Tóm tắt Tuyển nổi tầng sôi là quá trình tuyển trong đó nguyên lý tuyển nổi được kết hợp với nguyên lý tuyển tầng sôi. Tuyển nổi tầng sôi cho phép nâng cao độ hạt cấp liệu tuyển cũng như cải thiện các chỉ tiêu tuyển đối với các loại than có tỷ trọng nặng. Bài báo này đã trình bày kết quả tuyển nổi tầng sôi một số mẫu than 0,56mm tại vùng than Quảng Ninh trong thiết bị tuyển nổi tầng sôi phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy các mẫu than nghiên cứu đều tuyển tốt trong thiết bị nêu trên: thu được than sạch độ tro 75%. Các kết quả sơ bộ trên mở ra triển vọng áp dụng quá trình tuyển nổi tầng sôi nhằm giảm chi phí tuyển,tránh lãng phí tài nguyên và bảo vệ môi trường. 1.Mở đầu Vấn đề tuyển than hạt nhỏ và mịn là vấn đề được quan tâm nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam hiện nay. Than cám cấp 6mm chất lượng xấu nếu không được tuyển thì sẽ chỉ được sử dụng dưới dạng than phẩm cấp thấp ít giá trị. Tuyển nổi là phương pháp được chứng minh là có hiệu quả để tuyển than hạt mịn 0,5mm 1. Tuy nhiên đối với cấp hạt >0,5 mm thì mức thực thu phần cháy không cao. Đối với cấp +0,5 3mm thì các nghiên cứu gần đây cho thấy thiết bị tuyển tầng sôi là thiết bị phù hợp nhất để tuyển đáp ứng các tiêu chí chất lượng các sản phẩm tuyển, thực thu phần cháy và chi phí tuyển 2. Tuy nhiên hai vấn đề được đặt ra đối với quá trình và thiết bị tuyển tầng sôi. Thứ nhất, đối với một số loại than vùng Vàng Danh – Uông Bí kết quả tuyển tầng sôi không cao, và thứ hai kết quả tuyển cấp +3mm trên thiết bị tuyển tầng sôi chưa được ổn định. Mục tiêu của các nghiên cứu trình bày trong báo cáo này là nghiên cứu áp dụng quá trình tuyển nổi trọng lực, cụ thể là tuyển nổi tầng sôi, để tuyển cấp 0,56mm của một số mẫu than vùng Quảng Ninh. Quá trình tuyển trọng lực phân tách than và đá sẽ được tăng cường khi hạt than kỵ nước (dưới tác dụng của thuốc tuyển) sẽ tạo tổ hợp với các bóng khí và trở nên “ nhẹ hơn” và dễ phân tách khỏi đá. Giới hạn trên vật liệu tuyển do vậy cũng được nâng lên 3. 2. Mẫu và phương pháp thí nghiệm Hai mẫu nghiên cứu là các mẫu than cám cấp 6mm lấy tại các mỏ than Cọc Sáu và Vàng Danh tháng 11 năm 2015 với khối lượng 500 kg một mẫu. Hai mẫu than trên được gia công trộn đều, phân tích thành phần độ hạt và sau đó sàng thành các cấp hạt 0,5; +0,51,6; +1,63 và +36mm để làm thí nghiệm tuyển trên thiết bị tuyển nổi trọng lực. Đã tiến hành phân tích chìm nổi xác định thành phần tỷ trọng than của các cấp hạt trên. Thành phần độ hạt của hai mẫu than được trình bày tại bảng 1 còn thành phần tỷ trọng các cấp hạt than được trình bày tại các bảng 2 Bảng 1. Thành phần độ hạt các mẫu nghiên cứu STT Cấp hạt, mm Mẫu Cọc Sáu Mẫu Vàng Danh Thu hoạch,% Độ tro, % Thu hoạch,% Độ tro, % 1 +36 27,62 31,32 16,45 36,45 2 +1,63 17,39 28,79 12,26 33,67 3 +0,51,6 27,88 27,17 38,39 29,12 4 0,5 27,11 30,88 32,9 35,99 Tổng cộng 100 29,6 100 33,14
NGHIÊN CỨU TUYỂN MỘT SỐ MẪU THAN 0,5 -6MM VÙNG QUẢNG NINH TRÊN THIẾT BỊ TUYỂN NỔI TẦNG SÔI PHÒNG THÍ NGHIỆM NGUYỄN HỒNG THƯƠNG, NGUYỄN THỊ LAN ANH, NGUYỄN MAI NGỌC, NGUYỄN NGỌC THẮNG, NGUYỄN VĂN HOÀNG TUYỂN KHOÁNG A K57- ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI Tóm tắt Tuyển tầng sôi trình tuyển nguyên lý tuyển kết hợp với nguyên lý tuyển tầng sôi Tuyển tầng sôi cho phép nâng cao độ hạt cấp liệu tuyển cải thiện tiêu tuyển loại than có tỷ trọng nặng Bài báo trình bày kết tuyển tầng sôi số mẫu than 0,5-6mm vùng than Quảng Ninh thiết bị tuyển tầng sôi phòng thí nghiệm Kết cho thấy mẫu than nghiên cứu tuyển tốt thiết bị nêu trên: thu than độ tro 75% Các kết sơ mở triển vọng áp dụng trình tuyển tầng sôi nhằm giảm chi phí tuyển,tránh lãng phí tài nguyên bảo vệ môi trường 1.Mở đầu Vấn đề tuyển than hạt nhỏ mịn vấn đề quan tâm nghiên cứu giới Việt Nam Than cám cấp -6mm chất lượng xấu không tuyển sử dụng dạng than phẩm cấp thấp giá trị Tuyển phương pháp chứng minh có hiệu để tuyển than hạt mịn -0,5mm [1] Tuy nhiên cấp hạt >0,5 mm mức thực thu phần cháy không cao Đối với cấp +0,5 -3mm nghiên cứu gần cho thấy thiết bị tuyển tầng sôi thiết bị phù hợp để tuyển đáp ứng tiêu chí chất lượng sản phẩm tuyển, thực thu phần cháy chi phí tuyển [2] Tuy nhiên hai vấn đề đặt trình thiết bị tuyển tầng sôi Thứ nhất, số loại than vùng Vàng Danh – Uông Bí kết tuyển tầng sôi không cao, thứ hai kết tuyển cấp +3mm thiết bị tuyển tầng sôi chưa ổn định Mục tiêu nghiên cứu trình bày báo cáo nghiên cứu áp dụng trình tuyển trọng lực, cụ thể tuyển tầng sôi, để tuyển cấp 0,5-6mm số mẫu than vùng Quảng Ninh Quá trình tuyển trọng lực phân tách than đá tăng cường hạt than kỵ nước (dưới tác dụng thuốc tuyển) tạo tổ hợp với bóng khí trở nên “ nhẹ hơn” dễ phân tách khỏi đá Giới hạn vật liệu tuyển nâng lên [3] Mẫu phương pháp thí nghiệm Hai mẫu nghiên cứu mẫu than cám cấp -6mm lấy mỏ than Cọc Sáu Vàng Danh tháng 11 năm 2015 với khối lượng 500 kg mẫu Hai mẫu than gia công trộn đều, phân tích thành phần độ hạt sau sàng thành cấp hạt -0,5; +0,5-1,6; +1,6-3 +3-6mm để làm thí nghiệm tuyển thiết bị tuyển trọng lực Đã tiến hành phân tích chìm xác định thành phần tỷ trọng than cấp hạt Thành phần độ hạt hai mẫu than trình bày bảng thành phần tỷ trọng cấp hạt than trình bày bảng Bảng Thành phần độ hạt mẫu nghiên cứu STT Cấp hạt, mm +3-6 +1,6-3 +0,5-1,6 -0,5 Tổng cộng Mẫu Cọc Sáu Thu hoạch,% Độ tro, % 27,62 31,32 17,39 28,79 27,88 27,17 27,11 30,88 100 29,6 Mẫu Vàng Danh Thu hoạch,% Độ tro, % 16,45 36,45 12,26 33,67 38,39 29,12 32,9 35,99 100 33,14 Bảng Thành phần tỷ trọng mẫu nghiên cứu STT 7 Cấp tỷ trọng, t/m3 Cấp hạt 3-6 mm -1,4 1,4 - 1,5 1,5 - 1,6 1,6 - 1,7 1,7 - 1,8 1,8 - 1,9 +1,9 Tổng Cấp hạt 1,6-3 mm -1,4 1,4 - 1,5 1,5 - 1,6 1,6 - 1,7 1,7 - 1,8 1,8 - 1,9 +1,9 Tổng Cấp hạt 0,5-1,6 mm -1,4 1,4 - 1,5 1,5 - 1,6 1,6 - 1,7 1,7 - 1,8 1,8 - 1,9 +1,9 Tổng Mẫu Cọc Sáu Thu hoạch,% Độ tro, % Mẫu Vàng Danh Thu hoạch,% Độ tro, % 62,18 1,68 1,85 1,24 1,08 1,29 30,68 100 3,53 15,97 27,51 40,7 49,48 59,82 86,51 31,32 3,04 0,85 33,39 17,6 4,88 3,78 36,46 100 4,2 4,88 5,65 10,71 27,4 40,95 81,26 36,45 65,83 2,49 1,49 1,02 0,9 1,28 26,99 100 3,94 18,38 34,29 47,13 55,23 65,52 86,73 28,79 1,14 0,82 41,12 17,43 4,7 2,73 32,06 100 5,56 5,69 6,85 11,31 27,05 40,57 82,33 33,67 69,95 2,09 1,27 1,1 1,59 2,35 21,65 100 4,61 31,85 50,76 64,95 75,43 79,53 87,1 27,17 4,49 9,49 33,34 20,28 4,97 5,75 21,68 100 5,33 7,00 7,48 9,53 36,42 67,36 83,53 29,12 Thiết bị thí nghiệm Thiết bị thí nghiệm tuyển tầng sôi cột tiết diện hình chữ nhật 8x10cm, cao 1,2m (xem hình 1) Nước cấp bơm qua phân phối đáy cột, tạo dòng nước lên Tốc độ dòng lên phụ thuộc vào lưu lượng bơm chỉnh thông qua biến tần Bọt khí tạo cấp khí nén qua ống cao su đột lỗ Lưu lượng khí chỉnh thông qua van khí Thiết bị sử dụng để tuyển trọng lực cấp vật liệu thô có độ hạt >0,2 mm Vật liệu sau khuấy trộn với thuốc tuyển cấp lên đỉnh cột theo phương nằm ngang Nước cấp vào thùng nước tuần hoàn với thuốc tạo bọt Bơm nước bọt khí tạo cấu tạo bọt tạo thành dòng hỗn hợp nước bóng khí mịn chuyển động từ lên Các hạt than kỵ nước tạo tổ hợp với bóng khí có xu hướng theo dòng nước tràn qua ngưỡng thu hồi lưới sàng 0,2mm đặt miệng thùng nước tuần hoàn Đá thải lắng đọng vào bình lắp đáy cột Hình Sơ đồ thí nghiệm Hình Hình ảnh thiết bị thí nghiệm Phương pháp thí nghiệm Các thí nghiệm tiến hành với khối lượng mẫu kg theo sơ đồ hình Mẫu than khuấy trộn với thuốc tuyển vòng 10 phút Cấp liệu tiến hành phút Các sản phẩm than đá thải sau lắng gạn, sấy khô phân tích độ tro Thực thu phần cháy tính theo công thức: E= γSP.(100 – ASP)/(100 – ACL),% Trong - γSP thu hoạch sản phẩm tuyển; - ASP, ACL tương ứng độ tro sản phẩm tuyển độ tro than cấp liệu tuyển Kết thí nghiệm Kết thí nghiệm với cấp hạt mẫu Cọc Sáu trình bày bảng 3, mẫu Vàng Danh bảng Bảng Kết tuyển mẫu than Cọc Sáu Than Điều kiện thí nghiệm ST N Cấp hạt, mm Thu hoạch (%) Độ tro (%) 40 40 62,20 64,35 4,25 4,78 Thực thu phần cháy (%) 86,69 89,22 2,5 3,0 40 40 66,80 68,50 5,72 7,15 91,74 92,66 79,23 82,92 84,01 15 18 2,0 2,0 40 40 58,75 61,68 4,35 4,67 81,77 85,63 69,63 74,24 24 2,0 40 15 15 15 0,5 40 40 40 66,80 61,75 5,45 4,15 92,00 83,13 83,46 68,59 65,19 68,25 4,67 5,76 87,31 90,31 74,05 78,26 40 40 70,42 60,15 6,75 4,95 92,28 80,31 81,43 64,82 Lưu lượng nước, l/phút Chi phí thuốc tập hợp dầu diesel, kg/t Nồng độ thuốc tạo bọt MIBC, g/m3 21 21 1,5 2,0 21 21 3-6 10 Độ tro đá thải (%) 75,81 15 12 1,0 1,5 2,0 1,5 13 14 18 21 1,5 1,5 40 40 70,18 72,00 6,20 7,40 92,48 93,71 82,06 84,01 15 16 12 12 0,5 1,0 40 40 62,70 68,58 4,56 5,88 82,22 88,68 65,31 73,77 12 12 1,5 2,0 40 40 73,20 74,15 6,95 7,82 93,63 93,92 82,70 82,87 15 1,5 1,5 40 40 62,38 75,15 4,82 8,68 81,62 94,24 64,47 83,13 18 1,5 40 77,16 10,52 94,87 83,64 11 12 17 18 19 20 21 1,6-3 0,51,6 Bảng Kết tuyển mẫu than Vàng Danh Than Điều kiện thí nghiệm ST N Cấp hạt, mm Lưu lượng nước, l/phút 24 24 24 Chi phí thuốc tập hợp dầu diesel, kg/t 2,0 Độ tro (%) Thực thu phần cháy (%) Độ tro đá thải (%) 45,28 5,20 67,58 62,36 55,67 58,46 7,55 9,36 80,95 83,31 72,68 74,45 40 40 60,55 60,30 10,62 10,25 85,16 85,13 76,10 76,19 Nồng độ thuốc tạo bọt MIBC, g/m3 Thu hoạch (%) 40 40 40 24 27 2,5 3,0 3,5 3,0 30 3,0 40 60,88 10,85 85,40 76,29 33 3,0 40 61,88 11,65 85,99 76,63 7,28 7,22 77,11 80,79 66,12 69,76 3-6 21 21 1,0 1,5 40 40 55,18 57,82 10 11 21 21 2,0 2,5 40 40 65,28 66,36 8,60 9,15 89,89 90,84 80,66 81,92 12 13 18 24 2,0 2,0 40 40 54,72 67,62 7,15 10,75 76,56 90,96 65,65 81,47 14 15 27 2,0 40 18 18 18 1,0 40 40 40 69,56 58,72 12,45 7,25 91,73 76,82 81,96 60,18 66,32 71,64 8,72 9,55 85,44 91,48 69,38 78,73 40 40 75,71 67,57 12,66 8,25 93,29 87,47 80,42 72,60 40 40 73,16 74,60 10,65 11,48 92,25 93,17 79,54 80,93 16 17 18 19 20 21 1,6-3 0,51,6 18 15 1,5 2,0 2,5 2,0 21 24 2,0 2,0 Hình 3: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng chi phí dầu diesel đến tiêu tuyển than Cọc Sáu cấp hạt 3-6mm Hình 4: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng lưu lượng nước đến tiêu tuyển than Cọc Sáu cấp hạt 36mm Hình 5: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng chi phí dầu diesel đến tiêu tuyển than Cọc Sáu cấp hạt 1,6-3mm Hình 6: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng chi phí nước đến tiêu tuyển than Cọc Sáu cấp hạt 1,63mm Hình 7: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng chi phí dầu diesel đến tiêu tuyển than Vàng Danh cấp hạt 3-6mm Hình 8: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng chi phí nước đến tiêu tuyển than Vàng Danh cấp hạt 36mm Hình 9: biểu diễn ảnh hưởng chi phí dầu diesel đến tiêu tuyển than Vàng Danh cấp hạt 1,63mm Hình 10: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng chi phí nước đến tiêu tuyển than Vàng Danh cấp hạt 1,6-3mm 4 Kết luận - Thiết bị tuyển trọng lực, cụ thể thiết bị tuyển tầng sôi loại thiết bị cho phép tuyển cấp hạt than độ hạt từ 0,5 -6mm - Trên thiết bị tuyển tầng sôi thí nghiệm, cấp hạt hẹp ( cấp 0,5-1,6mm, 1,6 -3mm, 3-6mm) hai mẫu than nghiên cứu lấy từ mỏ Cọc Sáu Vàng Danh cho kết tuyển tốt: than độ tro nhỏ 10%, đá thải độ tro lớn 75% thực thu thành phần cháy khoảng 90% -Thiết bị tuyển tầng sôi điều chỉnh điều chỉnh lưu lượng nước, chi phí dầu diesel Đối với máy thiết kế đề tài thông số phù hợp là: chi phí dầu diesel 1-3 kg/t, lưu lượng nước nằm khoảng 15-30 lít/phút (tương đương tốc độ dòng nước lên 3-6 cm/s) - Mẫu than mỏ Vàng Danh khó tuyển so với mẫu than mỏ Cọc Sáu Có thể thành phần than Vàng Danh có khối lượng riêng cao so với than Cọc Sáu ảnh hưởng đến thiết bị thiết bị tuyển trọng lực - Trong khuôn khổ thời gian có hạn nên chưa khảo sát nhiều thông số điều kiện khác Các nghiên cứu cần thiết: - nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ cấp liệu, chi phí thuốc tạo bọt, lưu lượng khí… - nghiên cứu thiết bị quy mô lớn triển khai sản xuất - nghiên cứu tuyển cấp hạt rộng Tài liệu tham khảo J.S Laskowski, Coal flotation and fine coal utilization, Elservier (2013) Nguyễn Hoàng Sơn, Phạm Văn Luận, Nghiên cứu tuyển số mẫu than mịn cấp hạt 0,1-1mm thiết bị tuyển tầng sôi, Tạp chí Khoa học Mỏ - Địa chất, số 4/2009 G.H Luttrell, T.C Westerfield, J.N Kohmuench, M.J Mankosa, Development of high-efficiency hydraulic separator, Minerals & Metallurgical Processing Vol.13 (2006) 33-29 SUMMARY Study on beneficiation of some fine coal samples 0,5-6mm from Quang Ninh area by flotogravitation in laboratory teetered- bed separator Flotogravitation in teetered-bed separator is the beneficiation process in which the flotation principle is combined with the teetered -bed separation The flotogravitation allows to increase the upper size limit of the feed and to improve the perfomance of the teetered-bed separator This report presents the test results of some fine coal samples 0,5-6 mm from Quang Ninh area by the flotogravitation in a laboratory teetered -bed separator The test results showed that all the coal samples are well beneficiated in the separator: A clean coal product ashed 75 % These preliminary results show that this process have a bright perspective application for fine coal beneficiation in Viet Nam Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG SƠN [...]...Tài liệu tham khảo 1 J.S Laskowski, Coal flotation and fine coal utilization, Elservier (2013) 2 Nguyễn Hoàng Sơn, Phạm Văn Luận, Nghiên cứu tuyển một số mẫu than mịn cấp hạt 0,1-1mm trên thiết bị tuyển tầng sôi, Tạp chí Khoa học Mỏ - Địa chất, số 4/2009 3 G.H Luttrell, T.C Westerfield, J.N Kohmuench, M.J Mankosa, Development of high-efficiency hydraulic separator, Minerals