Hình ảnh một mỏ quặng sắt tại tỉnh Tứ Xuyên, tây nam Trung Quốc (Ảnh: Xinhua)

Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) hôm 1/9 cho biết nhà máy nung từ hóa quặng sắt đầu tiên trên thế giới vừa chính thức đi vào hoạt động tại thành phố An Sơn, tỉnh Liêu Ninh sau khi vượt qua các cuộc kiểm tra nghiệm thu. Hiện nhà máy đang vận hành ổn định ở mức công suất tối đa.

Theo Viện Kỹ thuật Quy trình thuộc CAS, dây chuyền sản xuất này có khả năng xử lý khoảng 5,56 triệu tấn quặng sắt khó tuyển và quặng đuôi mỗi năm. Đáng chú ý, công nghệ mới có thể xử lý nguyên liệu chỉ chứa khoảng 11% sắt, sau đó tạo ra tinh quặng có hàm lượng sắt lên tới 65%.

Các nhà nghiên cứu Trung Quốc cho biết đây là công nghệ đầu tiên trên thế giới có khả năng xử lý loại quặng đuôi có hàm lượng sắt cực thấp ở quy mô công nghiệp.

Biến chất thải khai khoáng thành nguồn sắt mới

Trung Quốc là quốc gia tiêu thụ quặng sắt lớn nhất thế giới, sử dụng hơn một nửa sản lượng sắt toàn cầu. Tuy nhiên, nước này vẫn phải nhập khẩu hơn 80% nhu cầu quặng sắt, chủ yếu từ các quốc gia như Australia, Brazil, Ấn Độ và Nam Phi.

Trong khi đó, Trung Quốc sở hữu trữ lượng quặng sắt lớn thứ tư thế giới. Vấn đề nằm ở chất lượng quặng: khoảng một nửa nguồn quặng được đánh giá là khó khai thác hiệu quả bằng các phương pháp truyền thống.

Để giải quyết bài toán này, nhóm nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật Quy trình đã phát triển công nghệ nung từ hóa tầng sôi.

Thông thường, quá trình tuyển từ dựa vào sự khác biệt về tính chất từ của các khoáng vật để tách sắt khỏi chất thải. Tuy nhiên, phương pháp này kém hiệu quả khi quặng chứa quá ít sắt hoặc các khoáng vật sắt có từ tính yếu.

Công nghệ mới khắc phục hạn chế trên bằng cách nung quặng trong điều kiện được kiểm soát, qua đó thay đổi đặc tính từ của khoáng vật sắt. Nhờ vậy, các khoáng vật chứa sắt có thể được tách khỏi phần chất thải hiệu quả hơn.

Hệ thống cũng cho phép kiểm soát chính xác thời gian các hạt vật liệu lưu lại trong lò phản ứng. Theo nhóm nghiên cứu, tỷ lệ chuyển hóa khoáng vật sắt đạt 98%, trong khi mức tiêu thụ năng lượng chỉ khoảng 0,82 gigajoule cho mỗi tấn quặng, thấp hơn khoảng 35% so với một số công nghệ hiện có.

Công nghệ này không phải là thành quả đạt được trong thời gian ngắn. Các nghiên cứu về nung từ hóa quặng sắt cấp thấp đã được tiến hành tại Trung Quốc từ những năm 1950-1960.

Năm 2004, giáo sư Zhu Qingshan, người đứng đầu nhóm nghiên cứu, khôi phục nỗ lực đưa công nghệ này vào ứng dụng công nghiệp. Sau hơn hai thập kỷ tiếp tục cải tiến, nhóm đã hoàn thiện quy trình được sử dụng tại nhà máy ở An Sơn.

Nhà máy gồm 3 dây chuyền sản xuất, mỗi dây chuyền có khả năng xử lý khoảng 1,85 triệu tấn nguyên liệu mỗi năm. Công trình bắt đầu được xây dựng vào tháng 3/2024, thử nghiệm toàn bộ quy trình vào tháng 9/2025 và chính thức vận hành từ tháng 1/2026.

Dự án nằm trong kế hoạch của Tập đoàn Ansteel, một trong những doanh nghiệp thép nhà nước lớn của Trung Quốc, nhằm tái chế khoảng 24 triệu tấn quặng đuôi sắt mỗi năm.

Theo nhóm nghiên cứu CAS, công nghệ này có thể mở ra khả năng khai thác gần 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, nguồn nguyên liệu này có thể bổ sung đáng kể cho nguồn cung quặng sắt trong nước, đồng thời giảm lượng chất thải tồn đọng từ hoạt động khai khoáng.

Công nghệ cũng đã được cấp phép cho một số dự án với tổng công suất xử lý hơn 15 triệu tấn nguyên liệu mỗi năm, cho thấy tiềm năng thương mại hóa và mở rộng quy mô trong thời gian tới.