Công nghiệp mỏ - luyện kim là một trong những ngành công nghiệp nền tảng đóng vai trò hết sức quan trọng của nền kinh tế quốc dân. Công nghiệp mỏ - luyện kim (không kể ngành công nghiệp khai thác, chế biến than) gồm tổ hợp đa ngành kỹ thuật - công nghệ liên quan tới khai thác, làm giàu, chế biến sâu khoáng sản để tạo ra sản phẩm kim loại làm nguyên liệu đầu vào cho nhiều ngành sản xuất công nghiệp quan trọng khác, như: cơ khí - chế tạo máy, xây dựng, chế biến - chế tạo v.v… đáp ứng cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội. Phát triển ngành công nghiệp mỏ - luyện kim theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, có hiệu quả cao, sử dụng tiết kiệm tài nguyên và thân thiện với môi trường là một trong những mục tiêu phát triển bền vững đất nước mà Bộ Công Thương và các tổ chức khoa học và công nghệ (KH&CN) ngành Công Thương hướng tới trong những năm qua.
Nhằm đẩy mạnh các hoạt động ứng dụng khoa học và công nghệ (KH&CN) tiên tiến, đổi mới và hiện đại hóa công nghệ sản xuất trong các doanh nghiệp nhằm nâng cao năng suất lao động, hiệu quả khai thác, chế biến; nâng cao tỷ lệ thu hồi, giảm tổn thất tài nguyên khoáng sản trong quá trình khai thác và chế biến khoáng sản; nâng cao mức độ an toàn lao động, đảm bảo các quy định về bảo vệ môi trường, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 159/2008/QĐ-TTg ngày 04/12/2008 về việc phê duyệt Đề án “Đổi mới và hiện đại hóa công nghệ trong ngành công nghiệp khai khoáng đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” và tiếp nối bằng Quyết định số 259/QĐ-TTg ngày 22/02/2017 về việc phê duyệt “Đề án đổi mới và hiện đại hóa công nghệ trong ngành công nghiệp khai khoáng đến năm 2025” (sau đây gọi tắt là Đề án). Trong đó, Bộ Công Thương được giao nhiệm vụ chủ trì, phối hợp với các bộ, ngành, địa phương có liên quan tổ chức triển khai thực hiện Đề án; xây dựng và tổ chức thực hiện Chương trình KH&CN trọng điểm quốc gia phục vụ đổi mới, hiện đại hóa công nghệ khai thác và chế biến khoáng sản để thực hiện Đề án (sau đây gọi tắt là Chương trình).
Triển khai thực hiện Chương trình nêu trên, các Tập đoàn, Tổng Công ty, doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực khoáng sản và tổ chức KH&CN thuộc ngành Công Thương có liên quan đến lĩnh vực công nghiệp khai khoáng như: Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim (VIMLUKI), Viện nghiên cứu Sành sứ và Thủy tinh Công nghiệp (RICEGLASS), Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học và Tự động hóa (VIELINA), Viện Hóa Công nghiệp (VIIC), Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin (IMSAT) v.v… đã tích cực tham gia đề xuất, chủ trì thực hiện nhiều đề tài nghiên cứu, dự án sản xuất thử nghiệm (SXTN), đóng góp quan trọng vào quá trình đổi mới, hiện đại hóa công nghệ, thiết bị, nâng cao trình độ kỹ thuật - công nghệ của ngành công nghiệp mỏ - luyện kim. Nhiều công trình nghiên cứu, sản phẩm của các đề tài, dự án đã được áp dụng hiệu quả vào sản xuất - kinh doanh tại các doanh nghiệp ngành khai khoáng, đặc biệt là các Tập đoàn, Tổng Công ty, góp phần nâng cao năng lực, chất lượng sản xuất và sức cạnh tranh của doanh nghiệp, cũng như tạo tiền đề để tổ chức chủ trì tiếp tục phát triển nguồn lực nghiên cứu KH&CN. Những kết quả nổi bật về KH&CN và tác động tích cực của các sản phẩm KH&CN đối với ngành công nghiệp mỏ - luyện kim có thể tóm lược như sau:
1. Đối với khai thác mỏ
Trong lĩnh vực khai thác lộ thiên: Hiện nay, hầu hết các mỏ khoáng sản (ngoài than) khai thác lộ thiên với quy mô công suất lớn ở trong nước đã cơ bản đạt trình độ công nghệ tiên tiến, hiện đại. Các đơn vị sản xuất đã đầu tư áp dụng các đồng bộ thiết bị hiện đại có quy mô công suất lớn như máy khoan có đường kính từ 150~250mm, máy xúc dung tích gầu từ 3,6~5,7 m3, ô tô có tải trọng đến 60 tấn, sử dụng chủng loại thiết bị phù hợp, giải pháp khai thác, đổ thải hợp lý… đã nâng cao rõ rệt hiệu quả hoạt động khai thác, giảm tổn thất, tăng thu hồi tài nguyên, nâng cao hiệu quả kinh tế quá trình khai thác, chế biến khoáng sản. Một số ví dụ cụ thể như: (i) Với quặng bôxit: Áp dụng công nghệ khai thác phù hợp với hệ thống khai thác dọc, một bờ công tác, có vận tải, sử dụng bãi thải trong kết hợp hoàn thổ theo dạng cuốn chiếu giúp giảm tối đa ảnh hưởng của hoạt động khai thác đến môi trường mỏ, đẩy nhanh quá trình hoàn thổ, phục hồi môi trường; Nghiên cứu đưa vào sử dụng ô tô khung mềm trong vận chuyển đất đá, quặng để nâng cao năng lực vận tải trong điều kiện thời tiết mưa kéo dài tại khu vực Tây Nguyên, kết hợp với sử dụng sơ đồ công nghệ xúc bốc, mô hình chất tải phù hợp… từ đó đã tăng năng xuất khai thác từ 5~7%. Thực hiện trung hòa quặng nguyên khai tại gương khai thác đảm bảo yêu cầu chất lượng quặng cấp cho nhà máy tuyển. Mỏ bôxit Tân Rai tổn thất thực hiện 6,69%/7,08% theo thiết kế. Làm nghèo thực hiện 4,23%/4,24% theo thiết kế. Mỏ bôxit Nhân Cơ tổn thất thực hiện 8,97%/11,91% theo thiết kế. Làm nghèo thực hiện 3,36%/4,61% theo thiết kế; (ii) Đối với quặng sa khoáng titan-zircon: trong giai đoạn này, cùng với nhu cầu cấp thiết của các doanh nghiệp khai thác quặng titan, đã triển khai nghiên cứu lựa chọn trình tự khai thác sức nước và đổ thải hợp lý, gắn liền với hoàn thổ môi trường cho các mỏ titan-zircon sa khoáng trong tầng cát đỏ khu vực Bình Thuận để giảm cung độ và khối lượng vận tải, đẩy nhanh tiến độ phục hồi môi trường, tái tạo và sử dụng bền vững tài nguyên đất.
Trong lĩnh vực khai thác hầm lò: Đã đẩy mạnh nghiên cứu áp dụng các giải pháp công nghệ cơ giới hóa trong khai thác hầm lò các mỏ khoáng sản (ngoài than). Tiêu biểu như: tại mỏ đồng Vi Kẽm áp dụng xe khoan tự hành bánh lốp Sandvik DD211L-V, máy cào vơ chạy bánh lốp LS60T trong đào lò và khai thác; Mỏ niken Bản Phúc áp dụng máy khoan Jumpol đào lò, máy khoan neo, máy phun bê tông, máy khoan Jumpbo khoan lỗ khoan dài khai thác, máy nạp mìn, v.v...
2. Đối với tuyển khoáng, làm giàu khoáng sản
Mục tiêu của hoạt động nghiên cứu, ứng dụng KH&CN trong lĩnh vực tuyển khoáng là đưa ra các giải pháp công nghệ tuyển, sử dụng các loại thiết bị, máy móc trong tuyển khoáng đảm bảo thu hồi tối đa tài nguyên khoáng sản chính và các khoáng có ích đi kèm trong quặng, tối ưu hóa hiệu quả sử dụng không chỉ khoáng sản mà cả đất đá, tạp chất khai thác từ mỏ. Một số hướng nghiên cứu chủ yếu trong giai đoạn vừa qua là: (i) Nghiên cứu hoàn thiện các công nghệ tuyển truyền thống, thử nghiệm các công nghệ tuyển tiên tiến nhằm nâng cao khả năng thu hồi các loại khoáng sản; (ii) Nghiên cứu xử lý các bãi thải quặng đuôi, xỉ thải các nhà máy luyện kim để tái thu hồi khoáng sản có ích còn trong quặng đuôi, xỉ thải; (iii) Nghiên cứu tái chế các nguyên, vật liệu có nguồn gốc khoáng sản; (iv) Nghiên cứu cải tiến công nghệ, thiết bị, chế tạo thiết bị mới nhằm nâng cao hiệu suất hoạt động và hiệu quả kinh tế trong hoạt đông khoáng sản; (v) Nghiên cứu, tiếp thu, làm chủ công nghệ mới mà trong nước chưa phát triển được để ứng dụng và ngành công nghiệp khai khoáng; (vi) Nghiên cứu chế tạo các loại thuốc tuyển phù hợp với các đối tượng khoáng sản của Việt Nam, đồng thời thân thiện với môi trường để nâng cao hiệu quả quá trình tuyển, giảm nhập khẩu, lệ thuộc vào nguồn cung từ nước ngoài và giảm thiểu nguy cơ gây ô nhiễm môi trường do dư lượng thuộc tuyển trong bùn thải.
Kết quả hoạt động KH&CN trong lĩnh vực tuyển khoáng giai đoạn vừa qua đã cải thiện công nghệ, thay thế, bổ sung thiết bị mới trong tuyển quặng đồng, quặng chì-kẽm, quặng titan, quặng apatit, bôxit v.v… giúp nâng cao đáng kể các chỉ tiêu công nghệ, như: tỷ lệ thu hồi khoáng sản, hàm lượng quặng tinh, tỷ lệ thu hồi khoáng sản đi kèm, giảm tiêu hao nguyên, nhiên liệu v.v… đồng thời, đã tái xử lý thu hồi khoáng sản còn lại trong nhiều đối tượng quặng thải trước đây, đã đem lại hiệu quả kinh tế cao cho các đơn vị trong ngành khai khoáng.
Ví dụ, tại Công ty kim loại màu Thái Nguyên thuộc Tổng Công ty Khoáng sản - TKV, việc ứng dụng máy tuyển nổi kiểu thùng trụ tròn (tankcell) với thiết bị cấp khí tự động, là sản phẩm của đề tài độc lập cấp Nhà nước mã số ĐTĐLCN.09/20, do VIMLUKI chủ trì đã nâng cao hàm lượng và thực thu kẽm, cụ thể hàm lượng đạt 52,66% Zn (tăng 0,99%), thực thu đạt 92,63% Zn (tăng 0,68%) so với tuyển trên thiết bị kiểu thùng vuông trước đây, nhờ đó, tăng thực thu kim loại chì, kẽm trong tinh quặng, giảm tổn thất tài nguyên vào quặng đuôi, nâng cao hiệu quả sản xuất. Ngoài ra, thiết bị tankcell còn nhiều ưu điểm khác, như có thể tự động hoá dòng khí, tiết kiệm diện tích lắp đặt, tiết kiệm điện năng tiêu thụ… khi cùng thể tích bùn quặng trong ngăn máy tuyển nổi là 8m3, điện năng tiêu thụ của tankcell chỉ 22 kWh, trong khi thùng vuông là 36 kWh. Tại 2 nhà máy tuyển bôxit Tân Rai và Nhân Cơ, các cán bộ kỹ thuật tại đây đã nghiên cứu cải tiến công nghệ, thiết bị của hệ thống sàng tĩnh, cấp liệu xích, thiết bị đánh tơi, thiết bị đập, sàng phân cấp sản phẩm… kết quả đã giảm độ ẩm tinh quặng từ 13% xuống 12% và giảm cỡ hạt quặng tinh cấp +20mm từ 30% xuống còn 15~17% đảm bảo phù hợp hơn cho khâu sản xuất alumin, đã nâng tỷ lệ thu hồi lên khoảng 61~66% Al2O3, cao hơn so với thiết kế là 59,01%.
3. Đối với luyện kim
Đây là lĩnh vực mà Việt Nam hiện đi sau nhiều nước trong khu vực và trên thế giới, do đó, đối với các khoáng sản quy mô lớn, công nghệ phức tạp như luyện thép, luyện đồng, sản xuất pigment (TiO2) hiện chủ yếu các tổ chức KH&CN luyện kim của Việt Nam là tiếp thu, học hỏi, làm chủ và chuyển giao. Những năm gần đây, hàng loạt các dự án luyện kim lớn do các Công ty, Tập đoàn như Formosa, Hòa Phát, TKV đầu tư đã sử dụng toàn bộ công nghệ, thiết bị của nước ngoài và sản phẩm của các đơn vị nói trên như thép xây dựng, thép chế tạo, hợp kim thép, alumin… đã đạt chất lượng quốc tế, được thị trường trong và ngoài nước chấp nhận. Mặt khác, công nghệ luyện kim một số khoáng sản khác đã được các tổ chức KH&CN trong nước làm chủ, các nghiên cứu không ngừng đã đưa công nghệ luyện kim một số khoáng sản đạt trình độ thế giới. Sản xuất thiếc (Sn) là một ví dụ, sau nhiều năm nghiên cứu và thử nghiệm sản xuất, tiếp tục nghiên cứu cải tiến công nghệ, thiết bị… đến nay, công nghệ luyện kim sản xuất Sn kim loại và hợp kim Sn của Việt Nam đã tiệm cận trình độ thế giới về độ tinh khiết của kim loại (99,99%Sn), các chỉ tiêu công nghệ của sản phẩm và tiêu hao nguyên, nhiên liệu trong sản xuất.
4. Đối với An toàn - Môi trường công nghiệp mỏ
Các tổ chức KH&CN thuộc Bộ Công Thương đã triển khai nhiều nhiệm vụ nghiên cứu về công tác xử lý, tái chế chất thải, xây dựng quy trình, TCVN về thiết kế hồ thải quặng đuôi, các giải pháp quản lý hồ thải quặng đuôi; tái chế chất thải trong ngành khai thác và chế biến khoáng sản. Các vấn đề môi trường trong quá trình khai thác và chế biến khoáng sản dần dần được cải thiện bằng cách thực hiện đồng bộ các biện pháp phù hợp để xử lý, kiểm soát chất thải, hồ thải, quan trắc và phòng ngừa, khắc phục sự cố đối với nước thải, hồ thải, khí thải và chất thải nguy hại.
Một số kết quả nổi bật của hoạt động KH&CN nói trên như sau: (i)- Đã ban hành Tiêu chuẩn thiết kế hồ thải quặng đuôi, thông tư về quản lý vận hành hồ chứa quặng đuôi, Sổ tay quản lý, vận hành hồ chứa quặng thải…làm công cụ để quản lý Nhà nước và tài liệu phục vụ thiết kế, xây dựng, quản lý vận hành các hồ chứa quặng đuôi; (ii)- Cải tạo, phục hồi môi trường (CPM) trong khai thác, chế biến khoáng sản đã được các cơ quan quản lý quan tâm hơn, các doanh nghiệp hoạt động khoáng sản thực hiện nghiêm túc, đầy đủ hơn; (iii)- Tăng cường tái chế, tái sử dụng các nguồn chất thải công nghêịp khai khoáng, nâng cao việc sử dụng các loại vật liệu, nguyên liệu, hóa chất thân thiện với môi trường.
5. Đối với hóa chất
Công tác R-D KH&CN tập trung vào phát triển các loại hóa chất thay thế các hóa chất truyền thống trong ngành khai khoáng với mục tiêu: (i)- Chủ động nguồn hóa chất phục vụ các ngành công nghiệp trong nước nói chung, ngành khai khoáng nói riêng, giảm sự phụ thuộc vào nước ngoài; (ii)- Giảm thiểu các tác động tiêu cực từ dư lượng hóa chất trong quá trình hoạt động khoáng sản. Kết quả R-D KH&CN đã đưa ra một số loại thuốc tuyển, như các loại thuốc tuyển quặng apatit của VIIC, hợp chất hỗ trợ tuyển nổi quặng thiếc trên bàn đãi của VIMLUKI….
KH&CN và các tổ chức hoạt động R-D KH&CN trong ngành công nghiệp mỏ là yếu tố quan trọng, mang tính quyết định đến việc thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngành công nghiệp mỏ của Việt Nam, theo định hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước nói chung của Đảng và Nhà nước. Hầu hết các tổ chức R-D KH&CN trực thuộc Bộ Công Thương (Moit) và các đơn vị thành viên của Moit đều có bề dày truyền thống hàng chục năm hoạt động trong ngành công nghiệp mỏ và liên quan.
Trong suốt quá trình hoạt động những năm qua, các tổ chức R-D KH&CN này luôn là nhân tố tích cực trong thúc đẩy phát triển ngành thông qua hai chức năng chính: (i)- Tham mưu cho các cấp lãnh đạo công tác quản lý, phát triển ngành thông qua việc xây dựng, tư vấn phản biện các quy hoạch phát triển ngành, lĩnh vực về công nghiệp mỏ, xây dựng các tiêu chuẩn, quy chuẩn, định mức trong ngành khai thác, chế biến khoáng sản; (ii)- R-D các công nghệ phù hợp, tiên tiến theo hướng tận thu tối đa tài nguyên, giảm thiểu các nguy cơ gây ô nhiễm, suy thoái môi trường. Thúc đẩy quá trình đổi mới tư duy của các nhà quản lý doanh nghiệp, đổi mới, hiện đại hóa công nghệ, thiết bị trong ngành công nghiệp khai thác, chế biến khoáng sản của Việt Nam.
