BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Tiến sĩ Lưu Quang Thủy (Chủ biên) Thạc sỹ Nguyễn Thị Kim Tuyến Thạc sỹ Bùi Kim Dung GIÁO TRÌNH CHUẨN BỊ KHOÁNG SẢN DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC (LƯU HÀNH N[.]
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Tiến sĩ Lưu Quang Thủy (Chủ biên) Thạc sỹ Nguyễn Thị Kim Tuyến Thạc sỹ Bùi Kim Dung GIÁO TRÌNH CHUẨN BỊ KHOÁNG SẢN DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC (LƯU HÀNH NỘI BỘ) QUẢNG NINH- 2014 LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Chuẩn bị khống sản biên soạn với mục đích giới thiệu kiến thức cơng đoạn chuẩn bị nguyên liệu đầu khoa học công nghệ gia cơng chế biến làm giàu khống sản có ích Chủ yếu bao gồm kiến thức lý luận thiết bị của: trình sàng phân cấp, trinh đập nghiền; khái niệm đối tượng tiêu công nghệ ngành tuyển khống; q trình phân tích trung hịa quặng thơ Trên sở nhu cầu giáo trình biên soạn thành sáu chương Chương Khái niệm q trình tuyển khống Chương Thành phần vật liệu khoáng sản Chương Phương pháp trung hịa ngun liệu thơ Chương Q trình sàng phân cấp Chương Quá trình đập nghiền Chương Chế độ công nghệ máy nghiền tang quay Giáo trình tài liệu thức dùng giảng dạy cho sinh viên Đại học Kỹ thuật Tuyển khoáng Cơ điện- Tuyển khoáng, Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, đồng thời tài liệu tham khảo cho sinh viên, giáo viên, cán quản lý ngồi ngành Giáo trình Tiến sĩ Lưu Quang Thủy chủ biên, Thạc sỹ Nguyễn Thị Kim Tuyến, Thạc sỹ Bùi Kim Dung biên soạn Trong trình biên soạn khơng tránh khỏi thiếu sót, tập thể tác giả mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc, để lần tái sau hồn thiện Mọi đóng góp xin gửi theo địa chỉ: Bộ mơn Tuyển khống, Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh CÁC TÁC GIẢ -1- Chương KHÁI NIỆM VỀ Q TRÌNH TUYỂN KHỐNG 1.1 Khái niệm khoáng sản 1.1.1 Khoáng vật Trong tự nhiên nguyên tố hóa học thường gặp nhiều dạng, tác động nhiều trình địa chất khác mà tạo thành Một số nguyên tố hóa học thường tồn dạng đơn chất như: vàng, bạch kim, bạc, đồng, lưu huỳnh, bon (than đá, graphit, kim cương) lại hầu hết nguyên tố tồn tự nhiên dạng hợp chất với ôxi lưu huỳnh, flo, silicat Những dạng nguyên tố, hợp chất gọi khống vật Khống vật nguyên tố, hợp chất vô tồn tự nhiên có cấu trúc tinh thể xác định, có tính chất xác định như: khối lượng riêng (tỷ trọng), tính nhiễm từ (từ tính), tính dẫn điện, tính dính ướt, tính tan, mầu sắc Khống vật gọi theo tên chúng không gọi theo tên cơng thức hóa học Tên gọi khống vật đa dạng, có thể: - Mang tên ngun tố chứa khống vật ví dụ như: Cromit (FeCr2O4) - Địa danh, nơi phát khoáng vật, ví dụ: bauxit tìm vùng Les baux (Pháp) - Tưởng niệm danh nhân đó, ví dụ: gadolinit từ tên nhà bác học A.B.Gadoliin - Căn vào hình dạng tinh thể, ví dụ: lepidolit từ chữ lepis, có nghĩa vẩy - Theo chữ tên gọi nguyên tố, ví dụ như: tuheolit chữ ghép Th, U, He, O - Hoặc tên gọi hoàn toàn khơng có ý nghĩa gì, ví dụ: apatit có nguồn gốc từ chữ Hy Lạp “apatao”, tức “nhầm”, apatit dễ nhầm với số khoáng vật khác Bảng 1-1 Một số khoáng vật quan trọng thường gặp loại quặng Tên khống vật Cơng thức Hàm lượng nguyên tố chủ yếu, % Độ cứng Trọng lượng riêng (t/m3) Khoáng vật Sắt Hêmatit Fe2O3 70Fe 5,5-6,5 4,9-5,3 Manhetit FeO.Fe2O3.Fe3O4 72,4Fe 5,5-6,5 5,2 Limônit 2Fe2O3.3H2O 59,9Fe 5,0-5,5 3,6-4,0 Pyrit FeS2 46,6Fe 6,0-6,5 4,9-5,0 -2- Tên khống vật Cơng thức Hàm lượng nguyên tố chủ yếu, % Độ cứng Trọng lượng riêng(t/m3) Xiderit FeCO3 48,3Fe 3,5-4,0 3,9 Khoáng vật Mangan Braonit 3Mn2O3MnSiO2 78,3Mn 6,0-6,5 4,8 Pyroluzit MnO2 63,2Mn 1,0-2,5 4,7-4,9 Manganit Mn2O3 H2O 62,5Mn 4,0 4,2-4,4 Pôxilômêlan MnOMnO2nH2O - 5,0-6,0 3,7-4,7 52-57Cr2O3 5,5 4,5-4,8 Khống vật Crơm Crơmit FeO.Cr2O3 Khống vật Đồng Chancơzin Cu2S 79,8Cu 2,5-3,0 5,5-5,8 Chancơpyrit CuFeS2 34,6Cu 3,5-4,0 4,1-4,3 Bocrit Cu5FeS4 63,3Cu 3,0-3,5 4,9-5,4 Côvenlin CuS 66,5Cu 2,0 4,5 Cuprit Cu2O 88,8Cu 3,5-4,0 5,9-6,2 Azurit 2CuCO3 Cu(OH)2 55,0Cu 3,5-4,0 3,8-3,9 Khoáng vật Niken Penlandit 2FeS.NiS 22,0Ni 3,5-4,0 4,6-5,0 Milêrit NiS 64,8Ni 3,0-3,5 5,3-5,7 Nikelin NiAS 36,3Ni 5,5 7,3-7,7 Khống vật Chì Galenit PbS 86,6Pb 3,0 7,4-7,6 Xêruxit PbCO3 77,5Pb 3,0-3,5 5,3-5,7 Anglêxit PbSO4 66,3Pb 2,8-3,0 6,1-6,4 Spalerit ZnS 67,1Zn 3,5-5,0 3,9-4,1 Xmitxôcit ZnCO3 52,0Zn 5,0 4,3-4,5 Calamin Zn2SiO4.H2O 53,7Zn 3,4-3,5 4,5-5,0 77,7Cd 3,0-3,5 5,0 Khoáng vật Cadimi Grinokit CdS Khống vật Cơban Cơbantin CoArS 25,4Co 5,5 6,0-6,4 Smaltin CoAr2 38,1Co 5,5 6,4-6,5 Linotit (Co,Ni) 14-53Co 5,5 4,8-5,8 -3- Tên khống vật Cơng thức Hàm lượng ngun tố chủ yếu, % Độ cứng Trọng lượng riêng(t/m3) Khoáng vật Nhôm Alunit KAl(SO4)2(OH)6 19,6Al 3,8 2,7 Nêphêlin Nn(AlSiO4) - 5,5-6,0 2,6-2,7 Diaspo Al2O3.H2O 85Al 6,5-7,0 3,4 - 2,5 1,6 28,9Mg 4,0-4,5 3,1 Khoáng vật Magiê Cacnalit Magezit MgCO3 Khoáng vật Angtimoan Angtimonit Sb2S3 71,4Sb 2,0 4,7 Xênacmontit Sb2O3 83,6Sb 2,0 5,3 Valentinit Sb2O3 83,6Sb 2,5-3,0 5,6 Khoáng vật Acsen Reange AsS 70,1As 1,5-2,0 2,6 Anripicmen As2S3 61As 1,5-2,0 3,5 Acsenopyrit FeAsS 46,0As 5,5-6,0 5,9-6,3 Xcorodit FeAsO2 81,2Bi 2,0 7,16 Khoáng vật Bismut Bismutin Bi2S3 Khoáng vật Thiếc Canxiterit SnO2 78,8Sn 6,0-7,0 6,8-7,1 Stamin Co2SFeS.SnS2 27,7Sn 4,0 4,0 Khoáng vật Vonfram Gibnêrit MnWO4 50,7W 5,0-5,5 7,2-7,5 Vônframit (Fe,Mn)WO4 51,3W 5,0-5,5 7,2-7,5 Fecberit FeWO4 60,6W 5,0-5,5 7,2-7,5 Sheelit CaWO4 63,9W 4,5-5,0 5,9-6,1 Khống vật Mơlipden Mơlipdenit MoS2 69,0Mo 1,0-1,5 4,7-4,8 Vunfenit PbMoO4 26,2Mo 3,0 6,7-7,0 Khoáng vật Thủy ngân Calomen HgCl 86,0Hg 1-2 6,5 Kinôva HgS 36,2Hg 2-2,5 5,1 -4- Tên khống vật Cơng thức Hàm lượng ngun tố chủ yếu, % Độ cứng Trọng lượng riêng(t/m3) Khoáng vật Titan Inmenit FeTiO3 31,6Ti 5,0-6,0 4,5-5,0 Rutin TiO2 60Ti 6,0-6,5 4,2 Khoáng vật Vadini Vanadinit PbS(VO4)3Cl 19,4V 3,0 6,8-7,2 Patronit V2S5 15V 2,5 2,7 Các khoáng vật phi kim loại Canxit CaCO3 3,0 2,9 Đôlômit CaCO3MgCO3 3,5-4,0 2,5-2,8 Thạch anh SiO2 7,0 2,2-3,4 Thạch cao CaSO4.2H2O 1,5-2,0 2,8-3,0 Anhydrit CaSO4 3,0-3,5 4,3-4,7 Barit BaSO4 3,0-3,5 Apatit Ca5(PO4)F2 Tanl (hoạt thạch) 3MgO2SiO2.2H2O 1,0 3-4 Fluorit CaF2 4,0 3,2 Fenpat (Ca,Na,K)AlSi3O8 Cao lanh Al4(Si4O10)(OH)8 2-3 2,5-2,6 Bentonit (Al2,Mg3)Si4O10OH2·nH2O 2-2,5 2-2,7 Illite K1Al2[(Al,Si)Si3O10(OH)2.nH2O] Mica K(Al2,Mg3)[AlSi3O10][F,OH]2 2-2,85 Zircon ZrSiO4 7-8 4,6-4,7 Graphit C 1-2 2,1-2,3 Bauxit Al2O3.(3H2O,H2O) 2,5-7 2,43-3,5 3,16-3,22 2,56-2,77 2,6-2,9 Tùy theo mục đích sử dụng khoáng vật mà chia thành: khoáng vật có ích (có giá trị sử dụng) khống vật khơng có ích (khơng có giá trị sử dụng), cách chia tương đối khống vật tồn hai dạng 1.1.2 Khoáng sàng mỏ Trong tự nhiên, khoáng vật phân bố không vỏ trái đất, nơi tập trung nhiều khống vật có ích gọi khống sàng Để đánh giá giá trị khoáng sàng ta vào hàm lượng khống vật có ích, giá trị sử dụng khống vật, trữ lượng, -5- tình hình địa chất, điều kiện khai thác, cơng nghệ gia cơng làm giầu khống sản có ích Khống sàng phân thành loại: khống sàng có giá trị cơng nghiệp, khống sàng có đủ điều kiện để khai thác sử dụng có hiệu kinh tế gọi mỏ Khống sàng khơng có giá trị cơng nhiệp, khống sàng khai thác sử dụng khơng có hiệu kinh tế 1.1.3 Quặng Là tập hợp khống vật có ích khống vật có ích đá tạp mà từ lấy kim loại chất có ích khác (theo khống vật học) Quặng chia thành: quặng kim loại (như quặng đồng, chì, sắt ) quặng phi kim (như quặng mica, apatit, pirit, fluorit, graphit, barit, vv.) Quặng kim loại chia quặng kim loại mầu (Al, Cu, Pb, Zn ) quặng kim loại đen (Fe, Mn ) Theo thành phần hóa học quặng cịn chia ra: quặng sunfua (là quặng chứa khống vật có ích dạng hợp chất với lưu huỳnh), quặng ôxyt (là quặng chứa khống vật có ích dạng hợp chất với ơxi), quặng sunfua-ơxyt (là quặng chứa khống vật có ích tồn dạng hợp chất với lưu huỳnh ôxi), quặng cacbonat quặng tự nhiên (là quặng chứa khống vật có ích nguyên tố hóa học dạng tự nhiên vàng, bạch kim, bạc, đồng, lưu huỳnh, bon ) ảnh chụp số quặng cho hình 1-1 1.1.4.Than Than hợp chất hữu trình khai thác chế biến tương tự khoáng chất khác nên theo truyền thống coi khống sản rắn Có nhiều cách phân loại than, dựa vào cách phân loại theo hình thành than than đựơc phân thành: than bùn, than nâu, than có khói (than bitum), than antraxit graphit Than sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu cung cấp cho nhà máy nhiệt điện, làm chất đốt cơng nghiệp dân dụng, dùng để chưng cất, khí hoá dung dịch hoá, sản xuất hợp chất hữu cơ, luyện cốc… Quặng Crômmit Quặng Mangan -6- Quặng đồng Quặng Bauxit Quặng Photphorit Thạch anh Quặng Atimon Quặng Barite Hình 1-1 Ảnh chụp số quặng -7- Hình 1-2 Ảnh chụp than cục nhiệt lượng 6200-7500kcal/kg 1.2 Các lĩnh vực sử dụng trực tiếp nguyên vật liệu khoáng sản 1.2.1 Công nghệ vật liệu xây dựng Xi măng chất kết dính thủy lực, trộn với nước tạo hồ dẻo có tính kết dính đóng rắn mơi trường khơng khí môi trường nước Xi măng sản xuất từ sản phẩm nghiền mịn clinker thạch cao thiên nhiên Để đảm bảo thành phần hóa học clinker người ta thường dùng hỗn hợp từ hai nguyên liệu đá vôi (thành phần chủ yếu CaCO 3, lượng nhỏ MgCO3 số tạp chất khác), đất sét (là loại trầm tích, alumo silicat ngậm nước có nhiều thiên nhiên, thành phần SiO2, Al2O3, Fe2O3 ) vài nguyên lệu phụ quặng bôxit, lacterit, quặng sắt, trepen, điatomit Gốm sứ, thủy tinh: loại vật liệu nhân tạo, sản xuất từ nguyên liệu đất sét cách tạo hình nung nhiệt độ cao; thủy tinh mỏng hay gọi men có bề dày từ 0,1-0,3mm, phủ bề mặt gốm tạo độ bóng, mầu bảo vệ sản phẩm Thành phần men cát thạch anh, fenspat, cao lanh, muối kiềm, ơxyt chì, axit boric borac Đá ốp lát: đá sau khai thác tách thành khối, đem cưa thành lớp mỏng đánh bóng bề mặt Đá, cát thạch anh (có kích thước 0,02-5mm dùng trộn bê tông, vữa xây dựng, làm đồ gốm thủy tinh, bột mài, làm lò thép chịu axit, silicat), Cát cuội sỏi: Là sản phẩm tích tụ lắng đọng lịng sơng nhiều nơi, đặc biệt bậc thềm, bãi bồi sông Bằng Giang, sông Hiến Vật liệu tổng hợp 1.2.2 Cơng nghiệp hóa chất Phân bón: Apatit Ca5(PO4)F2 ; Hóa chất vơ cơ: muối mỏ (halit) để điều chế Na, H ; Chất độn (cho sơn nhựa, mỹ phẩm) Chất mầu có: chất mầu trắng gồm ôxyt kẽm, sunfua kẽm, litopon ôxyt titan; chất mầu đen chủ yếu cacbon; chất mầu đỏ gồm ôxyt sắt, catmi, ôxyt -8- đồng số chất hữu tổng hợp; chất mầu vàng da cam bao gồm crômat, môlibdenit chất catmi; chất mầu xanh da trời làm từ chất vô ôxyt crôm (Cr2O3)… 1.2.3 Công nghệ luyện kim Dùng để luyện kim loại mầu (thiếc, chì, kẽm, đồng, vonfram, titan ) kim loại đen (sắt, crom, mangan…); hợp kim mầu, luyện thép, luyện gang Vật liệu chịu lửa loại vật liệu không bị biến dạng nhiệt độ cao, sử dụng làm lò thiêu, lò đốt đặc biệt lò luyện kim làm việc nhiệt độ 10000C, ví dụ như: gạch chịu lửa, xi măng chịu lửa 1.2.4 Các mục đích khác Kim cương hai dạng thù hình biết đến nhiều cacbon (dạng cịn lại than chì), có độ cứng cao khả tán xạ cực tốt làm cho có nhiều ứng dụng cơng nghiệp ngành kim hoàn Kim cương cho loại khống sản với tính chất vật lý hồn hảo Chúng vật liệu tốt để tạo bề mặt nhám có viên kim cương khác, tinh thể cacbon dạng lồng hay ADNR cắt kim cương Đá quý thường sử dụng làm đồ trang sức gọi tên “Ngọc” giá trị chúng định màu sắc, độ cứng ý nghĩa tượng trưng sử dụng với tư cách đồ trang sức Hồng ngọc (từ hồng nhạt đến đỏ thẫm, màu huyết chim bồ câu; độ cứng 9); Xa phia (lam đậm, lam tím, lam vàng; độ cứng 9); Zicon (vàng cam, đỏ, không màu; độ cứng 7,3), Thạch anh tím (tím sẫm, tím; độ cứng 7;)… Vật liệu mài vật liệu cứng, sắc sử dụng để làm nhẵn bề mặt vật liệu mềm Vật liệu mài chia thành hai loại vật liệu mài tự nhiên gồm chất kim cương, corundun emery, đá hồng ngọc vật liệu mài nhân tạo cacbua silic, ôxyt nhơm Ngồi cịn số kim loại q sử dụng với mục đích trang sức có giá trị vàng, bạc; làm nhiên liệu đốt, luyện cốc than; làm nhiên liệu hạt nhân, vũ khí Uran… 1.3 Một số mỏ khoáng sản Việt Nam Khoáng sản Việt Nam phong phú thể loại nhiên, trữ lượng mỏ đạt tầm cỡ quốc tế Than phân bố Quảng Ninh, Lạng Sơn, Thái Nguyên, Lai Châu, Điện Biên, Đồng Sơng Hồng kèm với đá thải, tạp chất lưu huỳnh Quặng sắt: Việt Nam phát khoanh định 216 vị trí có quặng sắt, có 13 mỏ trữ lượng triệu tấn; tất mỏ quặng sắt Việt Nam, đáng ý có hai mỏ lớn mỏ sắt Quý Xa- Lào Cai mỏ sắt Thạch Khê- Hà Tĩnh Trong quặng sắt thường chứa khống vật Manhêtít, hêmatit, limonit; đá thải thạch anh silicat Quặng apatit tập trung Lào Cai quặng loại I đưa vào sử dụng trực tiếp, phần quặng loại II dùng cho sản xuất phân lân nung chảy, lại loại quặng -9- khác phải qua khâu tuyển đáp ứng yêu cầu chất lượng sản xuất phân bón Quặng đồng có khống vật bororit, chancopirit; khoáng vật khác pirit, manhetit, vàng, bạc, lưu huỳnh, đất hiếm, niken, coban Quặng đồng phân bố chủ yếu vùng Tây Bắc Việt Nam như: khu vực Lào Cai lớn mỏ đồng Sin Quyền với 17 thân quặng, tổng trữ lượng khoảng 53 triệu tấn, hàm lượng đồng trung bình 1,03% (khoảng 500 nghìn đồng kim loại); khu vực Sơn La có mỏ đồngniken Bản Phúc với trữ lượng khoảng 120 000 niken, 40 000 đồng, 3500 coban Sa khoáng biển (cát đen) chứa titan zicon, phân bố rải rác 50 mỏ điểm quặng: Quảng Ninh, Thanh hóa, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Bình Định, Khánh Hịa…trong có trữ lượng lớn tỉnh Hà Tĩnh, Thừa Thiên- Huế, Bình định Khống vật ilmenhit, Zircon, manhetit, rutil, monarit, thạch anh Quặng bauxit phân bố chủ yếu Đông Bắc Bắc Bộ phía Nam, xét nguồn gốc, quặng bauxit thuộc hai loại trầm tích phong hóa laterit từ đá bazan Các mỏ thuộc nguồn trầm tích phân bố tỉnh Cao Bằng, Lạng Sơn, Hà Giang, Hải Dương, Nghệ An Các mỏ bauxit phong hóa từ đá bazan tập trung chủ yếu tỉnh miền Nam Đắc Nông, Lâm Đồng, Kon Tum…Trong quặng bauxit bao gồm thành phần như: Al2O3, SiO2, Fe2O3, TiO2 Quặng cromit thăm dò, khai thác vùng Núi Nưa- Cổ ĐịnhThanh Hoá Quặng chì- kẽm phân bố chủ yếu tỉnh Việt Bắc, số tỉnh Tây Bắc rải rác Bắc Trung Bộ Trung Trung Bộ với trữ lượng khoảng 13 triệu kim loại Pb, Zn Trong số khu vực phân bố quặng chì- kẽm, quan trọng mỏ: Chợ Điền, Chợ Đồn- Bắc Cạn; Thành Cóc, nơng Tiến, Thượng ấm – Tun Quang; Lang Hích- Thái Ngun; Na Sơn, TàPan- Hà Giang Khống vật PbS, ZnS, PbCO3, ZnCO3, silicat Quặng thiếc tồn hai dạng quặng sa khoáng quặng gốc Quặng thiếc tập trung chủ yếu vùng: Pia Oác (Cao Bằng) gồm mỏ lớn nhỏ, mỏ Tĩnh Túc có trữ lượng lớn nhất; Tam Đảo mỏ Sơn Dương, Bắc Lũng, Phục Linh ; Quỳ Hợp (Nghệ An), quặng thiếc tồn hai dạng, quặng thiếc sa khoáng khai thác 14 mỏ, quặng thiếc gốc tìm kiếm đánh giá có triển vọng; Lâm Đồng Quặng mangan, theo tài liệu địa chất Việt Nam có 34 mỏ điểm quặng mangan phát đánh giá, phần lớn có quy mơ nhỏ, có mỏ thăm dò mỏ Tốc Tát Cao Bằng, Phiên Lang, Nà Pết Tuyên Quang, lại giai đoạn tìm kiếm thăm dị sơ Quặng fenspat tìm thấy Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Hịa Bình, Nghệ An, Quảng Nam Thành phần khống vật chủ yếu quặng fenspat SiO2 (hàm lượng khoảng 60-75%) lại K2O, Na2O, Al2O3, Fe2O3 Vàng, Cao lanh (fenpat), đá quý … phân bố rải rác Việt Nam 1.4 Khái niệm trình tuyển khoáng -10- Trong hầu hết trường hợp vật liệu nguyên khai sau khai thác, không sử dụng trực tiếp mà phải nâng cao chất lượng sử dụng được, tức ta loại bỏ đaị phận đất đá chất khơng có ích khỏi vật liệu ngun khai, q trình gọi tuyển khoáng vậy: Khai thác Tuyển khoáng Sử dụng khoáng sản (vật liệu nguyên khai) 1.4.1 Tuyển khống Là tổ hợp q trình gia cơng khống sản phân tách khoáng vật để từ quặng nguyên khai ban đầu nhận nhiều sản phẩm có giá trị sử dụng thị trường Sản phẩm có giá trị sử dụng gọi quặng tinh (đối với quặng) than (đối với than) đặc trưng bởi: có hàm lượng khống vật có ích cao quặng ban đầu; có hàm lượng khống vật khơng có ích thấp quặng ban đầu; có có tính chất đặc trưng độ ẩm, thành phần độ hạt, tính chất lí, hóa lí thích hợp với khâu cơng nghệ sử dụng khống sản khác Sản phẩm khơng có giá trị sử dụng (sản phẩm thải) gọi quặng đuôi thải (đối với quặng) đá thải (đối với than) với sản phẩm thường có hàm lượng khống vật có ích thấp quặng ban đầu hàm lượng khống vật khơng có ích cao quặng ban đầu Các sản phẩm có chất lượng quặng tinh tốt quặng đuôi thải gọi sản phẩm trung gian Thông thường sản phẩm gia công tiếp tục tuyển lại để nâng cao giá trị sử dụng nó, nhiên khơng trường hợp sản phẩm trung gian sử dụng Tuyển khoáng khâu khơng thể thiếu tồn q trình khai thác, chế biến sử dụng tài nguyên khoáng sản giai đoạn tài nguyên khoáng sản ngày khan Tuyển khống góp phần nâng cao chất lượng tài nguyên khoáng sản: chất lượng quặng khai thác ngày giảm nguồn tài ngun khống sản khơng thể tái tạo ngày đáp ứng yêu cầu sử dụng hộ tiêu thụ khống sản Tuyển khống góp phần sử dụng tổng hợp tài nguyên khoáng sản: hầu hết trường hợp nguyên liệu khoáng sản tổ hợp nhiều loại khoáng vật khác nhau, người ta lại muốn sử dụng riêng rẽ loại khống vật Tuyển khống góp phần bảo vệ mơi trường ngành khai thác khoáng sản: sử dụng trình tuyển khống góp phần giảm lượng quặng thải bỏ mơi trường Tuyển khống góp phần nâng cao suất khâu khai thác áp dụng thiết bị khai thác có suất cao, giới hoá đại hoá làm nghèo quặng q trình khai thác -11- Tuyển khống góp phần giảm chi phí vận chuyển từ khai thác đến nơi chế biến sử dụng vật liệu khoáng sản Tuyển khoáng góp phần nâng cao chất lượng nguyên liệu đơn giản hố khâu cơng nghệ đặc biệt khâu luyện kim Tuyển khống góp phần tận thu khống sản có ích, tái chế sử dụng lại chất phế thải 1.4.2 Phương pháp tuyển, trình tuyển Phương pháp tuyển q trình cơng nghệ lợi dụng khác tính chất xác định khoáng vật để phân tách chúng thành sản phẩm riêng biệt có chất lượng khác Trong ngành tuyển khoáng số phương pháp tuyển thường áp dụng: Phương pháp tuyển trọng lực: q trình cơng nghệ lợi dụng khác khối lượng riêng khoáng vật để phân chia chúng khỏi Đây phương pháp tuyển có từ lâu, đơn giản, rẽ tiền thường áp dụng để tuyển quặng xâm nhiểm thô từ 0,2mm đến vài chục hàng trăm mm Hiện nay, áp dụng chủ yếu để tuyển than, tuyển sơ số loại quặng Phương pháp tuyển nổi: phương pháp làm giầu khống sản có ích dựa khả bám dính khác loại khống vật lên bề mặt phân chia pha nướckhơng khí nước- dầu có khác lượng bề mặt riêng loại khoáng vật Phương pháp tuyển thực nhiều dạng, dạng tuyển bọt dạng phổ biến có hiệu cao Cơ sở tuyển bọt lợi dụng khác tính chất hố lí bề mặt hạt khống vật khác nhau, khả dính ướt nước hay khả bám dính hạt khống vào bóng khí (các hạt kỵ nước bám dính vào bóng khí, hạt ưu nước khơng bám dính vào bóng khí) Trong tuyển bọt, khác hoạt tính bề mặt khơng đủ lớn để phân chia hạt khống vật, cho thêm vào bùn tuyển hợp chất hoá học khác hợp chất hoá học gọi thuốc tuyển nổi, làm thay đổi khả dính ướt hạt khống vật mà có lợi cho tuyển Phương pháp tuyển từ: q trình cơng nghệ lợi dụng khác từ tính khoáng vật để phân chia chúng khỏi Khi cho hỗn hợp hạt khoáng vào vùng làm việc máy tuyển từ, tác dụng từ trường hạt khống vật có từ tính khơng từ tính chuyển động theo quỹ đạo khác dựa vào tách chúng khỏi Một số phương pháp tuyển khác: phương pháp tuyển điện (lợi dụng khác tính dẫn điện khoáng vật), phương pháp thuỷ luyện (lợi dụng khác tính hồ tan dung mơi định khống vật), phương pháp tách chọn quặng (lợi dụng khác mầu sắc, hình dáng hạt khống vật)… Q trình tuyển giải pháp kỹ thuật dựa vào khác dấu hiệu xác định thể khác tính chất hạt khống vật để phân tách chúng khỏi thực dạng thiết bị định Một phương pháp tuyển thực nhiều q trình tuyển khác Ví dụ cụ thể cho bảng 1-2 -12- Bảng 1-2 Quá trình tuyển phương pháp tuyển Phương pháp tuyển Tuyển trọng lực Quá trình tuyển -Tuyển lắng -Máy tuyển lắng -Tuyển huyền phù -Các loại máy tuyển huyền phù, xiclon … -Tuyển dòng nước -Bàn đãi, máng xoắn chảy theo mặt phẳng nghiêng -Tuyển bọt Tuyển Thiết bị tuyển -Tuyển dầu -Máy tuyển giới, khí nén, giới-khí nén -Tuyển màng 1.4.3 Cơng đoạn tuyển, sơ đồ tuyển 1.4.3.1 Khâu tuyển Là bước trình tuyển thực phần nhiệm vụ tuyển Người ta phân biệt khâu tuyển sau đây: - Khâu tuyển chính: khâu chủ yếu để phân chia đại phận khống sản có ích khỏi đất đá tạp Sau khâu tuyển thường thu hai sản phẩm sản phẩm giầu (có hàm lượng chất có ích lớn quặng ban đầu) sản phẩm nghèo chất có ích, nhiên chúng thường khơng có chất lượng đạt u cầu quy định sản phẩm cuối mà phải đem gia công tuyển lại đạt yêu cầu - Khâu tuyển tinh: khâu tuyển lại sản phẩm giầu khâu tuyển trước đó, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm tạo sản phẩm cuối Trong sơ đồ tuyển tùy theo yêu cầu chất lượng sản phẩm cuối mà bố trí hay nhiều khâu tuyển tinh nối tiếp - Khâu tuyển vét: khâu tuyển lại sản phẩm nghèo khâu trước đó, nhằm tận thu chất có ích tạo sản phẩm cuối thải bỏ Tùy theo yêu cầu cần tận thu chất có ích chất lượng sản phẩm quặng thải mà sử dụng nối tiếp khâu tuyển vét với 1.4.3.2 Công đoạn tuyển Là tập hợp khâu công nghệ thực chức công nghệ định, tiến hành nhóm thiết bị định Trong xưởng (nhà máy) tuyển khống thường chia thành ba cơng đoạn sau: - Cơng đoạn chuẩn bị khống sản: có nhiệm vụ gia công vật liệu để tạo điều kiện thuận lợi cho q trình phân tách khống vật cụ thể là: + Q trình giảm kích thước hạt khống vật + Q trình phân chia hạt khống theo độ hạt + Q trình trung hồ quặng -13- + Q trình tăng kích thước hạt khống vật (phương pháp kết hạt dầu) - Công đoạn tuyển phân tách: giai đoạn tuyển phân tách diễn cách sử dụng thiết bị tuyển tương ứng với phương pháp, trình tuyển khác như: tuyển trọng lực, tuyển từ, tuyển - Công đoạn phù trợ hồn thiện sản phẩm: cơng đoạn thực nhằm đảm bảo trình hoạt động liên tục nhà máy bao gồm khâu như: khử nước, khử bụi, vận tải chất kho, xử lý quặng đuôi, xử lý nước thải, bảo vệ môi trường… 1.4.3.3 Sơ đồ tuyển Sàng rung 15 Phân cấp ruột xoắn Phân cấp thuỷ lực (70-80)% cấp -0,074mm Khuấy tiếp xúc Tuyển chínhCuFeS2 Tuyển tinh I Tuyển vét Các khâu tuyển Dmax≤ 340 mm 1≥1,3%Cu, 2≥0,6g/tAu Quặng đầu Các khâu chuẩn bị khoáng sản Sơ đồ tuyển tập hợp công đoạn tuyển kết hợp theo trật tự định, nhằm thực nhiệm vụ tuyển Quặng đuôi Các khâu khử nước Quặng tinh Nước tuần hồn Hình 1-3 Sơ đồ cơng nghệ tuyển quặng Chancôpirit -14- Các khâu phụ trợ Tuyển tinh II Sơ đồ tuyển cho ta biết đường vật liệu ban đầu, qua khâu công nghệ đến khâu cuối cho sản phẩm cuối Mỗi nhà máy tuyển thường có sơ đồ tuyển định, loại quặng có sơ đồ tuyển hợp lý cho hiệu cao Sơ đồ tuyển chia làm loại sau đây: - Sơ đồ định tính: sơ đồ cơng nghệ mà thể tất khâu công nghệ dùng xưởng tuyển - Sơ đồ định lượng: sơ đồ công nghệ mà tất khâu cơng nghệ có ghi thêm khối lượng chất lượng tất sản phẩm - Sơ đồ bùn nước: sơ đồ công nghệ mà có ghi lượng nước vào, lượng nước khâu, tỷ số lỏng/rắn (L/R) sản phẩm - Sơ đồ thiết bị: sơ đồ công nghệ mà tấc thiết bị thể theo hình vẽ quy ước, kể thiết bị vận tải Khái niệm chuẩn bị khoáng sản 1.5.1 Khái niệm Vật liệu nguyên khai khai thác từ mỏ đưa xưởng tuyển khống có độ hạt lớn (hàng nghìn mm quặng, hàng trăm mm than), khoáng vật cần thu hồi (khống vật có ích) thường liên kết với khống vật khơng có ích đất đá tạp (xâm nhiễm) độ hạt tương đối nhỏ Các phương pháp tuyển, trình tuyển thường tuyển đạt hiệu cao khống vật có ích khơng có ích tách rời khỏi có độ hạt phù hợp Do đó, quặng nguyên khai (than nguyên khai) trước đưa vào tuyển cần gia cơng, chế biến cho có độ hạt, thành phần hóa học phù hợp với yêu cầu phương pháp tuyển thiết bị tuyển công việc gọi chuẩn bị khống sản Tóm lại chuẩn bị khống sản cơng đoạn mang tính chất đầu mối, nhằm tạo nên đồng thành phần vật chất đặc điểm kết cấu, cấu tạo nguyên liệu khoáng sản ban đầu phương pháp trình tuyển khác 1.5.2 Chức Từ khái niệm chuẩn bị khoáng sản ta thấy khâu chuẩn bị khoáng sản bao gồm số chức sau: - Giải phóng thành phần khống vật có ích quặng Thực tế chứng minh quặng từ thành tạo khai thác lên mặt đất từ mỏ đại phận nằm dạng tổ hợp khoáng vật liên kết chặt chẽ với độ hạt định, để phá vỡ mối liên kết (giải phóng khống vật khỏi nhau) phương pháp phổ biến giảm kích thước chúng đến độ hạt định trình đập nghiền - Làm cho nguyên liệu khống sản có thành phần độ hạt thích hợp với công nghệ thiết bị tuyển phân tách Đối với phương pháp, trình, thiết bị tuyển định cho hiệu tuyển cao vật liệu đưa tuyển có độ hạt định -15- - Thỏa mãn yêu cầu thành phần độ hạt nguyên liệu khoáng sản hộ tiêu thụ khống sản Thơng thường sản phẩm sau tuyển thường có cấp hạt rộng hộ tiêu thụ sản phẩm lại yêu cầu sản phẩm có cấp hạt hẹp nên ta phải sử dụng trình sàng, phân cấp để làm cho vật liệu thỏa mãn yêu câu Đặc biệt than ngồi u cầu cỡ hạt, hộ tiêu thụ yêu cầu tỷ lệ cỡ tỷ lệ cỡ than 1.6 Các tiêu cơng nghệ q trình tuyển 1.6.1 Ký hiệu phương trình cân tiêu cơng nghệ Trong q trình tính tốn tiêu cơng nghệ tuyển, q trình lĩnh vực tuyển khoáng khác thường dùng ký hiệu sau: - hàm lượng chất có ích có quặng đầu, %; - hàm lượng chất có ích có sản phẩm giầu quặng tinh, %; -hàm lượng chất có ích có sản phẩm nghèo quặng đuôi, %; - thu hoạch (tỷ lệ lượng) quặng đầu, sản phẩm tuyển, %; - thực thu (tỷ lệ thu hồi) quặng đầu sản phẩm tuyển, %; A- độ tro than nguyên khai sản phẩm tuyển, %; Q- suất sản phẩm tuyển, t/h Trong tuyển khống để tính tốn tiêu cơng nghệ biết số tiêu cơng nghệ, thường áp dụng phương trình cân sau: Qi= i Q0, t/h 0=i, % 0= i, % 0.A0= i.Ai , % 0 = i i, % Trong đó: Q0 , Qi, 0 , i, 0 , i, A0 ,Ai , 0 , i suất, thu hoạch, thực thu, độ tro, hàm lượng sản phẩm quặng (than) đầu sản phẩm thứ i 1.6.2 Hàm lượng chất có ích Là tỷ số khối lượng chất có ích quặng đầu hay sản phẩm so với khối lượng vật liệu đầu hay khối lượng sản phẩm tuyển i = pi 100,% , Qi (1-1) Trong đó: i- hàm lượng chất có ích sản phẩm thứ i Pi, Qi- khối lượng chất có ích khối lượng sản phẩm thứ i Hàm lượng chất có ích xác định phương pháp phân tích hố, tính phần đơn vị, phần trăm g/t tính cho vật liệu khơ Trường hợp, biết hàm lượng khống vật có ích có quặng đầu, ta xác định hàm lượng chất có ích thơng qua cơng thức sau: -16- = Trong đó: 1 M 100 ,% (1-2) 1- hàm lượng khống vật có ích, % M- hàm lượng chất có ích tính theo cơng thức hố học, % Ví dụ: Biết hàm lượng khống vật Chancopirit (CuFeS2) 5% Xác định hàm lượng đồng có quặng Giải: Áp dụng công thức (1-2), ta xác định hàm lượng đồng theo cơng thức hố học sau: M= M Cu M Cu 64 34 , % M Fe M S 64 56 32 Vậy hàm lượng đồng có quặng đầu là: = 1 M 100 = 34 1,7 % 100 1.6.3 Thu hoạch sản phẩn tuyển (tỷ lệ trọng lượng) Thu hoạch sản phẩm tỷ số khối lượng sản phẩm so với khối lượng vật liệu đầu tổng khối lượng sản phẩm, tính phần trăm phần đơn vị i Qi 100,% Q0 i Qi , pđv Q0 (1-3) Trong đó: i- thu hoạch sản phẩm thứ i Qi, Q0- khối lượng sản phẩm thứ i khối lượng vật liệu đầu, g (kg) Nếu sau khâu tuyển thu n sản phẩm, thu hoạch quặng đầu o tổng thu hoạch sản phẩm theo công thức (1-4) n 1 n i (1-4) i 1 Giả sử sau khâu tuyển khoáng ta thu hai sản phẩm là: - Sản phẩm quặng tinh có khối lượng Qqtt/h, hàm lượng chất có ích % - Sản phẩm quặng có khối lượng Qqdt/h, hàm lượng chất có ích % - Quặng đầu có khối lượng Q0t/h, hàm lượng chất có ích % Theo khái niệm có thu hoạch sản phẩm là: - Thu hoạch quặng tinh: qt Qqt Q0 100 , % (1-5) - Thu hoạch quặng đuôi: qd Qqd Q0 100 , % qd 100 qt , % -17- (1-6) Trong thực tế sản xuất xí nghiệp tuyển khống, khơng thể xác định khối lượng sản phẩm thời điểm cần xét, đó, để xác định thu hoạch sản phẩm thời điểm khơng thể xác định theo cơng thức (1-5), (1-6) Khi muốn xác định thu hoạch quặng tinh ta xác định theo kết phương pháp phân tích hố sản phẩm tuyển công thức (1-7) thu hoạch quặng đuôi theo (1-4) qt 100 ,% (1-7) 1.6.4 Mức giản lược, mức độ làm giầu Mức giản lược R tỷ số nghịch đảo thu hoạch sản phẩm Mức giản lược rõ cần quặng đầu để thu sản phẩm có chất lượng xác định cao chất lượng quặng đầu R (1-8) qt Mức độ làm giầu tỷ số hàm lượng chất có ích quặng tinh so với hàm lượng chất có ích quặng đầu Mức độ làm giầu tính theo cơng thức: (1-9) 1.6.5 Thực thu sản phẩm tuyển (tỷ lệ thu hồi) Thực thu sản phẩm tỷ số khối lượng chất có ích có sản phẩm so với khối lượng chất có ích có quặng đầu tổng khối lượng chất có ích sản phẩm, tính phẩn trăm phần đơn vị i Pi 100,% P0 i Pi , pđv P0 (1-10) Trong đó: i- thực thu sản phẩm thứ i Pi, P0- khối lượng chất có ích có sản phẩm thứ i khối lượng chất có ích có vật liệu đầu, g (kg) Thực thu sản phẩm tuyển tiêu quan trọng để đánh giá hiệu làm việc trình tuyển Trường hợp sau trình tuyển thu n sản phẩm, thực thu quặng đầu tổng thực thu n sản phẩm, tình theo cơng thức (1-11) n 1 n i (1-11) i 1 Theo khái niệm thu hoạch, ta tính thực thu sản phẩm quặng tinh quặng đuôi theo công thức (1-12), (1-13) qt Qqt Q0 100 qt ,% (1-12) -18- qd Qqd Q0 100 qd , % qd 100 qt , % (1-13) Tính thực thu sản phẩm theo kết phân tích hố, cơng thức (1-14) qt 100 ,% (1-14) 1.6.6 Hiệu suất tuyển E Hiệu suất tuyển tỷ số lượng tăng chất có ích sản phẩm tuyển điều kiện thực tế với lượng tăng chất có ích sản phẩm tuyển điều kiện lý tưởng, tính phần trăm phần đơn vị Gọi A1- khối lượng chất có ích gia tăng quặng tinh điều kiện tuyển thực tế, kg A1= qt - qt = qt ( - ) A2- khối lượng chất có ích gia tăng quặng tinh điều kiện tuyển lý tưởng, kg A2= aM - a = a(M - ) a- thu hoạch quặng tinh điều kiện tuyển lý tưởng, % M- hàm lượng chất có ích tính theo cơng thức hố học (trong khống vật sạch), % Mặt khác, aM + qd = 100 (do điều kiện tuyển lý tưởng = 0) nên: a 100. M 2 M 100 , % M Từ đó, hiệu suất tuyển tính theo cơng thức (1-15) qt M 1 100 ,% 2 M (1-15) 1.6.7 Các tiêu công nghệ tuyển than Khi tuyển than dùng tiêu sau để đánh giá chất lượng hiệu tuyển than - Tro phần không cháy chứa than, giảm 1% độ tro làm tăng nhiệt cháy than đá lên 330kj/kg, với than antraxit tăng nhiệt cháy đến 420kj/kg Độ tro khơng hồn tồn đặc trưng cho tạp chất khống vật chứa than Độ tro than thường thấp 8-12% lượng tạp chất (vì số tạp chất đốt nóng bị bay hơi) Độ tro xác định cách đốt mẫu than khơ, có cỡ hạt từ 0-0.2mm, nhiệt độ 850±100c đến khối lượng không đổi Gọi G1, G2: khối lượng than trước đốt sau đốt, độ tro than xác định theo công thức (1-16) -19- ... 1? ?? n i (1- 11) i ? ?1 Theo khái niệm thu hoạch, ta tính thực thu sản phẩm quặng tinh quặng đuôi theo công thức (1- 12), (1- 13) qt Qqt Q0 10 0 qt ,% (1- 12) -18 - ... đồng thành phần vật chất đặc điểm kết cấu, cấu tạo nguyên liệu khoáng sản ban đầu phương pháp trình tuyển khác 1. 5.2 Chức Từ khái niệm chuẩn bị khoáng sản ta thấy khâu chuẩn bị khoáng sản bao gồm... theo địa chỉ: Bộ mơn Tuyển khống, Trường Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh CÁC TÁC GIẢ -1- Chương KHÁI NIỆM VỀ QUÁ TRÌNH TUYỂN KHỐNG 1. 1 Khái niệm khống sản 1. 1 .1 Khống vật Trong tự nhiên nguyên