Quặng mangan Việt Nam phân bổ chủ yếu ở các tỉnh Cao Bằng, Tuyên Quang, Nghệ An và Hà Tĩnh thuộc ba dạng nguồn gốc: trầm tích, nhiệt dịch và phong hóa. Tổng trữ lượng đã khảo sát quặng mangan trên 10 triệu tấn, phân bố ở 34 mỏ và điểm quặng, trong đó mỏ mangan lớn nhất là mỏ Tốc Tát thuộc bồn mangan Hạ Lang, tỉnh Cao Bằng. Trữ lượng của mỏ mangan Tốc Tát ước tính chiếm khoảng 30% tổng trữ lượng quặng mangan của Việt Nam. Mỏ này cũng thể hiện rõ nét nhất cấu trúc địa chất cũng như đặc điểm quặng hóa. Theo số liệu của Bộ Công Thương Việt Nam, năm 2009, có khoảng 30 ngàn tấn quặng mangan khai thác ở mỏ Tốc Tát chiếm hơn 40% tổng sản lượng quặng mangan khai thác trong cả nước.
Mặc dù đặc điểm địa hóa - khoáng vật của thành tạo quặng mangan vùng mỏ Tốc Tát cũng đã được đề cập đến trong nhiều tài liệu nghiên cứu trước đây, nhưng thành phần hóa học đơn khoáng chưa được xác định chi tiết. Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại để đưa ra công thức thực nghiệm của các khoáng vật trong vùng mỏ cũng như kiến trúc, cấu tạo quặng. Các kết quả của nghiên cứu này là cơ sở giúp cho việc lựa chọn phương pháp tuyển tách Mn ra khỏi các tạp chất đi kèm.
Các mẫu nghiên cứu được thu thập từ các mạch quặng chứa mangan và quặng đã được khai thác tại mỏ Tốc Tát. Các mẫu quặng nguyên khai (mẫu chung) được nghiền nhỏ để phân tích nhiễu xạ tia X (XRD), vi dò điện tử (EMP), quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), cảm ứng quang phổ plasma (ICP-MS); các mẫu quặng chọn riêng được mài mẫu lát mỏng để phân tích bằng kính hiển vi điện tử (EMS), kính hiển vi điện tử quét (SEM) và EMP.
Các nghiên cứu về khoáng Mn trước đây cho thấy, trong các oxit mangan, pyrolusit là dạng tồn tại với số oxi hóa của mangan cao nhất (4+). Dưới tác động của các quá trình địa chất, pyrolusit có thể bị biến đổi thành các khoáng vật mangan khác, và ngược lại, các khoáng vật khác cũng có thể bị biến đổi tạo thành pyrolusit. Nghiên cứu của Rask & Buseck đã chỉ ra mối quan hệ hình thành giữa pyrolusit và manganit như sau: manganit (nguyên sinh) → pyrolusit (thứ sinh) → manganit (thứ sinh). Sự hình thành pyrolusit và làm giàu thứ sinh là một yếu tố thuận lợi cho việc thu được quặng với hàm lượng mangan cao. Kết quả phân tích thành phần hóa học của quặng Mn nguyên khai vùng mỏ Tốc Tát được trình bày trong bảng sau.
Mặc dù đặc điểm địa hóa - khoáng vật của thành tạo quặng mangan vùng mỏ Tốc Tát cũng đã được đề cập đến trong nhiều tài liệu nghiên cứu trước đây, nhưng thành phần hóa học đơn khoáng chưa được xác định chi tiết. Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại để đưa ra công thức thực nghiệm của các khoáng vật trong vùng mỏ cũng như kiến trúc, cấu tạo quặng. Các kết quả của nghiên cứu này là cơ sở giúp cho việc lựa chọn phương pháp tuyển tách Mn ra khỏi các tạp chất đi kèm.
Các mẫu nghiên cứu được thu thập từ các mạch quặng chứa mangan và quặng đã được khai thác tại mỏ Tốc Tát. Các mẫu quặng nguyên khai (mẫu chung) được nghiền nhỏ để phân tích nhiễu xạ tia X (XRD), vi dò điện tử (EMP), quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), cảm ứng quang phổ plasma (ICP-MS); các mẫu quặng chọn riêng được mài mẫu lát mỏng để phân tích bằng kính hiển vi điện tử (EMS), kính hiển vi điện tử quét (SEM) và EMP.
Các nghiên cứu về khoáng Mn trước đây cho thấy, trong các oxit mangan, pyrolusit là dạng tồn tại với số oxi hóa của mangan cao nhất (4+). Dưới tác động của các quá trình địa chất, pyrolusit có thể bị biến đổi thành các khoáng vật mangan khác, và ngược lại, các khoáng vật khác cũng có thể bị biến đổi tạo thành pyrolusit. Nghiên cứu của Rask & Buseck đã chỉ ra mối quan hệ hình thành giữa pyrolusit và manganit như sau: manganit (nguyên sinh) → pyrolusit (thứ sinh) → manganit (thứ sinh). Sự hình thành pyrolusit và làm giàu thứ sinh là một yếu tố thuận lợi cho việc thu được quặng với hàm lượng mangan cao. Kết quả phân tích thành phần hóa học của quặng Mn nguyên khai vùng mỏ Tốc Tát được trình bày trong bảng sau.
Bảng: Thành phần hóa học quặng Mn nguyên khai mỏ Tốc Tát
Đặc điểm cấu trúc - khoáng hóa quặng mangan mỏ Tốc Tát phản ánh rõ nguồn gốc trầm tích hóa học biển nông của mỏ và ảnh hưởng của các hoạt động địa chất xuất hiện sau quá trình hình thành quặng. Quá trình uốn nếp và đứt gãy làm phức tạp hóa cấu tạo các lớp chứa quặng; quá trình phong hóa ở điều kiện khí hậu cận nhiệt đới ẩm làm giàu mangan cũng như hình thành các khoáng vật thứ sinh khác, do đó thành phần quặng Tốc Tát khá phức tạp.
Nghiên cứu đã xác định, khoáng vật chứa mangan ở mỏ Tốc Tát bao gồm: pyrolusit, hollandit, manganit, bixbyit, hausmannit, braunit, và các khoáng vật mangan giàu sắt như jacobsit; các khoáng vật của sắt như hematit, magnetit, goethit; các khoáng vật mạch bao gồm calcit, thạch anh và lượng nhỏ các khoáng vật apatit và feldspat. Sự mọc xen giữa các khoáng vật mangan với nhau cũng như giữa các khoáng vật mangan, các khoáng vật chứa sắt và các khoáng vật mạch rất phức tạp và ở cả cấp độ vi cấu trúc.
Dựa vào các đặc điểm nói trên của quặng mangan Tốc Tát, cần phải lựa chọn phương pháp tuyển khoáng hiệu quả để nâng cao chất lượng quặng. Chẳng hạn, để thu được hiệu suất cao trong quá trình tinh chế, quặng nguyên khai phải được nghiền nhỏ đến cỡ hạt mà các pha khoáng vật mangan có thể tách ra khỏi các khoáng vật mạch. Nghiên cứu này đề xuất phương pháp tốt nhất để sản xuất quặng mangan vùng Đông Bắc Việt Nam nhằm đạt sản phẩm mangan tinh khiết có chất lượng cao (EMD, CMD) là phương pháp hóa học, bởi vì quặng mangan Tốc Tát chứa các khoáng vật có các tính chất vật lý tương tự nhau và cấu trúc quặng phức tạp.,.
