuất các hợp kim như hợp kim từ, hợp kim chịu nhiệt, hợp kim có tính chất đặc biệt. Hơp kim niken có nhiều tính chất quý: bền, dẻo, chiu axit, chịu nhiệt, điện trở cao... nên đươc sử dung trong nhiều ngành công nghiệp chế taọ máy, hàng không, kỹ thuât tên lửa, chế tao ôtô, máy hoá, kỹ thuật điện, chế tạo dụng cu,̣ công nghiêp hoá học, dụng cu ̣gia đình… Khoảng 65% lượng niken được tiêu thụ ở các nước phương Tây được dùng để sản xuất thép không gỉ, 12% được dùng để làm “siêu hợp kim” và 23% còn lại được dùng trong luyện thép, pin sạc, chất xúc tác và các hóa chất khác, đúc tiền, sản phẩm đúc, và đồng bảng kim loại.

Trên thế giới đã phát hiện khoảng 74 triệu tấn niken, trong đó 60% ở dạng laterit còn lại 40% ở dạng sunfua với hàm lượng trung bình khoảng 1% Ni. Quặng sunfua, thành phần chính là pentlandit (Ni,Fe)9S8. Tùy thuộc vào quá trình thành tạo, các quặng sunfua niken được chia ra làm các loại: loại quặng xâm tán, loại quặng hình dăm và loại quăng đặc xịt.

Ở nước ta, nguồn tài nguyên niken chủ yếu từ loại hình quặng xâm tán, tuy nhiên các nghiên cứu về công nghệ tuyển quặng niken đối với loại hình xâm tán còn rất hạn chế. Một số báo cáo nghiên cứu liên quan mới chỉ tập trung vào đối tượng quặng sunfua niken - đồng đặc sít với hàm lượng MgO trong quặng ~1% tại mỏ niken Bản Phúc và các nghiên cứu thu hồi niken đi kèm trong sa khoáng crômit Cổ Định, Thanh Hóa. Quặng niken - đồng xâm tán với các loại hình mỏ ở Việt Nam nói chung và khu vực huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng nói riêng, chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng để tận thu tối đa các khoáng vật có ích và phát huy lợi thế về tiềm năng tài nguyên trong phát triển kinh tế - xã hội. Cơ sở tuyển quặng niken hiện nay tại Bản Phúc, Sơn La cũng chỉ xây dựng để xử lý loại hình quặng sunfua đặc sít (hàm lượng MgO nhỏ) chưa xử lý được quặng sunfua xâm tán. Một số nghiên cứu có liên quan đến quặng niken - đồng xâm tán ở Việt Nam trong quá trình thử nghiệm công nghệ hay thăm dò địa chất đều chưa đề xuất được công nghệ hợp lý để thu được quặng tinh niken có thực thu cao và tạp chất MgO như mong muốn.

Từ những cơ sở và tính cấp thiết nêu trên, Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim đã đăng ký nhiệm vụ với Bộ Công Thương chủ trì đề tài “Nghiên cứu công nghệ tuyển quặng mỏ niken - đồng xâm tán huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng” và Chủ nhiệm đề tài là ThS. Đào Công Vũ. Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu: Xác định thành phần vâṭ chất mâu, định hướng đề xuất phương án tuyển khoáng phù hợp. Xác định công nghệ tuyển thu hồi sản phẩm quặng tinh niken - đồng đáp ứng cho khâu chế biến sâu. Xác định công nghệ tuyển tận thu quặng tinh đồng trong sản phẩm giàu MgO. Đề xuất quy trình công nghệ tuyển hợp lý quặng niken - đồng xâm tán khu mỏ huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng.

Kết quả nghiên cứu thành phần vật chất mẫu quặng nguyên khai cho thấy quặng niken - đồng xâm tán huyện Hòa An, Cao Bằng có thành phần vât chất rất phức tạp, mẫu quặng bao gồm khoáng pentlandit chứa niken, chalcopyrit, pyrotin chứa đồng, sắt, với hàm lượng khoáng thấp, khoáng chứa MgO xuất hiện khá nhiều tồn tại trong các khoáng diopsid, clorit, antigorit, talc... Quặng dạng hạt nhỏ, kích thước 0,01-0,5mm, phân bố rải rác, phản chiếu màu xám đen, lấm tấm ánh kim. Để nâng cao hàm lượng Ni - Cu trong mẫu quặng nguyên khai cần phải tuyển tách các khoáng vật đi kèm là diopsid, clorit, antigorit, talc, canxit, thạch anh và các khoáng vật chứa sắt khác như pyrit, pyrotin. Trong đó talc là khoáng vật có chứa MgO và một số tính chất vật lý và hóa lý tương tự như pentlandit, chalcopyrit nên sẽ gây khó khăn cho quá trình tuyển. Thành phần hóa học chính trong mẫu quặng nguyên khai là Ni = 0,60%; Cu = 0,25%; Co = 0,02%; MgO = 19,94%; SiO2 = 35,70%; S = 1,89%.

Kết quả phân tích thành phần độ hạt cho thấy hàm lượng các nguyên tố Ni, Cu, Co, MgO phân bố tương đối đồng đều trong các cấp hạt, cấp hạt -0,074 mm hàm lượng Ni có cao hơn nhưng không nhiều.

Từ các kết quả thực nghiệm các chế độ, chủng loại và chi phí thuốc tuyển, nhóm nghiên cứu đã xây dựng sơ đồ công nghệ tuyển hợp lý đối với mỏ niken - đồng xâm tán huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng. Kết quả tuyển nổi sơ đồ vòng kín đã thu được sản phẩm như sau: Quặng tinh tập hợp niken - đồng có mức thu hoạch 4,32%; hàm lượng Ni đạt 9,62% với thực thu đạt 69,26%; các khoáng có ích đi kèm là đồng có hàm lượng 2,63% với thực thu là 45,45% và coban có hàm lượng 0,27% với thực thu tương ứng là 58,32%; hàm lượng MgO trong quặng tinh là 5,53%. Quặng tinh đồng có mức thu hoạch 0,27%; hàm lượng Cu đạt 24,19% với thực thu đạt 26,13%. Kết quả phân tích ICP mẫu quặng tinh tập hợp niken - đồng có hàm lượng Fe là 36,25%, như vậy tỷ lệ Fe:MgO = 6,5:1 (lớn hơn yêu cầu Fe:MgO = 3,5:1). Ngoài ra, Đề tài đã thu được sản phẩm quặng tinh tập hợp niken - đồng có khối lượng 0,55 kg, quặng tinh đồng có khối lượng 0,53 kg.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 15794/2019) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Đ.T.V (NASATI)