NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT CHẤT
QUẶNG LITI CHỨA KHOÁNG LEPIDOLIT BẰNG PHÂN TÍCH NHIỄU XẠ RƠNGHEN (XRD) VÀ TOPAS
ThS. ĐinhThị Thu Hiên1, TS. Đào Duy Anh2
1 Trung tâm PTTNĐC – Tổng Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam
2 Viện KH&CN Mỏ-Luyện kim
Tóm tắt: Quặng liti vùng La Vi tỉnh Quảng Ngãi thuộc dạng thành tạo pegmatit. Sử dụng phương pháp phân tích XRD và xử lý bằng phần mềm Topas cho phép xác định thành phần khoáng trong quặng tinh cũng như sự biến đổi thành phần, cấu trúc quặng sau nung chuyển hóa. Kết quả nghiên cứu cho phép định hướng công nghệ điều chế các sản phẩm của liti.
1. Tổng quan về quặng chứa liti trên thế giới
Liti được ứng dụng trong các ngành gốm sứ thủy tinh 30%, ngành sản xuất pin 22%, chất bôi trơn 11%, chất lỏng làm mát 4%, luyện kim 4%, dược phẩm 2%, polyme 3%, sản xuất nhôm 1%, các ứng dụng khác 23% [1]. Theo báo cáo năm 2010 của western liti, ngoài các mỏ có nguồn gốc muối biển hiện là nguồn liti dồi dào cho khai thác và chế biến còn có 14 loại khoáng vật chứa liti trong đá pegmatit và đá granit (Bảng 1) và khoáng vật sét (Hình 1). Tuy nhiên, các khoáng vật phổ biến chứa liti gồm: lepidolit, spodumen, zinnwaldit và petalit.
Hình 1. Tài nguyên liti trên thế giới (nguồn: www.westernliti.com)
Spodumen là khoáng vật vật đặc trưng được tìm thấy trong đá pegmatit giàu liti, thường đi cùng với các khoáng vật chứa liti khác như lepidolit, eucryptit, petalit. Một số mỏ spodumen được tìm thấy ở Nam Dakota, Chile, Argentina và Trung Quốc.
Bảng 1. Khoáng vật chứa liti (nguồn: webmineral.com)
Khoáng vật
|
Côngthức
|
Môi trường thành tạo
|
Li2O %
|
Lepidolit
|
K(Li,Al)3[(Al,Si)4O10](F,OH)2
|
Pegmatit chứa liti
|
7.7
|
Spodumen
|
LiAl[Si2O6]
|
Silicat mạch đơn
|
3.42
|
Zinnwaldit
|
K(Li,Fe,Al)3[(Al,Si)4O10](F,OH)2
|
Khoáng vật tạo thành trong quá trình khí hóa có sự xuất hiện của cassiterit và topaz.
|
4.50
|
Petalit
|
Li[AlSi4O10]
|
Có trong granit pegmatit.
|
3.69
|
Tainiolit
|
KLiMg2Si4O10F2
|
Đá xâm nhập nephelin-pegmatit
|
7.40
|
Amblygonit
|
(Li,Na)Al[PO4](F,OH)
|
Khoáng vật fluorophosphat trong pegmatit
|
7.43
|
Masutomilit
|
K(Li,Al,Mn)3[(Si,Al)4O10](F,OH)2
|
Li pegmatit.
|
6.46
|
Polylithionit
|
KLi2AlSi4O10(F,OH)2
|
Đá xâm nhập pegmatit hoặc đá kiềm khác.
|
5.61
|
Trilithionit
|
Kli1.5Al1.5AlSi3O10F2
|
Thành phần trung gian gần polylithionit
|
3.85
|
Ephesit
|
NaLiAl2(Al2Si2)O10(OH)2
|
Đá biến chất nhóm peri
|
3.25
|
Norrishit
|
K(Mn+++2Li)Si4O10(O)2
|
Đá phiến mangan sắt, tương tự như biotit
|
6.17
|
Sokolovait
|
CsLi2AlSi4O10F2
|
Thể vùi trong pectolit và quartz. Nhóm Mica
|
9.47
|
Triphylit
|
Li(FeII,MnII)[PO4]
|
Khoáng vật thứ cấp giả orphic của đá gốc
|
12.06
|
Eucryptit
|
LiAl(SiO4)
|
Granit pegmatit
|
11.86
|
Lepidolit là khoáng vật silicat chứa liti thuộc nhóm mica trong đá pegmatit với cấu trúc hạt xâm tán thô hoặc trong đá granit với cấu trúc hạt xâm nhiễm mịn; lepidolit thường đi cùng các khoáng vật muscovit, quartz, feldspar. Lepidolit được tìm thấy và khai thác ở Trung Quốc, Hàn Quốc, Việt Nam, Brasil, Tây Mỹ.
Zinnwaldit là khoáng vật được hình thành liên quan với vật chất ở thể khí tàn dư sau khi magma kết tinh, được tìm thấy trong đá granit pegmatit hoặc trong các mạch thạch anh kết tinh ở nhiệt độ cao. Zinnwaldit thường xuất hiện cùng topaz, cassiterit, wolframit, lepidolit, spodumen, beryl, tourmalin và fluorit. Các nước có mỏ quặng liti dạng khoáng zinnwaldit như Cộng hòa Czech, Đức, Anh, Mỹ, Nhật.
Petalit được tìm thấy trong đá granit pegmatit cùng với các khoáng vật spodumen, pollucit, lepidolit, tourmalin, topaz, albit, microclin, quartz. Mỏ liti ở dạng khoáng vật petalit được tìm thấy ở Mỹ, Nhật, Brasil, Zimbabwe, Úc, Canada, Phần Lan.
Việc nghiên cứu và xác định thành phần vật chất của quặng chứa liti nhằm định hướng công nghệ tuyển phù hợp giúp loại bỏ phần lớn đất đá tạp, nâng cao hàm lượng liti trong quặng tinh. Ngoài ra, việc xác định các loại khoáng vật trong sản phẩm tuyển trước và sau khi nung chuyển hóa cũng giúp hiểu rõ cơ chế tác động của các chất phụ gia và sự hình thành của các hợp chất mới. Báo cáo giới thiệu một số các phương pháp phân tích hóa lý và một số phần mềm đã được sử dụng để xác định đặc tính, thành phần vật chất quặng chứa liti ở dạng khoáng lepidolit.
2. Phương pháp thí nghiệm
Mẫu thí nghiệm bao gồm mẫu quặng liti của mỏ La Vi, tỉnh Quảng Ngãi ở dạng nguyên khai và sản phẩm quặng tinh sau nung. Mẫu được chuẩn bị và phân tích bằng máy huỳnh quang rơnghen Bruker AXS D8 với Cu-Kα phát xạ, góc quét 2θ từ 0-60º. Giản đồ rơnghen sau khi phân tích được xác định các khoáng vật thông qua vị trí góc 2,giá trị d Bảng 2 và các thông số khác, các khoáng vật với các thông số chi tiết khác nhau được tập hợp từ các mẫu thực tế trên thế giới trong kho dữ liệu của phần mềm đánh giá Difrac Suite Eva của Bruker AXS được sử dụng để so sánh với các thông số của các peak trong giản đồ khoáng vật để xác đinh qua phần mềm Topas của Bruker AXS dựa trên việc sử dụng các thông số lý thuyết của khoáng vật đó có trong Crystal Information File (CIF) chạy thay đổi các thông số mạng trong Topas sao cho phù hợp với các peak trong XRD.
Bảng 2. Nhiễu xạ tia X của các khoáng vật
Khoáng vật
|
Công thức
|
I1
|
D1 Å
|
2θ
|
I2
|
D2 Å
|
2θ
|
I3
|
D3 Å
|
2θ
|
Quartz
|
SiO2
|
100
|
3,342
|
26,65
|
22
|
4,257
|
20,85
|
14
|
1,8179
|
50,14
|
Albit
|
NaAlSi3O8
|
100
|
3,176
|
28,07
|
30
|
3,211
|
23,69
|
30
|
3,752
|
27,76
|
Muscovit
|
KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2
|
100
|
3,32
|
26,83
|
95
|
9,95
|
8,88
|
55
|
2,57
|
34,88
|
Apatit
|
Ca5(PO4)3F
|
100
|
2,80
|
31,94
|
60
|
2,702
|
33,13
|
55
|
2,772
|
32,27
|
Topaz
|
Al2SiO4(F,OH)2
|
100
|
2,937
|
30,41
|
65
|
3,195
|
27,90
|
60
|
3,369
|
26,43
|
Lepidolit
|
K(Li,Al)3(Si,Al)4O10 (F,OH)2
|
100
|
3,34
|
26,67
|
75
|
4,99
|
17,76
|
75
|
10,00
|
8,84
|
Montebrasit
|
LiAl(PO4)(F,OH)
|
100
|
2,968
|
30,08
|
90
|
3,164
|
28,18
|
70
|
4,672
|
18,98
|
Amblygonit
|
(Li,Na)Al(PO4)(F,OH)
|
100
|
2,925
|
30,54
|
100
|
4,640
|
19,11
|
100
|
3,151
|
28,30
|
3. Kết quả thí nghiệm và thảo luận
Kết quả phân tích mẫu quặng tinh liti La Vi trong Hình 2 cho thấy sự có mặt của các khoáng vật thuộc nhóm mica (lepidolit, muscovit), apatit, thạch anh, albit, topaz và các khoáng vật dạng phosphat chứa liti (montebrasit, amblygonit). Bằng Topas cũng khẳng định các khoáng vật trên tồn tại trong mẫu với kết quả định lượng, và sự trùng lặp giữa cấu trúc tinh thể của khoáng vật lý thuyết với các peak có trong XRD (hình 3).
Hình 2. Peak mẫu đá liti La Vi xác định bằng diffract Eva
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |