Khai thác bauxite

Click to edit Master title style Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 10/23/2013 ‹#› Khai Thác Bauxite Giảng viên hướng dẫn: Vũ Thụy Hà Anh Nhóm thực hiện : Nhóm 6 Lớp: CCM 1121 1.Khái Niệm Bauxite - Bô xít hay bauxite là một loại quặng nhôm trầm tích có màu hồng, nâu được hình thành từ quá trình phong hóa các đá giàu nhôm hoặc tích tụ từ các quặng có trước bởi quá trình xói mòn. Quặng bô xít phân bố chủ yếu trong vành đai xung quanh xích đạo đặc biệt trong môi trường nhiệt đới. Từ bôxit có thể tách ra alumina  (Al2O3), nguyên liệu chính để luyện nhôm trong các lò điện phân, chiếm 95% lượng bôxít được khai thác trên thế giới. Tên gọi của loại quặng nhôm này được đặt theo tên gọi làng Les Baux-de-Provence ở miền nam nước Pháp, tại đây nó được nhà địa chất học là Pierre Berthier  phát hiện ra lần đầu tiên năm 1821 . - Bùn thải bauxit (bùn đỏ) là loại quặng đuôi được sinh ra quá trình sơ chế quặng và tinh chế alumina trong tiến trình Bayer, chứa 30% chất thải quặng và 70% là nước. Loại bùn này được ví như bom bẩn, có nguy cơ đe dọa đến cuộc sống con người 2. Quá trình hình thành và phân bố a) Hình thành: Các giọt Bô xit nóng chảy được sinh thành từ trong lòng đất, tự hút nhau lớn dần rồi được đẩy lên mặt đất theo các họng núi lửa cùng với dăm, cuội dung nham núi lửa thành phần bazơ-kiềm trẻ ( cỡ Paleogen trở lại đây). Trên mặt đất, dăm, cuội dung nham núi lửa chứa quặng bô xit và quặng sulfua đa kim đi kèm sẽ bị laterit hóa, dưới mực nước ngầm chúng lại bị kaolinit hóa tạo thành set-kaolin chứa dăm, cuội, quặng bô xit và sulfua đa kim.  Bô xít hình thành trên các loại đá có hàm lượng sắt thấp hoặc sắt bị rửa trôi trong quá trình phong hóa. Quá trình hình thành trải qua các giai đoạn:   Phong hóa và nước thấm lọc vào trong đá gốc tạo ra ôxít nhôm và sắt.  Làm giàu trầm tích hay đá đã bị phong hóa bởi sự rửa trôi của nước ngầm.   Xói mòn và tái tích tụ bô xít. b) Phân bố: Các quặng bôxít phân bố chủ yếu ở khu vực nhiệt đới, Caribe, Địa Trung Hải và vành đai xung quanh xích đạo, người ta tìm thấy quặng bôxít ở các vùng lãnh thổ như Úc, Nam và Trung Mỹ (Jamaica, Brazil, Surinam, Venezuela, Guyana), châu Phi (Guinea), châu Á (Ấn Độ, Trung Quốc, Việt Nam), Nga, Kazakhstan và châu Âu (Hy Lạp). Biểu đồ phân bố lượng bauxite trên thế giới Các vùng mỏ bauxit ở Việt Nam 3. Thành phần của bauxite: a) Thành phần hóa học:  Thành phần hóa học chủ yếu (quy ra ôxít) là Al2O3, SiO2, Fe2O3, CaO, TiO2, MgO... trong đó,hiđrôxít là thành phần chính của quặng.  Ở Việt Nam, bô xít được xếp vào khoáng sản  khi tỷ lệ giữa ôxít nhôm và silic ôxít gọi là modun silic (ký hiệu là µsi) không được nhỏ hơn 2. b) Thành phần khoáng vật: Bôxít tồn tại ở 3 dạng chính tùy thuộc vào số lượng phân tử nước chứa trong nó và cấu trúc tinh thể gồm: gibbsit  Al(OH)3, boehmit γ-AlO(OH), và diaspore α-AlO(OH),cùng với các khoáng vật oxit sắt  goethit và hematit, các khoáng vật sét kaolinit và thường có mặt cả anata TiO2, sulfua đa kim, các khoáng vật nặng như monazit, ziercon và xenotim. Gibbsit là hydroxit nhôm thực sự còn boehmit và diaspore tồn tại ở dạng hidroxit nhôm ôxít. Sự khác biệt cơ bản giữa boehmit và diaspore là diaspore có cấu trúc tinh thể khác với boehmit, và cần nhiệt độ cao hơn để thực hiện quá trình tách nước nhanh. 4. Khai thác bauxite: Khai thác mỏ bauxit là hoạt động khai thác mỏ chứa bauxite, bao gồm hoạt động xây dựng cơ bản mỏ, khai đào, sản xuất và các hoạt động có liên quan trực tiếp nhằm thu khoáng sản. Việc khai thác bôxít chủ yếu được tiến hành tho phương pháp khai thác lộ thiên vì chúng nằm ở sát hay ngay trên mặt đất. Khoảng 95% lượng bauxite được khai thác trên thế giới đều được dùng để luyện thành nhôm. - Tùy theo kiểu quặng mà người ta dùng những phương pháp khác nhau. Ví dụ như ở châu Âu, bôxít thường được khai thác theo kiểu lộ thiên theo địa tầng, thường nằm cách mặt đất 4-6m. Trong hầu hết các trường hợp thì đất phủ được bóc đi và chứa ở bãi chứa. Khoảng 80% sản lượng bôxít trên thế giới được khai thác theo phương pháp lộ thiên. Phương pháp khai thác mỏ lộ thiên Bảng thống kê khai thác bauxite trên thế giới (x1000 tấn, Ước tính cho 2008 ) Quốcgia Khối lượng khai thác Trữ lượng Trữ lượng ban đầu 2007 2008  Guinée 18,000 18,000 7.400.000 8.600.000  Úc 62,400 63,000 5.800.000 7.900.000  Việt Nam 30 30 2.100.000 5.400.000  Jamaica 14,600 15,000 2.000.000 2.500.000  Brasil 24,800 25,000 1.900.000 2.500.000  Guyana 1,600 1,600 700,000 900,000  ẤnĐộ 19,200 20,000 770,000 1.400.000  TrungQuốc 30,000 32,000 700,000 2.300.000  HyLạp 2,220 2,200 600,000 650,000  Suriname 4,900 4,500 580,000 600,000  Kazakhstan 4,800 4,800 360,000 450,000  Venezuela 5,900 5,900 320,000 350,000  Nga 6,400 6,400 200,000 250,000  HoaKỳ NA NA 20,000 40,000 Các nước khác 7,150 6,800 3.200.000 3.800.000 Tổng cả thế giới (làm tròn) 202,000 205,000 27.000.000 38.000.000 Cách xử lý quặng thô: Quặng bauxit sau khi khác thác được đưa đến nhà máy sơ chế để loại bỏ các thành phần như; sét, silica và các chất khác được hình thành trong quá trình tạo quặng, gồm các bước: + Nghền quặng quá cỡ. + Đưa qua sàng rửa để lấy quặng hạt lớn, quặng hạt nhỏ lọt qua lưới sàng và chất cặn được đưa đến máy lắng ly tâm để thu hồi các hạt bauxit cỡ lớn hơn 1mm. + Bùn đỏ (sét và các chất hòa tan khác) được dẫn đến hồ lắng để xử lý. Quặng sau khi sơ chế được đưa đến các nhà máy tinh chế quặng. Cách xử lý quặng tinh: Bauxit được luyện trong điều kiện nhiệt độ áp suất lớn với dung dịch natri hidroxit ở 150–200 °C qua đó nhôm bị hòa tan ở dạng aluminate. Sau khi tiến hành lọc phân tách phần cặn giàu sắt (được gọi là bùn đỏ, phần chất thải của tiến trình Bayer và là quặng đuôi của bauxit), các khoáng vật quặng gibbsit ở dạng tinh được cho lắng đọng (tách nước) khi bị làm lạnh đột ngột và tạo thành hydroxit nhôm ở dạng hạt tinh. GibbSit được chuyển thành alumina tức oxit nhôm bằng cách nung nóng thường phải lên đến khoảng 1000 °C. Sau đó tinh quặng alumina khi được bổ sung phụ gia cryolit (Na3AlF6, natri hexa fluo aluminate) và chuyển thành nhôm kim loại trong quá trình điện phân đòi hỏi một lượng điện năng tiêu thụ rất lớn. 5. Tác động của việc khai thác bauxit: a) Tác động tích cực: - Trên phương diện phát triển kinh tế và xã hội, việc khai thác bauxit mang lại rất nhiều lợi ích cho người dân, chính quyền địa phương và công ty khai thác. Người dân địa phương có thêm công ăn việc làm và hưởng lợi những tiện ích công cộng do các công ty hỗ trợ hoặc do việc khai thác mang lại như: được huấn luyện nghề và trả lương cao, có thêm nguồn tài trợ cho các dự án hoặc chương trình xã hội, cơ sở hạ tầng (đường sá, cầu cống, bệnh viện, trường học,...), người dân được bồi thường và tái định cư. Chính quyền địa phương có thêm tiền thuế thu từ các công ty khai thác bauxit. Còn các công ty khai thác thu được thêm lợi nhuận do các hoạt động buôn bán hoạt sử dụng quặng mang lại. - Một mỏ bauxit cần 200 công nhân để sản xuất 1 triệu tấn bauxit/năm hay 11 công nhân/ha và có thể mang lại lợi tức trung bình khoảng 1,4 triệu USD/ha vào năm 1998 [16]. Nếu so sánh giá bán trung bình của bauxit là 22,69 USD/tấn (1998) và 31,20 USD/tấn (2007), lợi tức trung bình hiện nay của việc khai thác bauxit vào khoảng 1,9 triệu USD/ha b)Tác động tiêu cực Việc khai thác quặng có thể có ảnh hưởng xấu đến môi trường đất, nước, không khí và cả sinh vật, đặc biệt là môi trường đất.Việc khai quang cây cối sẽ phá hủy nơi cư trú của động vật, phát tán mầm bệnh thực vật, thay đổi điều kiện thời tiết, gia tăng bụi bặm; đất vùng mỏ sẽ bị xói mòn rất nhanh nếu không được che phủ hoặc trồng rừng. Nguồn nước mặt có thể bị ô nhiễm, tăng độ acid, và tăng độ đục. Những vùng bị khai quang có thể mất cảnh quan và ảnh hưởng tiêu cực đến thị giác; bụi bặm, tiếng động cơ giới và chất nổ có thể làm gián đoạn môi trường xung quanh, ảnh hưởng đến sức khỏe của dân cư lân cận. - Hoạt động khai thác mỏ còn ảnh hưởng đến kinh tế xã hội, tùy thuộc vào khoảng cách từ mỏ đến khu dân cư mà tầm ảnh hưởng của hoạt động khai thác sẽ khác nhau. Việc khai thác quặng mỏ có thể phá vỡ truyền thống văn hóa, lối sống, và sự ràng buộc bộ tộc; thay đổi hoàn toàn các loại hoa màu và kỹ thuật canh tác cũng như cách thức buôn bán; sự tập trung dân cư từ nơi khác đến sẽ làm nảy sinh nhiều vấn đề về an ninh xã hội. Mỏ bauxit được khai thác theo kiểu lộ thiên, quặng bauxit thuộc loại thảm nằm trên đỉnh đồi, với chiều dày thay đổi từ 4 – 6m. Bên trên là lớp đất đỏ bazan có chiều dày từ 0,5 – 3m, bên dưới là lớp đất sét Kaolinite khá dày.Để lấy quặng, phải sử dụng các phương tiện cơ giới để lấy đi lớp đất bazan phía trên. Do đó, hoạt động khai thác bauxit Mặt đất sau khi khai thác quặng đã phá vỡ cấu trúc địa chất ở đây, làm cho bề mặt đất bị hạ thấp 4,5 – 9m ,lớp đất bazan bị thay thế bởi lớp đất sét Kaolinite. Mặt khác, do hoạt động khai thác phải lấy đi thảm thực vật ở trên nên vào mùa mưa,có nhiều chỗ bị ngập úng cục bộ, xói lở với cường độ mạnh, đe dọa đến tính mạng người dân xung quanh. Còn vào mùa khô, các hoạt động khai thác và vận chuyển quặng tại khu vực mỏ làm phát sinh tiếng ồn và bụi gây ảnh hưởng đến sức khỏe người dân xung quanh. → Bùn đỏ là tên gọi loại quặng đuôi được sinh ra đồng thời với alumina trong tiến trình bayer và quá trình sơ chế quặng là một chi phí ngoại sinh đối với những nhà kinh doanh mỏ. Đây là một dạng chất thải có khả năng gây ô nhiễm môi trường và khó xử lý. ∆ Nguy cơ nằm ở hai cấp độ: + Cấp độ thứ nhất là sự độc hại tức thời: trong bùn có xút -- từ 3 đến 12 kg xút cứ mỗi tấn nhôm được sản xuất, theo một nghiên cứu của Trường bách khoa Montréal -- và những chất ăn da (caustique) khác như ô xit calci, hay vôi sống, tùy phương pháp khai thác quặng. Đó là những hợp chất có tính ăn mòn rất lớn. Khi hòa tan trong nước mưa hay trong những dòng nước, chúng tạo ra môi trường có độ kiềm rất cao (alcalin). Cụ thể là khi tiếp xúc với dung dịch này, người ra bị phỏng hay thương tổn ở làn da. + Về dài hạn, vấn đề xuất phát từ những nhân tố kim loại có trong các chất thải này. Quy trình bayer chế biến alumin từ bauxite - Trong bụi đỏ có rất nhiều chất độc gây ung thư như aluminium oxide và nhiều độc tố khác như Arsenic và Beryllium . Beryllium được xem như độc chất gây tử vong, sưng phổi khi bị nhiễm phải . Một độc tố khác trong bụi đỏ là Thorium gây ung thư đường thở... Đó là chưa kể tới phóng xạ nguy hiểm (radiation exposure & radionuclides) sẽ gây thêm ung thư cho người bị nhiễm . Triệu chứng người bị nhiễm phải bụi đỏ & bùn đỏ sẽ thấy khó thở, chóng mặt, buồn nôn trong thời gian đầu, vào thời kỳ thứ hai sẽ bị đau ngực, có thể bị xỉu bất cứ lúc nào. Asen, crôm và thủy ngân ở quá mức cho phép khi bị rò rỉ xuống sông có thể được hấp thụ bởi  cá có thể gây tổn hại lâu dài tới môi trường. ∆ Ảnh hưởng đời sống: + Nồng độ cao chất asen và thủy ngân có trong bùn đỏ có thể gây ung thư nếu chúng được phát tán trong không khí và thâm nhập vào hệ thống hô hấp của con người. Cứ sản xuất được 1 tấn nhôm thì tạo ra gần 3 tấn bùn đỏ. + Việc chiếm dụng đất để khai thác mỏ trực tiếp ảnh hưởng đến sinh kế của người dân, hoạt động khai thác mỏ còn có thể tăng khả năng bị rủi ro và tổn thương của một nhóm cộng đồng dân cư trong khu vực. Các rủi ro này có thể bắt nguồn từ vấn đề môi trường hoặc vấn đề xã hội,hoạt động vận chuyển quặng cũng là một trong những nguy cơ tiềm ẩn đối với người dân trong vùng. ► Vấn đề bùn đỏ vẫn là vấn đề nan giải và cùng với các vấn đề môi trường khác đặt ra cho việc khai mỏ bauxit lộ thiên - vấn đề bảo tồn lớp thổ nhưỡng, vấn đề tuần hoàn nước, vấn để ảnh hưởng đến môi trường sinh thái, tác động xã hội đến cư dân bản địa, ảnh hưởng đến nước ngầm và nước mặt, ô nhiễm không khí do bụi, ô nhiễm tiếng ồn, mất cảnh quan. ۞ Cách xử lý bùn đỏ Trong cách xử lý truyền thống, bùn đỏ được bơm và để khô tự nhiên vào trong một khu vực khu trú quặng đuôi, được ngăn cách với xung quanh bởi các đập có phủ lớp đất.Tuy vậy, việc có mặt một khu vực chứa quặng như vậy gây ra nhiều nguy cơ đối với môi trường xung quanh và gây khó khăn cho công tác phục hồi môi trường khi mỏ đã kết thúc vận hành, nhưng do bùn đỏ có nhiều kim loại nặng rất khó để phủ cây trên khu vực này;đã dẫn đến thay đổi trong thiết kế theo đó các đập được xây dựng theo công nghệ phủ kép, ngoài hai lớp đất sét kẹp bên ngoài còn có phủ lớp vải địa kỹ thuật chống thấm ở giữa. ▫ Những sự cố có thể xảy ra gây ô nhiễm: Đã chọn được địa điểm tối ưu cho bãi thải và nắm vững các phương pháp quản lý nhưng những sự cố có thể xảy ra như khi gặp mưa lớn bùn đỏ tràn bờ đập; phát tán bụi; vỡ đập…gây ra hậu họa khôn lường, việc nứt đáy các bãi chứa cũng sẽ làm bùn đỏ thẩm thấu xuống lòng đất, gây ô nhiễmn guồn nước ngầm. Hồ chứa bãi thải của bauxite (bùn đỏ) Sự cố tràn bùn đỏ ở Hungary ۞ Giải pháp khắc phục - Bùn đỏ được xử lý bằng cách để khô tự nhiên trong các hồ chứa nhân tạo, rồi chuyển đến những vùng đã khai thác quặng xong để tiến hành trồng cây, phục hồi lại môi trường đất. Sơ đồ phương pháp xử lý khô bùn đỏ - Trồng thử nghiệm cây keo lai để phục hồi môi trường đất..... Với giải pháp này, các vùng khai thác khác có thể được phủ xanh lại, giảm tình trạng ngập úng và xói lở đất. Tuy nhiên, giải pháp này không phục hồi lại được cấu trúc địa chất của khu vực khai thác, BĐ ở phía dưới có thể ít được cải thiện về chất lượng vì các hạt BĐ rất nhỏ nên có kết cấu chặt, rễ cây keo lai khó có thể phát triển sâu vào. Mặc khác, cây keo lai mới chỉ phát triển có 1 năm nên chưa thể đánh giá được kết quả chính xác. Trồng thử nghiệm cây keo lai để phục hồi môi trường đất ♦. Giải pháp khai thác bauxit và phục hồi môi trường theo kiểu cuốn chiếu - Bước 1: Khi khai thác quặng, cạo lớp đất mùn cây để sang một bên, cạo lớp đất đá không có quặng để sang một bên khác. - Bước 2: Sau khi lấy quặng, lấp lại những hố sau khi khai thác quặng bằng đất đá đã để dành. - Bước 3: Phủ lớp đất đá đó bằng đất mùn cây đã để dành. - Bước 4: Trồng cây đã ươm trước hay giao đất cho nông dân muốn canh tác. - Bước 5: Nếu trồng lại rừng thì thả sinh vật muốn nuôi trong rừng mới này. - Bước 6: Giám sát địa thế trong vài năm và điều chỉnh nếu cần. Mô hình hoàn thổ đất theo kiểu cuốn chiếu