Ngay cả khi trong nước còn có mỏ phốt pho cuối cùng tại cao nguyên Tuyết Vực, thì chi phí khai thác và tinh luyện ba mươi mấy tỷ tấn quặng này cũng sẽ ngày càng tăng cao.

Một khi Mỹ nhận ra vũ khí lương thực không còn tác dụng, liệu họ có ra tay phá hoại các khu vực khai thác khoáng sản khác của ta?

Hơn nữa, nếu hiện tại chúng ta muốn tự chủ hoàn toàn về lương thực, dầu mỡ, thực phẩm và đường, thì sản lượng phân bón hóa học không thể giảm.

Do đó, bắt buộc phải tìm kiếm mỏ phốt pho chất lượng cao trong nước hoặc phát triển kỹ thuật tinh luyện phốt pho hiệu quả cao.

Cả hai hướng đi này đều là những điều Giang Miểu có thể thực hiện.

Đối với các mỏ phốt pho chất lượng cao và dễ khai thác, thực ra Giang Miểu không đặt nhiều hy vọng, bởi lẽ ở nhiều khu vực trong nước, độ sâu khảo sát khai thác quặng dưới lòng đất đã đạt tới bốn, năm trăm mét. Cho dù có sót lại, thì cũng chỉ như may rủi.

Anh đặt trọng tâm vào các mỏ quặng nghèo có phẩm vị cực thấp.

Trên thực tế, Giang Miểu đã điều tra và nghiên cứu tình hình các mỏ phốt pho tại Triết Lí Mộc thị. Loại mỏ phốt pho ở đây chủ yếu là đá phốt pho xám dạng đá cứng. Loại mỏ này chiếm 7% tổng trữ lượng phốt pho của cả nước, phần lớn phân bố ở khu vực phía Bắc.

Trong điều kiện bình thường, loại mỏ phốt pho này có hàm lượng phốt pho khá thấp, thường dưới 10%, thậm chí chỉ từ 2% đến 3%, không đủ giá trị để khai thác công nghiệp.

Ngoài ra, các khoáng vật khác cũng đi kèm phốt pho, nhưng hàm lượng cũng rất thấp.

Ví dụ, mỏ quặng ferit hiện tại nằm sâu 50 – 80 mét dưới sa mạc này, có hàm lượng phốt pho trung bình khoảng 0.63%. Trong khi đó, tổng lượng đá quặng ferit chứa trong mỏ này chỉ khoảng 110 nghìn tấn. Khai thác toàn bộ cũng chỉ có thể tinh luyện được 693 tấn đi phốt pho pentaoxit (P2O5).

Mỏ quặng nhỏ này hoàn toàn không có giá trị khai thác.

Vào buổi tối, Giang Miểu và đoàn người của anh nghỉ ngơi một đêm tại khu vực thành phố Triết Lí Mộc.

Ngày hôm sau, khi trời vừa tờ mờ sáng, đoàn xe lập tức thẳng tiến về phía Bắc, dọc theo quốc lộ 304, hướng tới một huyện ở phía bắc.

Khi đi ngang qua gần lâm trường Biển Nhật Hi Hữu, Giang Miểu dừng chân. Tại một khu vực núi gần đó, anh phát hiện một mảng lớn đá phốt pho xám dạng đá cứng được chôn lấp rất nông, với hàm lượng đi phốt pho pentaoxit (P2O5) trung bình từ 2.3% đến 3.1%.

“Chúng ta sẽ khảo sát ngay tại khu vực này.”

Trước lời dặn dò của Giang Miểu, Kha Dũng và những người khác đương nhiên không có ý kiến gì.

Đi chậm rãi hơn ba giờ dọc theo vài con đường liên xã hoặc đường đất, Giang Miểu đã nắm được thông tin khái quát về mỏ đá phốt pho xám dạng đá cứng này.

Khu vực đá phốt pho xám dạng đá cứng này phân bố dạng phiến, đây là một trong những đặc điểm khoáng hóa của đá cứng. Khu mỏ quặng có diện tích rộng từ 7.9 đến 11.6 kilomet, dài từ 47 đến 49 kilomet, dày từ 12 đến 15 mét, được chôn sâu từ 5 đến 20 mét, với một phần khu vực có thể khai thác lộ thiên.

Tuy nhiên, hàm lượng phốt pho trung bình trong đá phốt pho xám dạng đá cứng ở đây là 2.3% – 3.1%, có một phần nhỏ có thể đạt tới 7.2%, nhưng tỷ lệ này rất nhỏ.

Chi phí khai thác loại mỏ quặng này quá cao. Có lẽ các cơ quan khảo sát khoáng sản địa phương đã sớm kiểm tra và xác nhận rằng nó không có đủ giá trị công nghiệp.

Tuy nhiên, tổng lượng đá phốt pho xám dạng đá cứng ở đây lại vô cùng khổng lồ, khoảng 50 tỷ mét khối, tương đương khoảng 150 tỷ tấn khoáng thạch.

Nếu tính theo hàm lượng đi phốt pho pentaoxit (P2O5) trung bình 2.7%, thì có khoảng 4.05 tỷ tấn đi phốt pho pentaoxit (P2O5).

Nếu áp dụng kỹ thuật tinh luyện truyền thống, thì các doanh nghiệp khai thác và tinh luyện sẽ thua lỗ đến mức chẳng còn gì.

Thực ra, đá cứng ở khu vực phía Bắc phổ biến đều chứa đá phốt pho xám, nhưng hàm lượng quá thấp nên không có đủ giá trị công nghiệp.

Loại đá phốt pho xám dạng đá cứng mà Giang Miểu đang đứng trên đây, toàn bộ khu vực phía Bắc ít nhất phải có mấy trăm tỷ tấn trữ lượng.

Vậy Giang Miểu sẽ giải quyết vấn đề chi phí khai thác thế nào?

Câu trả lời nằm ở kỹ thuật khai thác bằng sinh học.

Cái gọi là khai thác bằng sinh học chính là việc lợi dụng vi khuẩn và nấm có ái lực đặc biệt với một số nguyên tố, để làm giàu các nguyên tố đặc biệt từ khoáng vật và nước trong cơ thể chúng.

Ví dụ như vi khuẩn nốt sần của cây họ đậu, về bản chất chính là thông qua vi khuẩn để cố định nitơ từ không khí.

Hay như hiện tại, rất nhiều mỏ đồng nghèo cũng đang áp dụng kỹ thuật khai thác bằng sinh học.

Ưu điểm của khai thác bằng sinh học là chi phí thấp, thân thiện với môi trường và có thể xử lý quặng nghèo.

Tuy nhiên, nhược điểm là hiệu suất tương đối thấp; hơn nữa, vi sinh vật cần được nuôi cấy trong môi trường phản ứng đặc biệt, và số lượng vi khuẩn, nấm có khả năng làm giàu hiệu quả các nguyên tố đặc biệt lại tương đối ít, cũng rất khó nuôi cấy nhân tạo.

Mà đây lại chính là sở trường của Giang Miểu.

Phương án khai thác của anh là đào giếng và bơm dung dịch chứa vi khuẩn đặc biệt cùng chất dinh dưỡng. Điều này sẽ cho phép vi khuẩn sinh sôi mạnh mẽ trong các tầng địa chất xung quanh, làm giàu nguyên tố phốt pho trong đá. Sau đó, định kỳ rút dịch tinh luyện ra và đồng thời bổ sung thêm chất dinh dưỡng.

Cho đến khi hàm lượng phốt pho trong tầng đá xung quanh dưới lòng đất được hấp thụ chỉ còn khoảng 0.3%, thì sẽ bỏ giếng này.

Giang Miểu đã thử nghiệm hơn mười loại vi khuẩn trong phòng thí nghiệm.

Hiện tại, anh chỉ chọn ra ba loại vi khuẩn trọng điểm để nghiên cứu, lần lượt là: vi khuẩn xoắn ốc đỏ thẫm, vi khuẩn cầu phù du và vi khuẩn nitrat hóa.

Lý do lựa chọn ba loại vi khuẩn này đương nhiên là vì chúng không phải vi khuẩn gây bệnh, ngay cả khi có sự lây nhiễm cũng sẽ không có quá nhiều rủi ro.

Trong khi đó, các chi vi khuẩn khác như vi khuẩn nhuộm màu, vi khuẩn Bell A thị, trực khuẩn không di động, vi khuẩn khí đơn bào, vi khuẩn giả đơn bào, v.v., rất nhiều đều có thể gây nhiễm trùng chết người cho cả con người và động vật. Vì vậy, chúng cần được loại bỏ hàng đầu.

Giang Miểu đặc biệt quan tâm đến vi khuẩn cầu phù du.

Vi khuẩn cầu phù du chủ yếu phân bố ở các dòng sông ô nhiễm, ao lọc nước, bùn hoạt tính và các môi trường nước ngọt chảy chứa nhiều chất hữu cơ khác, rất ưa môi trường giàu dưỡng chất.

Nó có khả năng hấp thụ phốt pho và kali (K), đồng thời có thể hoạt hóa các nguyên tố trung lượng như silic, canxi, magiê trong đất, cải thiện sự cung cấp sắt, mangan, đồng, kẽm, nâng cao hoặc kéo dài hiệu quả của phân bón, giảm lượng phân hóa học sử dụng, tăng khả năng kháng chịu của cây trồng, và phòng ngừa hoặc giảm thiểu bệnh hại. Trong quá trình sinh trưởng và sinh sôi, chúng còn có thể tạo ra axit hữu cơ, axit amin, polysaccharide, và các chất kích thích tố có lợi cho thực vật hấp thụ và sử dụng.

Vì vậy, nếu bơm vi khuẩn cầu phù du vào giếng nước ngầm, có thể tránh được ô nhiễm nghiêm trọng. Khi cần chúng làm giàu phốt pho, chỉ cần dùng bơm đối lưu để bơm không khí vào giếng. Nếu không cần đến chúng, chỉ việc ngừng cung cấp chất dinh dưỡng và niêm phong miệng giếng, vi khuẩn cầu phù du có thể chết ngạt dưới lòng đất.

Hơn nữa, vi khuẩn cầu phù du không chỉ có thể làm giàu phốt pho mà còn có thể làm giàu kali (K), tương đương với một công đôi việc.

Không giống với phương pháp tinh luyện kali và phốt pho công nghiệp truyền thống, kali và phốt pho được chiết xuất thông qua vi khuẩn cầu phù du thực chất là một loại phân bón hữu cơ. Chỉ cần điều chỉnh tốt tỷ lệ kali và phốt pho, hoàn toàn có thể bán trực tiếp như phân bón hữu cơ, giảm bớt một công đoạn làm việc.

Phiền toái duy nhất hiện nay chính là việc nuôi cấy vi khuẩn cầu phù du khá phức tạp.

Việc tách ly và thuần hóa loại vi khuẩn này tương đối khó khăn. Phương án thường gặp là nuôi cấy làm giàu trong môi trường dinh dưỡng thấp. Trong phòng thí nghiệm cũng thường áp dụng phương pháp bảo quản bằng chất lỏng; ngoài ra, cũng có thể sử dụng phương pháp bảo quản đơn giản, phương pháp bảo quản bằng nitơ lỏng siêu lạnh, v.v., để bảo quản chúng.

May mắn thay, Giang Miểu có thể thông qua hệ gen của chúng để biết được các đặc tính của vi khuẩn cầu phù du.

Anh đã sử dụng đá vôi trắng làm môi trường nuôi cấy, bổ sung thêm một số thành phần đặc biệt, sau đó cấy vi khuẩn cầu phù du để chúng sinh sôi trong 3 ngày. Cuối cùng, trực tiếp thông qua công nghệ đông khô, anh đã chế tạo ra khối khuẩn.

Khối khuẩn này, khi được bảo quản trong môi trường nitơ tinh khiết kín, có thể giữ được rất lâu, thuận tiện cho việc sản xuất và vận chuyển vi khuẩn cầu phù du quy mô lớn.

Trong quá trình sử dụng, chỉ cần thả khối khuẩn vào nước, sau đó thêm bột dinh dưỡng đặc biệt cùng với việc bơm không khí. Vào mùa hè với nhiệt độ tương đối cao, chỉ vài giờ là chúng có thể sinh sôi nhanh chóng. Cuối cùng, bơm dịch tinh luyện chứa vi khuẩn cầu phù du vào giếng là được.

Giang Miểu đã tiến hành thí nghiệm mô phỏng và phát hiện rằng chỉ cần khoảng 10 ngày, nhờ sự duy trì của dịch dinh dưỡng đặc biệt, vi khuẩn cầu phù du có thể hấp thụ hết nguyên tố phốt pho trong bán kính 3 – 5 mét xung quanh. Khi dịch chiết xuất đã chứa vi khuẩn cầu phù du sinh sôi đến giới hạn, lúc này có thể rút dịch quặng.

Sau khi rút dịch quặng chứa khuẩn ra, bơm vào ao tách ly, sử dụng sóng siêu âm để đẩy vi khuẩn cầu phù du về một khu vực cục bộ trong ao.

Đây là kết quả từ việc Giang Miểu nghiên cứu gen và cấu trúc cơ thể của vi khuẩn cầu phù du, phát hiện chúng vô cùng mẫn cảm và chán ghét sóng siêu âm đặc biệt. Chỉ cần liên tục phát ra sóng siêu âm tần số đặc biệt ở một bên khối nước, chúng sẽ tự động di chuyển ra xa, từ đó thực hiện việc làm giàu trở lại.

Làm như vậy là để giảm lãng phí tài nguyên nước, cho phép 95% lượng nước trong dịch quặng chứa khuẩn có thể được bơm trở lại giếng.

Dịch quặng chứa khuẩn đã được làm giàu đậm đặc còn lại, có thể thông qua phương pháp bay hơi tự nhiên hoặc bay hơi bằng nhiệt để thu được các tinh thể giàu kali, phốt pho và chất hữu cơ.

Nếu toàn bộ công nghệ này có thể phổ biến rộng rãi trên quy mô lớn, thì trung bình để tinh luyện mỗi tấn phốt pho nguyên chất (tương đương 2.29 tấn đi phốt pho pentaoxit P2O5) ước tính chỉ tốn khoảng 870 nhân dân tệ.

Đồng thời có thể chiết xuất được 50 – 600 kilogam kali (K) (tương đương 95 – 1140 kg kali clorua KCl), con số này phụ thuộc vào hàm lượng kali (K) trong tầng đá.

Chi phí này tương đương với chi phí sản xuất đi phốt pho pentaoxit (P2O5) từ mỏ phốt pho truyền thống trong nước. Hiện tại, chi phí sản xuất mỗi tấn P2O5 trong nước là khoảng 400 nhân dân tệ.

Hơn nữa, kỹ thuật thu hoạch kali và phốt pho bằng vi khuẩn cầu phù du gây ô nhiễm môi trường rất ít, tiêu hao tài nguyên nước cũng không đáng kể. Nó không yêu cầu nổ mìn và khai quật quy mô lớn, cũng không cần quá nhiều thiết bị tuyển quặng và luyện kim.

Chính những ưu thế này đã khiến tổng chi phí của kỹ thuật này tương đương với phương pháp tinh luyện phốt pho truyền thống.

Sự xuất hiện của kỹ thuật này mang ý nghĩa trữ lượng phốt pho công nghiệp trong nước sẽ gia tăng hàng trăm tỷ tấn. Ngay cả những mỏ đá phốt pho có hàm lượng chỉ 2 – 3% cũng có thể chiết xuất được vài tỷ tấn phốt pho nguyên chất.

Nếu tính theo mức tiêu thụ phốt pho nguyên chất hàng năm là 20 triệu tấn, thì vài tỷ tấn phốt pho nguyên chất này có thể đáp ứng nhu cầu của cả nước trong hơn trăm năm.

Tuy nhiên, Giang Miểu dự đoán rằng kỹ thuật này rất có thể chỉ được xem như một kỹ thuật dự trữ. Bởi lẽ, trong mấy năm gần đây, chúng ta luôn cố gắng giảm quy mô khai thác mỏ phốt pho trong nước, tìm cách giải quyết vấn đề cung ứng phốt pho bằng cách nhập khẩu từ nước ngoài.

Cơ quan chức năng rất có thể sẽ phê duyệt cho một vài doanh nghiệp sử dụng kỹ thuật này, sau đó giới hạn quy mô trong một phạm vi nhất định. Làm như vậy vừa có thể đảm bảo có nhân tài kỹ thuật tương ứng được dự trữ, lại không cần khai thác quy mô lớn. Nếu thực sự tình hình quốc tế đột ngột chuyển biến xấu, chúng ta có thể tận dụng nguồn nhân tài dự trữ từ các doanh nghiệp này để nhanh chóng mở rộng sản xuất.

Bản quyền dịch thuật thuộc về truyen.free, xin chân thành cảm ơn sự đồng hành của bạn đọc.