TIỂU LUẬN môn học tối ưu hóa quá trình công nghệ hóa học đề tài quá trình chế biến quặng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HĨA HỌC TIỂU LUẬN MƠN HỌC Tối ưu hóa q trình cơng nghệ hóa học Đề tài: Q trình chế biến quặng Mã HP CH6063 Giảng viên hướng dẫn Mục lục Mục lục Mở đầu CHƯƠNG Tổng Quan 1.1 Tổng quan cát tinh 1.2 Đặc điểm cát thủy tinh mỏ Thủy Triều Cam Ranh Khánh Hòa 1.3 Yêu cầu chất lượng cát tinh CHƯƠNG Lựa chọn phương pháp tuyển lọc cát tinh 2.1 Các phương pháp tuyển lọc cát tinh Tuyển từ Tuyển trọng lực CHƯƠNG Các tiêu cần tối ưu 3.1 Năng xuất tuyển 3.2 Nồng độ tuyển 3.3 Mức thu hoạch sản phẩm 11 3.4 Số vịng vít tối ưu 13 3.5 Kết luận 14 Tài liệu tham khảo 15 Mở đầu Việc tối ưu hóa q trình cơng nghệ ln u cần cần thiết doanh nghiệp nhà máy sản xuất Tối ưu hóa tìm giải pháp thay với hiệu suất chi phí cao hiệu hoạt động cao theo ràng buộc cho, cách tối đa hóa yếu tố mong muốn giảm thiểu yếu tố không mong muốn Cát thủy tinh nguồn khống sản có trữ lượng lớn việt nam, ước tính hàng tỷ nằm vùng Quảng Ninh, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Nam, Đà Nằng, Khánh Hịa, Bình Thuận, Bà Rịa Vũng Tàu v.v… Một số vùng thăm dò trữ lượng Vân Hải Quảng Ninh), Nam Ơ, Thăng Bình (Quảng Nam Đà Nẵng), Thủy Triều, Đầm Mơn (Khánh Hịa), Hồng Liêm (Bình Thuận) v.v… Một số mỏ khai thác phục vụ cho công nghiệp thủy tinh, khuôn đúc xuất Đại phận mỏ khai thác nói sử dụng dạng cát nguyên khai chưa qua tuyển, có tuyển cơng nghệ thiết bị chưa phù hợp việc loại trừ tạp chất khoáng vật nặng Fe 2O3, TiO2, Al2O3 v.v… hiệu thấp, chất lượng, thực thu cát chưa nâng cao Nhiều khách hàng nước mong muốn sử dụng cát thủy tinh sâu tuyển rửa để nâng cao chất lượng cát thủy tinh xuất sản xuất thủy tinh cao cấp Do đó, nhóm chúng tơi thực tiểu luận với đề tài: “Xây dựng toán tối ưu tuyển lọc cát thủy tinh mỏ Thủy Triều Cam Ranh Khánh Hịa” với mục đích tìm hiểu nghiên cứu tối ưu hóa, ứng dụng ngành khai khoáng Bài tiểu luận gồm phần: Phần 1: Tổng quan cát tinh Phần 2: Lựa chọn phương pháp tuyển lọc cát thủy tinh Phần 3: Các tiêu cần tối ưu Phần tìm hiểu em cịn thiếu sót, Mong thầy bạn góp ý để em hồn thiện tốt kĩ trình bày cách tìm hiểu cho khoa học, logic Em xin trân thành cảm ơn!!! CHƯƠNG Tổng Quan 1.1 Tổng quan cát tinh Cát thủy tinh vật liệu dạng hạt hạt màu trắng có nguồn gốc tự nhiên, thành phần SiO2 Cát thủy tinh ứng dụng rộng rãi đời sống sản xuất trơ mặt hoá học, dễ dàng làm nhanh tái sử dụng nhiều lần, độ cứng cao, … Các ngành công nghiệp chế biến từ cát đa dạng như: thủy tinh, hóa chất, cơng nghiệp gốm sứ, công nghệ điện tử - viễn thông, xây dựng, cải tạo môi trường, siêu vật liệu, linh kiện điện tử, siêu dẫn, lượng xanh, mang lại nhiều giá trị kinh tế Hình 1.1 Ảnh cát thủy tinh Việt Nam có mỏ cát thủy tinh với trữ lượng lớn, đa phần cát nằm lộ thiên nên dễ khai thác Cát thủy tinh có nhiều vùng miền Trung nước ta Riêng địa bàn tỉnh Khánh Hịa có mỏ cát thủy tinh với tổng trữ lượng khoảng 64 triệu Mỏ cát Khánh Hịa tiếng giới chất lượng, tạp chất đạt tiêu chuẩn sản xuất thủy tinh cao cấp Vì vậy, nguyên liệu cát thường xuyên xuất sang Nhật Bản Hàn Quốc, Trung Quốc, Philippines, Malaysia… Tuy nhiên, thời gian đầu Khánh Hòa nhiều tỉnh miền Trung khác xuất nguyên liệu thơ nên nguồn lợi thu khơng nhiều Vì xây dựng công nghệ tối ưu cho tuyển lọc cát thủy tinh với chi phí thấp, hiệu cao góp phần sử dụng hợp lý, tiết kiệm có hiệu nguồn tài nguyên thiên nhiên, nâng cao giá trị kinh tế cho sản phẩm Trong tiểu luận nhóm chúng tơi xây dựng tốn tối ưu cho công nghệ tuyển lọc cát thủy tinh mỏ Thủy Triều Cam Ranh Khánh Hòa 1.2 Đặc điểm cát thủy tinh mỏ Thủy Triều Cam Ranh Khánh Hòa Thành phần hóa học mẫu cát nguyên khai mỏ thủy triều: SiO2: 98.8% Al2O3: 0.33% Fe2O3: 0.11% TiO2: 0.33% CaO: 0.023% MgO: 0.0054% MnO: 0.0019% K2O: 0.0096% Na2O: 0.0097% MKN: 0.10% Tính chất lý: Tỷ trọng tự nhiên: 1.61g/cm3 Thể trọng khô: 1.56g/cm3 Độ ẩm: 17.12% Tỷ trọng: 2.6g/cm3 Hệ số nở rời: 1.18 - Thành phần độ hạt: Cấp hạt (mm) +0.8 -0.8+0.63 -0.63+0.56 -0.56+0.4 -0.4+0.315 -0.325+0.2 -0.2+0.1 -0.1 Tổng 1.3 Yêu cầu chất lượng cát tinh Yêu cầu chất lượng cát thủy tinh sản phẩm: SiO2 ≥99.5% Fe2O3 ≤ 0.03-0.05% TiO2 ≤ 0.05% Tạp chất khoáng vật nặng nhỏ tốt Yêu cầu cỡ hạt: Cỡ hạt mm -0.1 +0.1-0.315 +0.315-0.5 +0.5-0.8 +0.8 CHƯƠNG Lựa chọn phương pháp tuyển lọc cát tinh 2.1 Các phương pháp tuyển lọc cát tinh Để nâng cao chất lượng cát thủy tinh thực tế có nhiều phương pháp, cơng nghệ thiết bị khác tuyển từ, tuyển trọng lực Tuyển từ Tuyển từ phương pháp tuyển dựa khác từ tính khống vật mà từ tách chúng khỏi Máy để thực trình gọi máy tuyển từ Máy tuyển từ có đặc trưng vùng làm việc tạo lên từ trường Khi đưa hỗn hợp khoáng vật có từ tính khác vào vùng từ trường máy tác dụng lực từ lực (lực trọng trường, lực ly tâm, lực cản mơi trường) hạt khơng có từ tính hạt có từ tính chuyển động khác tách chúng khỏi Các thiết bị tuyển từ gồm máy tuyển từ ướt, phễu bẫy từ, nam châm vĩnh cửu Tuyển trọng lực Tuyển trọng lực phương pháp tuyển dựa vào khác biệt khối lượng riêng khoáng vật để tách chúng khỏi Điều kiện áp dụng phương pháp tuyển trọng lực: - - Các hạt khoáng vật cần phân tách phải khác khối lượng riêng, khống vật có ích khơng có ích khác xa khối lượng hiệu tuyển trọng lực tốt, dễ dàng Các hạt khoáng vật có ích khơng có ích phải tách rời mặt học Quá trình tuyển trọng lực phải thực mơi trường có khối lượng riêng định, mơi trường có khối lượng riêng khơng (chân khơng) q trình tuyển trọng lực không thực Môi trường tuyển môi trường chuyển động liên tục có tác dụng làm cho hỗn hợp hạt khoáng tơi xốp, tạo điều kiện cho hạt chuyển động tương nhau, đồng thời môi trường tuyển mang hạt có khối lượng riêng khác vào vùng khác máy tuyển Các thiết bị tuyển trọng lực gồm sàng quay đánh tơi, phân cấp xoắn, phân ly cơn, vít xoắn, xyclon thủy lực, sàng rung, … Hiệu suất trình tuyển trọng lực phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: - Sự tách rời hạt có ích khơng có ích - Sự khác biệt khối lượng riêng hạt có ích khơng có ích - Độ hạt vật liệu đưa vào tuyển: hạt có kích thước lớn chịu tác dụng trọng trường lực ly tâm lớn nên tốc độ chuyển động chúng lớn ngược lại - Đặc tính kỹ thuật, kiểu máy, loại máy tuyển sử dụng Cát thủy tinh nguyên liệu có giá trị khơng cao, cát thủy tinh ngồi thạch anh cịn khống vật nặng Zircon, Rutin, Oxit Nhơm, với hàm lượng nhỏ, tỷ trọng gấp lần thạch anh lợi dụng hệ số rơi đồng đều, tốc độ di chuyển khác cát khống vật để tách chúng Do thực tế dùng thiết bị tuyển trọng lực có suất cao hơn, tách khoáng vật triệt để hơn, đầu tư thấp Hơn nước chế tạo vít xoắn có suất cao, chất lượng tốt, bền, rẻ Do việc chọn cơng nghệ thiết bị vít xoắn để nghiên cứu áp dụng sản xuất cát thủy tinh hoàn toàn hợp lý Dưới sơ đồ tối ưu trình tuyển lọc cát thủy tinh: CÁT NGUYÊN KHAI Sàng Hạt >0.8mm Hạt