Nghiên cứu lắng đọng bùn thải nhà máy tuyển quặng bauxit tân rai và nhân cơ các chất trợ lắng khác nhau

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRIỆU VĂN BÌNH NGHIÊN CỨU LẮNG ĐỌNG BÙN THẢI NHÀ MÁY TUYỂN QUẶNG BAUXIT TÂN RAI VÀ NHÂN CƠ BẰNG CÁC CHẤT TRỢ LẮNG KHÁC NHAU Ngành: Kỹ Thuật Tuyển Khoáng Mã số : 60520607 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS Phạm Hữu Giang HÀ NỘI - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan rằng: công trình khoa học chƣa đƣợc cá nhân tổ chức công bố Tất số liệu luận văn trung thực, khách quan đƣợc tác giả trực tiếp làm thí nghiệm ứng dụng phịng thí nghiệm nhà máy tuyển quặng bauxit Tân Rai Nhân Cơ Hà Nội, ngày 06 tháng 04 năm 2015 Tác giả Triệu Văn Bình MỤC LỤC CHƢƠNG 11 KHÁI QUÁT VỀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ TUYỂN QUẶNG BAUXIT TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 11 1.1 Khái quát tình hình khai thác chế biến quặng bauxit Thế Giới 11 a Trữ lƣợng quặng bauxit Thế Giới 11 b Công nghệ tuyển xử lý bùn quặng giới .12 1.2 Khái quát tình hình khai thác chế biến quặng bauxit Việt Nam 16 a Trữ lƣợng quặng bauxit Việt Nam 16 b Tình hình khai thác tuyển quặng bauxit Việt Nam .17 CHƢƠNG 2: NGUYÊN LÝ TÁC DỤNG CỦA CHẤT TRỢ LẮNG 22 2.1 Lớp điện tích kép bề mặt hạt sét 22 2.2 Cơ chế trung hịa điện tích 24 2.3 Cơ chế tạo cầu nối .24 2.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình keo tụ 25 CHƢƠNG 3: MẪU NGHIÊN CỨU 27 3.1 Phƣơng pháp sơ đồ lấy mẫu 27 3.2 Sơ đồ gia cơng mẫu thí nghiệm 29 CHƢƠNG 4: 31 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LẮNG ĐỌNG SỬ DỤNG CÁC CHẤT TRỢ LẮNG KHÁC NHAU ĐỐI VỚI BÙN THẢI BAUXIT TÂN RAI, NHÂN CƠ 31 4.1 Các điều kiện thí nghiệm xác định tốc độ lắng 31 4.2: Nghiên cứu trình lắng đọng với bùn thải bauxit Tân Rai .32 4.2.1: Nghiên cứu thí nghiệm với chất trợ lắng VFA1099 32 4.2.2 Nghiên cứu thí nghiệm với chất trợ lắng AN945SH 35 4.2.3 Nghiên cứu thí nghiệm với chất trợ lắng N85035 38 4.2.4 Nghiên cứu thí nghiệm với chất trợ lắng N83384 41 4.2.5 Tổng hợp thơng số thí nghiệm với mẫu bùn thải Tân Rai .44 4.3 Nghiên cứu trình lắng đọng với bùn thải bauxit Nhân Cơ 45 4.3.1 Nghiên cứu thí nghiệm với chất trợ lắng N83384 45 4.3.2 Nghiên cứu thí nghiệm với chất trợ lắng VF62424 48 4.3.3 Tổng hợp thơng số thí nghiệm mẫu bùn thải bauxit Nhân Cơ .51 CHƢƠNG 5: 53 QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ỨNG DỤNG VÀO SẢN XUẤT 53 5.1 Quy hoạch thực nghiệm với hai mẫu bùn Tân Rai Nhân Cơ 53 5.1.1 Quy hoạch thực nghiệm với mẫu bùn thải Tân Rai với chất trợ lắng N83384.53 5.1.2 Quy hoạch thực nghiệm với mẫu bùn thải Nhân Cơ với chất trợ lắng N83384.56 5.2 Kết ứng dụng vào sản xuất thực tế nhà máy Tân Rai 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1.Sản lƣợng quặng bauxit khai thác năm 2013, 2014 trữ lƣợng quặng số nƣớc giới .11 Bảng 1.2 Trữ lƣợng quặng nguyên khai bauxit miền Nam Việt Nam 17 Bảng 3.1: Thành phần độ hạt mẫu bùn quặng Tân Rai – Lâm Đồng 29 Bảng 3.2: Thành phần độ hạt mẫu bùn quặng Nhân Cơ – Đắk Nông 30 Bảng 3.3 Thành phần hóa học mẫu quặng cấp hạt – mm 30 Mỏ Tân Rai Nhân Cơ 30 Bảng 4.1: Ảnh hƣởng pH bùn quặng đến tốc độ lắng đọng 33 Bảng 4.2 Ảnh hƣởng nồng độ bùn tới tốc độ lắng đọng 34 Bảng 4.3 Ảnh hƣởng chi phí chất trợ lắng đến tốc độ lắng đọng 35 Bảng 4.4: Ảnh hƣởng pH bùn quặng tới tốc độ lắng 36 Bảng 4.5: Ảnh hƣởng nồng độ pha rắn bùn tới tốc độ lắng 37 Bảng 4.6: Ảnh hƣởng chi phí chất trợ lắng tới tốc độ lắng 38 Bảng 4.7: Ảnh hƣởng độ pH tới tốc độ lắng 39 Bảng 4.8: Ảnh hƣởng nồng độ pha rắn bùn tới tốc độ lắng 40 Bảng 4.9: Ảnh hƣởng chi phí chất trợ lắng tới tốc độ lắng 41 Bảng 4.10: Ảnh hƣởng độ pH tới tốc độ lắng đọng .42 Bảng 4.11: Ảnh hƣởng nồng độ pha rắn bùn tới tốc độ lắng 43 Bảng 4.12: Ảnh hƣởng chi phí chất trợ lắng tới tốc độ lắng 44 Bảng 4.13: Thông số tối ƣu chất trợ lắng với bùn thải Tân Rai 45 Bảng 4.14: Ảnh hƣởng độ pH tới tốc độ lắng 46 Bảng 4.15: Ảnh hƣởng nồng độpha rắn bùn tới tốc độ lắng .47 Bảng 4.16: Ảnh hƣởng chi phí chất trợ lắng tới tốc độ lắng 48 Bảng 4.17: Ảnh hƣởng pH tới tốc độ lắng 49 Bảng 4.18: Ảnh hƣởng nồng độ bùn tới tốc độ lắng 50 Bảng 4.19: Ảnh hƣởng chi phí chất trợ lắng tới tốc độ lắng 51 Bảng 4.20: Thông số tối ƣu chất trợ lắng với bùn quặng Nhân Cơ .52 Bảng 5.1: Thông số ban đầu quy hoạch thực nghiệm 53 Bảng 5.2: Kết thí nghiệm phân bảng đủ ba yếu tố hai mức 54 Bảng 5.3: Tính thơng số độ lệch trung bình .55 Bảng 5.4: Thông số ban đầu quy hoạch thực nghiệm 56 Bảng 5.5: Kết thí nghiệm phân bảng đủ ba yếu tố hai mức 57 Bảng 5.6: Tính thơng số độ lệch trung bình .58 Bảng 5.7: Sản xuất nhà máy tuyển quặng bauxit Tân Rai 2014 62 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý công nghệ tuyển quặng bauxit caolinit-gibbsit khoáng sàng SOFIEVXKI - KAZAKSTAN 12 Hình 1.2: Sơ đồ cơng nghệ nhà máy tuyển quặng bauxit Bình Quả - Trung Quốc 13 Hình 1.3: Sơ đồ cơng nghệ nhà máy tuyển quặng bauxit Thanh Tây - Trung Quốc 14 Hình số 1.4: Sơ đồ tuyển cơng nghệ tuyển quặng bauxit Caolinit-gibbsit khoáng sàng Akaluk - KAZAKSTAN 15 Hình 1.5: Sơ đồ cơng nghệ xƣởng tuyển quặng bauxit Bảo Lộc- Lâm Đồng 18 Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ Nhà máy tuyển quặng Bauxit Tân Rai .20 Hình 1.7 Sơ đồ cơng nghệ Nhà máy tuyển quặng bauxit Nhân Cơ 21 Hình 2.1: Trạng hạt mịn lơ lửng 22 Hình 2.2 Thế điện tích zeta 23 Hình 2.3 Quá trình hạt chất rắn hấp phụ polymer .24 Hình 2.4 Q trình tạo bơng cặn 25 Hình 2.5 Q trình kết bơng hạt nhỏ thành hạt lớn 25 Hình 3.1 Sơ đồ lấy mẫu quặng .27 Hình 3.2 Mặt cắt hố lấy mẫu 28 Hình 3.3 Lấy mẫu thân quặng khu vực Nhân Cơ 28 Hình 3.4 Sơ đồ gia cơng mẫu thí nghiệm 29 Hình 4.1 Ảnh hƣởng pH tới tốc độ lắng đọng .32 Hình 4.2: Ảnh hƣởng pH bùn quặng tới tốc độ lắng đọng 33 Hình 4.3 Ảnh hƣởng nồng độ bùn tới tốc độ lắng đọng 34 Hình 4.4: Ảnh hƣởng chi phí chất trợ lắng tới tốc độ lắng đọng 35 Hình 4.5: Ảnh hƣởng pH bùn quặng tới tốc độ lắng đọng 36 Hình 4.6: Ảnh hƣởng nồng độ pha rắn bùn tới tốc độ lắng 37 Hình 4.7: Ảnh hƣởng chi phí chất trợ lắng tới tốc độ lắng 38 Hình 4.8: Ảnh hƣởng pH bùn quặng tới tốc độ lắng 39 Hình 4.9: Ảnh hƣởng nồng độ pha rắn bùn tới tốc độ lắng 40 Hình 4.10: Ảnh hƣởng chi phí chất trợ lắng tới tốc độ lắng 41 Hình 4.11: Ảnh hƣởng độ pH tới tốc độ lắng đọng 42 Hình 4.12: Ảnh hƣởng nồng độ pha rắn bùn tới tốc độ lắng 43 Hình 4.13: Ảnh hƣởng chi phí chất trợ lắng tới tốc độ lắng 44 Hình 4.14: Ảnh hƣởng độ pH tới tốc độ lắng đọng 46 Hình 4.15: Ảnh hƣởng nồng độpha rắn bùn tới tốc độ lắng đọng 47 Hình 4.16: Ảnh hƣởng chi phí chất trợ lắng tới tốc độ lắng đọng 48 Hình 4.17: Ảnh hƣởng pH tới tốc độ lắng 49 Hình 4.18: Ảnh hƣởng nồng độ bùn tới tốc độ lắng .50 Hình 4.19: Ảnh hƣởng chi phí chất trợ lắng tới tốc độ lắng 51 Hình 5.1 Nhà máy tuyển quặng bauxit Tân Rai – Lâm Đồng .59 Hình 5.2 Sơ đồ thiết bị nhà máy tuyển quặng bauxit Tân Rai – Lâm Đồng 60 Hình 5.3 Bể chứa nƣớc tuần hoàn nhà máy tuyển Tân Rai 61 Hình 5.4 Bể đặc nhà máy tuyển Tân Rai 61 Hình 5.5 Nƣớc tràn bể đặc nhà máy tuyển Tân Rai 63 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Cơng nghệ tuyển quặng bauxit giới Việt Nam sử dụng công nghệ tuyển rửa tách bùn sét quặng đầu để thu đƣợc tinh quặng đạt yêu cầu chất lƣợng cho khâu luyện kim Ở Việt Nam có dự án khai thác chế biến quặng bauxit lớn Dự án tổ hợp bauxit – nhôm Lâm Đồng Dự án Nhà máy sản xuất Alumin Nhân Cơ Hai nhà máy sử dụng công nghệ tuyển rửa lƣợng nƣớc sử dụng cho nhà máy tuyển lớn Để giảm chi phí sản xuất tiết kiệm tài nguyên nƣớc, nhà máy cần sử dụng lại nƣớc sử dụng sản xuất Đặc điểm bùn thải sau tuyển rửa có tốc độ lắng chậm bể đặc, việc thu lại nƣớc mặt đƣa vào sản xuất không khả thi cần bể lắng có kích thƣớc lớn Q trình lắng đọng bùn thải nhanh cho phép giảm thể tích bể lắng, đồng thời tăng khả thu hồi nƣớc tuần hồn, từ làm giảm chi phí sản xuất Để tăng tốc độ lắng bùn quặng ngƣời ta sử dụng chất trợ lắng để tăng tốc độ lắng bùn quặng Vì “Nghiên cứu lắng đọng bùn thải nhà máy tuyển quặng bauxit Tân Rai Nhân Cơ chất trợ lắng khác nhau” cần thiết Đối tƣợng nghiên cứu đề tài Mẫu nghiên cứu quặng có độ hạt -1 mm thuộc quặng nguyên khai cấp cho nhà máy tuyển Tân Rai Nhân Cơ đƣợc Mục đích đề tài Từ kết nghiên cứu xác định thông số công nghệ trình lắng đọng chất trợ lắng, từ chọn đƣợc chế độ cơng nghệ lắng tối ƣu chất trợ lắng Trên sở kết thí nghiệm chọn đƣợc chất trợ lắng phù hợp thực tế sản xuất hai nhà máy tuyển quặng bauxit Tân Rai Nhân Cơ Nội dung nghiên cứu - Khảo sát dây chuyền công nghệ nhà máy tuyển Thế giới Việt Nam - Nghiên cứu lý thuyết trình lắng đọng chất trợ lắng - Lấy mẫu nghiên cứu tính chất mẫu thí nghiệm 10 - Thí nghiệm lắng đọng với chất trợ lắng khác thông số lắng đọng khác - Đề xuất phƣơng án sử dụng chất trợ lắng tối ƣu với thực tế sản xuất - Lập phƣơng trình thực nghiệm ảnh hƣởng thông số công nghệ đến tốc độ lắng đọng chất trợ lắng đƣợc chọn sử dụng cho hai nhà máy tuyển Tân Rai Nhân Cơ Phƣơng pháp nghiên cứu Sử dụng tổng hợp phƣơng pháp nghiên cứu sau: - Thu thập, phân tích tổng hợp số liệu thống kê - Phân tích, tính tốn số liệu thực nghiệm - Đánh giá kết thí nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Nghiên cứu đánh giá yếu tố tác động đến trình lắng đọng chất trợ lắng khác tới bùn quặng nhà máy tuyển quặng bauxit Tân Rai Nhân Cơ Từ đề xuất sử dụng chất trợ lắng hợp lý cho trình sản xuất thực tế nhà máy nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất tối đa, tiết kiệm tài nguyên nƣớc bảo vệ môi trƣờng Cấu trúc đề tài Luận văn đƣợc trình bày chƣơng với 67 trang; 32 bảng; 41 hình Luận văn đƣợc hồn thành nhờ giúp đỡ quý báu Thầy (Cô) Bộ mơn Tuyển khống trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất, bạn bè đồng nghiệp Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin, Ban điều hành dự án VVNV Tây Nguyên, Công ty TNHH MTV Nhôm Lâm Đồng, Ban quản lý Dự án Nhà máy sản xuất Alumin Nhân Cơ Đặc biệt, tác giả xin đƣợc bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo hƣớng dẫn TS.Phạm Hữu Giang ngƣời tận tình hƣớng dẫn bảo cho tác giả trình học tập, nghiên cứu làm luận văn 52 Bảng 4.20: Thông số tối ưu chất trợ lắng với bùn quặng Nhân Cơ Thông số Chất trợ lắng pH Nồng độ bùn, g/l Tốc độ lắng Chi phí, g/t m/h N83384 7,4 60 70 10,23 VF62424 7,6 60 70 10,31 Nhận xét: Dựa vào số liệu bảng 4.20 có số nhận xét sau: - Khi lắng bùn quặng Mỏ Nhân Cơ, sử dụng hai chất trợ lắng N83384 VF62424 cho kết gần tƣơng đƣơng nhau; - So sánh độ pH tối ƣu hai chất trợ lắng độ pH chất trợ lắng N83384 7,4 VF62424 7,6 Nên ta chọn chất trợ lắng N83384 để làm quy hoạch thực nghiệm độ pH cao việc điều chỉnh pH cấp xút khó khăn, tốn 53 CHƢƠNG 5: QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ỨNG DỤNG VÀO SẢN XUẤT 5.1 Quy hoạch thực nghiệm với hai mẫu bùn Tân Rai Nhân Cơ 5.1.1 Quy hoạch thực nghiệm với mẫu bùn thải Tân Rai với chất trợ lắng N83384 Các thông số công nghệ nghiên cứu gồm: Nồng độ bùn quặng: (g/l); Độ pH bùn quặng; Chi phí chất trợ lắng: (g/t) Tâm thực nghiệm đƣợc chọn từ giá trị tối ƣu thí nghiệm điều kiện chƣơng * Hàm mục tiêu hàm hàm thể tốc độ lắng biểu diễn qua thông số nghiên cứu Y = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b12X1X2 + b13X1X3 + b23X2X3 + b123X1X2X3 (m/h) Trong đó: - X1: Nồng độ pha rắn bùn quặng (g/l) - X2: Độ pH bùn quặng - X3: Chi phí chất trợ lắng (g/l) Nhƣ toán quy hoạch thực nghiệm ba yếu tố Dựa thông số ban đầu thí nghiệm dự đốn thay đổi giá trị biến số, ta có bảng biến thiên điều kiện thí nghiệm bảng 5.1 Bảng 5.1: Thông số ban đầu quy hoạch thực nghiệm Nhân tố TT Ký hiệu Mức - Mức Mức + Bƣớc Nồng độ bùn (g/l) X1 55 60 65 Độ pH X2 7,2 7,5 7,8 0,3 Chi phí chất trợ lắng (g/t) X3 65 70 75 Các số liệu thí nghiệm quy hoạch đủ yếu tố hai mức 23 Do có tƣơng tác qua lại nhân tố (X1, X2, X3),do ta lập quy hoạch thực nghiệm phân bảng, số liệu cho bảng 5.2 54 Bảng 5.2: Kết thí nghiệm phân bảng đủ ba yếu tố hai mức Cột Cột phụ Giá trị tốc độ lắng (m/h) TT ytb y1 y2 y3 - 9,66 9,65 9,62 9,71 + + 8,01 8,03 8,11 7,89 + - + 9,85 9,68 9,83 10,03 + - - - 8,48 8,26 8,56 8,62 + + - - + 10,38 10,18 10,44 10,53 - + - + - - 9,74 - + + - - + - 11,95 11,85 12,04 11,97 + + + + + + + 11,06 11,16 10,96 11,07 X1 X2 X3 X1.X2 X1.X3 X2.X3 X1.X2.X3 - - - + + + + - - - - - + - - + + - - - + 9,73 9,82 9,68 * Kết tính tốn: Tính thơng số: Từ kết thực nghiệm bảng 5.2, tính đƣợc hệ số hồi quy b0 = 9,81; b1 = - 0,57; b2 = 0,44; b3 = 0,89; b12 = - 0,38; b13 = 0,19; b23 = 0,28; b123 = 0,07 Lập đƣợc phƣơng trình hàm hồi quy với biến khơng thứ ngun nhƣ sau: Y= 9,81 – 0,57X1 + 0,44X2 + 0,89X3 – 0,38X1X2 + 0,19X1X3 + 0,28X2X3 + 0,07X1X2X3 (m/h) * Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số: Lập số liệu bảng 5.3 Phƣơng sai hệ số hồi quy là: Sbi = 0,031 ; với số bậc tự do: f = N(m-1) = 8(3-1) = 16  Chuẩn số Student với mức ý nghĩa 0,5 số bậc tự 16: t(0,95;16) = 2,12  Sai số tin cậy phƣơng trình: (bi) = 0,067 55 Vậy hệ số b(i) lớn giá trị (bi) có nghĩa, giá trị nhỏ loại khỏi hàm mục tiêu So sánh theo hàm mục tiêu ta nhận thấy tất giá trị b(i)> (bi) tất hệ số có nghĩa điều chứng tỏ yếu tố tác động đến trình lắng đọng có tƣơng tác qua lại lẫn Hàm quy hoạch đƣợc giữ nguyên Bảng 5.3: Tính thơng số độ lệch trung bình TT (y1-ytb)2 (y2-ytb)2 (y3-ytb)2 m y1-ytb y2-ytb y3-ytb -0,01 -0,04 0,05 0 0 0,02 0,10 -0,12 0,01 0,01 0,02 0,01 -0,17 -0,02 0,18 0,03 0,03 0,06 0,03 -0,22 0,08 0,14 0,05 0,01 0,02 0,08 0,04 -0,20 0,06 0,15 0,04 0,02 0,06 0,03 -0,01 0,08 -0,06 0,01 0,01 0,01 -0,10 0,09 0,02 0,01 0,01 0,02 0,01 0,10 -0,10 0,01 0,01 0,01 0,02 0,01 0,03 0,02 yu ) ( yuk k TB S ( yuk ) Y= 9,81 – 0,57X1 + 0,44X2 + 0,89X3 – 0,38X1X2 + 0,19X1X3 + 0,28X2X3 + 0,07X1X2X3 (m/h) Chuyển đổi phƣơng trình biến thật theo cơng thức : x j zj z 0j zj Trong : - zj : giá trị thông số - z0j : giá trị mức - zj : giá trị bƣớc nhảy Y = 9,81 – 0,57(Z1-60)/5 + 0,44(Z2-7,5)/0,3 + 0,89(Z3-70)/5 – 0,38(Z1- 60)/5*(Z2-7,5)/0,3 + 0,19(Z1-60)/5*(Z3-70)/5 + 0,28(Z2-7,5)/0,3*(Z3-70)/5 + 0,07(Z1-60)/5 *(Z2-7,5)/0,3*(Z3-70)/5 (m/h) (*) 56 Thông số tối ƣu trình lắng đọng chất trợ lắng N83384 : - Nồng độ bùn : Z1 = 60 g/l - Độ pH : Z2 = 7,4 - Chi phí chất trợ lắng : Z3 = 70 g/t Thay giá trị tối ƣu vào phƣơng trình (*) : Y = 9,74 (m/h) 5.1.2 Quy hoạch thực nghiệm với mẫu bùn thải Nhân Cơ với chất trợ lắng N83384 Các thông số công nghệ nghiên cứu gồm: Nồng độ bùn quặng: (g/l); Độ pH bùn quặng; Chi phí chất trợ lắng: (g/t) Tâm thực nghiệm đƣợc chọn từ giá trị tối ƣu thí nghiệm điều kiện chƣơng * Hàm mục tiêu hàm hàm thể tốc độ lắng biểu diễn qua thông số nghiên cứu Y = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b12X1X2 + b13X1X3 + b23X2X3 + b123X1X2X3 (m/h) Trong đó: - X1: Nồng độ pha rắn bùn quặng (g/l) - X2: Độ pH bùn quặng - X3: Chi phí chất trợ lắng (g/l) Nhƣ toán quy hoạch thực nghiệm ba yếu tố Dựa thơng số ban đầu thí nghiệm dự đoán thay đổi giá trị biến số, ta có bảng biến thiên điều kiện thí nghiệm bảng 5.4 Bảng 5.4: Thơng số ban đầu quy hoạch thực nghiệm Nhân tố TT Ký hiệu Mức - Mức Mức + Bƣớc Nồng độ bùn (g/l) X1 55 60 65 Độ pH X2 7,2 7,5 7,8 0,3 Chi phí chất trợ lắng (g/t) X3 65 70 75 57 Các số liệu thí nghiệm quy hoạch đủ yếu tố hai mức 23 Do có tƣơng tác qua lại nhân tố (X1, X2, X3),do ta lập quy hoạch thực nghiệm phân bảng, số liệu cho bảng 5.5 Bảng 5.5: Kết thí nghiệm phân bảng đủ ba yếu tố hai mức Cột Cột phụ Giá trị tốc độ lắng (m/h) TT ytb y1 y2 y3 - 9,52 9,54 9,36 9,65 + + 8,16 8,24 8,18 8,06 + - + 10,08 10,41 9,79 10,03 + - - - 8,81 8,81 8,87 + + - - + 11,11 11,13 11,25 10,96 - + - + - - 8,76 - + + - - + - 12,60 12,67 12,71 12,43 + + + + + + + 10,05 X1 X2 X3 X1.X2 X1.X3 X2.X3 X1.X2.X3 - - - + + + + - - - - - + - - + + - - - + 8,75 8,84 9,82 8,76 8,68 10,06 10,26 * Kết tính tốn: Tính thông số: Từ kết thực nghiệm bảng 5.5, tính đƣợc hệ số hồi quy b0 = 9,89; b1 = - 0,94; b2 = 0,5; b3 = 0,74; b12 = - 0,01; b13 = - 0,28; b23 = 0,2; b123 = -0,04 Lập đƣợc phƣơng trình hàm hồi quy với biến không thứ nguyên nhƣ sau: Y= 9,89 – 0,94X1 + 0,5X2 + 0,74X3 – 0,01X1X2 – 0,28X1X3 + 0,2X2X3 – 0,04X1X2X3 (m/h) * Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số: Lập số liệu độ lệch trung bình bảng 5.6 Phƣơng sai hệ số hồi quy là: Sbi = 0,032 ; với số bậc tự do: f = N(m-1) = 8(3-1) = 16  Chuẩn số Student với mức ý nghĩa 0,5 số bậc tự 16: t(0,95;16) = 2,12 58  Sai số tin cậy phƣơng trình: Vậy hệ số b(i) lớn giá trị (bi) (bi) = 0,07 có nghĩa, giá trị nhỏ loại khỏi hàm mục tiêu So sánh theo hàm mục tiêu ta nhận thấy giá trị b12 , b123 < (bi) loại bỏ khỏi phƣơng trình, cịn hệ số khác lớn giá trị (bi) giữ nguyên Hàm quy hoạch cịn lại nhƣ sau Bảng 5.6: Tính thơng số độ lệch trung bình TT (y1-ytb)2 (y2-ytb)2 (y3-ytb)2 m y1-ytb y2-ytb y3-ytb 0,02 -0,16 0,13 0,03 0,02 0,05 0,03 0,08 0,02 -0,10 0,01 0,01 0,02 0,01 0,33 -0,29 -0,05 0,11 0,08 0,19 0,1 -0,06 0,00 0,06 0 0 0,02 0,14 -0,15 0,02 0,02 0,04 0,02 0,08 0,00 -0,08 0,01 0,01 0,02 0,01 0,07 0,11 -0,17 0,01 0,03 0,04 0,02 -0,23 0,01 0,21 0,05 0,04 0,09 0,05 0,06 0,03 yu ) ( yuk k TB Y= 9,89 – 0,94X1 + 0,5X2 + 0,74X3– 0,28X1X3 + 0,2X2X3 Chuyển đổi phƣơng trình biến thật theo công thức : x j zj S ( yuk ) (m/h) z 0j zj Trong : - zj : giá trị thông số - z0j : giá trị mức - zj : giá trị bƣớc nhảy Y= 9,89 – 0,94(Z1-60)/5 + 0,5(Z2-7,5)/0,3 + 0,74(Z3-70)/5– 0,28(Z1- 60)/5*(Z3-70)/5 + 0,2(Z2-7,5)/0,3*(Z3-70)/5 (m/h) (**) Thơng số tối ƣu q trình lắng đọng chất trợ lắng N83384 : - Nồng độ bùn : Z1 = 60 g/l 59 - Độ pH : Z2 =7,4 - Chi phí chất trợ lắng : Z3 =70 g/t Thay thông số tối ƣu vào phƣơng trình (**): Y = 9,73 (m/h) 5.2 Kết ứng dụng vào sản xuất thực tế nhà máy Tân Rai Nhà máy tuyển quặng bauxit Tân Rai – Lâm Đồng thuộc tổ hợp dự án tổ hợp Bauxit nhơm – Lâm Đồng, Tập đồn Cơng nghiệp Than – Khoáng sản làm chủ đầu tƣ, tổ hợp vào hoạt động từ cuối năm 2012 Hình 5.1 Nhà máy tuyển quặng bauxit Tân Rai – Lâm Đồng Nhà máy tuyển quặng bauxit Tân Rai – Lâm Đồng sử dụng công nghệ tuyển rửa quặng bauxit để tách bùn sét khỏi tinh quặng với công suất thiết kế 514,97 t/h quặng nguyên khai có độ ẩm 21,1% Là nhà máy tuyển khống có cơng suất lớn Việt Nam Với việc xử lý khối lƣợng quặng lớn nhƣ phải dùng khối lƣợng nƣớc lớn phục vụ sản xuất, việc tuần hồn lại nƣớc quay lại sản xuất đƣợc đơn vị tƣ vấn thiết kế đƣa sử dụng bể cô đặc để xử lý bùn thải với việc sử dụng chất trợ lắng để làm tăng tốc độ lắng đọng thu hồi nƣớc tuần hồn Chất lƣợng nƣớc tuần hồn khơng làm q trình tuyển rửa mà cịn bảo vệ máy móc thiết bị (tồn hệ thống bơm sử dụng nƣớc làm mát cho tết chèn từ nguồn nƣớc bơm), bùn thải thải hồ bùn thải lắng nhanh để nƣớc tràn hồ bùn thải xả môi trƣờng đạt tiêu chuẩn chất 60 lƣợng nƣớc thải theo QCVN 40:2011/BTNMT chất lƣợng nƣớc thải cơng nghiệp Hình ảnh nhà máy tuyển quặng Tân Rai cho hình 5.1 sơ đồ thiết bị nhà máy cho hình 5.2 56 57 67 61 68 70 47 Ngan nu ?c tu?n hoàn Ngan nu ?c b? sung (B? nu ?c công ngh?) 59 48 62 11 63 21 64 +40mm 23 +1mm +20mm -40mm 29 -1mm +20mm -40mm 15 60 69 65 31 25 19 H? Cai B?ng -20mm 12 27 +40mm 32 -20mm +1mm -40mm -1mm +5mm -20mm +1mm -1mm 16 35 13 22 +20mm +40mm 30 24 +20mm +1mm -40mm 33 -20mm -1mm Bãi ch? a qu?ng nguyên khai -40mm 17 20 26 14 58 34 28 +40mm 10 -20mm +1mm +5mm -40mm +1mm -1mm -20mm -1mm 36 38 18 C?p d?n kho qu?ng tinh 37 55 Keo t? Keo t? Keo t? Keo t? Keo t? Keo t? 43 41 M 49 M 50 M 51 M 52 M 53 M 54 66 39 45 40 44 Ð?p qu?ng duôi 42 46 Hình 5.2 Sơ đồ thiết bị nhà máy tuyển quặng bauxit Tân Rai – Lâm Đồng Hệ thống xử lý nƣớc nhà máy tuyển Tân Rai bao gồm: - Bể chứa nƣớc tuần hồn: 01 (dung tích ~4000 m3) cho hình 5.3 - Bể đặc: 02 (đƣờng kính 53 m), hình 5.4 - Hệ thống đƣờng ống dẫn bùn tâm bể cô đặc - Hệ thống pha cấp keo tụ gồm: thùng pha tích 20 m3; bơm định lƣợng keo tụ 10 m3/h bơm 25 m3/h ; bơm định lƣợng xút 50 l/h Hệ thống đƣợc thiết kế với việc sử dụng song song thùng để đảm bảo keo tụ không tồn thùng 24 61 Hình 5.3 Bể chứa nước tuần hồn nhà máy tuyển Tân Rai Hình 5.4 Bể cô đặc nhà máy tuyển Tân Rai Qua q trình nghiên cứu thí nghiệm lựa chọn đƣợc chất trợ lắng N83384 với thông số tối ƣu chi phí chất trợ lắng bùn quặng thấp Chất trợ lắng N83384 công ty xử lý nƣớc Bateco Việt Nam cung cấp đƣợc đƣa vào thử nghiệm nhà máy tuyển Tân Rai thời gian tháng đƣợc sử dụng đến Với thông số nhƣ sau: - Nồng độ pha rắn pha: 0,3% - Độ pH thích hợp 7,3-7,6 Thực tế sản xuất với chất trợ lắng N83384, cho ở bảng 5.7 62 Bảng 5.7: Sản xuất nhà máy tuyển quặng bauxit Tân Rai 2014 TT Tên vật tƣ Đơn vị Khối lƣợng Quặng nguyên khai 2.795.433 Quặng tinh 1.221.052 NaOH lỏng 45% lít 122.652 Chất trợ lắng kg 47.431 Ghi - pH ~ (7,3-7,6) Với số liệu thử nghiệm ta thấy đƣợc chi phí chất trợ lắng sử dụng cho bùn khô khoảng 60 g/t thấp so với số liệu thí nghiệm khoảng 10% Vì q trình thí nghiệm sử dụng nƣớc cấp để tiến hành thí nghiệm, cịn q trình thử nghiệm sản xuất sử dụng nƣớc tuần hoàn quay lại sản xuất với khối lƣợng nƣớc tuần hoàn 3000 m3/h gấp lần lƣợng nƣớc cấp mới, nƣớc tuần hồn cịn dƣ lƣợng xút chất trợ lắng hịa tan nƣớc làm giảm chi phí chất trợ lắng so với thí nghiệm Trong q trình thử nghiệm nồng độ pH nƣớc bùn đƣợc kiểm nghiệm thƣờng xuyên thiết bị đo pH đại, nhà máy lắp hệ thống đo pH online bể chứa nƣớc tuần hoàn nhà máy để tiện việc theo dõi pH nƣớc tuần hồn, từ điều chỉnh lƣợng xút cấp cách hợp lý Trong trình thử nghiệm việc cấp keo tụ đƣợc kiểm tra thƣờng xuyên vị trí nƣớc tràn bể cô đặc Việc kiểm tra đƣợc thực mắt thƣờng, mà nƣớc bắt đầu đục lan 1/3 khoảng cách từ tâm bể đến vành bể, tiến hành kiểm tra tăng liều lƣợng chất trợ lắng, nhà máy hoạt động ổn định hiệu chỉnh giảm liều lƣợng chất trợ lắng cho phù hợp với độ nƣớc đƣợc quan sát mắt Nƣớc tràn bể cô đặc đƣợc thể hình 5.5 63 Hình 5.5 Nước tràn bể cô đặc nhà máy tuyển Tân Rai Trong trình sản xuất cần lƣu ý số điểm nhƣ sau: - Chất trợ lắng kho để nơi cao thoáng mát, tránh tiếp xúc trực tiếp với nƣớc chất trợ lắng dễ hút ẩm, vón cục - Trong trình pha chất trợ lắng tránh tình trạng vón cục khơng tan nƣớc (khi chất trợ lắng không tác dụng, khuếch tán đƣợc bùn) - Thƣờng xuyên theo dõi độ pH nƣớc tuần hồn để tránh tình trạng bơm xút q nhiều dẫn đến tƣợng nƣớc tuần hoàn đục chứa nhiều cặn 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau nghiên cứu, thí nghiệm lắng đọng bùn hai nhà máy tuyển bauxit Tân Rai Nhân Cơ áp dụng thử nghiệm nhà máy tuyển Tân Rai luận văn rút số kết luận kiến nghị sau đây: Kết luận: Để thí nghiệm lắng đọng bùn thải bauxit Tân Rai – Lâm Đồng sử dụng số loại chất trợ lắng khác nhau: VFA1099; AN945SH; N85035; N83384 Kết nghiên cứu chọn đƣợc chất trợ lắng N83384 tốt với thông số công nghệ tối ƣu nhƣ sau: Nồng độ bùn 60 g/l; độ pH tối ƣu 7,3-7,5; Chi phí tối ƣu 65-70 g/t Để thí nghiệm lắng đọng bùn thải bauxit Nhân Cơ – Đắk Nông sử dụng hai chất trợ lắng: N83384 VF62424 Kết nghiên cứu chọn đƣợc chất trợ lắng N83384 tốt với thông số công nghệ tối ƣu nhƣ sau: Nồng độ bùn 60 g/l; độ pH tối ƣu 7,4; chi phí chất trợ lắng 70 g/t Bằng quy hoạch thực nghiệm tìm đƣợc hai phƣơng trình biểu diễn ảnh hƣởng yếu tố tốc độ lắng đọng bùn quặng nhƣ sau: - Đối với bùn quặng Nhà máy tuyển Tân Rai Y = 9,81 – 0,57(Z1-60)/5 + 0,44(Z2-7,5)/0,3 + 0,89(Z3-70)/5 – 0,38(Z1- 60)/5*(Z2-7,5)/0,3 + 0,19(Z1-60)/5*(Z3-70)/5 + 0,28(Z2-7,5)/0,3*(Z3-70)/5 + 0,07(Z1-60)/5 *(Z2-7,5)/0,3*(Z3-70)/5 (m/h) (*) - Đối với bùn quặng Nhà máy tuyển Nhân Cơ Y = 9,89 – 0,94(Z1-60)/5 + 0,5(Z2-7,5)/0,3 + 0,74(Z3-70)/5– 0,28(Z1- 60)/5*(Z3-70)/5 + 0,2(Z2-7,5)/0,3* (Z3-70)/5 (m/h) (**) Kết áp dụng thử nghiệm nhà máy tuyển bauxit Tân Rai Lâm Đồng cho thấy thông số tối ƣu trình sản xuất là: Nồng độ bùn quặng 60 g/l; độ pH 7,3-7,6; Chi phí chất trợ lắng 60-65 g/t Việc áp dụng thành công chất trợ lắng N83384 vào sản xuất nhà máy tuyển quặng Tân Rai góp phần giảm thiểu chi phí sản xuất, nâng cao chất lƣợng nƣớc tuần hoàn chất lƣợng nƣớc thải q trình thải bỏ, giảm nhiễm mơi trƣờng 65 Kiến nghị: Đề tài nghiên cứu cho thấy rõ hiệu sử dụng số chất trợ lắng sử dụng công nghiệp, áp dụng thành công với nhà máy tuyển bauxit Tân Rai – Lâm Đồng Qua cần thử nghiệm vào sản xuất nhà máy tuyển Nhân Cơ – Đắk Nơng để góp phần làm giảm chi phí sản xuất, nâng cao chất lƣợng nƣớc tuần hoàn nƣớc thải trƣớc thải môi trƣờng 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO Các tác giả: Nguyễn Thị Ngọc Bích, Nguyễn Đại Cƣờng nkk, Báo cáo chuyên đề: Xử lý nước phương pháp hóa lý Nguyễn Phƣớc Dân, giáo trình Cấp nước thị cơng nghiệp Phạm Hữu Giang, Giáo trình quy hoạch thực nghiệm (Dành cho học viên cao học) Hoàng Văn Huệ, Thoát nước tập – Xử lý nước thải Nguyễn Hồng Sơn, Giáo trình kỹ thuật mơi trường (Dành cho học viên cao học) Lâm Vĩnh Sơn, Tài liệu hướng dẫn kỹ thuật thí nghiệm xử lý chất thải Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP Hồ Chí Minh Nguyễn Trung Việt, Trần Thị Mỹ Diệu, Giáo trình xử lý nước thải Cơng ty mơi trƣờng tầm nhìn xanh Viện Khoa học Cơng nghệ Mỏ - Vinacomin (2010), Tài liệu thiết kế nhà máy tuyển quặng bauxit Tân Rai – Lâm Đồng Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin (2014), Tài liệu thiết kế nhà máy tuyển quặng bauxit Nhân Cơ – Đắk Nông 10 QCVN 40:2011/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp 11 Nguồn Internet ... đọng bùn thải nhà máy tuyển quặng bauxit Tân Rai Nhân Cơ chất trợ lắng khác nhau? ?? cần thiết Đối tƣợng nghiên cứu đề tài Mẫu nghiên cứu quặng có độ hạt -1 mm thuộc quặng nguyên khai cấp cho nhà máy. .. 4: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LẮNG ĐỌNG SỬ DỤNG CÁC CHẤT TRỢ LẮNG KHÁC NHAU ĐỐI VỚI BÙN THẢI BAUXIT TÂN RAI, NHÂN CƠ 4.1 Các điều kiện thí nghiệm xác định tốc độ lắng Quá trình nghiên cứu lắng đọng. .. Thành, Nhân Cơ Sơ đồ công nghệ nhà máy tuyển Tân Rai cho hình 1.6 nhà máy tuyển Nhân Cơ cho hình 1.7 Nhận xét: Với cơng nghệ tuyển nhà máy tuyển Tân Rai Nhân Cơ sử dụng sàng quay đánh tơi máy rửa