ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG VÀ TIỀM NĂNG QUẶNG SẮT VÙNG MỘ ĐỨC, TỈNH QUẢNG NGÃI

NGUYỄN TIẾN DŨNG

Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Đông Ngạc, Từ Liêm, Hà Nội

Tóm tắt: Vùng Mộ Đức, tỉnh Quảng Ngãi, là một trong số các địa phương trong nước có tiềm năng về quặng sắt, tuy nhiên việc đầu tư nghiên cứu, đánh giá chất lượng và khả năng khai thác, sử dụng trong công nghiệp còn nhiều hạn chế. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu và tổng hợp tài liệu, bài báo giới thiệu các đặc điểm địa chất, chất lượng và tiềm năng tài nguyên quặng sắt vùng Mộ Đức làm cơ sở cho công tác thăm dò, khai thác và nghiên cứu công nghệ tuyển và luyện quặng một cách hợp lý, nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển của các ngành công nghiệp.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong sự nghiệp phát triển kinh tế - xã hội của đất nước, nhu cầu về nguyên liệu cho phát triển công nghiệp, trong đó có thép xây dựng, luôn tăng với tốc độ rất cao. Nhu cầu về gang đúc và gang luyện thép ở nước ta trong những năm tới rất lớn. Theo quy hoạch phát triển ngành thép Việt Nam giai đoạn 2007-2015, có xét đến năm 2025, đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, để đáp ứng nhu cầu sản xuất trong nước và xuất khẩu thì đến năm 2015 cần phải đạt được sản lượng từ 5 đến 5,8 triệu tấn gang và từ 6 đến 8 triệu tấn phôi thép. Trước nhu cầu về nguồn nguyên liệu quặng sắt cung cấp cho các nhà máy luyện gang thép, công tác khảo sát, thăm dò, đánh giá nguồn nguyên liệu trước mắt và lâu dài đang đặt ra hết sức cấp bách.  

Kết quả đo vẽ bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản trong thời gian qua đã ghi nhận và đánh giá ở vùng Mộ Đức, tỉnh Quảng Ngãi có triển vọng khá lớn về quặng sắt. Đây cũng là vùng nằm trong quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng sắt đến năm 2010, định hướng đến năm 2020, đã đượcThủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 124/2006/QĐ-TTg ngày 30/5/2006. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu [2] và tổng hợp tài liệu hiện có [1], bài báo trình bày những đặc điểm địa chất, chất lượng và tiềm năng quặng sắt vùng Mộ Đức làm cơ sở định hướng cho công tác thăm dò, nghiên cứu đánh giá khả năng khai thác và sử dụng hợp lý chúng.

II. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THÂN QUẶNG

Quặng sắt Mộ Đức phân bố trong tầng đá biến chất được các tác giả đo vẽ bản đồ địa chất 1:50.000 nhóm tờ Quảng Ngãi xếp vào hệ tầng Tiên An (PR2-3 ta) [3]. Các thành tạo này phân bố chủ yếu trên các đồi thấp cách biệt nhau, dạng bát úp, đỉnh tròn, vòm tù, sườn thoải. Các mặt cắt địa chất tại đây cho thấy thứ tự sắp xếp các đá từ dưới lên trên như sau:

1. Tầng đá móng

Tầng đá móng ở đây gồm:

- Đá phiến mica - thạch anh: có mặt gần như trên toàn bộ vùng phân bố quặng sắt, màu xám đến nâu đỏ tuỳ theo mức độ phong hoá và hàm lượng sắt chứa trong đá. Đá phần lớn bị phong hoá mềm bở. Kết quả quan sát dưới kính hiển vi cho thấy thành phần khoáng vật chủ yếu của đá gồm có muscovit, sericit, chlorit chiếm khoảng 50 %, thạch anh: 30-35 %; ngoài ra còn có tourmalin: 1-2 %, hyđroxit sắt và magnetit: 12-15 %.

- Quarzit: thường gặp dưới dạng thấu kính hay những lớp kẹp xen trong đá phiến mica - thạch anh bị phong hoá, đôi khi cũng gặp những dải quarzit lớn (sườn phía tây và phía đông núi Vom). Trong quarzit có nhiều gân sắt-quarzit. Đá thường bị phong hoá, dễ dập vỡ, có màu xám sáng đến xám vàng, xám hồng không đồng đều, kích thước hạt nhỏ đến mịn.

Thành phần khoáng vật gồm (%): thạch anh = 90-95; hyđroxit sắt và magnetit = 5-10; đôi khi có ít sericit. Đá có cấu tạo định hướng, kiến trúc hạt biến tinh. Ranh giới giữa tập quarzit và đá phiến thường bị xóa nhòa do đá bị phong hoá mạnh. Bề dày chưa xác định được.

2. Tầng đá phong hoá

Tầng đá phong hóa từ dưới lên gồm 2 lớp:

 - Lớp phong hoá vỡ vụn có chứa nhiều sét kaolin: Lớp này rất khó phân biệt rõ rệt ranh giới giữa nó với lớp nằm dưới. Đá bị phong hoá có màu trắng xám, loang lổ nâu vàng, nâu đỏ, chưá oxit sắt. Tuy nhiên, trong lớp này đôi khi cũng gặp những ổ nhỏ sét kaolin khá tinh khiết, mềm dẻo, màu trắng đến trắng xanh, hạt mịn.

Thành phần khoáng vật chủ yếu là sét kaolin, thạch anh, các vảy mica và hyđroxit sắt. Trong lớp này đôi nơi cũng thấy chứa các gân sắt nhỏ.

- Lớp laterit: Phần lớn lớp này nằm lót dưới các lớp quặng eluvi, đeluvi và phát triển rộng rãi ở chân các đồi thấp ra cả vùng trũng xung quanh. Đặc biệt, những nơi gặp lớp laterit nằm gần mặt đất hay lộ ra trên mặt thường chứa hàm lượng sắt khá cao và rắn chắc. Càng xuống sâu hơn, đá càng mềm dần và tỷ lệ hyđroxit sắt giảm đi rõ rệt.

Loại rắn chắc chứa hàm lượng sắt cao thường có màu nâu vàng, nâu đỏ hoặc xám đen, cấu tạo hang hốc, lỗ rỗng lớn. Trong hang hốc thường chứa bột sét xám vàng và các hạt thạch anh, các vảy mica. Loại đá mềm thường có màu nâu vàng loang lổ xám trắng. Kết quả phân tích thạch học cho thấy lớp laterit có thành phần chủ yếu gồm sét và hyđroxit sắt, chiếm tới 95 %, thạch anh: 5-6 %.

Khoáng vật sét có dạng vảy nhỏ nằm sít chặt nhau. Hyđroxit sắt có màu nâu, nâu đen. Thạch anh hạt nhỏ tha hình, một vài hạt sắc cạnh, kích thước hạt nhỏ (0,03 mm) phân bố đều trong đá. Kết quả phân tích mẫu khoáng tướng xác định thành phần các khoáng vật quặng trong lớp laterit như sau(%): hyđroxit sắt = 20-30; hyđrogoethit = 3-10 %; goethit = 5-8; hyđrohematit = 2-3. Ngoài ra, còn gặp các khoáng vật pyrit, pyrrotin, pyrolusit: 1-3.

Lớp laterit dày không quá 20 m.

3. Quặng sắt eluvi-đeluvi  

Quặng sắt eluvi-đeluvi là sản phẩm phong hoá cơ học lớp vỏ sắt và laterit ở phần trên mặt. Chúng nằm phủ trên mặt các đồi thấp (núi Vom, núi Khoáng, núi Văn Bân, núi Đồi, ...) với diện phân bố khá lớn, khoảng trên 10 km2. Bề dày lớp quặng sắt eluvi-đeluvi thay đổi phụ thuộc vào đặc điểm địa hình và dao động từ 1 đến 8,7 m, trung bình trên 3,2 m. Thân quặng sắt thường có bề dày khá lớn ở phần đỉnh đồi và mỏng dần đến mất hẳn ra xung quanh chân đồi. Quặng có cỡ hạt từ vài mm đến các tảng hàng mét, nhưng loại cỡ hạt < 10 mm chiếm gần 50 %. Thành phần khoáng vật quặng chủ yếu là hyđrohematit, hyđrogoethit, goethit (chiếm 60-75 %). Ngoài ra, còn có pyrolusit và psilomelan (chiếm khoảng 1%).

Quặng có cấu tạo khối, lỗ hổng, kiến trúc keo. Các hạt nhỏ thường nhẵn cạnh hơn các hạt lớn.

4. Lớp đất phủ

Lớp đất phủ thường phân bố thành những đám nhỏ cục bộ, không liên tục, có màu nâu xám, vàng nhạt, bở rời, lẫn các hạt thạch anh, mica và ít hạt nhỏ quặng sắt. Bề dày lớp đất phủ thay đổi mạnh và phụ thuộc vào địa hình và bề dày lớp quặng sắt eluvi-đeluvi. Ở các vùng có lớp quặng sắt dày (đỉnh các đồi thấp), bề dày lớp đất phủ thường nhỏ, từ 0,2 đến 1 m; ở ngoài phạm vi có quặng eluvi-đeluvi, lớp đất phủ dày đến 2-3 m.

III. ĐẶC ĐIỂM CÁC THÂN QUẶNG SẮT

1. Đặc điểm phân bố các thân quặng sắt

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, đặc biệt tài liệu thăm dò của Liên đoàn Địa chất V (nay là Liên đoàn Địa chất Trung Trung Bộ) [1] và các kết quả khảo sát của tác giả trong thời gian gần đây [2] thì quặng sắt vùng Mộ Đức được chia làm 3 loại khác nhau theo đặc điểm tự nhiên như sau: 1) Quặng sắt eluvi-đeluvi; 2) Quặng sắt laterit, và 3) Quặng sắt thấm đọng.

a. Quặng sắt laterit: Đây là loại quặng sắt phổ biến nhất ở vùng Mộ Đức, có diện phân bố rộng và khá ổn định, bề dày trung bình từ 4 đến 6 m, đôi chỗ có thể gặp với bề dày lớn hơn. Quặng sắt laterit nằm lót dưới trực tiếp quặng sắt eluvi-đeluvi, có màu nâu đỏ hoặc xám nâu. Thành phần khoáng vật chủ yếu gồm: goethit, hyđrogoethit, hyđrohematit, hyđroxit sắt lẫn các khoáng vật khác như kaolin, thạch anh, mica. Quặng có kiến trúc keo, cấu tạo tổ ong. Hàm lượng sắt thay đổi từ 10,02 - 29,64%, trung bình 18,63%.

b. Quặng sắt thấm đọng: Phần lớn các thân quặng sắt thấm đọng thường nằm trong tầng đá bị phong hoá dễ vỡ vụn, tuy nhiên vẫn còn đôi chỗ khá rắn chắc. Thành phần khoáng vật quặng chủ yếu là hyđrohematit, hyđrogoethit, goethit, hyđroxit sắt lẫn oxit mangan. Quặng có kiến trúc keo, cấu tạo dải, lỗ hổng. Hàm lượng sắt thay đổi từ 19,16 đến 45 %, trung bình 32,12 . Kiểu quặng sắt này có lẽ được thành tạo ở dạng thay thế, lấp đầy các khe nứt, lỗ hổng, tạo thành những gân sắt dạng mạch nhỏ dạng ổ, dạng túi, thấu kính nhỏ trong đá phiến và quarzit phong hoá.

Thân quặng sắt thấm đọng thường phân bố ở độ sâu dưới 10 m, kích thước khá lớn. Tại vùng núi Vom đã phát hiện được thân quặng có chiều dài trên 400 m, bề dày từ 7 đến 10 m.

c. Quặng sắt eluvi-đeluvi: Quặng sắt eluvi-đeluvi phân bố chủ yếu trên bề mặt các đồi thấp nằm độc lập như: núi Vom, núi Khoáng, núi Văn Bân, núi Đồi... với diện tích khá lớn (>10 km2). Bề dày thân quặng sắt eluvi-đeluvi thay đổi từ 1 đến 8,7 m, trung bình trên 3,2 m. Quặng dày ở phần đỉnh và mỏng dần rồi mất hẳn ở xung quanh chân đồi. Đây là loại quặng được đánh giá là có giá trị nhất ở Mộ Đức.

Quặng eluvi-đeluvi là tập hợp dạng hạt với nhiều kích thước khác nhau; kết quả phân tích cỡ hạt của mẫu khối được thể hiện ở Bảng 1.

Bảng 1. Tỷ lệ phần trăm trọng lượng quặng  theo các cỡ hạt

Số TT

Cỡ hạt quặng (mm)

Tỷ lệ theo cỡ hạt (%)

Trung bình (%)

1

> 30

23,89 - 24,88

24,39

2

20-30

8,50 - 14,69

11,59

3

10-20

18,66 - 18,91

18,78

4

< 10

42,16 - 47,71

44,94

 

 

 

 

Như vậy, loại quặng sắt có cỡ hạt < 10 mm chiếm phần chủ yếu.

2. Đặc điểm thành phần vật chất quặng

a. Thành phần khoáng vật quặng: Kết quả phân tích khoáng tướng cho thấy thành phần khoáng vật quặng chủ yếu là hyđrogoethit, goethit, hyđrohematit, một ít pyrolusit và psilomelan. Tỷ lệ thành phần các khoáng vật trong quặng theo kết quả phân tích một số mẫu như sau (Bảng 2).

Bảng 2. Thành phần khoáng vật quặng theo kết quả phân tích mẫu khoáng tướng

Số TT

Số hiệu mẫu

Tỷ lệ (%) khoáng vật

Hyđrogoethit

Goethit

Hyđrohematit

Psilomelan

Pyrolusit

1

T.2/KT.2

5-6

65-70

2-3

1

-

2

T.6/KT.1

1-2

70-75

3-4

3-4

-

3

T.7/KT.2

30-35

35-40

3-5

1

-

4

T.7/KT.3

70-75

-

1-2

-

-

5

Y5/KT.2

65-70

-

8-10

3

1

 

+ Goethit-hyđrogoethit: là khoáng vật quặng chiếm phần chủ yếu, phân bố trong mẫu với nhiều dạng khác nhau do chúng được thành tạo bởi phương thức lấp đầy các khoảng trống, như dạng đới đồng tâm, dạng toả tia, dạng tấm nứt nẻ, dạng dải đối xứng, dạng viền đăng ten.

+ Hyđrohematit: ở thể keo kết, lấp đầy các khoảng trống, nên có dạng tấm tha hình hoặc dạng viền quanh các hạt phi quặng, đôi khi có dạng dải đăng ten  kết hợp với hyđroxit sắt.

+ Psilomelan-pyrolusit: có khối lượng không đáng kể và thường lẫn vào trong các đám khoáng vật của nhóm hyđroxit sắt.

Quặng có cấu tạo dạng lỗ hổng, kiến trúc keo và được thành tạo trong quá trình phong hoá của các đá giàu sắt, như quarzit sắt, đá phiến mica - thạch anh.

b. Thành phần hóa học: Hàm lượng quặng sắt trung bình theo kết quả phân tích hoá học (%): Fe = 42; S = 0,061; P = 0,167; Pb = 0,010; Zn = 0,057; As = 0,027.

Những nơi thân quặng sắt có bề dày và cỡ hạt lớn, quặng sắt thường có hàm lượng cao hơn nơi có bề dày thân quặng mỏng và cỡ hạt nhỏ. Tuy nhiên, cũng gặp một số trường hợp không tuân theo quy luật đó.

Kết quả xác định hàm lượng TFe trung bình trong quặng nguyên khai và trong quặng sau khi đã được sơ tuyển tại một số công trình như Bảng 3.

c. Các nguyên tố vi lượng: Kết quả phân tích quang phổ cho thành phần các nguyên tố của quặng tổng hợp ở Bảng 4.

Bảng 3. Hàm lượng sắt trung bình trong mẫu quặng nguyên khai
và sau sơ tuyển

Số hiệu mẫu

Hàm lượng TFe trung bình (%)

Quặng nguyên khai

Quặng sơ tuyển

G.3

37,75

47,37

G.6

37,37

42,06

G.8

42,14

49,98

G.14

33,92

41,76

G.18

25,39

30,58

Bảng 4. Thành phần các nguyên tố trong quặng sắt theo kết quả
phân tích quang phổ

STT

Nguyên tố

Thành phần (%)

Từ

Đến

1

Fe

> 10

 

2

Ti

0,10

0,30

3

Al

1

10

4

Ba

0,0

0,02

5

Si

1,0

10,0

6

Zr

0,0

0,01

7

Mn

0,05

1,0

8

As

0,0

0,03

9

V

0,03

0,05

10

Pb

0,003

0,02

11

Co

0,0

0,08

12

Zn

0,01

0,05

13

Ni

0,0

0,01

14

Cu

0,02

0,05

15

Sn

0,0

0,05

d. Hàm suất quặng: Kết quả lấy và nghiên cứu 33 mẫu hàm suất cho thấy hàm suất quặng trong các công trình thay đổi từ 1 đến 1,4 tấn/m3; trung bình: 1,2 tấn/m3. Tỷ lệ các cỡ hạt quặng tập trung chủ yếu ở cỡ hạt <10 mm, chiếm từ 42,16 đến 47,71 %; trung bình: 44,94%. Hàm lượng sắt trong các loại quặng có kích thước khác nhau cũng có sự thay đổi khá lớn. Kết quả phân tích hóa quặng theo mẫu hàm suất xem Bảng 5.

Bảng 5. Hàm lượng sắt trung bình theo các cỡ hạt quặng

Số TT

Cỡ hạt quặng (mm)

Tỷ lệ trọng lượng theo cỡ hạt (%)

Hàm lượng sắt trung bình theo cỡ hạt (%)

1

> 30

24,88

48,3

2

20-30

8,50

44,21

3

10-20

18,91

44,07

4

< 10

47,71

44,11

 

 

 

 

Tỷ lệ trọng lượng quặng sau khi dùng phương pháp sàng rửa và phân loại cỡ hạt đạt từ 60,09 đến 68,99 %, riêng loại quặng có cỡ hạt nhỏ <10 mm có tỷ lệ thấp hơn, dao động từ 36,92 đến 53,4 %. Quặng sau tuyển rửa có hàm lượng sắt tăng từ 2,12 đến 10,71 % so với hàm lượng sắt trong quặng nguyên khai.

Các kết quả nghiên cứu đánh giá về chất lượng quặng sắt vùng Mộ Đức cho thấy quặng sắt ở đây có hàm lượng sắt thấp, tuy nhiên đây là loại quặng rất dễ tuyển, hàm lượng sắt sau tuyển có thể tăng từ 2,12 đến 10,71 %. Hàm lượng quặng sau tuyển rửa có thể đạt trên 50 đến 56,72 %, hoàn toàn có thể đáp ứng yêu cầu chất lượng quặng cho luyện gang theo công nghệ thiêu kết.

IV. TIỀM NĂNG QUẶNG SẮT VÙNG MỘ ĐỨC

Các kết quả nghiên cứu cho thấy quặng sắt vùng Mộ Đức có tiềm năng khá lớn. Ngoài quặng eluvi-đeluvi, vùng Mộ Đức còn có tiềm năng lớn về quặng sắt laterit và quặng phong hóa thấm đọng, trong đó đáng chú ý là các loại quặng eluvi-đeluvi và quặng laterit. Mặc dù quặng sắt laterit có hàm lượng thấp, nhưng đây lại là loại quặng có tiềm năng lớn, thành phần khoáng vật quặng chủ yếu là hyđrogoethit, goethit, hyđrohematit, dễ tuyển để nâng cao hàm lượng sắt. Đây là đối tượng rất cần được đầu tư nghiên cứu nhằm gia tăng nguồn tài nguyên quặng sắt cho công nghiệp luyện gang và thép, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành công nghiệp. Kết quả công tác khảo sát trong thời gian gần đây kết hợp với các tài liệu nghiên cứu trước [1-3] cho phép đánh giá tiềm năng tài nguyên quặng sắt vùng Mộ Đức. Kết quả đánh giá được tổng hợp ở Bảng 6.

Bảng 6. Bảng tổng hợp kết quả dự báo tiềm năng tài nguyên quặng sắt
vùng Mộ Đức

Vùng đánh giá

Tài nguyên dự báo (triệu tấn)

Quặng eluvi-đeluvi

Quặng laterit

Quặng thấm đọng

Cộng

Núi Vom

8,13

25,67

6,43

40,23

Núi Đồi

1,14

-

-

1,14

Núi Khoáng

12,0

11,63

1,55

25,18

Núi Văn Bân

4,50

22,50

-

27,00

Cộng

25,77

59,80

7,98

93,55

 

Tổng tài nguyên quặng sắt được đánh giá ở vùng Mộ Đức khoảng 93,55 triệu tấn với độ tin cậy tương ứng cấp tài nguyên 333 và 334a.

V. KẾT LUẬN

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu về đặc điểm địa chất, chất lượng và tiềm năng tài nguyên quặng sắt vùng Mộ Đức, tỉnh Quảng Ngãi có thể rút ra một số kết luận sau:

1. Quặng sắt vùng Mộ Đức, phân bố chủ yếu ở phần trên mặt vỏ phong hóa của các thành tạo trầm tích biến chất thuộc hệ tầng Tiên An, có 3 dạng tồn tại là: quặng eluvi-đeluvi, quặng laterit và quặng thấm đọng.

2. Thành phần khoáng vật quặng chủ yếu gồm hyđrogoethit, goethit, hyđrohematit, một ít pyrolusit và psilomelan. Hàm lượng sắt trong các loại quặng có sự thay đổi khá lớn: quặng laterit có hàm lượng sắt thấp, dao động từ 10,02 đến 29,64 %; quặng sắt thấm đọng có hàm lượng thay đổi từ 19,16 đến 45,0 %; quặng eluvi-đeluvi có hàm lượng thay đổi từ 25,39 đến 37,75 %.

3. Kết quả nghiên cứu cho thấy mặc dù quặng có hàm lượng sắt thấp, nhưng điều kiện khai thác thuận lợi, thuộc loại quặng dễ tuyển; quặng sau tuyển rửa bằng nước có thể đạt hàm lượng sắt trên 50,0 đến 56,72%.

4. Tiềm năng quặng sắt vùng Mộ Đức khá lớn với tổng tiềm năng tài nguyên cấp 333+334a dự báo đạt 93,55 triệu tấn quặng. Đây là vùng có nhiều tiềm năng và có điều kiện để hình thành khu vực luyện gang, thép quy mô nhỏ phục vụ cho nhu cầu phát triển công nghiệp của địa phương.

VĂN LIỆU

1. Nguyễn Phương Lưu (Chủ biên), 1978. Báo cáo Thăm dò kiểm tra mỏ sắt Mộ Đức, tỉnh Quảng Ngãi. Lưu trữ ĐC, Hà Nội.

2. Nguyễn Tiến Dũng (Chủ biên), 2007. Báo cáo Khảo sát lập đề án thăm dò quặng sắt khu núi Vom, núi Khoáng, huyện Mộ Đức, tỉnh Quảng Ngãi. Lưu trữ Công ty cổ phần Thép Vạn Lợi, Quảng Ngãi.

3. Thân Đức Duyện (Chủ biên), 1999. Báo cáo Đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản nhóm tờ Quảng Ngãi, tỷ lệ 1: 50.000. Lưu trữ ĐC, Hà Nội.