Antimon thuộc phân nhóm chính nhóm 5 trong bảng hệ thống tuần hoàn Menđeleev. Hàm lượng antimon trong vỏ trái đất tương đối nhỏ, chỉ chiếm 0,00005% về khối lượng. Antimon kim loại được sử dụng nhiều làm hợp kim chữ in, hợp kim ổ trục…

Sản phẩm quặng tinh sau khi vê viên

Trong thiên nhiên, antimon được tìm thấy trong hơn 120 loại khoáng vật. Đôi khi cũng tìm thấy antimon kim loại ở dạng tự nhiên, nhưng nói chung hay tìm thấy dưới dạng hợp chất với lưu huỳnh có tên gọi sulfua stibnit - Sb2S3 cũng là quặng chính có chứa antimon. Ở nước ta quặng antimonit đã được phát hiện tại nhiều địa phương như: Thanh Hóa, Tuyên Quang, Hà Giang, Hòa Bình, Lâm Đồng và Đắc Lắc.

Khai thác và chế biến antimon đã được thực hiện tại Việt Nam từ những năm 70 của thế kỷ trước. Tùy thuộc vào đặc điểm quặng, có thể sử dụng công nghệ tuyển và chế biến sâu khác nhau. Quặng antimon vùng Hà Giang - Tuyên Quang là quặng nghèo có chứa vàng và một số kim loại quý, để thu hồi được số kim loại quý này cần có công  nghệ xử lý quặng phù hợp.

Cũng giống như một số loại quặng sulfua của kim loại màu nói chung, quặng sulfua của antimon có thể được xử lý bằng cả hai phương pháp hỏa luyện và thủy luyện. Cả hai phương pháp đều có thể sản xuất antimon kim loại, song hỏa luyện được coi là phương pháp luyện kim truyền thống hiện đang được áp dụng phổ biến hơn. Tùy thuộc vào tính chất, thành phần quặng khác nhau mà có các phương pháp hỏa luyện khác nhau. Đối với tinh quặng antimon giàu chứa hàm lượng Sb >40% thường được luyện trực tiếp bằng phương pháp luyện lắng để thu antimon thô. Đối với quặng antimon trung bình có hàm lượng 25-40% Sb thì sử dụng phương pháp luyện antimon trong lò đứng để sản xuất antimon thô. Đối với tinh quặng nghèo hàm lượng Sb từ 5-25% thường được đem đi thiêu sau đó thu hồi antimon trioxit và tiến hành luyện ra antimon thô.

Đề tài “Nghiên cứu công nghệ chế biến quặng đa kim antimkon-vàng vùng Hà Giang-Tuyên Quang” do PGS. TS. Trần Đức Quý đến từ trường Đại học Công nghiệp làm chủ nhiệm, được thực hiện thuộc Đề án Đổi mới và hiện đại hóa công nghệ trong ngành công nghiệp khai khoáng đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2015. Bên cạnh việc xây dựng quy trình công nghệ chế biến sâu tinh luyện antimon vùng Hà Giang-Tuyên Quang, đề tài nghiên cứu định hướng thu hồi các kim loại quý đi kèm trong quặng (vàng) nhằm tận thu tài nguyên.

Sau một thời gian thực hiện, đề tài nghiên cứu công nghệ tuyển và chế biến quặng antimony vùng Hà Giang, Tuyên Quang đã thành công với việc hoàn thành và đạt các chỉ tiêu đã đề ra. Trên cơ sở các kết quả đạt được trong quá trình nghiên cứu, có thể đưa ra các kết luận cho việc thực hiện đề tài như sau:

1. Kết quả nghiên cứu đặc điểm khoáng vật của mẫu quặng antimon thông qua các phân tích khoáng tướng và thạch học cho thấy: Khoáng vật quặng chứa antimon của mỏ Cốc Táy, Chiêm Hóa, Tuyên Quang là khoáng sulfua antimonit (Sb2S3). Tập hợp khoáng vật quặng trong các mẫu nghiên cứu bao gồm: Antimonit, Arsenopyrit, Pyrit, Sphalerit và các phi quặng như: Thạch anh, cacbonat (canxit), sericit. Hàm lượng Sb trung bình trong quặng antimon vàng vùng Hà Giang, Tuyên Quang khoảng 5,28 - 5,35%.

2. Nghiên cứu đã xác lập và đề xuất sơ đồ công nghệ tuyển hợp lý cho mẫu quặng antimon vàng vùng Hà Giang, Tuyên Quang bao gồm các khâu: 1 khâu tuyển chính, 1 khâu tuyển tinh, 5 khâu tuyển tách asen và 2 khâu tuyển vét. Các điều kiện và chế độ tuyển tối ưu cho khâu tuyển chính là:

- Độ mịn nghiền: 87% cấp -0,074 mm;

- Độ pH môi trường bùn quặng = 8, điều chỉnh bằng vôi;

- Mức chi phí thuốc tuyển gồm: Pb(NO3)2800g/t để kích động khoáng antimon, thuốc tập hợp butylxantat: 250 g/t; thuốc tạo bọt 90 g/t

- Trong các khâu tuyển tách asen cần bổ sung thêm CaO để đảm bảo pH, giúp quặng tinh có được chất lượng tốt hơn.

Bằng sơ đồ công nghệ tuyển và các điều kiện, chế độ thuốc tuyển tối ưu nói trên có thể thu được 2 sản phẩm:

+ Sản phẩm giàu asen có hàm lượng Sb 17,03%; As 12,64%; Au 8,1 g/t tương ứng với thực thu Sb 28,58%; Au 62,61%.

+ Sản phẩm quặng tinh antimon có hàm lượng Sb 40,68%; As 0,75%; Au 1,75 g/t ứng với thực thu Sb 63,26%; Au 12,54%.

Với sơ đồ thí nghiệm Hình 6.1 đã nhận được quặng tinh vàng có hàm lượng 1,75 g/t thực thu toàn bộ vàng 14,67% góp phần tận thu tài nguyên vàng.

3. Nghiên cứu công nghệ chế biến sâu đã xác lập và đề xuất sơ đồ công nghệ luyện hợp lý cho mẫu quặng tinh antimon vàng vùng Hà Giang, Tuyên Quang bao gồm các khâu: vê viên quặng tinh antimon, thiêu bay hơi, hoàn nguyên, hỏa tinh luyện và điện phân tinh luyện. Chế độ công nghệ cụ thể như sau:

- Vê viên: chất kết dính vôi 2%, bentonit 2% (so với quặng tinh); nước 120 ml/kg quặng tinh.

- Thiêu bay hơi: Nhiệt độ 1100 độ C; chiều cao cột liệu 700 mm; hiệu suất thu hồi Sb 92,07%.

- Hoàn nguyên: Than cốc 12%; nhiệt độ 950 độ C, thời gian 90 phút, phụ gia Na₂CO₃ 12%; hiệu suất thu hồi đạt 89,75%.

- Hỏa tinh luyện: nhiệt độ 900 độ C, chu kỳ vớt xỉ 15 phút/lần, hỗn hợp phụ gia Na₂CO₃ và Na₂SO₄ tỷ lệ 1:1, tiêu hao phụ gia 10%; hiệu suất thu hồi đạt ~ 85%.

- Điện phân tinh luyện: Nhiệt độ 80±2 độ C, khoảng cách giữa 2 điện cực trái dấu 5 cm, chu kỳ đảo chiều 20s/1s, mật độ dòng catot 1,6 A/dm2, mật độ dòng anot 2 A/dm2; hiệu suất thu hồi kim loại đạt 94,6%.

Với chế độ công nghệ nêu trên, Sb kim loại thu được đạt 99,65%.

4. Đã nghiên cứu định hướng khả năng thu hồi vàng trong quặng tinh asen chứa vàng và bùn dương cực của quá trình điện phân tinh luyện. Tiến hành nấu luyện mẻ lớn 410 kg hỗn hợp bùn dương cực (số lượng ít, khoảng 36 kg) và khoáng vật sau tuyển thiêu với hàm lượng vàng trung bình là 21 g/t theo sơ đồ định hướng xử lý bùn dương cực đã đề xuất thu được hỗn hợp chì (khoảng 39 kg). Hòa tách lượng chì này trong axit nitric và nấu luyện cặn hòa tách thành vàng có khối lượng khoảng 7,5 g; hàm lượng đạt 99,9% Au.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (Mã số 14295/2017) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.K.L (NASATI)