Bài viết giới thiệu tóm tắt kết quả nghiên cứu xử lí bùn đỏ bằng lọc ép khung bản làm cơ sở cho thử nghiệm đắp chồng cao bùn đỏ alumin theo phương pháp thải khô.
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BÙN ĐỎ NHÀ MÁY ALUMIN LÂM ĐỒNG BẰNG LỌC ÉP KHUNG BẢN ThS Hoàng Minh Hùng, KS Nguyễn Quang Hà ThS Nguyễn Văn Vinh Viện Khoa học Công nghệ Mỏ- Vinacomin Biên tập: ThS Phạm Chân Chính Tóm tắt: Bài báo giới thiệu tóm tắt kết nghiên cứu xử lí bùn đỏ lọc ép khung làm sở cho thử nghiệm đắp chồng cao bùn đỏ alumin theo phương pháp thải khô Mở đầu Bùn đỏ chất thải rắn sinh trình sản xuất alumin từ quặng bauxite, hỗn hợp chất oxit chủ yếu silic, sắt, xút NaOH, ô xit nhôm số ô xit kim loại khác Bùn đỏ thường có độ pH từ 11-12, thuộc loại chất thải có nguy cao gây nhiễm mơi trường nên cần phải lưu giữ, bảo quản chặt chẽ an toàn Mỗi alumina thải khoảng 1,05 bùn đỏ khô khoảng 1,2 m3 dung dịch chứa xút loãng Bùn đỏ thải từ nhà máy alumin Lâm Đồng Nhân Cơ xử lí phương pháp thải ướt Theo đó, dung dịch bùn đỏ bơm hồ lắng, nước xút loãng thu hồi thẩm thấu qua lớp lọc đáy hồ qua ngưỡng tràn giếng thu nước mặt lòng hồ Một phần dung dịch xút loãng bơm nhà máy tái sử dụng, phần phải xử lý trung hòa đảm bảo tiêu chuẩn an tồn mơi trường phép xả thải Thực tế vận hành nhà máy alumin Tân Rai Nhân Cơ cho thấy xử lý bùn đỏ phương pháp thải ướt bộc lộ nhiều nhược điểm đầu tư xây dựng lớn, sử dụng nhiều diện tích đất đai làm hồ chứa bùn đỏ, lượng xút loãng thu hồi thấp, tiềm ẩn nguy ô nhiễm môi trường nước ngầm đất xung quanh hồ bùn đỏ, chi phí hồn thổ hồ bùn đỏ lớn thời gian đóng hồ lâu bùn đỏ lưu lại hồ chứa có độ ẩm cao, việc khử nước làm giảm độ ẩm khó khăn, phức tạp chi phí lớn Để giải vấn đề nhược điểm trên, cần thiết nghiên cứu áp dụng cơng nghệ xử lí bùn đỏ thải khơ, theo bùn đỏ từ nhà máy alumin phải qua công đoạn lọc ép, thu hồi xút, bã lọc đưa bãi chứa phơi đến độ ẩm thích hợp sau lu nèn đảm bảo độ đầm chặt theo quy định để có 34 thể đắp chồng cao nhằm đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật an tồn mơi trường Trong viết tác giả giới thiệu tóm tắt kết nghiên cứu xử lí bùn đỏ lọc ép khung làm sơ cho thử nghiệm đắp chồng cao bùn đỏ alumin theo phương pháp thải khô Phân tích, đánh giá khả lọc ép bùn đỏ lọc ép khung Trên giới, bùn đỏ đuôi thải từ nhà máy sản xuất alumin xếp vào chất thải công nghiệp loại II Kết phân tích bùn đỏ nhà máy alumin Lâm Đồng Nhân Cơ cho thấy bùn đỏ gồm có pha lỏng pha rắn Pha lỏng có tính kiềm mạnh, có chứa thành phần nhôm tan kiềm Pha rắn bao gồm thành phần Fe2O3, Al2O3, SiO2, TiO2 Thành phần khoáng bùn đỏ chủ yếu bao gồm Gibssite, Boemite, Hematite, Goethite, Manhetite số chất hóa học khác Nitrogen, Potasium, Chromium, Zinc Bùn đỏ có thành phần độ hạt mịn, cấp hạt mịn 0-0,045mm chiếm tới 90%, khó lọc Các phương pháp lọc xử lí bùn cơng nghệ truyền thống lọc băng tải, lọc đĩa, lọc chân không, lọc ép cổ truyền khơng có hiệu bã lọc có độ ẩm cao, chi phí lớn Từ năm 2000 cơng nghệ xử lí bùn lọc ép khung phát triển nhiều nhà máy tuyển khống, nhà máy hóa chất triển khai áp dụng thiết bị lọc ép khung để lọc sản phẩm tinh quặng sản phẩm đuôi thải trình sản xuất Sản phẩm sau lọc gần vắt kiệt chất lỏng kèm chất khoáng cần xử lí, độ ẩm bã lọc đạt giá trị tốt nhờ kết nghiên cứu lựa chọn thông số phù hợp áp suất, chất liệu vải lọc, cấu tự động xả bã lọc, nồng độ pha rắn cấp liệu… Để xử lí bùn đỏ alumin phục vụ cho KHCNM SỐ 4/2019 * TUYỂN, CHẾ BIẾN THAN-KHỐNG SẢN THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ q trình thử nghiệm thải khơ, đề tài lựa chọn thiết bị lọc ép khung bản, chủng loại thiết bị sử dụng rộng rãi nhà máy alumin giới công đoạn xử lí bùn đỏ phương pháp thải khơ Máy ép bùn khung hoạt động dựa nguyên lý dùng áp lực cao đến 7at để ép hỗn hợp dung dịch bùn đỏ túi lọc khung bản, dung dịch lọc thẩm thấu qua màng lọc dẫn bên ngoài, phần bã lọc giữ lại bên túi lọc Sau ép thu hồi tối đa dung dịch lọc, khung mở ra, bã lọc xả xuống phễu chứa vận chuyển Sau xả bã lọc, túi lọc khung đóng kín, dung dịch bùn đỏ tiếp tục bơm cấp liệu vào túi lọc thực chu trình lọc ép Thí nghiệm xử lí bùn đỏ alumin máy lọc ép thực theo sơ đồ hình 1: Kết thí nghiệm xử lí bùn đỏ alumin lọc ép khung Thuyết minh sơ đồ thí nghiệm: Bùn đỏ từ nhà máy alumin trình bơm cấp hồ bùn Hình Sơ đồ thử nghiệm xử lí bùn đỏ lọc ép khung đỏ trích ngang vào thùng chứa cấp liệu phục vụ thử nghiệm Từ thùng cấp liệu, bùn đỏ bơm vào máy lọc ép khung với áp lực >7at Dưới áp lực cao, dung dịch thấm qua lọc thu hồi phục vụ thí nghiệm tính chất hóa, lý cấp trở lại nhà máy, bã bùn lọc chuyển tải sân chứa để phục vụ cho thí nghiệm tính chất lý, hóa, đắp chồng cao Nhận xét: Chỉ tiêu độ ẩm sản phẩm bã bùn sau lọc quan trọng để đánh giá hiệu làm Bảng Kết thử nghiệm lọc bùn đỏ thu hồi xút máy lọc ép khung Thời gian lọc ép Hàm lượng rắn bùn đầu Thể tích bùn đầu Áp lực bơm g/l m3 at ép bùn phút 350 2,7 3,1 3,3 380 420 xả bã Thể tích dịch lọc thu hồi KL bã lọc ẩm tự nhiên KL bã lọc qui độ ẩm 0% Độ ẩm bã lọc Chiều dày bánh lọc phút m3 tấn % cm 30 40 15 15 1,81 2,20 1,55 1,72 0,95 1,09 38,89 32,62 35÷42 35÷42 50 15 2,34 1,89 1,16 31,56 35÷42 2,4 30 15 1,60 1,42 0,91 35,74 35÷42 2,9 35 15 1,99 1,62 1,09 32,54 35÷42 3,2 2,7 2,7 2,7 7 40 30 35 40 15 15 15 15 2,25 1,84 1,85 1,92 1,72 1,41 1,65 1,61 1,20 1,12 1,14 1,15 30,17 32,37 30,63 28,27 35÷42 35÷42 35÷42 35÷42 Hình Máy lọc ép khung thử nghiệm Hình Sản phẩm bã bùn đỏ sau lọc KHCNM SỐ 42019 * TUYỂN, CHẾ BIẾN THAN-KHOÁNG SẢN 35 THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ Hình Thử nghiệm kết nghiên cứu mơ hình thực tế thải khơ bùn đỏ Hình Năng suất lọc bùn đỏ phụ thuộc vào thời gian lọc Bảng Lượng dung dịch thu hồi theo thời gian lọc Thời gian lọc Thể tích nước lọc Phút 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 lít 622 1013 1285 1462 1551 1593 1619 1640 1649 1653 1655 1,656 việc máy lọc Độ ẩm bánh lọc thấp hiệu làm việc máy lọc cao Kết thí nghiệm cho thấy độ ẩm sản phẩm bã lọc phụ thuộc vào thời gian lọc, nồng độ pha rắn bùn cấp liệu áp lực ép Đến giá trị tới hạn độ ẩm bã lọc không giảm Nhận xét: Theo dõi trình lọc cho thấy: Từ 45 phút trở suất mẻ lọc tăng không đáng kể Năng suất bùn lọc quy độ ẩm 0% thiết bị giảm tăng thời gian lọc, đặc biệt thời gian lọc lớn 45 phút Nhận xét: Theo dõi trình lọc cho thấy: Lượng dung dịch lọc 20 phút đầu tăng nhanh, từ 20-30 phút tăng chậm lại sau 40 phút lượng dung dịch lọc tăng không đáng kể kết thúc sau 60 phút Từ kết thử nghiệm lọc ép bùn đỏ cho thấy: - Nồng độ pha rắn bùn cấp liệu cao thời gian lọc giảm suất máy lọc lớn Nồng độ tối ưu đạt 400-420 g/l; Hình Lượng dịch lọc phụ thuộc vào thời gian lọc ép - Để đạt độ ẩm bã lọc 40 phút; - Khi thời gian lọc lớn 50 phút lượng dung dịch lọc thu hồi không đáng kể - Áp lực nén tối ưu at; - Chiều dày bánh lọc 40÷42 mm 3.1 Kết phân tích dung dịch lọc thu hồi Bảng Thống kê kết phân tích mẫu nước lọc thống kê sản xuất STT Tên mẫu M1 (20/1/2019) M2 (4/3/2019) M3(29/3/2019) Nước tuần hoàn từ hồ bùn đỏ 36 Na2Ot (g/l) Na2Ok(g/l) Al2O3(g/l) Thí nghiệm Thực tế sx Thí nghiệm Thực tế sx Thí nghiệm Thực tế sx 3,61 4,39 6,32 3,76 4,82 5,10 2,60 3,20 3,80 2,40 3,00 3,70 1,97 2,64 3,49 2,46 3,16 3,29 KHCNM SỐ 4/2019 * TUYỂN, CHẾ BIẾN THAN-KHOÁNG SẢN pH LS 11,3 11,9 12,1 3,6g/l 3,2g/l 2,80g/l THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Dung dịch sau lọc ép phân xác định nhà máy alumin tiêu: hàm lượng pha rắn, độ pH, hàm - Dùng máy lọc ép khung thu hồi tốt pha lượng chất Na2Ot; Na2Ok Al2O3 lỏng bùn đổ thải từ nhà máy alumin Nhận xét: Kết phân tích thống kê cho 3.2 Kết phân tích thành phần hóa học thấy: bã bùn đỏ sau lọc - Hàm lượng Na2Ot Na2Ok dung Bùn sau lọc lấy mẫu xác định thành dịch lọc thu hồi gần tương đương so pha phần hóa học tỷ trọng sau dỡ tải, lỏng dung dịch bùn đỏ thực tế nhà máy cấp mẫu đơn thu gom sau ngày thí hồ bùn dỏ; nghiệm tạo thành mẫu sở Các mẫu - Hàm lượng Al2O3 dung dịch lọc nhỏ sở đưa phân tích thành phần hóa học, so pha lỏng bùn đỏ cấp hồ bùn kết thể bảng Để xét nghiệm - Hàm lượng Al2O3, Na2Ot Na2Ok độ pH bã bùn đỏ sau lọc, đề tài tiến hành xét dung dịch lọc lớn nước tuần hoàn nghiệm tra 10 mẫu bã bùn đỏ sau lọc, kết tràn từ khoang chứa bùn đỏ thực tế bơm xét nghiệm bảng Bảng Kết phân tích độ pH bã lọc bùn đỏ Chỉ tiêu B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 QCVN 07:2009 /BTNMT pH 12,2 11,9 12,4 11,9 12,3 11,04 11,12 11,08 11,18 11,16