Nghiên cứu công nghệ tuyển bùn than cấp hạt 1mm vùng hòn gai bằng máy tuyển nổi jameson

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN XUÂN TUYÊN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TUYỂN BÙN THAN CẤP HẠT -1MM VÙNG HÒN GAI BẰNG MÁY TUYỂN NỔI JAMESON Ngành: Kỹ thuật Tuyển khoáng Mã số 60520607 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS Phạm Văn Luận HÀ NỘI - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình Hà Nội, ngày 13 tháng 04 năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Xuân Tuyên MỤC LỤC Trang phụ bìa ………………………………………………………………… Lời cam đoan ………………………………………………………………… Mục lục ……………………………………………………………………… Danh mục bảng biểu ……………………………………………………… Danh mục hình vẽ ……………………………………………………… Mở đầu ……………………………………………………………………… Chƣơng – Tình hình tuyển bùn than giới Việt Nam ……… 11 1.1 Tình hình tuyển bùn than giới ……………………………… 11 1.2 Tình hình xử lý bùn than hạt mịn Việt Nam ………………………… 14 1.3 Nhận xét ………………………………………………………………… 24 Chƣơng – Tổng quan thiết bị tuyển cột để tuyển bùn than … 26 2.1 Sơ đồ tuyển bùn than với máy tuyển cột ……………………… 26 2.2 Các loại máy tuyển cột để tuyển bùn than ……………………… 28 2.3 Máy tuyển Jameson ………………………………………………… 42 2.4 Nhận xét ………………………………………………………………… 48 Chƣơng – Mẫu nghiên cứu phương pháp nghiên cứu ………………… 50 3.1 Mẫu nghiên cứu ………………………………………………………… 50 3.2 Thiết bị điều kiện thí nghiệm ………………………………………… 53 Chƣơng – Nghiên cứu công nghệ tuyển bùn than Hòn Gai máy tuyển Jameson ……………………………………………………………… 56 4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu tuyển bùn than máy Jameson … 56 4.2 Nghiên cứu xác định ảnh hưởng yếu tố công nghệ tuyển ……… 56 4.3 Nghiên cứu xác định ảnh hưởng thông số cấu tạo máy ………… 67 4.4 Nhận xét ………………………………………………………………… 78 Kết luận kiến nghị ………………………………………………………… 80 Tài liệu tham khảo …………………………………………………………… 81 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Kết tuyển than cấp hạt -0,5mm ………………………… 12 Bảng 1.2: Thành phần độ hạt than cấp hạt 0-6mm mỏ than khu vực Hòn Gai …………………………………………………………………… 14 Bảng 1.3: Kết đánh giá tính khả tuyển than cấp hạt nhỏ mịn vùng Hòn Gai …………………………………………………………………… 14 Bảng 1.4: Thành phần độ hạt than cấp 0-6mm mỏ than khu vực Cẩm Phả …………………………………………………………………… 15 Bảng 1.5: Bảng thành phần độ hạt than vỉa than thuộc mỏ than Vàng Danh ………………………………………………………………………… 16 Bảng 1.6: Thành phần độ hạt than nguyên khaicấp vào phân xưởng sàng tuyển Mỏ than Mạo Khê …………………………………………………… 17 Bảng 1.7: Thành phần độ hạt than don xô Mỏ than Mạo Khê …………… 17 Bảng 1.8: Kết tuyển than hạt mịn máng xoắn …………………… 19 Bảng 1.9: Kết tuyển bùn than nhà máy tuyển than Hòn Gai … 21 Bảng 1.10: Kết thử nghiệm bán công nghiệp tuyển than cấp hạt mịn xyclon nước ………………………………………………………… 22 Bảng 1.11: Kết tuyển bùn than với loại hỗn hợp thuốc tuyển … 23 Bảng 2.1: Tính chất than đưa tuyển …………………………………… 29 Bảng 2.2: Kết tuyển máy tuyển cột máy tuyển Denver (ngăn máy) ………………………………………………………………… 30 Bảng 2.3: Kết tuyển bùn than máy tuyển Pneuflot số nhà máy tuyển than giới …………………………………………… 39 Bảng 2.4: Tính chất than đưa tuyển …………………………………… 46 Bảng 3.1: Thành phần độ hạt mẫu nghiên cứu ………………………… 50 Bảng 3.2: Kết tuyển bùn than với loại hỗn hợp thuốc tuyển ……… 51 Bảng 3.3: Kết thí nghiệm gạt bọt phân đoạn với thuốc Đức ………… 51 Bảng 3.4: Kết thí nghiệm gạt bọt phân đoạn với thuốc M1 …………… 52 Bảng 4.1: Kết tuyển bùn than với hỗn hợp thuốc tuyển khác 57 Bảng 4.2: Kết xác định chi phí hỗn hợp thuốc tối ưu ………………… 58 Bảng 4.3: Kết xác định nồng độ pha rắn tối ưu ……………………… 60 Bảng 4.4: Kết xác định lưu lượng bùn cấp liệu tối ưu ………………… 62 Bảng 4.5: Kết xác định áp lực cấp liệu tối ưu ………………………… 64 Bảng 4.6: Kết xác định chiều cao mức bùn tối ưu …………………… 66 Bảng 4.7: Kết xác định chiều sâu ngập bùn ống xuống … 68 Bảng 4.8: Kết xác định đường kính ống xuống tối ưu ……………… 70 Bảng 4.9: Kết xác định đường kính ống phun bùn tối ưu ……………… 71 Bảng 4.10: Kết xác định đường kính đầu phun bùn tối ưu …………… 73 Bảng 4.11: Kết xác định khoảng cách từ đầu phun bùn đến mặt bùn … 75 Bảng 4.12: Kết xác định hình dạng đầu phun bùn …………………… 77 Bảng 4.13: Các chế độ cơng nghệ tối ưu tuyển bùn Hịn Gai than thiết bị Jameson ………………………………………………… 78 Bảng 4.14: Kết tuyển bùn thanHòn Gai máy………………… 79 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Kết tuyển bùn than máy tuyển Jameson quy mô công nghiệp bán công nghiệp Australia ……………………………… 11 Hình 1.2: Sơ đồ tuyển than cấp hạt mịn Mỹ ……………………………… 12 Hình 1.3: Sơ đồ tuyển than hạt mịn truyền thống Australia ……………… 13 Hình 2.1: Sơ đồ tuyển bùn than khơng phân cấp ……………………… 26 Hình 2.2: Sơ đồ tuyển bùn than sau khử slam ……………………… 27 Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo đơn giản máy tuyển cột truyền thống …… 29 Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý máy tuyển CPT ………………………… 32 Hình 2.5: kết tuyển bùn than cấp hạt -100 mesh …………………… 33 Hình 2.6: kết tuyển bùn than cấp hạt 100 -325 mesh ……………… 34 Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy tuyển Microcel …………… 35 Hình 2.8: Kết thí nghiệm cơng nghiệp tuyển than bùn máy Microcel 36 Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy tuyển Pneuflot ………………… 38 Hình 2.10: Sơ đồ cấu tạo máy tuyển Jameson …………………………… 40 Hình 2.11: Các vùng máy tuyển Jameson ……………………………… 44 Hình 2.12: Kết tuyển bùn than máy tuyển Jameson (JC) quy mô bán công nghiệp so với máy Wemco …………………………………… 46 Hình 2.13: Kết tuyển mùn than máy Jameson quy mơ cơng nghiệp bán cơng nghiệp …………………………………………………… 47 Hình 2.14: Thực thu phần cháy cấp hạt vào sản phẩm than đá thải tuyển máy Jameson …………………………………………… 47 Hình 2.15: Thực thu phần cháy cấp hạt vào sản phẩm than đá thải tuyển máy Wemco …………………………………………… 48 Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thực thu than vào thời gian gạt bọt ………………………………………………………………………… 52 Hình 3.2: Sơ đồ cấu tạo hình ảnh thiết bị …………………………… 53 Hình 3.3: Sơ đồ thiết bị thí nghiệm ………………………………………… 54 Hình 4.1: Biểu đồ miêu tả phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào loại hỗn hợp thuốc tuyển 57 Hình 4.2: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào chi phí hỗn hợp thuốc M2 …………………………………… 59 Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào nồng độ pha rắn 60 Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào lưu lượng bùn cấp liệu 62 Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào áp lực bùn cấp liệu 64 Hình 4.6: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào chiều cao mức bùn 66 Hình 4.7: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào chiều sâu ngập bùn ống xuống 68 Hình 4.8: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than 70 Hình 4.9: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào đường kín ống phun bùn 72 Hình 4.10: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào đường kính đầu phun bùn 74 Hình 4.11: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro 75 than vào khoảng cách từ mặt bùn đến đầu phun bùn Hình 4.12: Hình dạng đầu phun bùn …………………………………… 76 Hình 4.13: Biểu đồ miêu tả phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào hình dạng đầu phun bùn 77 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, mùn than (cấp hạt nhỏ 0,5(1)mm), tồn xưởng tuyển than trung tâm xưởng tuyển than mỏ lượng lớn không tuyển nên chúng có chất lượng thấp Do đó, bùn than sử dụng sản phẩm cấp thấp pha trộn với than chất lượng cao để tiêu thụ Hầu hết, bùn than xưởng tuyển thu gom từ sơ đồ bùn nước Để khử nước triệt để bùn than phải qua nhiều giai đoạn như: lắng đọng (bể cô đặc, hồ lắng…), ly tâm, lọc Do vậy, chi phí đầu tư vận hành cho trình khử nước bùn than tốn thiết bị có diện tích lớn suất nhỏ hiệu suất khử nước thấp Một lưu trình xử lý bùn than thường gây lãng phí tài ngun nhiễm mơi trường Vấn đề ô nhiễm môi trường đáng báo động cả, thiết bị khử nước có hiệu suất thấp nên chất lượng nước tuần hoàn nước thải Vì vậy, việc nâng cao chất lượng mùn than góp phần tăng hiệu sử dụng sản phẩm than, đồng thời cho phép áp dụng trình khử nước triệt để khâu hồn thiện sản phẩm, nhằm giảm tác động ô nhiễm môi trường chống lãng phí tài nguyên Để tuyển mùn than, phương pháp phổ biến tuyển thiết bị tuyển dạng ngăn máy cột Các thiết bị tuyển dạng ngăn máy ngày khơng sử dụng để tuyển than, chúng có suất thấp chi phí sản xuất cao nên chúng dần thay máy tuyển cột Gần giới sử dụng nhiều loại thiết bị tuyển cột để tuyển bùn than, thiết bị có hiệu tuyển cao chi phí tuyển thấp Nổi bật số thiết bị tuyển cột thiết bị Jameson So với thiết bị tuyển cột khác, thiết bị Jameson có ưu điểm như: suất cao (đến 3000m3/h); chiếm diện tích nhà xưởng (giảm từ 30% đến 40% diện tích nhà xưởng); tỷ lệ thu hồi mức độ làm giàu cao; chi phí đầu tư giá thành tuyển thấp; lắp đặt vận hành dễ dàng Thiết bị áp dụng quy mô công nghiệp Australia, Nam Phi, Mỹ năm cuối kỷ XX cho kết tốt Hiện Việt Nam chưa có đơn vị nghiên cứu ứng dụng thiết bị tuyển Vì vậy, việc nghiên cứu ứng dụng thiết bị tuyển Jameson để tuyển bùn than Việt Nam có ý nghĩa thực tế cần thiết với ngành công nghiệp tuyển than nước ta Thiết bị đóng góp vào phát triển bền vững ngành công nghiệp khai thác, chế biến sử dụng than Việt Nam Do vậy, đề tài: “Nghiên cứu công nghệ tuyển bùn than cấp hạt -1mm vùng Hòn Gai máy tuyển Jameson” cần thiết Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu tuyển bùn than cấp hạt -1mm Cơng ty than Hịn Gai máy tuyển Jameson chế độ công nghệ tuyển thông số cấu tạo khác Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu tuyển bùn than máy Jameson quy mơ phịng thí nghiệm dựa vào kết nghiên cứu tìm chế độ cơng nghệ tuyển thông số cấu tạo tối ưu máy Mục tiêu nghiên cứu đề tài Xác định ảnh hưởng giá trị tối ưu chế độ công nghệ tuyển thông số cấu tạo máy, đến trình tuyển bùn than máy tuyển Jameson Từ hồn thiện chế độ cơng nghệ tuyển cấu tạo máy cho phù hợp với tính chất bùn than nghiên cứu, để sớm đưa thiết bị vào thực tế tuyển than Việt Nam Nhiệm vụ đề tài Thí nghiệm tuyển bùn than thiết bị tuyển Jameson chế độ công nghệ tuyển thông số cấu tạo khác để tìm chế độ cơng nghệ tuyển thông số cấu tạo tối ưu; Xây dựng sơ đồ công nghệ tuyển hợp lý để tuyển bùn than máy tuyển Jameson hoàn thiện cấu tạo máy Nội dung đề tài Tổng hợp tài liệu tình hình tuyển bùn than giới Việt Nam; Tổng hợp tài liệu loại máy tuyển để tuyển bùn than; 10 Tổng hợp tài liệu máy tuyển Jameson; Lấy mẫu bùn than Công ty than Hịn Gai; Tiến hành thí nghiệm tuyển bùn than máy tuyển Jameson chế độ cơng nghệ tuyển khác nhau; Tiến hành thí nghiệm tuyển bùn than máy tuyển Jameson thông số cấu tạo khác máy; Xử lý số liệu viết báo cáo Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm; Phương pháp xử lý tốn học số liệu thí nghiệm; Nghiên cứu tổng hợp, thống kê, phân tích số liệu thực nghiệm đưa quy luật ảnh hưởng yếu tố công nghệ đến kết tuyển Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học: Xác định ảnh hưởng yếu tố công nghệ tuyển thông số cấu tạo máy đến kết tuyển bùn than máy tuyển Jameson, thiết bị chưa nghiên cứu áp dụng Việt Nam Ý nghĩa thực tiễn: Kết nghiên cứu mở khả áp dụng thiết bị tuyển Jamson vào thực tế tuyển than Việt Nam, để nâng cao hiệu sử dụng thu hồi than bùn, giảm thiểu ô nhiễm môi trường mát tài nguyên Cấu trúc luận văn Luận văn gồm phần mở đầu, chương, phần kết luận kiến nghị với 82 trang, 34 hình vẽ 33 bảng biểu Nhân dịp tác giả xin gửi lời cám ơn chân thành tới Thầy (Cô) giáo Bộ mơn Tuyển khống, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ tác giả suốt thời gian làm luận văn Đặc biệt, tác giả xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo hướng dẫn TS Phạm Văn Luận tận tình giúp đỡ tác giả hoàn thành nội dung nghiên cứu luận văn 68 – Đường kính ống xuống: 130mm; – Đường kính ống phun bùn: 40mm; – Đầu phun bùn dạng hình trịn có đường kính: 17mm; – Khoảng cách từ đầu phun bùn đến mặt bùn: 90mm; – Chiều sâu ống xuống bùn là: 450; 500; 550 600mm Kết thí nghiệm cho bảng 4.7 đồ thị hình 4.7 Bảng 4.7: Kết xác định chiều sâu ngập bùn ống xuống Than Chiều sâu bùn, mm ,% A, % 450 60,41 500 Đá thải ,% ,% A, % 11,48 85,75 39,59 77,55 14,25 100 37,64 64,47 12,28 90,48 35,53 83,26 9,52 100 37,5 550 66,67 14,05 91,91 33,33 84,86 8,09 100 37,65 600 67,22 16,55 89,75 32,78 80,46 10,25 100 37,5 ,% ,% A, % Than đầu Hình 4.7: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào chiều sâu ngập bùn ống xuống Từ kết thí nghiệm có số nhận xét sau: – Tăng dần chiều sâu ống xuống từ 450 – 550mm thực thu, thu hoạch độ tro sản phẩm than tăng dần đạt giá trị tối ưu chiều sâu 69 550mm Nếu tiếp tục tăng chiều sâu ống xuống từ 550 – 600m thu hoạch than tăng độ tro tăng nhanh cịn thực thu than lại giảm đi; – Khi chiều sâu ống xuống tăng thời gian tiếp xúc hạt khống bóng khí tăng mà thu hoạch độ tro sản phẩm than tăng dần Nhưng tiếp tục tăng chiều sâu mức thời gian khuấy trộn ống xuống tăng làm cho số hạt bị rời khỏi bóng khí Ngồi tăng chiều sâu ống xuống bóng khí phải đến gần khu vực tháo đá thoát khỏi ống xuống làm tăng tượng học hạt không cần thu hồi vào sản phẩm bọt; – Từ kết thí nghiệm chọn chiều sâu ngập bùn quặng ống xuống 550mm, thu hoạch, độ tro thực thu than là: 66,67%; 14,05% 91,91% 4.3.2 Nghiên cứu xác định đƣờng kính tối ƣu ống xuống Đường kính ống xuống ảnh hưởng đến xác suất va chạm bóng khí hạt khống mức độ khuấy trộn chúng ống Nếu tăng đường kính ống diện tích mặt bùn ống tăng dẫn đến xác suất va chạm hạt khống với bóng khí giảm q trình khuấy trộn bùn bóng khí xẩy Ngược lại, đường kính ống xuống giảm làm tăng xác suất va chạm hạt khống với bóng khí, khuấy trộn xẩy mạnh Ngồi đường kính ống xuống nhỏ cịn làm giảm khả chuyển tổ hợp hạt khống – bóng khí từ ống xuống ngăn máy, đường kính ống xuống q nhỏ gây tắc Điều kiện thí nghiệm: – Chiều sâu ống xuống bùn: 550mm; – Đường kính ống phun bùn: 40mm; – Đầu phun bùn dạng hình trịn có đường kính: 17mm; – Khoảng cách từ đầu phun bùn đến mặt bùn: 90mm; – Đường kính ống xuống thay đổi là: 90; 110; 130 150mm Kết thí nghiệm cho bảng 4.8 đồ thị hình 4.8 70 Bảng 4.8: Kết xác định đường kính ống xuống tối ưu Than Đường kính ống xuống, mm ,% 90 A, % Đá thải ,% ,% A, % 37,08 78,91 12,52 100 37,52 13,56 88,99 35,7 80,73 11,01 100 37,54 66,67 14,05 91,91 33,33 84,86 8,09 100 37,65 60,22 12,55 84,37 39,78 75,48 15,63 100 37,58 ,% ,% 62,92 13,13 87,48 110 64,3 130 150 A, % Than đầu Hình 4.8: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào đường kính ống xuống Từ kết thí nghiệm thay đổi đường kính ống xuống có nhận xét sau: – Tăng đường kính ống xuống từ 90 – 130mm thu hoạch, độ tro thực thu sản phẩm than tăng dần Nếu tiếp tục tăng đường kính ống xuống từ 130 – 150mm thu hoạch, độ tro thực thu sản phẩm than lại giảm đi; – Tăng dần đường kính ống xuống khả vận chuyển ống xuống tăng lên đồng thời khuấy trộn ống mức độ phù hợp nên hạt khoáng bám vào bóng khí hơn, làm tăng thu hoạch độ tro 71 sản phẩm than Nhưng tăng đường kính ống xuống mức cần thiết khuấy trộn bùn quặng ống giảm có hạt có tính kỵ nước tốt bám vào bóng khí, thu hoạch độ tro sản phẩm than giảm đi; – Chọn đường kính ống xuống tối ưu 130mm, thu hoạch, độ tro thực thu than là: 66,67%; 14,05% 91,91% 4.3.3 Nghiên cứu xác định đƣờng kính ống phun bùn tối ƣu Đường kính ống phun bùn ảnh hưởng đến áp lực bùn trước qua đầu phun bùn, ảnh hưởng đến tốc độ dịng bùn qua đầu phun, khả tự hút khí vào ống xuống suất máy Đường kính ống phun bùn giảm áp lực cấp liệu tăng, tốc độ phun bùn tăng làm cho trình khuấy trộn bóng khí hạt khống xẩy mãnh liệt Nếu lưu lượng bùn cấp liệu không thay đổi mà đường kính ống phun bùn giảm q mức bị tắc, phải giảm lưu lượng bùn áp lực cấp liệu Ngược lại đường kính ống phun bùn lớn áp lực cấp bùn qua đầu phun bùn thấp máy thiếu bóng khí khả khuấy trộn làm giảm hiệu tuyển Điều kiện thí nghiệm: – Chiều sâu ống xuống bùn: 550mm; – Đường kính ống xuống: 130mm; – Đầu phun bùn dạng hình trịn có đường kính: 17mm; – Khoảng cách từ đầu phun bùn đến mặt bùn: 90mm; – Đường kính ống phun bùn thay đổi là: 50; 40; 30 20mm Kết thí nghiệm cho bảng 4.9 đồ thị hình 4.9 Bảng 4.9: Kết xác định đường kính ống phun bùn tối ưu Than Đường kính ống Đá thải phun bùn, mm ,% A, % ,% ,% 20 62,64 15,05 85,28 30 64,68 14,76 40 66,67 50 62,45 A, % Than đầu ,% ,% A, % 37,36 75,42 14,72 100 37,6 88,51 35,32 79,74 11,49 100 37,71 14,05 91,91 33,33 84,86 8,09 100 37,65 12,83 87,28 37,55 78,88 12,72 100 37,63 72 Hình 4.9: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào đường kín ống phun bùn Từ kết thí nghiệm có số nhận xét sau: – Đường kính ống phun bùn tăng từ 20 – 40mm thu hoạch thực thu than tăng dần độ tro than giảm dần Tiếp tục tăng đường kính ống phun bùn lên 50mm thu hoạch thực thu than giảm độ tro than tiếp tục giảm; – Tăng đường kính ống phun bùn áp lực phun bùn qua đầu phun giảm lượng bóng khí siêu mịn sinh giảm làm giảm hiệu hạt mịn lại làm tăng hiệu tuyển hạt thô, chế độ khuấy mức độ vừa phải bóng khí bùn thơ Vì vậy, tăng đường kính ống phun bùn thu hoạch thực thu than tăng độ tro than giảm; – Nếu tiếp tục tăng đường kính ống phun bùn giá trị cho phép áp lực cấp liệu giảm kéo theo khả khuấy trộn hút giảm Khi có hạt có tính kỵ nước tốt bám vào bóng khí, thu hoạch thực thu sản phẩm than giảm độ tro than giảm; – Chọn đường kính ống phun bùn tối ưu 40mm, thu hoạch, độ tro thực thu than là: 66,67%; 14,05% 91,91% 73 4.3.4 Nghiên cứu xác định đƣờng kính đầu phun bùn tối ƣu Đường kính đầu phun bùn ảnh hưởng đến áp lực tiết diện dịng bùn lên mặt bùn, nên ảnh hưởng đến khả khuấy trộn bùn lượng bóng khí ống xuống Khi lưu lượng bùn cấp liệu vào máy không đổi mà đầu phun bùn có kích thước q nhỏ bùn bị tắc ống phun bùn Điều kiện thí nghiệm: – Chiều sâu ống xuống bùn: 550mm; – Đường kính ống xuống: 130mm; – Khoảng cách từ đầu phun bùn đến mặt bùn: 90mm; – Đường kính ống phun bùn là: 40mm; – Đầu phun bùn lỗ hình trịn có đường kính là: 19; 17; 15 13mm Kết thí nghiệm cho bảng 4.10 đồ thị hình 4.10 Bảng 4.10: Kết xác định đường kính đầu phun bùn tối ưu Than Đường kính đầu phun bùn, mm ,% A, % 13 61,94 11,83 87,37 38,06 79,25 12,63 100 37,49 15 62,7 100 37,6 17 66,67 14,05 91,91 33,33 84,86 8,09 100 37,65 19 63,27 13,84 87,38 36,73 78,56 12,62 100 37,61 ,% 12,23 88,19 ,% 37,3 A, % Than đầu ,% ,% A, % Đá thải 80,24 11,81 Từ kết thí nghiệm thay đổi đường kính đầu phun bùn có nhận xét sau: – Đường kính đầu phun bùn tăng từ 13mm đến 17mm áp lực phun bùn giảm dần, dẫn đến áp lực dòng bùn tác dụng lên mặt bùn giảm dần đồng thời diện tích tiếp xúc dịng bùn mặt bùn tăng dần làm cho chế độ khuấy ống xuống bớt mãnh liệt hơn, thực thu, thu hoạch độ tro sản phẩm than tăng dần; – Tiếp tục tăng đường kính đầu phun bùn từ 17mm đến 19mm áp lực phun bùn tiếp tục bị giảm dẫn đến lượng bóng khí ống xuống không đủ khả khuấy trộn bùn Vì đường kính đầu phun bùn tăng nên dịng bùn có tiết diện lớn bị va chạm với thành ống xuống trước 74 tiếp xúc với mặt bùn Khi có hạt có tính kỵ nước tự nhiên cao có khả bám vào bóng khí làm cho thu hoạch, thực thu độ tro sản phẩm than giảm; – Từ kết thí nghiệm chọn đường kính đầu phun bùn tối ưu 17mm, thu hoạch, độ tro thực thu than là: 66,67%; 14,05% 91,91% Hình 4.10: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào đường kính đầu phun bùn 4.3.5 Nghiên cứu xác định khoảng cách từ mặt bùn đến đầu phun bùn Khoảng cách ảnh hưởng đến áp lực diện tích tiếp xúc dịng bùn lên mặt bùn Trường hợp đầu phun bùn ngập bùn máy khơng có khả tuyển khơng khí khơng lùa vào máy Nếu đầu phun bùn gần mặt bùn áp lực dòng bùn lên mặt bùn lớn diện tích tiếp xúc dòng bùn với mặt bùn nhỏ, bùn quặng chưa khuấy trộn bị dòng bùn áp lực cao đưa khỏi ống xuống Nếu đầu phun bùn q xa mặt bùn áp lực dịng bùn lên mặt bùn thấp làm giảm hiệu khuấy trộn Ngồi tiết diện dịng bùn xa đầu phun bùn lớn, phần dòng bùn va chạm với thành ống xuống trước tiếp xúc với mặt bùn làm giảm khả khuấy trộn 75 Điều kiện thí nghiệm: – Chiều sâu ống xuống bùn: 550mm; – Đường kính ống xuống: 130mm; – Đường kính ống phun bùn: 40mm; – Đầu phun bùn dạng hình trịn có đường kính: 17mm; – Khoảng cách từ đầu phun bùn đến mặt bùn thay đổi là: 120; 90; 60 30mm Kết thí nghiệm cho bảng 4.11 đồ thị hình 4.11 Bảng 4.11: Kết xác định khoảng cách từ đầu phun bùn đến mặt bùn Than Khoảng cách đến mặt bùn, mm ,% A, % 37,36 80,03 11,97 100 37,65 64,27 13,22 89,21 35,73 81,12 10,79 100 37,48 90 66,67 14,05 91,91 33,33 84,86 8,09 100 37,65 120 62,33 12,78 87,07 37,67 78,56 12,93 100 37,56 ,% ,% 30 62,64 12,38 88,03 60 A, % Than đầu ,% ,% A, % Đá thải Hình 4.11: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào khoảng cách từ mặt bùn đến đầu phun bùn 76 Từ kết thí nghiệm có số nhận xét sau: – Khoảng cách từ đầu phun bùn đến bề mặt bùn tang từ 30 – 90mm thu hoạch, thực thu độ tro sản phẩm than tăng dần Nếu tiếp tục tang khoảng cách từ 90 – 120mm thu hoạch, thực thu độ tro than giảm nhanh; – Tăng dần khoảng cách từ đầu phun bùn đến mặt bùn diện tích tiếp xúc dịng bùn với mặt bùn tăng, tốc độ dịng bùn giảm lượng bóng khí siêu mịn giảm dần, bùn ống xuống khuấy trộn lâu Vì vậy, làm tăng thu hoạch, thực thu độ tro sản phẩm than sạch; – Tiếp tục tăng khoảng cách từ mặt bùn đến đầu phun bùn thì tiết diện dịng bùn lớn q mức cần thiết nên va chạm với thành ống xuống trước tiếp xúc với mặt bùn, tốc độ dòng bùn giảm mức cần thiết, dẫn đến khả khuấy trộn bùn ống xuống Do thu hoạch, thực thu độ tro sản phẩm than giảm nhanh; – Từ kết nghiên cứu chọn khoảng cách từ mặt bùn đến đầu phun bùn tối ưu 90mm Khi thu hoạch, độ tro thực thu sản phẩm than là: 66,67%; 14,05% 91,91% 4.3.6 Nghiên cứu xác định hình dạng đầu phun bùn Hình dạng đầu phun bùn ảnh hưởng đến hình dạng dịng bùn sau khỏi đầu phun bùn, ảnh hưởng đến áp lực tiết diện dịng bùn lên mặt bùn Do hình dạng đầu phun bùn ảnh hưởng đến khả khuấy trộn bùn lượng bóng khí ống xuống Hình dạng đầu phun bùn nghiên cứu hình 4.12 [10] Hình 4.12: Hình dạng đầu phun bùn 77 Điều kiện thí nghiệm: – Chiều sâu ống xuống bùn: 550mm; – Đường kính ống xuống: 130mm; – Khoảng cách từ đầu phun bùn đến mặt bùn: 90mm; – Đường kính ống phun bùn là: 40mm; – Các loại đầu phun bùn: + lỗ hình trịn có đường kính là: 17mm; + lỗ hình trịn, lỗ có đường kính là: 5mm; + lỗ hình vành khăn có đường kính là: 17mm Kết thí nghiệm cho bảng 4.12 đồ thị hình 4.13 Bảng 4.12: Kết xác định hình dạng đầu phun bùn Than Dạng lỗ Đá thải Than đầu ,% A, % ,% ,% A, % ,% ,% A, % Vành khăn 60,1 11,36 85,03 39,9 76,49 14,97 100 37,35 lỗ tròn 62,9 12,43 88,3 37,1 80,33 11,7 100 37,62 lỗ tròn 66,67 14,05 91,91 33,33 84,86 8,09 100 37,65 Hình 4.13: Biểu đồ miêu tả phụ thuộc thu hoạch, thực thu độ tro than vào hình dạng đầu phun bùn 78 Từ kết thí nghiệm nhận thấy: – Lỗ dạng hình vành khăn cho hiệu tuyển dạng lỗ tròn cho hiệu cao nhất; – Các dạng lỗ khác cho kết tuyển khác nhau, dạng lỗ cho hình dáng dịng bùn tốc độ dịng bùn khác nên tạo chế độ khuấy trộn thời gian khuấy trộn bùn với bóng khí ống xuống khác Có lẽ lỗ hình vành khăn cho tốc độ dịng bùn q mạnh khơng phù hợp với than Hịn Gai; – Từ kết thí nghiệm chọn lỗ dạng hình trịn, thu hoạch, độ tro thực thu than là: 66,67%; 14,05% 91,91% 4.4 Nhận xét Từ kết tuyển bùn than Hòn Gai máy tuyển Jameson xác định chế độ công nghệ tiêu công nghệ tuyển tuyển bùn than máy Jameson bảng 4.13 4.14 Bảng 4.13: Các chế độ công nghệ tối ưu tuyển bùn than Hòn Gai thiết bị Jameson Thông số, đơn vị TT Giá trị Chi phí thuốc, g/t 1200 Nồng độ pha rắn bùn đầu, g/l Lưu lượng bùn cấp liệu, l/s 2,52 Áp lực cấp liệu, atm 1,1 Khoảng cách mặt bùn đến mép ngăn máy, mm 30 Chiều sâu ngập bùn ống xuống, mm 550 Đường kính ống xuống, mm 130 Đường kính ống phun bùn, mm 40 Đường kính đầu phun bùn, mm 17 10 Khoảng cách từ mặt bùn đến đầu phun bùn, mm 90 11 Hình dạng đầu phun bùn 80 Hình trịn 79 Bảng 4.14: Kết tuyển bùn than Hòn Gai máy Jameson Than Đá thải Than đầu ,% A, % ,% ,% A, % ,% ,% A, % 66,67 14,05 91,91 33,33 84,86 8,09 100 37,65 Than bùn vùng Hòn Gai sau tuyển lần máy Jameson điều kiện tuyển bảng 4.13 thu sản phẩm than có độ tro 15% với mức thực thu đạt 90% sản phẩm đá thải có độ tro 80% Từ kết tuyển nhận thấy máy tuyển Jameson có khả xử lý tốt than bùn vùng Hòn Gai, cần phải tiếp tục nghiên cứu để sớm áp dụng thiết bị vào thực tế tuyển than Việt Nam 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Bùn than Việt Nam không tuyển mà thường thu gom từ sơ đồ bùn nước lắng đọng truyền thống Một lưu trình thường gây tốn kém, lãng phí tài nguyên ô nhiễm môi trường Ngày để tuyển bùn than người ta thường dùng máy tuyển cột kiểu như: CPT, Microcel; Pleuflot; Jameson… Trong thiết bị Jameson đánh giá thiết bị có hiệu tuyển bùn than cao Từ bùn than vùng Hòn Gai cấp hạt -1mm có độ tro 37 – 38%% Sau tuyển lần thiết bị tuyển Jameson thu sản phẩm than có độ tro nhỏ 15% với thực thu đạt 90% sản phẩm đá thải có độ tro 75% đủ điều kiện để thải bỏ Đã xác định chế độ công nghệ tuyển tối ưu thông số cấu tạo máy phù hợp tuyển bùn than vùng Hòn Gai máy tuyển Jameson bảng 4.13 Kết thí nghiệm tuyển bùn than vùng Hòn Gai thiết bị tuyển Jameson khả quan Đây thí bị tuyển có cấu tạo đơn giản, khơng có chi tiết chuyển động, khơng cần máy bơm khí nén, vận hành điều chỉnh chế độ công nghệ tuyển dễ dàng Nhưng nhược điểm chúng để có suất cao cần phải bố trí nhiều ống xuống Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu tuyển bùn than thiết bị tuyển Jameson chế độ công nghệ khác như: thời gian tuyển, gạt bọt phân đoạn, ảnh hưởng nước làm giàu thứ sinh, lập mối quan hệ đường kính ống xuống ống phun bùn với lưu lượng bùn cấp liệu (vì vấn đề liên quan đến suất máy) Để hồn thiện cơng nghệ cấu tạo máy tuyển Jameson; Cần nghiên cứu tuyển bùn than nhiều vùng khác với máy tuyển Jameson để sớm hồn thiện cơng nghệ cấu tạo máy cho phù hợp với điều kiện cụ thể Việt Nam 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Hữu Giang nnk (2005), Nghiên cứu ứng dụng xoáy lốc nước để tuyển than cấp hạt mịn, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ Công nghiệp Phạm Hữu Giang (2006), “Nghiên cứu đánh giá đề xuất mơ hình cơng nghệ hợp lý tuyển than vùng Quảng Ninh, nhằm tận thu tài nguyên bảo vệ môi trường”, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Hoàng Minh Hùng (2005), “ Xây dựng áp dụng thử nghiệm dây chuyền tuyển than bã sàng cho mỏ than vùng Quảng Ninh công nghệ tuyển huyền phù kiểu tang quay” Dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà nước Phạm Văn Luận (2011), Nghiên cứu công nghệ tuyển tầng sôi để tuyển than cấp hạt mịn vùng Quảng Ninh, Luận văn Tiến sỹ, trường Đại học Mỏ - Địa chất Nguyễn Văn Minh (2013), “Nghiên cứu công nghệ tuyển bùn than (cấp hạt -0,5mm )”, Luận văn Thạc sỹ, trường Đại học Mỏ - Địa chất Barbara J Arnold, Mark S Klima and Peter J Bethell (2007), Designing The Coal Preparation Plant Of The Future, SME Michael F Carretta, James N Graham, Wendy J Dawson (1997), Jameson cell scale – up experiences at BHP coal’s Goonyella coal preparation plant, Coal Prep 97, April 29 – May 1, Lexington, Kentucky Cowburn, Stone, Bourke, Hill, (2005), Design developments of the Jameson cell, Centenary of Flotation 2005 Symposium, Brisbane June 5-9 2005 J Cowburn, G Harbort, E Manlapig, Z Pokrajcic (2006), Improving the recovery of coarse coal particles in a Jameson cell, Minerals Engineering, Vol 19, page 609–618 10 Hasan Hacifazlioglu, Ihsan Toroglu, (2007), Optimization of design and operating parameters in a pilot scale Jameson cell for slime coal cleaning, Fuel Processing Technology Vol 88, page 731–736 82 11 Janusz S Laskowski (2001), Coal Flotation and Fine Coal Utilization, Elsevier 12 Dr M Mankosa, Dr J Kohmuench, Eriez, US, (2001), A Comeback for Fine Coal Recovery, World Coal - April 13 Lutz Markworth, Evren Ören, Mario Gerards,(2010), Pneuflot®: Cost Efficient application for Fine Coal Beneficiation, International Coal Preparation Congress 2010 conference proceedings, SME 14 Matis, K A, (1995), Flotation Science and Engineering, pp 331 – 364 CRC press 15 Snigdha S Mohanty, (2007) evaluation of the imhoflot G-cell for fine coal cleaning, Master of Science degree in the field of Mining and Mineral Resources Engineering, Southern Illinois University Carbondale 16 S.R.S Sastri, P.S.R Reddy, K.K Bhattachayya, (1988), Recovery of coal fines using column flotation, Minerals Engineering, Vol 1, No 4, pp 359-363 17 T.Taşdemi, B Öteyaka A.Taşdemi (2007), Air entrainment rate and holdup in the Jameson cell, Minerals Engineering, Vol 20, page 761–765 18 R H Yoon, G H Luttrell, G T Adel, M J Mankosa, (1992) The Application of MicrocelTM Column Flotation to Fine Coal Cleaning, Coal Preparation, Vol 10, pp 177-188 ... ? ?Nghiên cứu công nghệ tuyển bùn than cấp hạt -1mm vùng Hòn Gai máy tuyển Jameson? ?? cần thiết Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu tuyển bùn than cấp hạt -1mm Công. .. Công ty than Hòn Gai máy tuyển Jameson chế độ công nghệ tuyển thông số cấu tạo khác Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu tuyển bùn than máy Jameson quy mơ phịng thí nghiệm dựa vào kết nghiên cứu tìm... manhetit nhiều tuyển than hạt mịn than vùng Vàng Danh có khối lượng riêng lớn Nhà máy tuyển than Vietmindo với dây chuyền công nghệ tuyển than cấp hạt – 100mm máy lắng Than cấp hạt - 1mm phân loại