Khóa luận Nghiên cứu ảnh hưởng và đề xuất giải pháp cải thiện môi trường nước sau chế biến tinh quặng ilmenit xã Động đạt, huyện Phú lương, tỉnh Thái Nguyên

ẢNH HƯỞNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI THIỆN MÔI TRƯỜNG NƯỚC SAU CHẾ BIẾN TINH QUẶNG ILMENIT XÃ ĐỘNG ĐẠT, HUYỆN PHÚ LƯƠNG, TỈNH THÁI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa Học Môi Trường Lớp : K47- KHMT - N02 Khoa : Môi Trường Khóa học : 2015 – 2019 Giáo viên hướng dẫn : Th.S. Hoàng Quý Nhân Thái Nguyên, năm 2019 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài này, trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Ban Chủ nhiệm khoa Môi trường và tập thể các thầy giáo, cô giáo trong trường đã truyền đạt lại cho em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại nhà trường. Em xin trân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Công ty TNHH Xây dựng và Phát triển nông thôn miền núi đã cho em cơ hội được học hỏi, học tập và thực tập tốt nghiệp tại Nhà máy chế biến tinh quặng Ilmenit. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, chỉ đạo tận tình của thầy giáo hướng dẫn, ThS.Hoàng Quý Nhân, đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Cuối cùng, em xin được gửi tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ, tạo niềm tin và là chỗ dựa vững chắc cho em trong suốt khoảng thời qua cũng như vượt qua những khó khăn trong khoảng thời gian thực hiện khóa luận. Xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngàytháng..năm 2019 Sinh viên Lương Việt Cường ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Ước tính sản lượng quặng theo ngàn tấn ........................................ 10 Bảng 2.2. Thành phần các khoáng trong quặng bậc cao ................................. 12 Bảng 2.3. Thành phần tinh quặng đã sản xuất và tiêu thụ .............................. 13 Bảng 4.1. Danh mục các thiết bị phục vụ chế biến tinh quặng ilmenit .......... 19 Bảng 4.2. Các loại nguyên vật liệu sử dụng cho sản xuất ............................. 22 của nhà máy chế biến tinh quặng ilmenit ........................................................ 22 Bảng 4.3. Thống kê nhu cầu sử dụng nước của nhà máy ............................... 22 Bảng 4.4. Kết quả phân tích mẫu nước thải sau khi xử lý, ............................. 25 trước khi thải vào nguồn tiếp nhận.................................................................. 25 Bảng 4.5. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của nước suối Đạo .................... 27 iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 4.1. Vị trí nhà máy .................................................................................. 16 Hình 4.2. Sơ đồ công nghệ sản xuất của nhà máy .......................................... 18 Hình 4.3. Công nghệ xử lý nước thải .............................................................. 23 Hình 4.4. Biểu đồ kết quả phân tích mẫu nước thải trước khi thải vào nguồn tiếp nhận .......................................................................................................... 25 Hình 4.5. Biểu đồ thể hiện chỉ tiêu pH............................................................ 28 Hình 4.6. Biểu đồ thể hiện chỉ tiêu DO ........................................................... 29 Hình 4.7. Biểu đồ thể hiện chỉ tiêu BOD5 ....................................................... 29 Hình 4.8. Biểu đồ thể hiện chỉ tiêu COD ........................................................ 30 Hình 4.9. Biểu đồ thể hiện chỉ tiêu TSS.......................................................... 30 Hình 4.10. Biểu đồ thể hiện chỉ tiêu As .......................................................... 31 Hình 4.11. Biểu đồ thể hiện chỉ tiêu Fe .......................................................... 31 Hình 4.12. Mô hình bãi lọc ngầm trồng cây ................................................... 33 Hình 4.13. Sơ đồ công nghệ tuần hoàn/tái sử dụng nước thải ........................ 35 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Kí hiệu Viết đầy đủ BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường CHXHCNVN Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam NĐ - CP Nghị định - Chính phủ QCVN Quy chuẩn Việt Nam QH Quốc hội TNHH Trách nhiệm hữu hạn TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TT-BTNMT Thông tư - Bộ Tài nguyên và Môi trường v MỤC LỤC Phần 1 MỞ ĐẦU ............................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề................................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................... 2 1.3. Ý nghĩa của đề tài ....................................................................................... 2 1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học ...................................... 2 1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn ........................................................................... 2 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................. 3 2.1. Cơ sở khoa học ........................................................................................... 3 2.1.1. Cơ sở lý luận của đề tài ........................................................................... 3 2.1.2. Cơ sở pháp lý của đề tài .......................................................................... 8 2.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ................................................ 9 2.2.1. Tình hình sản lượng ilmenit trên thế giới ............................................... 9 2.2.2. Tiềm nặng quặng ở Việt Nam ............................................................... 11 Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .. 14 3.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ............................................................... 14 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................ 14 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 14 3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành ............................................................... 14 3.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 14 3.4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 14 3.4.1. Phương pháp thu thập thông tin, kế thừa số liệu, tài liệu ..................... 14 3.4.2. Phương pháp điều tra khảo sát thực địa ................................................ 15 3.4.3. Phương pháp tổng hợp và viết báo cáo ................................................. 15 Phần4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................... 16 4.1. Tổng quan về Nhà máy chế biến tinh quặng ilmenit ............................... 16 vi 4.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................ 16 4.1.2. Công nghệ chế biến tinh quặng ilmenit ................................................ 16 4.1.3. Các loại máy móc, thiết bị phục vụ chế biến quặng ............................. 19 4.1.4.Nguyên, nhiên liệu sử dụng cho sản xuất .............................................. 21 4.2. Các nguồn phát sinh nước thải và biện pháp xử lý nước thải của Nhà máy chế biến tinh quặng ilmenit ............................................................................. 22 4.2.1. Nhu cầu sử dụng nước và các nguồn phát sinh nước thải..................... 22 4.2.2. Công nghệ xử lý nước thải của Nhà máy .............................................. 23 Toàn bộ lượng nước thải phát sinh trong hoạt động sản xuất đều được thu gom, xử lý........................................................................................................ 23 4.3. Đánh giá ảnh hưởng của nước thải Nhà máy chế biến tinh quặng ilmenit đến môi trường nước xung quanh ................................................................... 24 4.3.1. Hiện trạng nước thải của Nhà máy chế biến tinh quặng ilmenit .......... 24 4.4. Đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường nước khu vực Nhà máy chế biến tinh quặng ilmenit, xã Động Đạt, huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên .. 32 4.4.1. Biện pháp bãi lọc ngầm trồng cây ......................................................... 32 4.4.2. Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước thải ................................... 33 4.4.3. Phòng ngừa, ứng phó, khắc phục sự cố gây ô nhiễm nguồn nước ....... 34 4.4.4. Hiệu quả của công nghệ tái tuần hoàn sử dụng nước ........................... 34 Phần 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 36 5.1. Kết luận .................................................................................................... 36 5.2. Kiến nghị .................................................................................................. 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 38 1 Phần 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Thái Nguyên là một tỉnh ở Đông Bắc nằm trong vùng sinh khoáng Đông Bắc Việt Nam, thuộc vành đai sinh khoáng Thái Bình Dương. Tài nguyên khoáng sản của tỉnh Thái Nguyên phong phú về chủng loại, trong đó có nhiều loại có ý nghĩa trong vùng và với cả nước như: sắt, titan, than, chì, kẽm, thiếc, vonfram Điều này tạo nên lợi thế trong việc phát triển các ngành công nghiệp khai khoáng, công nghiệp luyện kim, góp phần đưa Thái Nguyên trở thành một trong những trung tâm công nghiệp luyện kim lớn. Với trữ lượng tài nguyên khoáng sản khá lớn góp phần ổn định kinh tế - xã hội cho địa phương. Nhưng những bất cập trong quá trình khai thác, chế biến các loại khoáng sản lại đang là một vấn đề lớn làm suy giảm đến thành phần môi trường tại các khu vực khai thác và chế biến trên địa bàn tỉnh. Đây cũng chính là những bất cập lớn trong công tác quản lý môi trường tại các mỏ khoáng sản ở địa phương hiện nay. Nhà máy chế biến tinh quặng ilmenit tại xã Đông Đạt, huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên thuộc sở hữu của Công ty TNHH Xây dựng và Phát triển nông thôn miền núi hiện đang là nhà máy chuyên chế biến tinh quặng ilmenit trên địa bàn tỉnh với công suất 30.000 tấn/năm, với sản phẩm sau khi chế biến là tinh quặng ilmenit hàm lượng 52%. Hoạt động sản xuất của nhà máy phát sinh một lượng nước thải khá lớn, nguồn nước thải này được đổ vào suối Đạo, là suối cung cấp nước phục vụ sản xuất nông nghiệp của người dân trong vùng. Việc xả nước thải của Nhà máy có thể gây ảnh hưởng đến nguồn nước tiếp nhận. Xuất phát từ thực tiễn trên, em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng và đề xuất giải pháp cải thiện môi trường nước sau chế biến tinh quặng ilmenit tại nhà máy Động Đạt, huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên”. 2 1.2. Mục tiêu của đề tài - Tìm hiểu hoạt động sản xuất của Nhà máy chế biến tinh quặng ilmenit, xã Động Đạt, huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên. - Đánh giá ảnh hưởng của nước thải Nhà máy chế biến tinh quặng ilmenit đến môi trường nước xung quanh. - Đề xuất một số giải pháp bảo vệ môi trường tại Nhà máy 1.3. Ý nghĩa của đề tài 1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Tạo cơ hội cho sinh viên vận dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn, rèn luyện kĩ năng. - Là cơ hội giúp sinh viên tìm hiểu, tiếp thu kinh nghiệm trong thực tiễn, đồng thời bổ sung tư liệu học tập, kinh nghiệm làm việc sau khi ra trường - Kết quả của đề tài làm tài liệu cug cấp, tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo về sự ảnh hưởng trong chế biến tinh quặng ilmenit đến môi trường nước. 1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn - Đề tài sẽ đưa ra được kết quả về sự ảnh hưởng sau chế biến tinh quặng ilmenit đến môi trường nước - Đưa ra được các biện pháp, giải pháp cải thiện môi trường nước sau chế biến tinh quặng ilmenit - Nâng cao nhận thức về bảo vệ môi trường đặc biệt là bảo vệ môi trường nước hiện nay. 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Cơ sở khoa học 2.1.1. Cơ sở lý luận của đề tài 2.1.1.1. Một số khái niệm, thuật ngữ liên quan đến môi trường - Khái niệm môi trường: Theo khoản 1 điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trường Việt Nam năm 2014, môi trường được định nghĩa như sau: “Môi trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật” [6]. - Khái niệm ô nhiễm môi trường: Theo khoản 8 điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trương Việt Nam 2014: “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của thành phần môi trường không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật”[6]. - Khái niệm về ô nhiễm môi trường nước: Ô nhiễm môi trường nước là sự thay đổi theo chiều hướng xấu đi các tính chất vật lý – hóa học – sinh học của nước, với sự xuất hiện của các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho nguồn nước trở nên độc hại với con người và sinh vật. Làm giảm độ đa dạng sinh vật trong nước. Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và chất lượng nước không đáp ứng cho các mục đích sử dụng khác nhau, vượt quá tiêu chuẩn cho phép và có ảnh hưởng xấu đến đời sống con người và sinh vật. Khi sự thay đổi đó vượt quá ngưỡng cho phép thì sự ô nhiễm nước đã ở mức nguy hiểm và gây ra một số bệnh ở người. - Nước thải công nghiệp: Là nước thải phát sinh ra từ quá trình công nghệ của cơ sở sản xuất, dịch vụ công nghiệp (gọi chung là cơ sở công nghiệp), từ công ty xử lý nước thải tập trung có đầu mối nước thải của cơ sở công nghiệp. 4 - Xử lý nước thải công nghiệp: Bao gồm các cơ chế và quy trình sử dụng để xử lý nước thải được tạo ra từ các hoạt động công nghiệp hoặc thương mại. Sau khi xử lý, nước thải công nghiệp được xử lý (hoặc dòng thải) có thể được tái sử dụng hoặc đưa đến một hệ thống thoát nước vệ sinh hoặc một nơi lưu trữ nước trong thiên nhiên. Hầu hết các ngành công nghiệp tạo ra nước thải mặc dù xu hướng phát triển trên thế giới gần đây là giảm thiểu lượng hoặc tái chế nước thải được tạo ra trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, nhiều ngành công nghiệp vẫn còn tạo ra nhiều nước thải. - Hoạt động bảo vệ môi trường: Theo khoản 3 điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trường Việt Nam 2014: “Hoạt động bảo vệ môi trường là hoạt động giữ gìn, phòng ngừa, hạn chế các tác động xấu đên môi trường; ứng phó sự cố môi trường; khắc phục ô nhiễm, suy thoái, cải thiện, phục hổi môi trường; khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên nhằm giữ môi trường trong lành” [6]. - Khái niệm tiêu chuẩn môi trường: “Tiêu chuẩn môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý được các cơ quan nhà nước và các tổ chức công bố dưới dạng văn bản tự nguyện áp dụng để bảo vệ môi trường” [6]. - Quy chuẩn kỹ thuật môi trường: Theo khoản 5 điều 3 Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam năm 2014: “Quy chuẩn kỹ thuật môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng của các chất ô nhiễm có trong chất thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý được cơ quan nhà nước có thẩm quyền ban hành dưới dạng văn bản bắt buộc để bảo vệ môi trường” [6]. 5 2.1.1.2. Một số khái niệm liên quan đến khai thác và chế biến quặng ilmenit. a, Khái niệm về khai thác khoáng sản Khai thác khoáng sản là hoạt động xây dựng cơ bản mỏ, khai đào, sản xuất và các hoạt động có liên quan trực tiếp nhằm thu hồi khoáng sản (Khoản điều 3 Luật Khoáng sản 1996) . Theo luật khoáng sản 2010 thì khai thác khoáng sản là hoạt động nhằm thu hồi khoáng sản, bao gồm xây dựng cơ bản mỏ, khai đào, làm giàu và các hoạt động có liên quan. Đây là hoạt động được tiến hành sau khi có giấy phép khai thác khoáng sản của cơ quan Nhà nước có thẩm quyền và được tính từ khi mỏ bắt đầu xây dựng cơ bản (hay còn gọi là mở mỏ), khai thác bình thường theo công thức thiết kế, cho đến khi mỏ kết thúc khai thác (đóng cửa mỏ - phục hồi môi trường). Trước đây, trong thời kỳ bao cấp hoạt động khai thác khoáng sản chủ yếu do các tổng công ty, công ty Nhà nước thực hiện tại các mỏ đã được tìm kiếm, thăm dò bằng nguồn vốn nhà nước như Apatit, quặng sắt, than, đá vôi, sét làm nguyên liệu xi măng, thiếc...với số lượng rất ít. Sau năm 1996 khi Luật khoáng sản được ban hành với chính sách đầu tư của nhà nước, hoạt động khai thác đã phát triển nhanh cả về quy mô và thành phần kinh tế tham gia hoạt động khoáng sản nhất là trong vài năm trở lại đây. b, Khái quát về ilmenit *Ilmenit là một khoáng vật titan - sắt ôxit có từ tính yếu, có màu xám thép hay đen sắt, có công thức hóa học FeTiO3. Nó kết tinh theo hệ ba phương, và có cấu trúc tinh thể giống với corundum và hematit. Tên gọi Ilmenit được đặt theo tên dãy núi Ilmenski ở Nga, là nơi khoáng vật này được phát hiện đầu tiên. Ilmenit thường được tìm thấy trong các đá macma bị biến đổi, khoáng vật giả hình leucoxen. Thông thường các ilmenit có viền bằng leucoxen, là đặc điểm phân biệt ilmenit với magnetit và các khoáng vật ôxit titan-sắt khác. 6 * Về thành phần vật chất: Ilmenit thường chứa một lượng đáng kể magiê và mangan và công thức hóa học đầy đủ có thể được viết như sau (Fe,Mg,Mn,Ti)O3. Ilmenit hình thành từ dung dịch rắn với geikielit (MgTiO3) và pyrophanit (MnTiO3), là những chất cuối của chuỗi dung dịch rắn chứa mangan và mangan-sắt. Titan tồn tại ở nhiều dạng khoáng vật khác nhau nên hàm lượng TiO2 có biên độ thay đổi khá lớn, từ 47,25÷53,30% Các khoáng vật đi kèm ilmenit khá đa dạng có giá trị cao như rutil, zircon, monazit, xenotim... Trong một số vùng mỏ sa khoáng lục địa và tầng cát đỏ ven biển có nhiều sét, từ 10÷20%. Cấp hạt khoáng vật nặng có giá trị kinh tế chủ yếu là từ 0,1-0,3 mm. Hàm lượng khoáng vật nặng thấp 0,6-5,0 % nên trong quá trình tuyển thô khối lượng cát thải rất lớn, từ 95÷98% khối lượng quặng nguyên. * Tính chất vật lý : Màu đen, vết vạch nâu, ánh kim hoặc bán kim. Vết vỡ vỏ sò đến nửa vỏ sò, độ cứng 5-6, tỷ trọng 4,72 * Tính chất quang học: Một trục, âm, lưỡng triết suất cao, hệ số phản xạ18%. * Ứng dụng: Titan và các hợp chất được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành công nghiệp khác nhau như chế tạo máy, luyện kim, hóa chất, vật liệu mới, là vật liệu chế tạo tàu vũ trụ, máy móc, dụng cụ y tế, chất hấp phụ, cho đến các loại vật liệu nano. Ilmenit chủ yếu còn được dùng làm nguyên liệu thô cho các sản phẩm tạo màu. Titan dionit được tách ra và nghiền thành bộ mịn và là một chất độ trắng cao có thể được sử sụng trong các sản phẩm sơn, giếu và nhựa chất lượng cao. c, Công nghệ khai thác Công nghệ khai thác tại nước ta hiện vẫn chủ yếu là khai thác thủ công, chọn lọc những lớp quặng giàu 80 - 85% khoáng vật nặng. Một số cơ sở khai thác thủ công đưa về tuyển bằng bàn đãi, máng thủ công tách cát và thu hồi 7 khoáng vật nặng. Sau đó tuyển tinh quặng bằng máy tuyển từ, tuyển điện - bàn đãi thu được các loại sản phẩm: quặng tinh ilmenit có hàm lượng 52% TiO2, quặng tinh zircon có 55-60% ZrO2, rutil, anataz đạt đến 85% TiO2. Từ năm 1995 cho đến hiện nay các cơ sở khai thác của ta dần dần đã áp dụng công nghệ khai thác cơ giới bằng máy xúc - máy gạt, xúc lật tập trung quặng về các cụm tuyển. Giai đoạn tiếp theo mức độ cơ giới hóa sẽ khá lớn trong việc khai thác và tạo sự liên hoàn khai thác - tuyển - thu sản phẩm - xuất khẩu. Quặng tuyển có hàm lượng TiO2 = 50 - 52%. d, Quy trình chế biến quặng Quy trình chế biến quặng bao gồm 2 khâu: * Khâu tuyển thô: được tuyển ngay tại khai trường nhờ công nghệ tuyển trọng lực sử dụng các cụm vít xoắn với các công đoạn như sau : 1. Cát quặng được bơm hút từ gương khai thác với tỷ lệ 7 m3 nước/1m3 cát quặng, bơm lên sàng lọc rác trước khi đưa vào vít xoắn sơ cấp; dung dịch cát thải được bù nước bơm ra bãi thải. 2. Dung dịch cát quặng đã qua tuyển sơ cấp được bơm bù nước, bơm lên vít xoắn trung gian; dung dịch cát thải của khâu này, được bơm bù nước, bơm ra bãi thải. 3. Dung dịch cát quặng đã qua tuyển trung gian được bơm bù nước, bơm lên vít xoắn tuyển sản phẩm; dung dịch cát thải của khâu này, được bơm bù nước, bơm ra bãi thải. 4. Sản phẩm cát quặng được bơm bù nước, bơm lên bãi chứa sản phẩm. * Khâu tuyển tinh: quặng được vận chuyển về nhà máy tuyển tinh được xây dựng ngay trên diện tích khu mỏ (thuộc dự án riêng về công tác chế biến tinh). 2.1.1.3. Ảnh hưởng của khai thác và chế biến khoáng sản đến môi trường. Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển chung của cả nước, các hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản ở nước ta đã và đang góp 8 phần to lớn vào công cuộc đổi mới đất nước. Tuy nhiên, các hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản, đặc biệt là khai thác và chế biến quặng vẫn luôn là mối hiểm họa ảnh hưởng không nhỏ tới môi trường. Trong quá trình khai thác mỏ, con người đã làm thay đổi môi trường xung quanh, làm phá vỡ cân bằng sinh thái, gây ô nhiễm môi trường. Tác động tới môi trường nước: Hoạt động khai thác và chế biến thường sinh ra một lượng bụi lớn có nguồn gốc chủ yếu từ hoạt động nổ mìn, khoan cắt đá, từ quá trình vận chuyển đá về bãi tập kết và các chất thải rắn, chất thải sinh hoạt, các bụi thải không được quản lý, xử lý chặt chẽ tham gia vào thành phần nước mưa, nước chảy tràn cung cấp cho nguồn nước tự nhiên là những tác động tiêu cực tới môi trường, gây ô nhiễm môi trường nước và không khí xung quanh khu vực mỏ khai thác. Tác động tới các nguồn tài nguyên thiên nhiên khác: Hoạt động khai thác và chế biến làm thay đổi cảnh quan môi trường, mất cân bằng sinh thái, làm thoái hóa lớp đất mặt, gây sạt lở mất an toàn lao động và trong quá trình khai thác đá còn tạo ra tiếng ồn và những chấn động lớn gây ảnh hưởng tới sức khỏe của người dân xung quanh khu vực. 2.1.2. Cơ sở pháp lý của đề tài - Luật Bảo vệ môi trường năm 2014 được Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XIII, kỳ họp thứ 7 thông qua ngày 23/06/2014 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/01/2015. - Luật Khoáng sản số 60/2010/QH12 được Quốc hội nước Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XII, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 17/11/2010; - Luật Tài nguyên nước ngày 21 tháng 6 năm 2012; - Nghị định số 19/2015/NĐ-CP ngày 14/02/2015 của Chính phủ Quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường. 9 - Nghị định số158/2016/NĐ-CP ngày 29/11/2016 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật khoáng sản. - Nghị định số 201/2013/NĐ-CP ngày 27/11/2013 của Chính phủ quy định chi tiết một số điều của Luật tài nguyên nước; - Nghị định số 164/2016/NĐ-CP ngày 24/12/2016 của Chính phủ về phí bảo vệ môi trường đối với khai thác khoáng sản. - Thông tư số 38/2015/TT-BTNMT ngày 30/6/2015 của Bộ Tài nguyên và Môi trường thông tư hướng dẫn về cải tạo, phục hồi môi trường trong hoạt động khai thác khoáng sản. - TCVN 5999:1995 (ISO 5667/10: 1992) về chất lượng nước - lấy mẫu – hướng dẫn lấy mẫu nước thải - TCVN 6663-6:2018 (ISO 5667-6:2014) về Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 6: Hướng dẫn lấy mẫu nước sông và suối - QCVN 08-MT:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt. - QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp. 2.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 2.2.1. Tình hình sản lượng ilmenit trên thế giới a, Nhu cầu về sản phẩm ilmenit trên thế giới Theo thống kê, nhu cầu thế giới về các sản phẩm titan như sau: - Ilmenit (tính theo TiO2): 5 - 7 triệu tấn/năm - Bột màu TiO2 : 4,5 - 5,5 triệu tấn/năm - Rutil nhân tạo : 300.000 tấn/năm - Xỉ titan : 900.000 tấn/năm Trữ lượng quặng titan trên thế giới ước tính khoảng 690 triệu tấn (tính theo TiO2), trong đó rutil là 151,1 triệu tấn, ilmenit là 537 triệu tấn. Trữ lượng titan tập trung chủ yếu ở các nước: Liên xô (cũ), Canađa, Na Uy, Mỹ, Ấn Độ, Ôxtrâylia. 10 Nhu cầu sử dụng ilmenit trên thế giới ngày một tăng. Năm 1997 nhu cầu trên toàn cầu là 3,5 triệu tấn. Năm 2000 là 3,9 triệu tấn và đến năm 2005 là 4,3 - 4,5 triệu tấn trong đó thị trường Bắc Mỹ là 37%, Châu Âu là 31%, Châu Á là 21%, Mỹ La tinh là 6%, Trung Đông và Châu Phi là 5%. b, Sản lượng ilmenit trên thế giới Úc được cho là quốc gia khai thác và xuất khẩu quặng ilmenit lớn nhất thế giới, với sản lượng 1,1 triệu tấn, theo sau là Nam Phi (952 ngàn tấn), Canada (809 ngàn tấn), Trung Quốc (~400 ngàn tấn) và Na Uy (380 ngàn tấn). Việc khai thác các mỏ khoáng sản lớn ở Sénégal, Côte d'Ivoire, Madagascar và Mozambique sẽ tăng lượng cung ilmenit, rutil, zircon và leucoxene cho thị trường tiêu thụ thế giới trong những năm tới. Nguồn cung cấp ilmenit và titan thô này khoảng 1,5 triệu tấn mỗi năm, hơn mức tăng về nhu cầu titan của thế giới là 350 ngàn tấn mỗi năm. Mặc dù hầu hết ilmenit được thu hồi từ mỏ cát chứa khoáng vật nặng, ilmenit cũng có thể được khai thác trong các đá xâm nhập hay còn gọi là quặng titan đá gốc. Bảng 2.1. Ước tính sản lượng quặng theo ngàn tấn Quốc gia Sản lượng Quốc gia Sản lượng Úc 1.140 Ấn Độ 200 Nam Phi 952 Brasil 130 Canada 809 Vietnam 100 Trung Quốc 400 Mozambique (750) Na Uy 380 Madagascar (700) Hoa Kỳ 300 Sénégal (150) Ukraina 220 Các quốc gia khác 120 Toàn thế giới 4.800 11 2.2.2. Tiềm nặng quặng ở Việt Nam a, Nhu cầu Ở Việt Nam, các ngành công nghiệp trong nước như sơn, cao su, nhựa, gốm sứ, hóa chất và chế tạo que hàn đều có nhu cầu về các sản phẩm đi từ quặng ilmenit. Nhu cầu hàng năm như sau: - Bột màu TiO2: nhu cầu hiện nay khoảng 10.000 tấn/năm, dự báo sẽ tăng đến 20.000 tấn/năm trong thời gian tới. - Ilmenit và rutil làm que hàn: nhu cầu khoảng 15.000 tấn/năm - Bột zircon: nhu cầu khoảng 5.000 - 10.000 tấn/năm Dự báo nhu cầu sử dụng khoáng sản titan đến năm 2010 là 120.000 tấn/năm. Dự báo kế hoạch sản lượng quặng tinh ilmenit đến năm 2010 là 290.000 tấn/năm. Trong những năm 1983 - 1987, một số cơ sở trong nước đã tiến hành thử nghiệm chế biến ilmenit, zircon ở quy mô pilot để tạo ra các sản phẩm như xỉ titan, rutil nhân tạo, TiO2,... nhưng trên thực tế chưa có cơ sở nào thực sự sản xuất ra các sản phẩm này. Đây là một thị trường hấp dẫn nhưng hiện còn bỏ ngỏ ở Việt Nam. b, Sản lượng 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 12 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: Bảng 2.2. Thành phần các khoáng trong quặng bậc cao Thành phần Hàm lượng (%) 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. 13 - 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. Ở 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: Bảng 2.3. Thành phần tinh quặng đã sản xuất và tiêu thụ Thành phần Hàm lượng (%) 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 ilmeni