Thiết kế xưởng tuyển quặng Apatit Lào Cai

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên: Đỗ Thị Thu Thuỷ Lớp: TK57 HN Ngành: Tuyển khoáng Hệ: Chính quy Nhiệm vụ: Thiết kế xưởng tuyển quặng Apatit Lào Cai với: Năng xuất: 430000 tấnnăm Độ ẩm quặng đầu: 18.0% Hàm lượng P2O5 trong quặng đầu: 16% Độ mịn nghiền 0.074mm: 90% Các số liệu khác lấy theo thực tế xưởng tuyển Yêu cầu: Hàm lượng P2O5 trong quặng tinh: 32% Tỷ lệ thu hồi P2O5 trong quặng tinh: 76% Ngày hoàn thành đồ án: Ngày 305 2017 Bảng thành phần độ hạt quặng nguyên khai đưa vào nghiền Cấp hạt Thu hoạch,% 400800 4.5 200400 7.7 100200 4.9 50100 4.3 2550 4.8 1225 10.5 613 6.9 36 4.4 1,63 4.2 1.6 47.8 Cộng 100.00

Nhiệm vụ: Thiết kế xưởng tuyển quặng Apatit Lào Cai với:

Hàm lượng P2O5 trong quặng tinh: 32%

Tỷ lệ thu hồi P2O5 trong quặng tinh: 76%

Bảng thành phần độ hạt quặng nguyên khai đưa vào nghiền

Phần 1 : PHÂN TÍCH LỰA CHỌN SƠ ĐỒ ĐỊNH TÍNH

A: khâu đập -sàng

I: Khâu đập sàng

1.Đặc tính độ hạt của quặng đầu như sau

-Căn cứ vào đầu bài đã cho : Dmax= 800 mm

-Căn cứ vào thực tế : dmax= 10 mm

-Quặng cấp vào nhà máy chứa nhiều quặng vụn, quặng có độ cứng trung bình,

chứa nhiều sét, độ ẩm cao Mặt khác năng suất của nhà máy 430000 tấn / năm thuộcloại nhỏ, kết hợp với thực tế hoạt động của nhà máy ta chọn sơ đồ đập 2 giai đoạn vớimáy đập hàm ở giai đoạn đập thô, máy đập roto ở giai đoạ đập trung

-Vì quặng Apatit có hàm lượng cấp hạt nhỏ lớn nên ta cần đập kết hợp với sang quay để rửa mùn sét vì quặng có độ ẩm cao và chứa lượng mùn nguyên sinh khá cao, đồng thời sàng quay có thể đập chọn lọc và tách được tảng sót Nếu không tách tảng sót thì sẽ làm tăng tải tuần hoàn của nghiền và làm ảnh hưởng tới chất lượng của tinh quặng

-Từ bảng thành phần độ hạt ta thấy hàm lượng cấp hạt nhỏ trong quặng đầu

(-100mm) chiếm 78,6% vì thế cần có sàng sơ bộ trước khi vào khâu đập thô để giảm bớt khối lượng vật liệu vào máy đập, làm tăng năng suất của máy đập, làm tăng tính linh hoạt của sơ đồ Quặng từ kho quặng trước khi cấp cho khâu đập trung sẽ qua sàng rửa sét sơ bộ φ 10, mục đích tách hết lượng mùn và sét có trong quặng để tránh hiện tượng trượt khi đập, làm giảm năng suất đập.Sản phẩm cấp -10mm được cấp cho khâu nghiền –phân cấp còn sản phẩm trên sàng rửa sơ bộ chứa nhiều đá phiến cứng : thạch anh, đôlômit và các khoáng vật Apatit loại II ở dạng cục lớn, có hàm lượng P2O5 thấp nên sử dụng phương pháp nhặt tay để loại

bỏ quặng cứng có ảnh hưởng đến khâu đập Quặng sau đập trung cho qua sàng rửa kiểm tra φ 10 vì quặng bị vỡ vụn rất nhiều sau đập cần được tách mùn sét Sản phẩm trên sàng chỉ còn là đá phiến cứng có hàm lượng chất có ích thấp nên được thải bỏ

-Sàng rửa được sử dụng như một sàng sơ bộ sau khâu đập thô để đảm bảo kích thước hạt đưa vào khâu nghiền,đối với những hạt có kích thước lớn hơn kích thướcyêu cầu cho vào máy đập trung kết hợp với sàng kiểm tra để loại tẳng sót và thu hồi quặng có ích

-Từ các điều kiện trên chọn sơ đồ đập hai giai đoạn như sau:

+Giai đoạn 1 : đập vòng hở có dùng sàng sơ bộ

+Giai đoạn 2 : đập vòng hở có dùng sàng rửa để sàng sơ bộ

-Giữa khâu đập thô với khâu sàng tang quay có kho trung gian để điều hòa năngsuất và trung hòa quặng

-Trước khâu đập trung có khâu nhặc tay để loại bỏ tảng sót để tăng hiệu quả đập.-sau đập trung dung sang rửa để kiểm tra

Vậy ta chọn sơ đồ đập như sau:

Sàng sơ bộ Quặng NK

Thải tảng sót

1110

4

12

Hình 2: Sơ đồ đập thô và trung của nhà máy

II.CHỌN SƠ ĐỒ ĐỊNH LƯỢNG

1 Phân tích lựa chọn sơ đồ đập

a Xác định năng suất của phân xưởng đập

-Chế độ làm việc của khâu đập thô nhất thiết phải phù hợp với chế độ vận chuyểnquặng về nhà máy Chọn chế độ làm việc của phân xưởng đập thô như sau:

• Số ngày làm việc trong năm: Nlv =300 ngày/ năm

• Số ca làm vịêc trong ngày: Clv = 2ca/ngày

• Số giờ làm việc trong một ca: Hlv = 7 h/ca

Năng suất của phân xưởng đập thô được tính theo công thức sau:

Qđt = = =102,38 t/h

- ở phân xưởng nghiền rửa:

• Số ngày làm việc trong năm: Nlv = 300 ngày/ năm

• Số ca làm vịêc trong ngày: Clv = 3 ca/ngày

• Số giờ làm việc trong một ca: Hlv = 8h/ca

Năng suất của phân xưởng đập nhỏ được tính theo công thức sau :

Q5 = = =59,72 t/h

b.Xác định mức của giai đoạn đập:

-Mức đập chung của giai đoạn đập là:

ich = = = 80

Mức đập trung bình ở mỗi giai đoạn đập là:

i = = 8,94

Mức đập ở giai đoạn đập được chọn theo nguyên tắc sau:

Mức đập khá lớn nên phải dùng máy đập roto

c Xác định kích thước qui ước lớn nhất của các sản phẩm sau khi đập

2 Xác định chiều rộng khe tháo tải của máy đập thô và máy đập trung

a Xác định cửa tháo của máy đập thô

-Sơ bộ chọn máy đập hàm cho giai đoạn đập thô

-Áp dụng công thức :

eII = = = 140 mm

-Trong đó : eII : là kích thước cửa tháo của máy đập thô

D5 : là kích thước hạt lớn nhất có trong sản phẩm 5

ZII : là độ lớn tương đối quy ước cực đại (ZIImax)

(ZII tra bảng 1 hoặc các đồ thị hình 1, 2 và 3 phần “một số quy tắc chung”).Với e = 140mm → D = 140.1,5 = 210 mm

Như vậy mức đập thực tế của máyđập thô là:

• Đập thô : aI = ( 1÷ 1,3) eII thường lấy aI = eII = 140mm

• Mục đích của sàng này là rửa sét, tách hạt như yêu cầu đưa vào nghiền đểtạo điều kiện cho khâu đập trung làm việc có hiệu quả cao.Trên thực tế

quặng đưa vào nghiền có dmax= 10mm nên ta chọn dùng sàng quay có kích thước lỗ lưới sàng rửa a= 10mm

- Hiệu suất sàng có thể chọn sơ bộ như sau :

• Sàng song có E= 60-70% nên lấy E =70%

• Sàng rửa mùn sét có hiệu suất E = 70%

3.Chọn kích thước khe tháo của giai đoạn đập trung.

-Ở giai đoạn đập trung do có mức đập lớn ta chọn máy đập búa ,theo đầu bài đãcho, cỡ hạt lớn nhất của sản phẩm đập là dmax= 10 mm Do đó chọn sàng quay có aV

48,57

β β β− = − + + −

với d ≤ eII.

b d II

d d

γ6 = E 100 = 0,26.0,7.100 =18,2 %

16

26 2 , 18

10.67,1

Hình : đường đặc tính mẫu của sản phẩm đập của máy đập búa

e Sàng sơ bộ sau đập trung.

Chọn hiệu suất sàng là 90%

Gỉa sử tất cả vật liệu đưa vào máy đều bị đập

αε

β =

⇒

=

32,90

16.96.93

= 16,64 %

B: khâu nghiền- phân cấp

I Tính toán sơ đồ nghiền - phân cấp:

-Độ mịn nghiền yêu cầu của đối tượng quặng apatit là : 90 % cấp – 0,074 mm

Khi nghiền ta có thể chọn nghiền 1 hoặc 2 giai đoạn nghiền tùy loại quặng yêu cầu

* Nghiền 1 giai đoạn có ưu, nhược điểm như sau:

- Ưu điểm:

+ ít máy phân cấp do đó chi phí giảm,diện tích nhà xưởng giảm

+ Điều chỉnh và khắc phục khâu nghiền đơn giản

+ Bố trí máy đơn giản vì không có vận chuyển từ gian đoạn 1 sang giai đoạn 2 + Có thể đặt tất cả các máy nghiền vào cùng 1 dãy trên cùng 1 độ cao

-Nhược điểm:

+ Hiệu suất nghiền thấp

+khó nhận được bùn tràn của máy phân cấp có độ mịn nghiền cao

+ không thể thực hiện được tuyển giai đoạn

* Nghiền 2 giai đoạn có ưu, nhược điểm như sau:

-Nhược điểm của sơ đồ nghiền – phân cấp đã chọn :

+Bố trí máy không gọn

+Quặng dễ bị quá nghiền và tạo mùn ở giai đoạn II vì trong quặng cấp vào giai đoạn nghiền này chứa nhiều sản phẩm đúng cỡ

+Diện phân cấp rộng và máy phân cấp thứ nhất làm việc không ổn định

Quặng Apatit là quặng cứng trung bình chứa nhiều mùn sét dễ tạo slam thứ sinh

Để giảm hiện tượng tạo slam thứ sinh trong quá trình nghiền ta chọn phương án nghiền 1 giai đoạn với 2 lần phân cấp kiểm tra Phân cấp thứ 2 dùng xyclon để bùntràn đạt 90% cấp -0,074mm

Vì quặng đưa nghiền có hàm lượng mùn và sét tương đối cao nên phải dung phân cấp sơ bộ và sau khi nghiền có phân cấp kiểm tra để tránh hiện tượng quá nghiền đảm bảo bi nghiền làm việc tốt

Quặng tạo nhiều slam trong quá trình nghiền sẽ làm ảnh hưởng xấu tới quá trình tuyển nổi lên phải khử slam.ta dùng hệ thống bể cô đặc để khử slam

16 14

Phân cấp ktra 15

17

19

18

123 Phân cấp rx sơ bộ

Hình 1: sơ đồ nghiền phân cấp

II sơ đồ tuyển nổi.

Sơ đồ tuyển nổi có nhiều dạng đơn giản hay phức tạp đối với mỗi loại quặng cụ thể

sẽ có một sơ đồ tuyển riêng.Để lựa chọn sơ đồ tuyển nổi thường dự trên các công trình nghiên cứu thí nghiệm lâu dài để quyết định

Quặng Apatit Lào Cai cung cấp cho nhà máy tuyển là quặng vụn và quặng khối ,chủ yếu là apatit xâm nhiễm mịn trong đá phiến thạch anh.Do đó với quặng này ta chọn 1 giai đoạn tuyển.Quặng apatit đưa vào tuyển lấy ra 1 khoáng vật duy nhất là

P205 ,các khoáng vật đi kèm không cần thiết nên ta chỉ cần chọn một vòng tuyển

Tuyển chính Tuyển tinh 1

3337

Quặng đuôi của các khâu tuyển tinh và quặng tinh của tuyển vét 1 được đưa lại khâu tuyển chính Quặng tinh tuyển vét 2 đưa lên khâu tuyển vét 1

Tuyển nổi

Nghiền –phân cấp

7 22

36

35 Tinh quặng 32

12

Thải

Thải

Phần 2.Tính toán sơ đồ định lượng

1.tính toán sơ đồ nguyên tắc:

-Tổng chỉ tiêu khởi điểm N cần và đủ để tính sơ đồ được xác định theo công thức : N = c(1 + np - ap ) - 1

-Trong đó:

np : Tổng số sản phẩm phân chia trong toàn sơ đồ

ap : Tổng số khâu phân chia trong toàn sơ đồ

c : Hằng số c = e + 1

e: số kim loại

-Dựa vào hình vẽ ta có: np = 4 ; ap = 2 ; e = 1→ c = 2

Nβ = NSp - Nεmax = 4- 2 = 2

-Trên cơ sở đó ta chọn nhưng chỉ tiêu sau làm chỉ tiêu khởi điểm:

- Đối với quặng đầu:

Hàm lượng tinh quặng nguyên khai : α = 16%

- Đối với các sản phẩm

Hàm lượng P2O5 có trong tinh quặng: =32%

Hàm lượng P2O5 có trong thải: = 10%

Thực thu P2O5 trong tinh quặng: =76 %

Thực thu P2O5 Zn có trong thải: = 12 %

* Xác định thu hoạch của các sản phẩm:

3 Tính toán sơ đồ tuyển nổi

-Tổng chỉ tiêu khởi điểm N cần và đủ để tính sơ đồ được xác định theo

công thức : N = c(1 + np - ap ) - 1

-Trong đó:

np : Tổng số sản phẩm phân chia trong toàn sơ đồ

ap : Tổng số khâu phân chia trong toàn sơ đồ

Bể cô đặc TQ ặc

6 Xác định năng suất theo quặng đầu và theo kim loại có ích

Theo quặng đầu : Qi = Q1 .γ

Theo kim loại có ích: Pi =Q1 β

Từ kết quả tính toán ta có bảng:

BẢNG CÂN BẰNG ĐỊNH LƯỢNG CÁC SẢN PHẨM

Phần 3 : Tính toán sơ đồ bùn nước

Mục đích của việc tính sơ đồ bùn nước :

Đảm bảo tỷ lệ Rắn / Lỏng tối ưu trong các khâu

Xác định lượng nước vào các khâu.

Xác định lượng nước ra theo sản phẩm các khâu khử nước

Xác định nồng độ các sản phẩm

Xác định thể tích bùn của các sản phẩm và trong các khâu

Xác định lượng nước chung cần thiết

2 Khâu sàng rửa sơ bộ

- Quặng từ kho trung gian Q5 = 59,72 t/h

- Chọn nồng độ rắn của sản phẩm trên sàng rửa sơ bộ: 7

-Lượng nước cần cho khâu sang rửa sơ bộ là:

=0,43 m3/h-Lượng nước theo sản phẩm dưới sàng

.(

) 50 100 (

85 ,

=47,85 m3/h-Lượng nước cần bổ sung là:

78 ,

= 2,05m3/h-Lượng nước theo sản phẩm dưới sàng

W10= Wssb - W11 = 47,85 – 2,05=45,8 m3/h

Bảng cân bằng bùn nước sau đập trung

Nước bổ sung sàng rửa

5.Khâu phân cấp sơ bộ.

- Chọn hàm lượng pha rắn trong máy phân cấp ruột xoắn 1 là: ρRx1 :35%

- Chọn hàm lượng rắn trong cát phân cấp ruột xoắn 1: ρ14 = 70 %

-Lượng nước vào phân cấp ruột xoắn 1 là:

= W6 + W10 = 84,58 m3/h

- Lượng nước cần có trong khâu phân cấp ruột xoắn 1 là:

= = =.53,94= 100,17m3/h

- Lượng nước cần bổ sung cho phân cấp ruột xoắn 1 là:

Chọn hàm lượng rắn trong cấp liệu máy nghiền 1: ρ1 = 70 %

- Chọn hàm lượng rắn trong máy nghiền: ρN = 67 %

- Chọn hàm lượng rắn trong cát phân cấp ruột xoắn 2: ρ18 = 75 %

- Chọn hàm lượng rắn trong phân cấp xiclon: ρ21 = 55 %

- Lượng nước cần có trong máy nghiền là:

7.Phân cấp kiểm tra

- Chọn hàm lượng pha rắn trong máy phân cấp ruột xoắn 2 là: ρRx2 :65%

- Lượng nước vào khâu phân cấp ruột xoắn 2 là Sản phẩm nghiền :

W16=WN=100,49 m3

- Lượng nước cần có trong phân cấp ruột xoắn 2 là :

9.Khâu bể cô đặc sau Xyclon:

-chọn hàm lượng rắn của cát bể cô đặc sau xyclon ρ22=38 %

-lượng nước vào bể cô đặc là : W20 =129,93 m3/h

-lượng nước có trong cát bể cô đặc là :

= = =.42,47=69,29m3 /h

-lượng nước tràn bể cô đặc là :

W23 = -= 129,93 – 69,29=60,64m3/h

10 Khâu tuyển tinh 3:

- Chọn hàm lượng pha rắn trong bùn tuyển tinh 3 là: ρtt3=22 %

- Chọn hàm lượng pha rắn trong quặng tinh tuyển tinh 2 là: ρ32 = 37 %

- Chọn hàm lượng pha rắn trong tinh quặng tuyển tinh 3 là: ρ36 = 45 %

- Lượng nước trong quặng tinh tuyển tinh 2 là:

- Lượng nước có trong sản phẩm bọt tuyển tinh 3 là:

= = =.22,69 =27,73 m3/h

- Lượng nước có trong sản phẩm ngăn máy khâu tuyển tinh 3 là:

=-= 95,34 – 27,73 =67,61 m3/h

11.Khâu tuyển tinh 2 :

- Chọn hàm lượng rắn trong tinh quặng tuyển tinh 1 là: ρ28 = 32%

- Chọn hàm lượng rắn trong bùn tuyển tinh 2 là : ρtt2 = 23%

- Lượng nước có trong tinh quặng tuyển tinh 1 là :

12.Khâu tuyển tinh 1:

- Chọn hàm lượng pha rắn trong bùn tuyển tinh 1 là: ρtt1 = 24%

- Chọn hàm lượng pha rắn trong tinh quặng tuyển chính là: ρ25 = 30 %

- Lượng nước cần thiết trong tuyển tinh 1 là:

= = =.56,5 = 178,92 m3/h

- Lượng nước có trong tinh quặng tuyển chính là:

= = =.56,5 =131,83 m3/h

- Lượng nước vào khâu tuyển tinh là:

- Chọn hàm lượng pha rắn trong tinh quặng tuyển vét 1 là : ρ30 = 30%

- Lượng nước có trong quặng tinh tuyển vét là :

-lượng nước vào tuyển vét 2 là : =253,94 m3/h

-lượng nước có trong sản phẩm ngăn máy tuyển vét 2 là :

=- = 253,94 -74,29 =179,65 m3/h

12 Khâu lắng cô đặc.

- Chọn hàm lượng rắn của cát bể cô đặc Zn: ρ39 = 60%

- Lượng nước vào cô đặc là: W36 = 27,73 m3/h

- Lượng nước có trong cát bể cô đặc là:

- Lượng nước vào khâu lọc là: W39 =15,13 m3/h

- Lượng nước có trong tinh quặng là:

2 Khâu phân cấp sơ bộ 15.59 2 Nước tràn lắng cô đặc 12.6

4

Khâu phân cấp kiển

5 Khâu tuyển tinh 1 47.09 5

S.phẩm ngăn máy tuyển vét

6 Khâu tuyển tinh 2 41.45

7 Khâu tuyển tinh 3 49.55

Vậy tổng lượng nước vào là: 268,02 m3/h

Đây là lượng nước chi phí cho quá trình công nghệ Ngoài ra cần một lượng nước

để rửa sàn làm việc, rửa máy khi dừng, và những yêu cầu sinh hoạt khác Lượng

nước thêm này chọn bằng 10% lượng nước dùng cho sơ đồ công nghệ ,

F = a

Q

4 , 2

Trong đó : - Q : năng suất theo vật liệu đưa vào sàng , T/h

- a : khoảng cách giữa các chấn song , mm

38,102

=

m2

Do lượng cục lớn không nhiều nên ta chọn :

Chiều rộng cửa tháo tải (mm) 140 10

a Chọn máy đập thô.

-Theo phụ chương của sách HD ĐACBKS ta chọn máy có ký hiệu: 125

-Có các thông số kỹ thuật sau:

Kích thước miệng chất tải mm: 950 x 1250

Kích thước khe tháo tải mm : e = 70 - 200

Năng suất theo khe tháo: 181,2-406,3 m3/h

Công suất động cơ: 160 kw

Trọng lượng máy không kể động cơ: 36,7 tấn

-Năng suất máy đập tính theo công thức sau :

9 ,

44 =

< 1Vậy ta chọn 1 máy đập thô

b Chọn máy đập trung

Do khâu này có mức đập khá lớn ( i= 21,05) nên ta chọn máy đập rôto

Năng suất quặng đưa vào đập : Q8 = 47,85 t/h

Độ lớn cực đại của quặng đưa vào đập là 210 mm và sản phẩm sau đập có kích thước (-10) mm Nên ta chọn máy M- 13-16B với các thông số sau:

+ Kích thước rôto

- Đường kính: D = 1300 mm

- Chiều dài : L = 1600 mm

+ Kích thước cục lớn nhất trong cấp liệu : Dmax= 400 mm

+ Công suất động cơ điện: 250 kw

= 0,38Vậy chọn 1 máy đập trung

Năng suất đưa đi rửa là : Q5 = 59,72 t/h

Đặc tính kỹ thuật của sàng như sau: CKD-SG 1230

+Đường kính tang rửa: D= 1200 mm

72 , 59

=

< 1Vậy ta chọn 1 sàng

4 Chọn sàng rửa sau đập trung:

- Quặng sau đập trung được cho vào sàng để loại bỏ tảng sót và cung cấp cho khâu nghiền,ở khâu này ta chọn sang rửa có kích thước lỗ lưỡi φ

=10mm -Năng suất đưa đi rửa là : Q8 = 47,85 t/h

Đặc tính kỹ thuật của sàng như sau: CKD-SG 1230

+Đường kính tang rửa: D=1 200 mm

= 0,60<1Vậy ta chọn 1 sàng

5 Giai đoạn nghiền :

Trong giai đoạn này ta phải nghiền tới 90 % cấp hạt - 0,074 mm với cấp liệu vào máy nghiền có hàm lượng cấp -0,074mm là 38,73% tức là βđ =38,73% với độ mịn nghiềnnhư vậy ta chọn máy nghiền bi tháo tải qua tâm

Chọn máy nghiền mẫu là máy nghiền bi tháo tải qua lưới có đường kính D1 = 3250 mm, Do số liệu thực tế của xưởng đang hoạt động cho nên ta tiến hành tính năng suất riêng theo cấp hạt - 0,074 mm của máy nghiền thiết kế nghiền loại quặng đối tượngtheo công thức sau

q = Ki Kk KD KT q1 T/m3h

- KT = 0,9 : máy nghiền mẫu và máy nghiền thiết kế khác loại

- q1 = 1,1 : Năng suất riêng theo cấp hạt tính của máy nghiền mẫu để nghiền quặng mẫu tra theo bảng 12