1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài Công nghiệp khai thác than là một trong những ngành công nghiệp có lịch sử phát triển lâu đời. Khác với các ngành công nghiệp khác, sự tồn tại và phát triển của công nghiệp khai thác than hiện đang phải đối diện với thách thức vô cùng to lớn vì nó được cho là nhân tố chính làm ô nhiễm môi trường sinh thái. Tuyển để nâng cao chất lượng than (giảm độ tro và hàm lượng các chất độc hại) trước khi sử dụng đang ngày càng được chấp nhận một cách rộng rãi cả ở các nước công nghiệp phát triển cũng như các nước có nền kinh tế đang trong giai đoạn chuyển đổi. Đây là giải pháp để than tiếp tục được sử dụng như là một sản phẩm có thể được chấp nhận, xét về phương diện bảo vệ môi trường. Hiện tại ở vùng than Quảng Ninh tồn đọng một lượng than cám chất lượng xấu với khối lượng lớn, chiếm nhiều diện tích và lãng phí tài nguyên. Việc nghiên cứu công nghệ tuyển thu hồi sử dụng các than cám này bằng công nghệ đơn giản và rẻ tiền sẽ mang lại hiệu quả lớn về kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường. Tuyển nổi thông thường chỉ áp dụng được đối với cấp hạt 0,5mm. Tuyển tầng sôi (tuyển trọng lực) thì tốn nhiều chi phí nước nhưng lại không hiệu quả đối với cấp 0,5mm. Nếu nâng cao được độ hạt tuyển nổi lên đến 6mm sẽ góp phần giải quyết vấn đề tuyển các loại than cám nêu trên trên một thiết bị. Việc nghiên cứu phương pháp tuyển than bằng thiết bị tuyển nổi trọng lực là một vấn đề cấp thiết có ý nghĩa thực tiễn. 2. Lý do lựa chọn đề tài Ở Việt Nam, phần lớn than cám cấp hạt 06mm đều không được tuyển, do đó chúng có chất lượng và giá bán thấp. Việc đưa than cấp hạt mịn vào tuyển hay để dùng trực tiếp đã từng được tranh cãi nhiều do chi phí cao của quá trình tuyển và sự phức tạp khi xử lý sản phẩm sau tuyển. Vì vậy việc nghiên cứu tìm thiết bị tuyển mới có hiệu quả tuyển cao để tuyển cấp hạt mịn là nhiệm vụ cấp thiết đối với các nhà máy tuyển than Việt Nam hiện nay. Đề tài đã nghiên cứu chế tạo một thiết bị tuyển mới để tuyển than hạt mịn, đó là “thiết bị tuyển nổi – trọng lực”. Thiết bị này có những ưu điểm cơ bản như: năng suất cao, chi phí đầu tư thấp.Không những vậy thiết bị này còn đem lại nguồn lợi kinh tế vô cùng to lớn và giải quyết được vấn đề về môi trường sinh thái do xử lý được cấp hạt mịn 6mm. Mà từ trước tới nay, cấp hạt này không thể tuyển nó chỉ được dùng để phối trộn với loại than có chất lượng tốt (độ tro thấp) để đem bán với giá thành rất thấp (không có lãi) hoặc bị tồn đọng gây lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Nếu được áp dụng đây sẽ là thiết bị hợp lý và có nhiều triển vọng trong các nhà máy tuyển than của Việt Nam. Nhưng cho đến nay vẫn chưa có nghiên cứu nào được tiến hành để có thể áp dụng thiết bị này vào thực tế tuyển than của Việt Nam. Đây cũng chính là nhiệm vụ được đặt ra cho đề tài: “Nghiên cứu tuyển nổi than cám cấp hạt 6mm vùng Vàng Danh bằng thiết bị tuyển nổi trọng lực quy mô phòng thí nghiệm”.
Trang 1MỞ ĐẦU
1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài
Công nghiệp khai thác than là một trong những ngành công nghiệp cólịch sử phát triển lâu đời Khác với các ngành công nghiệp khác, sự tồn tại vàphát triển của công nghiệp khai thác than hiện đang phải đối diện với thách thức
vô cùng to lớn vì nó được cho là nhân tố chính làm ô nhiễm môi trường sinhthái Tuyển để nâng cao chất lượng than (giảm độ tro và hàm lượng các chấtđộc hại) trước khi sử dụng đang ngày càng được chấp nhận một cách rộng rãi
cả ở các nước công nghiệp phát triển cũng như các nước có nền kinh tế đangtrong giai đoạn chuyển đổi Đây là giải pháp để than tiếp tục được sử dụng như
là một sản phẩm có thể được chấp nhận, xét về phương diện bảo vệ môi trường Hiện tại ở vùng than Quảng Ninh tồn đọng một lượng than cám chất lượngxấu với khối lượng lớn, chiếm nhiều diện tích và lãng phí tài nguyên Việcnghiên cứu công nghệ tuyển thu hồi sử dụng các than cám này bằng côngnghệ đơn giản và rẻ tiền sẽ mang lại hiệu quả lớn về kinh tế xã hội và bảo vệmôi trường Tuyển nổi thông thường chỉ áp dụng được đối với cấp hạt-0,5mm Tuyển tầng sôi (tuyển trọng lực) thì tốn nhiều chi phí nước nhưng lạikhông hiệu quả đối với cấp -0,5mm Nếu nâng cao được độ hạt tuyển nổi lênđến 6mm sẽ góp phần giải quyết vấn đề tuyển các loại than cám nêu trên trênmột thiết bị Việc nghiên cứu phương pháp tuyển than bằng thiết bị tuyển nổitrọng lực là một vấn đề cấp thiết có ý nghĩa thực tiễn
Trang 22 Lý do lựa chọn đề tài
Ở Việt Nam, phần lớn than cám cấp hạt 0-6mm đều không được tuyển, do
đó chúng có chất lượng và giá bán thấp Việc đưa than cấp hạt mịn vào tuyểnhay để dùng trực tiếp đã từng được tranh cãi nhiều do chi phí cao của quá trìnhtuyển và sự phức tạp khi xử lý sản phẩm sau tuyển Vì vậy việc nghiên cứutìm thiết bị tuyển mới có hiệu quả tuyển cao để tuyển cấp hạt mịn là nhiệm vụcấp thiết đối với các nhà máy tuyển than Việt Nam hiện nay Đề tài đã nghiêncứu chế tạo một thiết bị tuyển mới để tuyển than hạt mịn, đó là “thiết bị tuyểnnổi – trọng lực” Thiết bị này có những ưu điểm cơ bản như: năng suất cao,chi phí đầu tư thấp.Không những vậy thiết bị này còn đem lại nguồn lợi kinh
tế vô cùng to lớn và giải quyết được vấn đề về môi trường sinh thái do xử lýđược cấp hạt mịn -6mm Mà từ trước tới nay, cấp hạt này không thể tuyển nóchỉ được dùng để phối trộn với loại than có chất lượng tốt (độ tro thấp) để đembán với giá thành rất thấp (không có lãi) hoặc bị tồn đọng gây lãng phí tàinguyên và ô nhiễm môi trường Nếu được áp dụng đây sẽ là thiết bị hợp lý và
có nhiều triển vọng trong các nhà máy tuyển than của Việt Nam Nhưng chođến nay vẫn chưa có nghiên cứu nào được tiến hành để có thể áp dụng thiết bịnày vào thực tế tuyển than của Việt Nam Đây cũng chính là nhiệm vụ được
đặt ra cho đề tài: “Nghiên cứu tuyển nổi than cám cấp hạt -6mm vùng Vàng Danh bằng thiết bị tuyển nổi trọng lực quy mô phòng thí nghiệm”.
3 Mục tiêu đề tài
- Nghiên cứu mối quan hệ ảnh hưởng của các thông số cấu tạo và công nghệđến hiệu quả tuyển than hạt mịn vùng Quảng Ninh trên thiết bị Tuyển nổi-Trọng lực
- Trên cơ sở đó, đánh giá khả năng ứng dụng của thiết bị này vào thực tế đểcải thiện sơ đồ xử lý than hạt mịn và giải quyết những vấn đề về than cấp hạtmịn còn tồn đọng ở vùng Quảng Ninh nói riêng và Việt Nam nói chung
Trang 34 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1 Cách tiếp cận
Trên cơ sở tài liệu tham khảo thiết kế thiết bị thí nghiệm và nghiên cứu thínghiệm quá trình tuyển nổi trọng lực than cám trên thiết bị thiết kế Sau đó tối
ưu hóa các thông số điều kiện của quá trình
4.2 Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập tài liệu, tổng hợp – phân tích để viết tổng quan;
- Thiết kế chế tạo thiết bị thí nghiệm;
- Thí nghiệm tuyển nổi trong thiết bị tuyển nổi- trọng lực
5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
5.1 Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu tuyển than cấp hạt -6mm vùng Quảng Ninh bằng thiết bịtuyển nổi- trọng lực
5.2 Phạm vi nghiên cứu
Giới hạn trong 2-3 mẫu than cám vùng Quảng Ninh (than Cọc Sáu vàthan Vàng Danh)
Trang 4CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH TUYỂN THAN CẤP HẠT MỊN
TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
1.1 Tình hình tuyển than cấp hạt mịn trên thế giới
Vấn đề tuyển than hạt mịn trong những năm gần đây được quan tâm nghiêncứu khá nhiều trên thế giới Trong nhiều loại than cấp liệu cho nhà máy tuyển,lượng than mịn (-3(6)mm) chiếm đến hàng chục phần trăm tỷ lệ khối lượng.Lượng than hạt mịn đưa về các nhà máy tuyển ngày càng tăng và chất lượngcủa chúng ngày càng giảm, do khâu khai thác đã được cơ giới hóa và tự độnghóa cao độ đồng thời năng suất khai thác rất lớn Trước kia công nghệ tuyểnthan hạt mịn chỉ được áp dụng đối với than luyện cốc, còn đối với than nănglượng thì phương án truyền thống là tách cấp hạt mịn (cám khô hoặc cám mịn)
và tuyển cấp hạt thô Tuy nhiên ngày nay càng có nhiều nhà máy tuyển thanmới xây dựng xem xét phương án đưa độ sâu tuyển tới độ hạt gần tới0,5(3)mm ngay cả đối với than năng lượng Việc nâng cao chất lượng và giátrị sản phẩm than hạt mịn cho phép đa dạng hóa sản phẩm và áp dụng cáccông nghệ tiên tiến để bảo vệ môi trường
Phương pháp tuyển than chủ yếu là tuyển trọng lực, phương pháp này cóhiệu quả cao đối với các cấp hạt thô, nhưng độ hạt than đưa tuyển càng giảmthì hiệu quả tuyển càng kém và chi phí tuyển càng tăng Trong những năm gầnđây, trên thế giới đã xuất hiện nhiều thiết bị tuyển than cấp hạt mịn Song songvới nó là sự cải tiến sơ đồ công nghệ xử lý than cấp hạt mịn, đã cho phéptuyển than cấp hạt mịn có hiệu quả hơn đồng thời chi phí tuyển và khử nướcthan cấp hạt mịn rẻ hơn
Phương pháp tuyển than cấp hạt mịn tốt nhất là đáp ứng được các yêu cầu
về kinh tế, tỷ lệ thu hồi, chất lượng của các sản phẩm tuyển, vấn đề khử nướccác sản phẩm tuyển Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến việc xử lý than cấp hạtmịn theo Korte và Bosman là:
Trang 5- Hiệu suất tuyển
- Yêu cầu về chất lượng của sản phẩm
- Giá bán sản phẩm
- Giá thành tuyển 1 tấn than
Các thiết bị tuyển trọng lực phổ biến nhất để tuyển than cấp hạt mịn là:xyclon huyền phù, xyclon nước, máng xoắn, máy lắng, bàn đãi và gần đây làthiết bị tuyển tầng sôi Ngoài ra, để thu hồi than cấp hạt -0,5mm có thể sửdụng phương pháp tuyển nổi bằng thiết bị tuyển nổi cột
1.2 Tình hình tuyển than hạt mịn tại Việt Nam
Tài nguyên khoáng sản than tại Việt Nam chủ yếu tập trung tại vùng QuảngNinh Trong những năm gần đây sản lượng khai thác than vùng này đạt đếntrên 35-40 triệu tấn/năm trong khi tại các vùng than khác ngoài Quảng Ninhsản lượng chỉ đạt chưa đến vài triệu tấn Chính vì vậy trong báo cáo này chỉtập trung vào đối tượng than hạt mịn vùng Quảng Ninh
Trang 6Hình 1.1 Than cám tồn đọng ở Quảng Ninh chưa được xử lý
1.2.1 Đặc điểm tính chất than hạt mịn vùng Quảng Ninh
Đặc điểm tính chất than hạt mịn vùng Quảng Ninh đã được nghiên cứutổng kết khá chi tiết trong các tài liệu và các số liệu ở đây được trích dẫn từcác tài liệu này
Than vùng Hòn Gai
Các mỏ than chiếm tỷ trọng lớn ở khu vực Hòn Gai là Hà Tu, Hà Lầm, NúiBéo và Tân Lập Thành phần độ hạt các cấp hạt 0-6mm được trình bày tạibảng 1.1 còn chỉ tiêu T tính khả tuyển các cấp hạt than mịn được trình bày tạibảng 1.2
Trang 7Bảng 1.1 Thành phần độ hạt than cấp hạt 0-6mm của các mỏ than khu vực
%
Thuhoạch,
%
Độtro,
%
Thuhoạch,
%
Độtro,
%
Thuhoạch,
%
Độ tro,
%1-6 30,95 24,46 40,46 26,27 36,21 26,21 33,22 30,230,1-1 37,11 18,47 41,32 19,17 39,92 16,55 43,54 18,43-0,1 31,94 25,08 18,22 27,94 23,87 25,24 23,24 27,53Cộng 100 22,44 100 23,64 100 22,12 100 24,46
Bảng 1.2 Kết quả đánh giá tính khả tuyển than cấp hạt nhỏ và mịn vùng Hòn
Trang 8-Trong thành phần than cấp hạt nhỏ -6mm, tỷ lệ cấp hạt siêu mịn -0,1mmdao động trong khoảng 18,22% (Hà Lầm) tới 31,94% (Hà Tu) và cấp hạtmịn -1mm từ 59,54% (Hà Lầm) tới 69,05% (Hà Tu);
-Than cấp hạt mịn (cấp 0,1 - 1mm) của các mỏ than vùng Hòn Gai thuộcloại khó tuyển
Bảng 1.3 Thành phần độ hạt than cấp 0-6mm của các mỏ than khu vực Cẩm
Trang 9Cao Sơn Độ tro,% 20,30 21,15 22,41 26,46 22,28
Tất cả than hạt mịn và nhỏ vùng Quảng Ninh đều không được tuyển tại mỏ
mà được tách ra đi tiêu thụ dạng cám hoặc chuyển đến nhà máy tuyển Hiệntại vùng than Quảng Ninh có các nhà máy tuyển: các nhà máy tuyển than CửaÔng, nhà máy tuyển than Hòn Gai (Nam Cầu Trắng) và nhà máy tuyển thanVàng Danh
Bảng 1.4 Sản lượng than nguyên khai và các loại than cám
của toàn tập đoàn năm 2010
Loại than cám
Độ trotrungbình, %
Khối lượng, tấnTuyển thanCửa Ông
Tuyểnthan HònGai
Tuyểnthan VàngDanh
Tổng tậpđoàn TKV
Trang 10Than bùn 30,00 666.000 186.000 50.000 960.000Cộng 8.616.000 2.310.000 2.393.000 38.654.000Than nguyên
khai 36,64 11.100.000 3.100.000 3.300.000 47.470.000
Xưởng tuyển than II Cửa Ông và Nhà máy tuyển than Nam Cầu Trắngđược hãng BMCH của Australia thiết kế với dây chuyền công nghệ tuyểntương đối đồng bộ và hiện đại có thể chủ động tách cám khô hoặc tuyển khôngphân cấp bằng máy lắng Sản phẩm than sạch của máy lắng cấp hạt (1-35) mmhoặc (1-50) mm được tuyển nâng cao chất lượng bằng máy tuyển xyclonhuyền phù Cấp hạt - 1 mm được phân loại thành sản phẩm than bùn (-0,1mm)
và than cám mịn (0,1-1mm) bằng xyclon Ngoài ra, than cám mịn được tuyểnnâng cao chất lượng bằng các thiết bị máng xoắn
Xưởng tuyển than Cửa Ông I với dây chuyền công nghệ tách cám khô vàtuyển than cục bằng máng rửa Dây chuyền xử lý bùn nước chủ yếu được thựchiện thông qua thiết bị là các hố gầu, hố cạn và bể cô đặc cào tròn nên hiệuquả thu hồi than cám mịn đạt được rất thấp Xưởng tuyển than Cửa Ông III
Trang 11với dây chuyền công nghệ rất đơn giản chỉ tách cám khô không có các thiết bịtuyển nâng cấp chất lượng.
Đối với cấp hạt than mịn cấp 0,1-1mm thì cả tại cả hai nhà máy tuyển thanCửa Ông II và Nam Cầu Trắng đều lắp đặt máng xoắn để tuyển nâng cao chấtlượng Trong thời gian đầu quá trình tuyển than mịn 0,1-1mm trên máng xoắnđạt độ tro than sạch 13-17% và độ tro đá thải 55-65% Tuy nhiên thời gian gầnđây hoạt động của máng xoắn không ổn định và không có hiệu quả Lý dođược xác định là do khâu bùn nước bị quá tải, các thiết bị xyclon phân cấpkhông hiệu quả dẫn đến cấp liệu máng xoắn không ổn định Kết quả khảo sáthiệu quả làm việc của máng xoắn tại xưởng tuyển than Nam Cầu Trắng năm
2005, được cho ở bảng 1.5
Bảng 1.5 Kết quả tuyển than hạt mịn trên máng xoắn
TT Than sạch Đá thải Độ tro thanđầu, %
Trang 12khi sử dụng xyclon thì chi phí tuyển cao hơn và mất mát manhetit nhiều hơn
do tuyển than hạt mịn và than vùng Vàng Danh có khối lượng riêng lớn
1.2.3 Các nghiên cứu tuyển than hạt mịn tại Việt Nam
Các nghiên cứu tuyển than hạt mịn cấp 0,1-1mm vùng Hòn Gai - CẩmPhả chủ yếu tập trung vào nghiên cứu phương án thay thế hệ thống máng xoắnđang tồn tại bằng các hệ thống xyclon nước
Bảng 1.6 Kết quả thử nghiệm bán công nghiệp tuyển than
Than sạch Đá thải Độ tro than
Trang 13xoắn Chính vì vậy, cho đến nay phương án tuyển bằng xyclon nước chưađược áp dụng trong thực tế Kết quả chạy thử nghiệm bán công nghiệp tuyểnthan cấp hạt mịn bằng xyclon nước tại Nhà máy tuyển than Nam Cầu Trắng đãđược TS Phạm Hữu Giang tổng kết trong tài liệu, bảng 1.6 là kết quả tối ưulấy từ tài liệu.
Năm 2004, tác giả Ninh Thị Mai đã tiến hành nghiên cứu tuyển than cấp 0 3mm vùng Cẩm Phả bằng bàn đãi Kết quả tuyển thu được rất khả quan nhưng
-do bàn đãi có năng suất thấp nên không đáp ứng được yêu cầu thực tế tại cácnhà máy tuyển than hiện nay
Hiện nay, Công ty tuyển than Hòn Gai đã có hệ thống tuyển nổi cột để nângcấp bùn than mịn Tuy nhiên đối tượng chính của máy tuyển nổi cột là thancấp -0,1mm
1.3 Các thiết bị tuyển than hạt mịn truyền thống và các kết quả đã đạt được
Phương pháp tuyển than cấp hạt mịn phổ biến nhất là phương pháptuyển trọng lực, bằng các thiết bị tuyển: xyclon huyền phù, xyclon nước, mángxoắn, máy lắng, bàn đãi, thiết bị tuyển tầng sôi Ngoài ra, để thu hồi than cấphạt -0,5mm có thể sử dụng phương pháp tuyển nổi bằng thiết bị tuyển nổi cột
1.3.1 Xyclon huyền phù
Tuyển than hạt mịn bằng xyclon huyền phù ngày càng trở nên phổ biếnhơn, bởi các nguyên nhân sau: tỷ trọng phân tuyển rõ ràng hơn so với cácphương pháp tuyển khác và không chịu ảnh hưởng của thời tiết; khử pyrit vàmột số khoáng sản khác ở mức cao nhất; có nhiều công nghệ tiến bộ trongviệc thu hồi huyền phù và điều khiển tự động các thiết bị
Việc sử dụng môi trường nặng để tuyển than cấp hạt mịn đã thành công
từ trước Ngày nay, công nghệ này đang được sử để tuyển than hạt mịn ở NamPhi, Australia, Mỹ Đa số, sử dụng xyclon nhỏ và áp lực cấp liệu cao để tuyểnthan cấp hạt mịn bằng xyclon huyền phù
Trang 14Khi tuyển than bằng xyclon huyền phù thì hiệu suất tuyển của cấp hạtmịn đạt được kém hơn so với cấp hạt thô Tuy nhiên hiệu quả thu hồi này vẫncao hơn so với một số quá trình tuyển trong môi trường nước khác.
Ưu điểm xyclon huyền phù: hiệu suất tuyển cao; sản phẩm than sạch cóchất lượng cao; độ lệch đường cong phân phối nhỏ Nhưng nhược điểm là: dodung tích bé nên dễ phản ứng với các biến động đầu vào; chi phí năng lượngcao; có giá thành tuyển cao hơn do phải chi phí manhetit; khi tuyển than cấphạt mịn thì việc thu hồi manhetit càng khó khăn hơn Do đó, xyclon huyền phùchỉ áp dụng trong những trường hợp đơn lẻ đòi hỏi than chất lượng tốt và giácao
1.3.2 Xyclon nước
Xyclon nước là loại xyclon được cải tiến về cấu trúc để tuyển than trongmôi trường nước, chính xác hơn là trong môi trường huyền phù tự sinh tạo nênbởi vật liệu mịn có trong than cấp liệu Các nghiên cứu cho thấy có một miềnbùn tỷ trọng cao tập trung tại đỉnh côn của xyclon ngăn cản các hạt nhẹ đi qua.Hiện tượng này được tăng cường khi tăng góc côn lên đến 900; ở góc côn nàycác hạt vật liệu nặng tuần hoàn tạo nên một miền huyền phù tự sinh phân táchvật liệu theo tỷ trọng Xyclon nước thường được áp dụng đối với vật liệu cấphạt 0,2 - 2,0 mm Các thiết bị này được sử dụng phổ biến trong những năm 60
- 70 thế kỷ trước
Xyclon nước có ưu điểm: năng suất cao; diện tích lắp đặt nhỏ; không có
bộ phận chuyển động; do tỷ trọng phân tuyển thấp nên độ tro than sạch có thểđạt khá thấp Nhưng do mức độ hao mòn lớn; chi phí bảo dưỡng sửa chữa lớn;hơn nữa độ tro đá thải chưa đạt yêu cầu; chỉ có hiệu quả tuyển cao khi tuyểnhai giai đoạn nên chúng dần bị thay thế bởi máng xoắn và gần đây là các thiết
bị tuyển tầng sôi
1.3.3 Máng xoắn
Trong nhiều năm trước, thiết bị tuyển than cấp hạt mịn theo nguyên lý
Trang 15than chi phí thấp và được sử dụng khá rộng rãi để tuyển than cấp hạt 0,2 2,0mm Thiết bị này trước kia được thiết kế để tuyển quặng sa khoáng biểnnhưng sau đó được cải tiến để tuyển than hạt mịn vài chục năm gần đây Đầutiên xuất hiện tại Australia nhưng sau đó thiết bị này được áp dụng phổ biếntại Nam Phi, Mỹ Tại Australia người ta ước lượng khoảng 8% khối lượngthan nguyên khai được tuyển trong máng xoắn.
-Máng xoắn để tuyển than có tỷ trọng phân tuyển nhỏ hơn so với mángxoắn để tuyển quặng, để đáp ứng được yêu cầu phân chia chính xác giữa than
và đá Dó đó máng xoắn để tuyển than có một vài đặc điểm sau : Độ dốc thấphơn để giảm tốc độ của bùn và làm tăng thời gian vật liệu lưu lại trên mángxoắn; Đường kính ngoài lớn hơn và lưu lượng bùn vận chuyển lớn hơn
Máng xoắn có sai số cơ giới vào khoảng 0,15 và tỷ trọng phân tuyểnkhoảng 1,8 Ưu điểm của máng xoắn: sản phẩm than sạch không lẫn mùn; cấpliệu cho máng xoắn có thể thay đổi trong một giới hạn rộng, hàm lượng pharắn trong cấp liệu 8,5% - 31,5%; tốc độ cấp liệu 75 - 150lít/phút; giá thành lắpđặt và tuyển thấp; dễ hoạt động và bảo dưỡng Nhưng chúng có: có tỷ trọngphân tuyển cao; dễ phản ứng với các biến động đầu vào (chất lượng và hàmlượng phần rắn trong cấp liệu); tuyển than chỉ có hiệu quả với cấp hạt 0,2 -1mm và sử dụng hai giai đoạn tuyển (tuyển chính và tuyển vét)
1.3.4 Bàn đãi
Bàn đãi có thể thay thế được cho máng xoắn, nhưng nó có khả năngtuyển than ở cấp hạt thô hơn, độ hạt đưa tuyển 0,075 - 9,5mm Nhưng để cóhiệu quả tuyển cao thì cấp hạt trên nên chia thành hai hoặc ba cấp hạt hẹp rồicấp liệu cho bàn đãi Thiết bị này phổ biến trong thời kỳ đầu tuyển than vàngày nay vẫn được áp dụng trong một số xưởng tuyển nhỏ
Ưu điểm của bàn đãi khi tuyển than cấp hạt mịn bao gồm: chi phí sảnxuất thấp; có độ mềm dẻo cao khi làm việc; tính chọn riêng cao; mức độ làmgiàu cao; có thể nhìn thấy trực tiếp sự phân chia trên mặt bàn để đưa ra nhữngđiều chỉnh kịp thời; lượng nước yêu cầu thấp, tỷ lệ rắn/lỏng trong cấp liệu vào
Trang 16khoảng 2,5 đến 1 Nhưng năng suất thấp là nhược điểm lớn của thiết bị nàykhiến cho chúng hầu như biến mất trong các xưởng tuyển hiện đại Nếu đảmbảo được vấn đề về năng suất thì phải cần rất nhiều thiết bị do đó cần nhiềudiện tích để đặt chúng Ngoài ra chúng chỉ có hiệu quả với từng cấp hạt hẹp;hiệu quả tuyển của máy phụ thuộc nhiều vào việc kiểm tra và điều chỉnh kịpthời các thông số của máy.
1.3.5 Máy lắng
Máy lắng tuyển than hạt mịn chính là máy lắng khí nén, nó được cảitiến từ các loại máy lắng Batac và Tacub để tuyển hạt thô Tuy nhiên do nhữngtiến bộ trong lĩnh vực tự động hóa và kiểm soát quá trình công nghệ nên trongnhững máy tuyển này quá trình lắng các hạt mịn được kiểm soát và tối ưu hóatối đa để nâng cao hiệu quả phân tách Tiến bộ về công nghệ cho phép xácđịnh nhanh chóng và áp dụng chu kỳ lắng tối ưu thích hợp với thành phần độhạt cũng như thành phần tỷ trong của than hạt mịn đưa tuyển Những máy lắngcải tiến này cho phép tuyển hiệu quả than cấp hạt 0,1-10mm
Máy lắng có chi phí tuyển và vận hành thấp Máy lắng rất có hiệu quảkhi tách đất đá ra khỏi than ở tỷ trọng phân tuyển cao nhưng sản phẩm thansạch có chất lượng thấp Hơn nữa, chất lượng của than sạch cũng như tỷ trọngphân tuyển đều phụ thuộc vào từng cấp hạt hẹp đưa tuyển Nhất là đối với cấphạt mịn (-6mm) tuyển bằng máy lắng có hiệu quả không cao
1.3.6 Thiết bị tuyển siêu trọng lực
Việc tăng cường quá trình phân tách theo tỷ trọng bằng cách chuyển từtrường trọng lực thông thường sang trường lực ly tâm cao hơn nhiều cũngđược nghiên cứu nhiều để cải thiện quá trình tuyển hạt mịn Mặc dù có nhiềukết quả triển vọng trong nghiên cứu nhưng các thiết bị này ngày nay vẫn chưađược áp dụng trong thực tế Nổi bật trong các thiết bị dạng này là thiết bi siêutrọng lực dạng Falcon, thiết bị này thường được dùng để khử lưu huỳnh dạngpyrit ra khỏi than là chính
Trang 171.3.7 Tuyển nổi cột
Tuyển nổi là phương pháp phổ biến để tuyển than hạt mịn cấp -0,5 mm
từ những năm 1950 thế kỷ trước Do than có tính kỵ nước tự nhiên nên quátrình tuyển tách than khỏi đá thải diễn ra khá dễ dàng Nếu như trước kia quátrình tuyển than diễn ra trong các máy tuyển than truyền thống dạng cơ giới tựhút hoặc cơ giới khí nén thì trong khoảng hai chục năm gần đây tuyển thanchủ yếu trong các máy tuyển nổi cột rất đa dạng về thiết kế Ngày nay tuyểnnổi cột được thừa nhận là thiết bị hiệu quả để tuyển than hạt mịn cấp -0,5mm
và nhất là cấp -0,25mm Nếu như ở Bắc Mỹ thiết bị tuyển nổi cột chủ yếu làdạng CPT, Microcel thì ở Australia lại là máy Jameson, ở Trung Quốc, NamPhi lại là máy dạng Pneuflot
1.3.8 Kết luận
Các thiết bị tuyển than cấp hạt mịn đều có ưu điểm và nhược điểmriêng Việc lựa chọn một thiết bị tuyển than hạt mịn phù hợp phụ thuộc chủyếu vào: tính khả tuyển của than; yêu cầu chất lượng sản phẩm than sạch; khảnăng thu hồi lượng than sạch có thể bán được; chi phí tuyển và khử nước Các thiết bị tuyển than hạt mịn khác nhau có những đặc điểm cơ bản khácnhau như sau:
- Xyclon huyền phù thu hồi sản phẩm có chất lượng cao và cao hơn quátrình tuyển trong môi trường nước nhưng chi phí năng lượng và chi phígiá thành tuyển cao, có hại với môi trường và khó thu hồi manhetit
- Xyclon nước cho phép thu được sản phẩm than sạch chất lượng cao.Nhưng sản phẩm đá thải có độ tro thấp, chi phí năng lượng và nướclớn, mức độ hao mòn cao
- Bàn đãi có mức độ làm giàu cao, chi phí sản xuất thấp Nhược điểm cơbản của bàn đãi là năng suất nhỏ, khiến cho nó hầu như không được sửdụng trong các nhà máy tuyển than
- Máng xoắn có giá thành lắp đặt và tuyển thấp, dễ hoạt động và bảodưỡng có hiệu quả tuyển cao ở tỷ trọng phân tuyển cao Nếu trong cấp
Trang 18liệu chứa nhiều các hạt lớn hơn 1mm thì hiệu quả tuyển của máng xoắnrất kém, chỉ có hiệu quả tuyển cao với than cấp hạt 0,1 - 1mm.
- Máy lắng có chi phí tuyển và vận hành thấp, có hiệu quả khi tách đất đá
ra khỏi than ở tỷ trọng phân tuyển cao nhưng sản phẩm than sạch cóchất lượng thấp Hơn nữa, chất lượng của than sạch cũng như tỷ trọngphân tuyển đều phụ thuộc vào từng cấp hạt hẹp than đưa vào tuyển.Nhất là đối với cấp hạt nhỏ (-6mm) tuyển bằng máy lắng có hiệu quảkhông cao
- Thiết bị tuyển siêu trọng lực hầu như chưa được áp dụng trong thực tếtuyển than, thường được sử dụng để tách lưu huỳnh dạng pyrit (Fe2S)
1.4 Thiết bị tuyển tầng sôi để tuyển than cấp hạt mịn
1.4.1 Nguyên lý tuyển tầng sôi
Về nguyên lý, thiết bị này gần giống như các thiết bị phân cấp dòngnước ngược đã được áp dụng rất lâu để phân cấp các hạt khoáng mịn mà cụthể là các máy phân cấp thủy lực Theo nguyên lý phân cấp dòng nước ngượcthì các hạt vật liệu được đưa vào thiết bị dạng cột thẳng đứng trong đó có dòngnước chảy ngược lên với tốc độ xác định Các hạt thô có tốc độ rơi lớn hơn tốc
độ dòng nước ngược sẽ lắng xuống đáy thiết bị và tháo tải ra ngoài, còn cáchạt mịn có tốc độ rơi nhỏ hơn tốc độ dòng nước ngược sẽ bị cuốn theo dòngnước chảy tràn trên miệng thiết bị Các thiết bị này hoạt động trong điều kiệnrơi tự do và phân tách theo độ hạt Đã từ lâu người ta cũng biết rằng, trongnhững thiết bị phân cấp dạng này, nếu nồng độ các hạt rắn lớn thì các hạtkhoáng sẽ phân tách theo cả tỷ trọng Điều kiện phân cấp rơi vướng mắc nêu
Trang 19trên có thể được tạo ra bằng cách tháo tải các hạt lắng đọng một cách hạn chế
để tạo ra bùn đặc trong thiết bị Nói một cách khác, các hạt rắn tích tụ dướiđáy thiết bị phân cấp tạo nên một lớp vật liệu có vai trò như một lớp huyềnphù tự sinh, ngăn cản các hạt khoáng nhẹ hơn đi qua nó Các thiết bị tuyểndạng phân cấp rơi vướng mắc như trên được áp dụng nhiều để tuyển các loạiquặng sa khoáng
Gần đây người ta nhận thấy rằng lớp vật liệu hạt rắn tạo môi trườngphân tách như trên có thể tạo ra bằng cách duy trì vật liệu dưới dạng tầng sôi.Tầng sôi là trạng thái đặc biệt của các hạt khoáng mịn trong môi trường khíhoặc lỏng, chúng có khả năng duy trì mật độ cao nhưng vẫn ở trạng thái lơlửng, tách rời nhau Trạng thái tầng sôi được tạo ra bằng cách cho chất lỏng(hoặc chất khí) sục qua lớp vật liệu đặt trên tấm lưới phân phối Các thiết bịtuyển tầng sôi đã được áp dụng từ lâu trong công nghệ hóa học để duy trì tiếpxúc tối đa giữa các pha rắn và pha lỏng (cũng như giữa pha rắn và pha khí) tuynhiên để phân tách khoáng vật theo nguyên lý tuyển trọng lực thì mới chỉđược phát hiện và áp dụng trong những năm gần đây
Thiết bị tuyển tầng sôi (Hindered Settling Bed Separator (HSBS)) còngọi là thiết bị phân tách rơi vướng mắc là loại thiết bị trong đó các hạt cấp liệurơi ngược với dòng nước đều đặn đi lên từ đáy thiết bị Các hạt vật liệu đượcphân tách trong các thiết bị này chủ yếu theo tỷ trọng và ở mức độ thấp hơn làtheo độ hạt
HSBS là thiết bị tuyển than cấp hạt mịn dựa trên sự khác nhau về tỷtrọng (hình 1.2) Nó có khả năng xử lý vật liệu cỡ hạt 0,25 - 2mm với tỷ trọngphân tuyển thấp hơn so với các máy tuyển than cấp hạt mịn khác đang sửdụng Các hạt khoáng trong cấp liệu được cấp vào máy sẽ va chạm tự do hoặcvướng mắc tuỳ thuộc vào nồng độ của các hạt trong máy tuyển Các hạt trongquá trình rơi sẽ tạo thành lớp tầng sôi nằm phía trên điểm cấp nước tạo tầngsôi, sau đó các hạt này được phân tầng dựa trên tốc độ rơi vướng mắc của từnghạt
Trang 20Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ tuyển than cấp hạt mịn hiện đại với máy HSBS
HSBS đã được sử dụng làm thiết bị phân cấp trong công nghiệp khoáng sản
từ nửa thế kỉ trước Trong thiết bị này, nếu các hạt nhỏ có tốc độ rơi thấp hơntốc độ dòng nước tạo tầng sôi thì chúng sẽ đi vào vùng phía trên của lớp tầngsôi, còn các hạt thô có tốc độ rơi cao hơn sẽ đi xuống phía dưới của vùng tầngsôi Tuy nhiên, nếu trong cấp liệu kích thước hạt nằm trong một giới hạn nào
đó thì sự phân chia được thực hiện chủ yếu bởi sự khác nhau về khối lượngriêng của hạt Các hạt mịn có khối lượng riêng thấp đi vào máng hứng sảnphẩm tràn, trong khi đó các hạt thô có tỷ trọng cao đi vào sản phẩm cặn quacửa tháo đá và đi ra ngoài
HSBS có các ưu điểm nổi bật như: diện tích chiếm chỗ nhỏ, dễ điềuchỉnh tỷ trọng phân tuyển, làm việc ổn định, có thể thay đổi năng suất trongphạm vi rất rộng và hiệu suất tuyển cao HSBS có thể ứng dụng để: tuyển than(Reed, 1995; Honaker, 2000) tuyển khoáng sản cát (Mankosa, 1995) và tái chế
Trang 21dây dẫn điện (Mankosa và Carve, 1995) HSBS cũng có thể được sử dụng chonhiều ngành công nghiệp khác như: làm giàu quặng sắt, thiếc, chì, kẽm.v.v.
1.4.2 Các thiết bị tuyển tầng sôi để tuyển than cấp hạt mịn
1.4.2.1 Máy tuyển tầng sôi cấp liệu giữa (TeeterBed Separators (TBS)
Sơ đồ nguyên lý của máy TBS được cho ở hình 1.3
Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy TBS
Thiết bị này sử dụng ống cấp liệu theo hướng tiếp tuyến vào tâm, đểgiảm tối đa sự rối loạn do dòng nước tạo tầng sôi theo phương thẳng đứng vàcấp liệu đồng đều vào thiết bị Quá trình phân chia của các hạt là do sự rơivướng mắc của chúng trong dòng nước đi lên Khi tốc độ rơi vướng mắc củacác hạt bằng tốc độ của dòng nước đi lên thì lớp tầng sôi được tạo thành ở phíatrên của ống phun nước đi lên, ngoài ra lớp tầng sôi này còn được giữ ở mật độ
ổn định để ngăn các hạt có tỷ trọng thấp hơn đi vào nó Vùng gần ống cấp liệukiềm chế lượng vật liệu vào máy và bắt đầu xảy ra sự phân chia do các hạt nhận
Trang 22được gia tốc khác nhau, còn lớp tầng sôi ở phía dưới ống cấp liệu được duy trìbởi khối lượng riêng và độ nhớt của bùn quặng.
Vật liệu đầu đi vào lớp tầng sôi được phân chia theo tốc độ rơi vướngmắc của hạt Các hạt mịn hoặc có tỷ trọng thấp sẽ đi vào phía trên của lớp tầngsôi, còn các hạt thô và có tỷ trọng cao đi xuống phía dưới lớp tầng sôi Dòngnước tạo tầng sôi có thể được phun ra bằng cách sử dụng tấm phân phối hoặcnhiều ống nhỏ Đại diện tiêu biểu của các loại thiết bị này là: TBS, CDS vàHydrosizers Các hạt rơi xuyên qua lớp tầng sôi đi vào hình côn khử nước rồiđược tháo qua van điều khiển đi vào sản phẩm nặng Van này hoạt động thôngqua bộ đo sự dao động tỷ trọng của lớp tầng sôi Kết quả tuyển than hạt mịnbằng thiết bị TBS tại Nam Phi được cho ở bảng 1.7 [1]
Bảng 1.7 Kết quả tuyển than cấp hạt 0,5 – 3mm bằng thiết bị TBS
Các chỉ tiêu công nghệ Giá trị
Thu hoạch than sạch, % 69,9
Độ lệch đường cong phân phối, EP 0,1043
Trang 231.4.2.2 Máy tuyển tầng sôi cấp liệu theo phương ngang (CrossFlow)
Máy HSBS cấp liệu theo phương ngang cũng là một thiết bị làm việctheo nguyên lý rơi vướng mắc Dòng nước ngược trong máy phân cấp được sửdụng để tạo ra lớp tầng sôi lỏng - rắn, sơ đồ nguyên lý của máy được cho ởhình 1.4 Có thể điều khiển được tốc độ tháo sản phẩm nặng và lớp tầng sôiđược tạo thành bởi các hạt rắn rơi ngược hướng với dòng nước đi lên, dòngnước này được cấp đều đặn ngang qua toàn bộ tiết diện của máy Cấp liệuđược đưa vào theo phương ngang và tiếp tuyến với dòng chảy, điểm cấp liệuphía trên cùng của máy Để giảm tốc độ cấp liệu thì dòng cấp liệu trước khi đivào buồng phân chia phải đi qua koang cấp liệu Dòng cấp liệu khi đó sẽ chảytràn ra trên toàn bộ bề mặt phía trên của thiết bị sau đó chúng sẽ đi vào vùngphân chia Các hạt rắn nặng và thô lắng xuống dưới đáy, trong khi đó các hạtnhẹ và mịn được đưa ra ngoài bởi dòng nước theo phương ngang đó là dòngsản phẩm tràn
Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý của máy CrossFlow
Trang 24Phương pháp này cho phép lượng nước theo cấp liệu dịch chuyển theophương ngang trên bề mặt của thiết bị và đi vào máng hứng sản phẩm tràn nênlàm giảm đáng kể sự rối loạn của dòng nước tạo tầng sôi theo phương thẳngđứng ở trong buồng phân chia Dòng nước tạo tầng sôi được bơm vào thôngqua một bộ các ống phun nước.
Nhiều báo cáo trên thế giới cho rằng máy CrossFlow cho hiệu suất phâncấp cao hơn và tỷ trọng phân tuyển thấp hơn so với thiết bị có sử dụng hệthống cấp liệu ly tâm hướng vào tâm thông thường Sự khác nhau về hiệu suấtphân chia này có thể là do loại bỏ được sự rối loạn của dòng nước cấp liệu nênlàm giảm được tốc độ của dòng nước đi lên trong thiết bị tầng sôi theo phươngngang, giả thuyết này cần được xác nhận tính xác thực của nó Kết quả tuyểnthan cấp hạt mịn trên máy tuyển Cross flow tại Mỹ được cho ở bảng 1.8
Bảng 1.8 Kết quả tuyển than hạt mịn trên thiết bị CrossFlow
TT Độ tro trong các sản phẩm, % Thu hoạchthan sạch,
%
Thực thuphần cháy, %Than đầu Than
1.4.2.3 Tuyển nổi – tầng sôi (Hydro-float)
Cần lưu ý rằng, hiệu suất phân tuyển theo tỉ trọng của máy HSBS chỉphù hợp với cấp liệu có cỡ hạt nằm trong một giới hạn hẹp, hơn nữa tốc độ
Trang 25dòng nước đi lên thường thấp nên các máy này khi tuyển vật liệu đầu có độhạt nằm trong giới hạn quá rộng, thường có sự lẫn lộn của các hạt thô có tỉtrọng thấp vào phần có tỉ trọng lớn Điều này dẫn đến sự tích tụ các hạt thô có
tỉ trọng trung bình ở phía trên của lớp tầng sôi; những hạt này quá nhẹ khôngthể đi qua lớp tầng sôi và quá nặng không thể nâng lên để vào sản phẩm tràn.Tăng tốc độ dòng nước đi lên được xem là giải pháp để chuyển các hạt thô có
tỉ trọng thấp vào sản phẩm tràn, song việc tăng tốc độ dòng nước đi lên cũnglàm trôi hết các hạt mịn có tỉ trọng lớn vào máng tràn và sự lẫn lộn này sẽ làmgiảm hiệu quả tuyển chung của máy [2],[3]
Trang 26Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý của máy HydroFloat
Một giải pháp là đưa bóng khí vào thùng máy để hỗ trợ sự dịch chuyểncủa các hạt thô có tỉ trọng trung bình với điều kiện là các hạt có tỉ trọng thấpphải có tính kị nước tự nhiên hoặc nó được làm kị nước bề mặt bằng cách phủlớp thuốc tập hợp Ý tưởng làm các hạt than bám vào bóng khí là dựa vào quátrình tuyển nổi cột than hạt mịn Một thiết bị mới là máy Hydro - Float đểtuyển than được đề xuất dựa trên nguyên lý tuyển nổi này [1], [3]
Máy Hydro - Float gồm một thùng hình chữ nhật được chia thành cácbuồng phân chia nhỏ ở phía trên, phía dưới là côn khử nước (xem hình 1.5).Thiết bị này hoạt động tương tự như các máy HSBS truyền thống, trong
đó cấp liệu rơi ngược với dòng nước đi lên, song lớp tầng sôi phải được thôngkhí liên tục bằng khí nén được phun lên từ hệ thống ống phun, tạo nên mộtlượng nhỏ các bóng khí trong lớp tầng sôi Các bóng khí này sẽ bám dính vàocác hạt kị nước (bao gồm các hạt có tính kị nước tự nhiên hoặc nó được làm kịnước bề mặt bằng thuốc tập hợp) chứa trong lớp tầng sôi tạo thành tập hợp hạt
- bóng khí có tỉ trọng thấp Các tổ hợp hạt - bóng khí có tỉ trọng nhẹ đượcnâng lên phía trên lớp tầng sôi rồi tràn vào phần trên của buồng phân ly
Tăng kích thước giới hạn trên của tuyển nổi hạt thô là một thách thứclâu dài trong ngành công nghiệp chế biến khoáng sản Hydrofloat làm tăngđáng kể thu hồi có chọn lọc các hạt thô bằng cách áp dụng nguyên tắc tuyểnnổi - trọng lực cơ bản
Trong 15 năm qua công nghệ này đã được áp dụng thành công với cáckhoáng sản công nghiệp với khả năng thu hồi các hạt thô lên đến 3mm Gầnđây, công việc thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đối với quặng sunfua đãchỉ ra rằng thiết bị mới này có khả năng thu hồi được các khoáng sản kimloại khi ở chế độ nghiền thô Do vậy giảm được rất nhiều chi phí năng lượngnghiền Ngoài ra thiết bị này còn ứng dụng để tuyển tách than, quặng sắt,khoáng chất công nghiệp, các kim loại cơ bản, các chất sunfit,
Trang 27Máy tuyển Hydrofloat nâng cao thu hồi hạt thô bởi các ưu điểm sau:
- Tăng khả năng va chạm hạt khoáng-bóng khí
- Tăng số lần trượt bóng khí-hạt khoáng
- Tăng thời gian lưu lại trong bùn quặng
- Giảm sự pha trộn
- Giảm sự hỗn loạn và tách rời
- Giảm các giới hạn nổi
Hydrofloat được thiết kế riêng cho xử lý nguyên liệu hạt thô Với thiết
bị mới này có thể tối đa hóa hiệu quả sử dụng bằng cách thiết kế vòng tuyểnnổi phân chia vật liệu đầu nơi mà vật liệu thô được điều chỉnh riêng biệt từmùn.Thiết bị Hydrofloat được phát minh để cung cấp một giải pháp chongành công nghiệp để vượt qua một thách thức lâu dài - thu hồi hiệu quả củacác hạt thô hơn 150-200µm
Bảng 1.9 Bảng thông số của thiết bị tuyển Hydrofloat
Số hiệu
Kích thước(DxH) mm
Khối lượng(Kg)
Năng suất(t/h)
HF - 150 Phòng thí nghiệm 140x600 165 0,3-0,45
HF - 400 Bán công nghiệp 410x1350 240 2,5-3,8
HF - 600 Bán công nghiệp/công nghiệp 610x1380 325 6-9
HF - 900 Bán công nghiệp/công nghiệp 910x2080 635 13-19
Trang 28cho việc xử lý các loại quặng khác nhau ở độ thạt từ 50-150µm Tuy nhiênvới cấp hạt thô hơn thì các thiết bị này kém hiệu quả do vấn đề về tính nổi vàdòng chuyển động của vật liệu.
Thường thiết bị Hydro- Float sử dụng kết hợp tuyển nổi và tầng sôi trongcùng một thùng máy nên các hạt than lớn được thu hồi nhiều hơn Kết quảtuyển than tại Australia bằng thiết bị HydroFloat được cho ở bảng 1.10
Bảng 1.10 Kết quả tuyển than hạt mịn bằng thiết bị HydroFloat [4]
Thành phần
độ hạt, mm
Thu hoạch than sạch, % Độ tro than
sạch, %Theo cấp hạt Theo lũy tích
số và biên độ nhất định Có thể nói trong thiết bị này quá trình phân tách đượcdiễn ra theo cơ chế kết hợp tầng sôi và máy lắng Mặc dù cơ chế hoạt độngchưa được sáng tỏ nhưng những số liệu thử nghiệm ban đầu cho thấy đây làthiết bị tuyển trọng lực có hiệu quả cao
Trang 29Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý máy lắng cột
Kết quả tuyển than hạt mịn bằng máy lắng cột được cho ở bảng 1.11
Bảng 1.11 Kết quả tuyển than hạt mịn bằng máy lắng cột
TT Độ tro trong các sản phẩm, %Than Thực thu,εTS, % Hiệu suấttuyển, %
sạch Đá thải Than đầu
Trang 30CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT VỀ MỎ THAN VÀNG DANH
2.1 Địa lý của vùng mỏ, khu vực thiết kế, sông ngòi, đồi núi, hệ thống giao thông vận tải, nguồn năng lượng và nước sinh hoạt
Mỏ than Vàng Danh nằm ở phía Bắc Thị xã Uông Bí tỉnh Quảng Ninh, cụthể mỏ ở vị trí như sau:
- Phía Đông mỏ giáp mỏ than Uông Thượng
- Phía Tây mỏ giáp mỏ than Nam Mẫu
- Phía Bắc mỏ là đường phân thủy dãy Bảo Đài
- Phía Nam mỏ là khu vực mặt bằng công nghiệp mỏ
Từ trung tâm mỏ chạy trải dài ra đến trung tâm thị xã Uông Bí theođường ô tô đã được bê tông hóa là 12km Có tuyến đường sắt rộng1000mm chạy từ khu nhà sàng mỏ đến cảng Điền Công dài 17km Mặtkhác từ thị xã Uông Bí đi Hạ Long hoặc từ Uông Bí đến Hà Nội có tuyếnđường quốc lộ 18A và quốc lộ 10 từ Uông Bí đi Hải Phòng và đi TháiBình, Nam Định,… Ngoài ra còn có tuyến đường sắt chạy từ thành phố HạLong qua ga C thị xã Uông Bí đến Hà Nội,…Về đường thủy có sông ĐáBạc nhờ đó thuận tiện xây dựng cảng bến, mỏ đã xây dựng cảng tại xãĐiền Công và có tên là cảng Điền Công Công ty than Vàng Danh đã xuất
đi trong nội địa và các nước hàng triệu tấn than mỗi năm qua cảng ĐiềnCông
Trang 31Nguồn điện năng hiện nay của mỏ đang dùng được lấy từ nguồn điện quốcgia, từ đường dây 35KV, qua biến thế trung tâm của mỏ xuống 6KV cung cấpcho mỏ.
Nước sinh hoạt được lấy từ trạm số II và 3 giếng khoan cung cấp cho khutập thể công nhân, dân cư trong vùng chủ yếu dùng nước giếng khơi
2.2 Tình hình dân cư – Kinh tế - Chính trị khu vực
- Dân cư trong vùng chủ yếu là dân tộc Kinh và dân nhập cư, một số làngười dân tộc như: dân tộc Sán Dìu, dân tộc Dao họ sống tập trung thành làngbản xung quanh khu vực thị trấn Lán Tháp gần sát các sườn đồi núi Nghềnghiệp người dân ở đây chủ yếu là công nhân phục vụ cho các mỏ, xí nghiệpkhác nhau với các ngành nghề khác nhau Ngoài ra còn một số dân làm nghềnông nghiệp và lâm ngư nghiệp hoặc phục vụ buôn bán giao dịch tự do
- Về chính trị: người dan luôn đi theo chế độ xã hội chủ nghĩa, luôn làm việc
và sinh hoạt theo đường lối chính sách của Đảng, Nhà nước đề ra
- Về kinh tế: do ngày càng được đổi mới về công nghệ khai thác cũng nhưtrình độ tri thức, văn hóa ngày càng được nâng cao, nền kinh tế trong vùngngày càng phát triển đi đôi với sự phát triển của ngành than
2.3 Điều kiện khí hậu
Mỏ than Vàng Danh thuộc vùng núi cao lại gần biển nên khí hậu mangtính chất nhiệt đới, hàng năm có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô
Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, nhiệt độ trung bình từ 10 đến
160, thấp nhất là 50
Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 hàng năm, lượng mưa trung bìnhhàng năm 1864 mm , nhiệt độ trung bình từ 25 đến 300,cao nhất lên đến 390
2.4 Phẩm chất của than
2.4.1 Tính chất cơ lí và hóa học của than
Than Vàng Danh có màu đen ánh kim loại, than cứng giòn, có độ kiên
cố f=1÷3, tỷ trọng 1,5 ÷ 1,67 t/m3 Tính chất của than tương đối ổn định Hàmlượng trung bình và độ tro của than thấp, thành phần tạp chất nhỏ
Trang 321,60 2,59 ÷ 4,6 7037 ÷ 8160
Vỉa 8a 7,4 ÷ 11,6 4,9 ÷ 5,1 1,67 4,2 8342
Trang 33CHƯƠNG 3:
MẪU NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
3.1.Mẫu nghiên cứu
Hai mẫu nghiên cứu là các mẫu than cám cấp -6mm lấy tại các mỏ thanVàng Danh tháng 11 năm 2015 với khối lượng 500 kg một mẫu Hai mẫuthan trên được gia công trộn đều, phân tích thành phần độ hạt và sau đó sàngthành các cấp hạt -0,5; +0,5-1,6; +1,6-3 và +3-6mm để làm thí nghiệm tuyểntrên thiết bị tuyển nổi trọng lực
Sơ đồ gia công mẫu được thể hiện ở hình 2.1
Mẫu đầu
Hình 3.1 Sơ đồ gia công mẫu
Đã tiến hành phân tích chìm nổi xác định thành phần tỷ trọng than củacác cấp hạt trên Thành phần độ hạt của mẫu than được trình bày tại bàng 2.1còn thành phần tỷ trọng các cấp hạt than được trình bày tại các bảng 3.1;3.2 và3.3
Trộn đều, giản lược
3-6 1,6-3 0,5-1,6 -0,5
Trang 34Bảng 3.1 Bảng kết quả thành phần độ hạt mẫu than Vàng
Danh nghiên cứu