Trung Quốc biến bãi thải 10 tỷ tấn thành “kho báu” quặng sắt nhờ công nghệ mới

Trung Quốc vừa đưa vào vận hành dự án công nghiệp được đánh giá là lớn nhất thế giới trong việc biến quặng đuôi và quặng sắt chất lượng thấp thành tinh quặng có hàm lượng sắt cao, mở ra hướng tận dụng nguồn tài nguyên từng bị xem là chất thải.

Nhà máy xử lý quặng đuôi hàm lượng sắt chỉ 11%

Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) cho biết cơ sở tại thành phố An Sơn, tỉnh Liêu Ninh đã hoàn tất nghiệm thu và đi vào vận hành ổn định ở công suất tối đa.

Dây chuyền do Viện Kỹ thuật Quá trình (IPE) thuộc CAS phát triển có khả năng xử lý 5,56 triệu tấn quặng sắt khó xử lý và quặng đuôi mỗi năm. Đáng chú ý, công nghệ có thể tiếp nhận quặng đuôi chỉ chứa khoảng 11% sắt, sau đó tạo ra tinh quặng với hàm lượng sắt lên tới 65%.

Theo các nhà nghiên cứu Trung Quốc, đây là công nghệ đầu tiên trên thế giới có khả năng xử lý loại quặng đuôi có hàm lượng sắt thấp như vậy ở quy mô công nghiệp.

Điểm đáng chú ý nằm ở việc công nghệ này không chỉ giúp thu hồi thêm tài nguyên mà còn có thể góp phần giảm áp lực nhập khẩu quặng sắt của Trung Quốc.

Biến chất thải thành nguồn tài nguyên mới

Trung Quốc hiện là quốc gia tiêu thụ quặng sắt lớn nhất thế giới, sử dụng hơn một nửa lượng quặng sắt toàn cầu. Tuy nhiên, nước này vẫn phải nhập khẩu hơn 80% nhu cầu quặng sắt từ nước ngoài.

Australia, Brazil, Ấn Độ và Nam Phi là những nguồn cung lớn cho thị trường Trung Quốc. Trong khi đó, dù sở hữu trữ lượng quặng sắt lớn thứ tư thế giới, Trung Quốc lại gặp bất lợi khi phần lớn quặng trong nước có chất lượng thấp.

Khoảng một nửa lượng quặng sắt nội địa được đánh giá là khó xử lý hiệu quả về mặt kinh tế bằng các phương pháp truyền thống. Điều này khiến một lượng lớn tài nguyên chưa thể khai thác hoặc phải nằm lại dưới dạng quặng đuôi.

Để giải quyết bài toán này, nhóm nghiên cứu tại IPE đã phát triển phương pháp nung từ hóa tầng sôi.

Về cơ bản, công nghệ sử dụng quá trình nung có kiểm soát để thay đổi đặc tính từ của các khoáng vật chứa sắt. Sau khi được chuyển sang trạng thái có từ tính phù hợp, sắt có thể được tách khỏi vật liệu thải hiệu quả hơn so với phương pháp truyền thống.

Quy trình cũng cho phép kiểm soát chính xác thời gian các hạt vật liệu lưu lại trong lò phản ứng, qua đó nâng cao hiệu quả xử lý.

Theo CAS, phương pháp mới đạt tỷ lệ chuyển hóa khoáng vật sắt khoảng 98%, trong khi mức tiêu thụ năng lượng chỉ khoảng 0,82 GJ cho mỗi tấn quặng, thấp hơn khoảng 35% so với các công nghệ hiện có.

Mất hơn 20 năm để đưa công nghệ lên quy mô công nghiệp

Đằng sau dự án này là quá trình nghiên cứu kéo dài hàng chục năm.

Theo South China Morning Post, những nghiên cứu ban đầu về việc sử dụng phương pháp nung từ hóa để xử lý quặng sắt chất lượng thấp đã được tiến hành từ những năm 1950 và 1960 tại Viện Luyện kim Hóa học.

Đến năm 2004, Giáo sư Zhu Qingshan, trưởng nhóm nghiên cứu, khởi động lại nỗ lực đưa công nghệ lên quy mô công nghiệp. Ông cùng các cộng sự tiếp tục hoàn thiện quy trình trong hơn hai thập kỷ.

Cơ sở tại An Sơn hiện có 3 dây chuyền sản xuất, mỗi dây chuyền có công suất xử lý khoảng 1,85 triệu tấn quặng mỗi năm.

Dự án được khởi công vào tháng 3/2024, bắt đầu thử nghiệm toàn bộ quy trình vào tháng 9/2025 và chính thức vận hành từ tháng 1/2026.

Đây cũng là một phần trong kế hoạch lớn hơn của tập đoàn thép nhà nước Ansteel Group nhằm tái xử lý khoảng 24 triệu tấn quặng đuôi mỗi năm.

“Kho báu” gần 40 tỷ tấn trong lòng Trung Quốc

Quy mô tiềm năng của công nghệ thậm chí còn lớn hơn nhiều so với dự án đầu tiên tại An Sơn.

Nhóm nghiên cứu thuộc CAS ước tính phương pháp này có thể hỗ trợ khai thác khoảng 30 tỷ tấn quặng sắt khó xử lý và gần 10 tỷ tấn quặng đuôi chứa sắt trên khắp Trung Quốc.

Nếu được triển khai trên diện rộng, đây có thể trở thành một nguồn cung quặng sắt bổ sung đáng kể cho ngành thép Trung Quốc. Thay vì chỉ phụ thuộc vào việc mở các mỏ mới hoặc tăng nhập khẩu, nước này có thể tận dụng những nguồn tài nguyên từng bị coi là không hiệu quả về mặt kinh tế.

Công nghệ hiện đã được cấp phép cho các dự án có tổng công suất xử lý hơn 15 triệu tấn mỗi năm.

Với một quốc gia vừa tiêu thụ quặng sắt lớn nhất thế giới vừa phụ thuộc nặng vào nguồn cung nước ngoài, việc biến hàng tỷ tấn quặng chất lượng thấp và quặng đuôi thành nguyên liệu có giá trị không chỉ mang ý nghĩa về công nghệ mà còn có thể trở thành một hướng đi quan trọng nhằm tăng chủ động về tài nguyên cho ngành thép Trung Quốc.