Nghiên cứu công nghệ tuyển bằng máy lắng lưới chuyển động để tăng hiệu quả sử dụng than chất lượng thấp của một số mỏ than vùng quảng ninh

Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học mỏ - Địa chất nhữ thị kim dung Nghiên cứu công nghệ tuyển máy lắng lới chuyển động để tăng hiệu sử dụng than chất lợng thấp số mỏ than vùng quảng ninh Luận án tiến sĩ kỹ thuật hà nội - 2011 Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học mỏ - Địa chất nhữ thị kim dung Nghiên cứu công nghệ tuyển máy lắng lới chuyển động để tăng hiệu sử dụng than chÊt l−ỵng thÊp cđa mét sè má than vïng quảng ninh Chuyên ngành: Kỹ thuật tuyển khoáng MÃ số: 62.53.10.01 Ln ¸n tiÕn sÜ kü tht Ng−êi h−íng dÉn khoa học: 1: Ts Phạm Hữu giang 2: TS Lê viƯt dịng hµ néi - 2011 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan rằng: Đây cơng trình khoa học chưa cá nhân tổ chức công bố Tất số liệu luận án trung thực, khách quan tác giả nhóm nghiên cứu trực tiếp làm thí nghiệm phịng thí nghiệm Bộ mơn Tuyển khống, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Hà Nội, ngày 12 tháng năm 2011 Tác giả Nhữ Thị Kim Dung MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Chương - TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, TIÊU THỤ VÀ TUYỂN THAN……………………………………………………………… 1.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ than giới………………… 1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ than Việt Nam……………… 14 1.3 Than chất lượng thấp mỏ vùng Quảng Ninh……………………… 19 1.4 Quá trình sử dụng máy lắng để tuyển than giới Việt Nam…………………………………………………………………… 24 1.5 Nhận xét chung…………………………………………………… 26 Chương - THIẾT KẾ MÁY LẮNG LƯỚI CHUYỂN ĐỘNG PHÒNG THÍ NGHIỆM VÀ BÁN CƠNG NGHIỆP………………………………… 28 2.1 Giới thiệu máy lắng lưới chuyển động trình sử dụng máy lắng lưới chuyển động để tuyển than………………………………… 28 2.2 Thiết kế máy lắng phịng thí nghiệm……………………………… 36 2.3 Thiết kế máy lắng bán công nghiệp……………………………… 39 2.4 Nhận xét chung…………………………………………………… 41 Chương - NGHIÊN CỨU QUY LUẬT CHUYỂN ĐỘNG VÀ PHÂN TẦNG CỦA CÁC HẠT KHOÁNG TRONG MÁY LẮNG LƯỚI CHUYỂN ĐỘNG………………………………………………………………………… 42 3.1 Cơ sở lý thuyết q trình chuyển động hạt khống lưới máy lắng……………………………………………………………… 42 3.2 Nghiên cứu tốc độ chuyển động hạt khoáng dọc theo lưới máy lắng phịng thí nghiệm ………………………………………… 54 3.3 Nghiên cứu tốc độ phân tầng hạt khoáng lưới máy lắng 78 bán công nghiệp……………………………………………………… 3.4 So sánh phân tầng hạt khoáng máy lắng lưới chuyển động với máy lắng lưới cố định (máy lắng màng lắc thí nghiệm)…… 86 3.5 Nhận xét chung…………………………………………………… 89 Chương - THÍ NGHIỆM TUYỂN TRÊN MÁY LẮNG LƯỚI CHUYỂN ĐỘNG………………………………………………………………………… 91 4.1 Nghiên cứu tuyển máy lắng phịng thí nghiệm……………… 91 4.2 Nghiên cứu tuyển máy lắng bán công nghiệp……………… 119 4.3 Nhận xét chung…………………………………………………… 125 Chương - ỨNG DỤNG MÁY LẮNG LƯỚI CHUYỂN ĐỘNG VÀO THỰC TẾ SẢN XUẤT……………………………………….……………… 127 5.1 Thiết kế máy lắng công nghiệp…………………………………… 127 5.2 Giới thiệu dây chuyền sản xuất dùng máy lắng lưới chuyển động Mỏ than Hà Tu……………………………………………………… 131 5.3 Sản lượng chất lượng than dây chuyền tuyển lắng Mỏ Hà Tu……………………………………………………………………… 133 5.4 Đánh giá hiệu tuyển máy lắng công nghiệp…………… 135 5.5 Nhận xét chung…………………………………………………… 136 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………… 137 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ……………………………… 140 TÀI LIỆU THAM KHẢO 142 PHỤ LỤC 144 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Trữ lượng khai thác thăm dò năm 2008 sản lượng năm 2009 Bảng 1.2 Các nước sản xuất than đá chủ yếu……………………………… Bảng 1.3 Các nước sản xuất than nâu chủ yếu…………………………… Bảng 1.4 Tổng lượng than tiêu thụ………………………………………… 10 Bảng 1.5 Các nước xuất than đá chủ yếu………………………… 11 Bảng 1.6 Các nước nhập than đá chủ yếu……………………………… 11 Bảng 1.7 Phân bố trình tuyển theo suất lắp đặt số nước sản xuất than 13 Bảng 1.8 Tổng hợp tiềm tài nguyên trữ lượng than…………… 15 Bảng 1.9 Sản lượng than nguyên khai…………………………………… 15 Bảng 1.10 Dự báo nhu cầu than kinh tế quốc dân………………… 16 Bảng 1.11 Tình hình tiêu thụ than nước xuất khẩu…………… 17 Bảng 1.12 Sản lượng sản xuất than năm 2008, 2009, 2010………… 18 Bảng 1.13 Lượng than bã sàng tồn đọng mỏ…………………… … 19 Bảng 1.14 Tính chất than chất lượng thấp số mỏ vùng Quảng Ninh…………………………………………………………………………… 20 Bảng 1.15 So sánh máy lắng Batac với máy lắng Baum suất 25 Bảng 1.16 Các thông số vận hành hiệu máy lắng Batac…… 25 Bảng 2.1 Hiệu tuyển máy lắng ROMJIG……………………… 31 Bảng 2.2 So sánh máy lắng ROMJIG với máy lắng lưới chuyển động cũ… 34 Bảng 2.3 Thơng số kỹ thuật máy lắng thí nghiệm……………………… 38 Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật máy lắng bán công nghiệp…………… 39 Bảng 3.1 Những đặc điểm chuyển động vật liệu máy lắng lưới cố định máy lắng lưới chuyển động cong…………………………………… 47 Bảng 3.2 Năng suất riêng máy lắng buồng khí lưới……………… 55 Bảng 3.3 Thành phần tỷ trọng than Núi Béo cấp hạt - 20 mm…………… 55 Bảng 3.4 Hiệu lắng tần số n = 115 lần/phút…………………………… 80 Bảng 3.5 Hiệu lắng tần số n = 125 lần/phút…………………………… 80 Bảng 3.6 Hiệu lắng tần số n = 135 lần/phút…………………………… 81 Bảng 3.7 Hiệu lắng tần số n = 145 lần/phút…………………………… 81 Bảng 3.8 Hiệu lắng tần số n = 155 lần/phút…………………………… 82 Bảng 3.9 Hiệu lắng tần số n = 165 lần/phút…………………………… 82 Bảng 3.10 E tần số đập mạch nước khác nhau, biên độ 29 mm… 87 Bảng 3.11 E tần số đập mạch nước khác nhau, biên độ 38 mm… 87 Bảng 3.12 E tần số đập mạch nước khác nhau, biên độ 47 mm… 88 Bảng 3.13 E tần số đập mạch nước khác nhau, biên độ 56 mm… 88 Bảng 4.1 Đánh giá tính khả tuyển mẫu than - 15 mm…………………… 101 Bảng 4.2 Kết tuyển liên tục mẫu than mỏ Núi Béo…………………… 111 Bảng 4.3 Kết thí nghiệm tuyển liên tục mẫu than Mỏ Hà Tu………… 112 Bảng 4.4 So sánh tiêu tuyển máy lắng thí nghiệm so với lý thuyết………………………………………………………………………… 113 Bảng 4.5 Kết tuyển mẫu than Núi Béo cấp hạt - mm……………… 118 Bảng 4.6 Kết tuyển vét đá mẫu than Núi Béo cấp hạt - mm…… 118 Bảng 4.7 Kết phân tích rây khơ than đầu……………………………… 119 Bảng 4.8 Kết phân tích rây ướt cấp hạt - 35 mm………………… 120 Bảng 4.9 Thí nghiệm tuyển than cấp hạt - 35 mm để lấy than có độ tro cao………………………………………………………………… 120 Bảng 4.10 Thí ngiệm tuyển than cấp hạt - 35 mm để lấy than có độ tro thấp……………………………………………………………………… 120 Bảng 4.11 Thí nghiệm tuyển than cấp hạt - 15 mm để lấy than có độ tro cao………………………………………………………………… 121 Bảng 4.12 Thí nghiệm tuyển than cấp hạt - 15 mm để lấy than có độ tro thấp……………………………………………………………………… 121 Bảng 4.13 Thành phần độ hạt độ tro cấp hạt phân tích rây khô… 122 Bảng 4.14 Thành phần độ hạt độ tro cấp hạt phân tích rây ướt… 122 Bảng 4.15 Kết thí nghiệm tuyển than cấp hạt - 35 mm……………… 123 Bảng 4.16 Kết thí nghiệm tuyển than cấp hạt - 35 mm……………… 123 Bảng 4.17 Kết thí nghiệm tuyển than cấp hạt - 50 mm……………… 123 Bảng 4.18 Kết thí nghiệm tuyển mẫu than - 50 mm cảng Cửa Suốt… 124 Bảng 5.1 Thông số kỹ thuật máy lắng công nghiệp…………………… 131 Bảng 5.2 Sản lượng chất lượng than tuyển lắng Mỏ than Hà Tu năm 2010……………………………………………………………………… 134 Bảng 5.3 Kết phân tích độ tro mẫu than sạch, đá thải theo ngày……… 134 Bảng 5.4 Hiệu tuyển máy lắng theo E, I…………………………… 135 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Phân bố q trình cơng nghệ theo công suất lắp đặt thiết bị tuyển nước sản xuất than chính……………………………………………… 12 Hình 1.2 Con đường cải thiện khả cạnh tranh…………………… 24 Hình 2.1 Máy lắng lưới chuyển động ROMJIG…………………………… 28 Hình 2.2 Sơ đồ tuyển than mỏ…………………………………………… 32 Hình 2.3 Cấu tạo máy lắng lưới chuyển động cũ…………………………… 35 Hình 2.4 Cấu tạo máy lắng thí nghiệm………………………………… 37 Hình 2.5 Ảnh chụp máy lắng theo chiều ngang………………………… 37 Hình 2.6 Ảnh chụp máy lắng theo chiều dọc…………………………… 38 Hình 2.7 Mặt cắt dọc máy lắng bán công nghiệp………………………… 40 Hình 2.8 Mặt cắt ngang máy lắng bán cơng nghiệp………………………… 40 Hình 2.9 Ảnh chụp máy lắng bán cơng nghiệp……………………………… 41 Hình 3.1 Đồ thị dao động lưới (sàng)……………………………… 43 Hình 3.2 Chuyển động hạt khống lưới lưới nằm ngang… 44 Hình 3.3 Chuyển động hạt I mặt lưới……………………………… 48 Hình 3.4 Đường chuyển động thực tế hạt……………………………… 52 Hình 3.5 Tốc độ hạt tỷ trọng 1,4 có kích thước khác với biên độ khác nhau…………………………………………………………… 58 Hình 3.6 Tốc độ hạt tỷ trọng 1,5 có kích thước khác với biên độ khác nhau…………………………………………………………… 58 Hình 3.7 Tốc độ hạt tỷ trọng 1,7 có kích thước khác với biên độ khác nhau…………………………………………………………… 59 Hình 3.8 Tốc độ hạt tỷ trọng 1,9 có kích thước khác với biên độ khác nhau…………………………………………………………… 59 Hình 3.9 Tốc độ hạt tỷ trọng 2,1 có kích thước khác với biên độ khác nhau…………………………………………………………… 60 Hình 3.10 Tốc độ hạt kích thước mm có tỷ trọng khác với biên độ khác ……………………………………………………… 60 Hình 3.11 Tốc độ hạt kích thước 10 mm có tỷ trọng khác với biên độ khác ……………………………………………………… 61 Hình 3.12 Tốc độ hạt kích thước 12 mm có tỷ trọng khác với biên độ khác ……………………………………………………… 61 Hình 3.13 Tốc độ hạt kích thước 14 mm có tỷ trọng khác với biên độ khác ……………………………………………………… 62 Hình 3.14 Tốc độ hạt kích thước 16 mm có tỷ trọng khác với biên độ khác ……………………………………………………… 62 Hình 3.15 Tốc độ hạt kích thước 18 mm có tỷ trọng khác với biên độ khác ……………………………………………………… 63 Hình 3.16 Tốc độ hạt tỷ trọng 1,4 có kích thước khác với tần số khác nhau……………………………………………………………… 64 Hình 3.17 Tốc độ hạt tỷ trọng 1,5 có kích thước khác với tần số khác nhau……………………………………………………… … 65 Hình 3.18 Tốc độ hạt tỷ trọng 1,7 có kích thước khác với tần số khác nhau……………………………………………………… …… 65 Hình 3.19 Tốc độ hạt tỷ trọng 1,9 có kích thước khác với tần số khác nhau……………………………………………………… …… 66 Hình 3.20 Tốc độ hạt tỷ trọng 2,1 có kích thước khác với tần số khác nhau……………………………………………………………… 66 Hình 3.21 Tốc độ hạt kích thước mm có tỷ trọng khác với tần số khác nhau………………………………………………………… 67 Hình 3.22 Tốc độ hạt kích thước 10 mm có tỷ trọng khác với tần số khác nhau………………………………………………………… 67 Hình 3.23 Tốc độ hạt kích thước 12 mm có tỷ trọng khác với tần số khác nhau………………………………………………… 68 Hình 3.24 Tốc độ hạt kích thước 14 mm có tỷ trọng khác với tần số khác nhau………………………………………………… 68 Hình 3.25 Tốc độ hạt kích thước 16 mm có tỷ trọng khác với tần số khác nhau………………………………………………… 69 Hình 3.26 Tốc độ hạt kích thước 18 mm có tỷ trọng khác với tần số khác nhau………………………………………………… 69 Hình 3.27 Tốc độ hạt tỷ trọng 1,4 có kích thước khác với góc nghiêng khác nhau……………………………………………… 71 Hình 3.28 Tốc độ hạt tỷ trọng 1,5 có kích thước khác với góc nghiêng khác nhau……………………………………………… …… 71 Hình 3.29 Tốc độ hạt tỷ trọng 1,7 có kích thước khác với góc nghiêng khác nhau……………………………………………… 72 Hình 3.30 Tốc độ hạt tỷ trọng 1,9 có kích thước khác với góc nghiêng khác nhau……………………………………………… 72 Hình 3.31 Tốc độ hạt tỷ trọng 2,1 có kích thước khác với góc nghiêng khác nhau……………………………………………… 73 Hình 3.32 Tốc độ hạt kích thước mm có tỷ trọng khác với góc nghiêng khác nhau……………………………………………… 73 Hình 3.33 Tốc độ hạt kích thước 10 mm có tỷ trọng khác với góc nghiêng khác nhau…………………………………………………… 74 12 3.2.4 Ảnh hưởng biên độ tới quy luật chuyển động hạt khoáng Tốc độ chuyển động trung bình lớp vật liệu mặt lưới (tính cho hạt có tỷ trọng 1,7 kích thước hạt 14 mm) theo biên độ dao động lưới máy lắng biểu diễn phương trình (16): y1 = ,012x1 - ,5322x1 + 31,451 (16) Trong đó: y1 - tốc độ chuyển động hạt khoáng, mm/s; x1 - biên độ dao động lưới máy lắng, mm 3.2.5 Ảnh hưởng tần số tới quy luật chuyển động hạt khoáng Tốc độ trung bình lớp vật liệu (được tính cho hạt có tỷ trọng 1,7 kích thước hạt 14 mm) theo tần số dao động lưới máy lắng biểu diễn phương trình (17): y = ,0016x - ,2449x + 31,12 (17) Trong đó: y2 - tốc độ chuyển động hạt khống, mm/s; x2 - tần số dao động lưới máy lắng, lần/phút 3.2.6 Ảnh hưởng góc nghiêng tới quy luật chuyển động hạt khống Tốc độ trung bình lớp vật liệu mặt lưới (tính cho hạt có tỷ trọng 1,7 cỡ hạt 14 mm) theo góc nghiêng mặt lưới biểu diễn phương trình (18): y = ,4704x - ,7696x +29,722 (18) Trong đó: y3 - tốc độ chuyển động hạt khống, mm/s; x3 góc nghiêng lưới máy lắng, độ 3.2.7 Năng suất máy lắng lưới chuyển động Năng suất cấp liệu vào máy lắng tính theo cơng thức (19): Q = H.B.v.λ, kg/phút (19) Trong đó: H - chiều dày lớp vật liệu, cm; B - chiều rộng lưới, cm; λ - nồng độ thể tích cấp liệu, kg/cm3; v- tốc độ chuyển động hạt khoáng, cm/phút Giá trị v phụ thuộc vào biên độ, tần số dao động, góc nghiêng lưới phụ thuộc vào tỷ trọng hạt Theo phương trình 13 (16), (17), (18) xác định khoảng biến thiên giá trị v sau: - Đối với hạt than: v= 166,82 ÷ 226,76 cm/phút - Đối với hạt trung gian: v = 143,4 ÷ 212,79 cm/phút - Đối với hạt đá: v = 132,52 ÷ 204,96 cm/phút 3.3 Nghiên cứu tốc độ phân tầng hạt khoáng lưới máy lắng bán công nghiệp 3.3.1 Cách tiến hành thí nghiệm Mẫu thí nghiệm than Mỏ Núi Béo cấp hạt - 10 mm, gồm hai cấp tỷ trọng -1,4 (than) +2,0 (đá) Dùng ống lắng đặt dọc lưới máy lắng vị trí khác mặt lưới Biên độ dao động vị trí đặt ống lắng từ ống đến ống tương ứng 56; 47; 42; 38; 35 29 mm Hỗn hợp than/đá 40/60 theo trọng lượng Các điều kiện thí nghiệm cố định: biên độ dao động lưới 45 mm; góc nghiêng lưới 6o Các điều kiện thí nghiệm thay đổi: tần số dao động lưới 115, 125, 135, 145, 155 165 lần/phút; thời gian thí nghiệm lắng 20, 45, 60, 75, 90, 105 120 s Đo chiều cao lớp sản phẩm than sạch, trung gian (hỗn hợp than đá), đá ống lắng Chiều cao lớp trung gian thể tốc độ phân tầng 3.3.2 Tiêu chí hiệu để đánh giá kết thí nghiệm Tác giả đưa tiêu chí E sau để đánh giá hiệu trình lắng máy lắng lưới chuyển động: E =1− l l max =1− l 14 ,5 (20) Trong đó: l - chiều cao lớp trung gian, cm; lmax - chiều cao lớp vật liệu đầu (lmax = 14,5 cm) Có thể rút nhận xét sau đây: - E biến thiên từ đến đơn trị theo phương trình bậc y = ax + b Nếu tính theo phần trăm được: l   E = 100 × 1 − ,%  14,5  (21) 14 - Hiệu lắng E phụ thuộc vào tần số, biên độ dao động thời gian lắng 3.3.2.1 Ảnh hưởng tần số đến hiệu lắng Tần số n tăng (khi h, t = const) hiệu lắng E tăng tới điểm cực đại giảm Khi tần số n = E = l = lmax Hiệu lắng E biến thiên theo tần số theo phương trình có dạng ax2 + bx, tức là: Eik(n) = aikn2 + bikn (22) Trong đó: aik, bik hệ số (có thể dương âm) Hiệu lắng phụ thuộc vào tần số thể Hình 3.38 3.3.2.2 Ảnh hưởng thời gian lắng đến hiệu lắng Hiệu tuyển tăng tỷ lệ thuận với thời gian lắng (khi h, n = const), tốc độ tăng chậm dần giá trị thời gian lớn Do biểu diễn xấp xỉ hiệu lắng theo thời gian hàm mũ sau: Eij (t) = – e -Cij(t) (23) Trong đó: Cij số Ảnh hưởng thời gian lắng đến hiệu lắng thể đồ thị Hình 3.39 100 100 80 Hiệu lắng, % 70 60 h=42mm 50 h=47mm h=56mm 40 Hiệu lắng, % 90 80 60 h=56mm h=47mm h=42mm h=38mm h=35mm 40 30 20 20 10 0 50 100 150 200 Tần số, lần/phút Hình 3.38 Ảnh hưởng tần số đến hiệu lắng 30 60 90 120 150 180 Thời gian lắng, s Hình 3.39 Ảnh hưởng thời gian lắng đến hiệu lắng 15 Hiệu lắng, % 3.3.2.3 Ảnh hưởng biên độ dao động đến hiệu lắng Hiệu lắng tăng tỷ lệ 100 thuận với biên độ (khi n, t = const) Tốc độ tăng giảm 80 dần giá trị h lớn 60 Sự phụ thuộc E vào giá 40 trị h biểu diễn 20 hàm số mũ sau: Ejk (h) = – e -Cjk(h) (24) Ảnh hưởng biên độ đến hiệu lắng thể Hình 3.40 n=115l/ph n=135l/ph n=155l/ph n=165l/ph 0 20 40 60 80 100 Biên độ, mm Hình 3.40 Ảnh hưởng biên độ đến hiệu lắng 3.4 So sánh phân tầng hạt khoáng máy lắng lưới chuyển động với máy lắng lưới cố định (máy lắng màng lắc thí nghiệm) 100 Mẫu thí nghiệm, chế độ E,% 90 cách tiến hành thí nghiệm 80 tương tự máy lắng 70 60 lưới chuyển động Khi chế độ 50 tuyển nhau, máy lắng lưới 40 30 chuyển động phân tầng tốt 20 máy lắng lưới cố định Hình 3.41 10 giới thiệu hiệu phân tầng 0 20 40 60 80 100 120 140 hai máy lắng biên độ Thời gian lắng, s 47mm, tần số 155 lần/phút Hình 3.41 Hiệu lắng E1 – Hiệu phân tầng máy máy lắng biên độ 47mm, tần số lắng lưới cố định; E2 – Hiệu 155 l/ph phân tầng máy lắng lưới chuyển động E1 E2 16 Chương THÍ NGHIỆM TUYỂN TRÊN MÁY LẮNG LƯỚI CHUYỂN ĐỘNG 4.1 Nghiên cứu tuyển máy lắng phịng thí nghiệm Mẫu nghiên cứu than Núi Béo Hà Tu, cỡ hạt - 20 mm Loại than tồn đọng nhiều đặc trưng cho than antraxit vùng Quảng Ninh 4.1.1 Tính chất mẫu than nghiên cứu 4.1.1.1 Thành phần độ hạt mẫu nghiên cứu Mẫu than đầu gia cơng, phân tích rây khô, rây ướt độ tro Từ kết phân tích rút số nhận xét sau: * Đối với mẫu than Núi Béo: Cấp hạt +15 mm có thu hoạch 12,52%; độ tro 63,56%, cấp hạt - 15 mm có thu hoạch 50,7% độ tro 50% Cấp hạt -3 mm có thu hoạch 36,78% độ tro 40% thuộc loại than cám số 6B HG Khi phân tích rây ướt, lượng mùn (cấp hạt -0,5 mm) tăng cao * Đối với mẫu than Hà Tu: Cấp hạt +15 mm tương đối ít, thu hoạch 3,64% độ tro cao đến 76,77% Cấp hạt - 15 mm có thu hoạch đến 37,65% độ tro 70% Cấp hạt -3 mm có thu hoạch đến 63,43% độ tro 50% Khi phân tích rây ướt, lượng mùn -0,5 mm tăng khoảng 12% 4.1.1.2 Thí nghiệm phân tích chìm Than cấp hạt 0,5 - 1; - 3; - ; - 15 +15 mm mỏ phân tích chìm tỷ trọng 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0 Từ kết phân tích rút số nhận xét sau: - Cấp hạt nhỏ, thu hoạch than cấp tỷ trọng -1,4 lớn thu hoạch cấp +2,0 nhỏ; - Nếu phân tuyển tỷ trọng 2,0, than cấp hạt có độ tro 30% (đạt tiêu chuẩn cám số 5) đá có độ tro 80% 17 4.1.1.3 Đánh giá tính khả tuyển than cấp hạt 3-15 mm mỏ Núi Béo Hà Tu Từ số liệu phân tích chìm than cấp hạt - 15 mm - mm mỏ lập bảng phân tích chìm than cấp hạt - 15 mm đánh giá tính khả tuyển trọng lực mẫu than thí nghiệm Kết thí nghiệm cho thấy mẫu than Núi Béo thuộc than dễ tuyển mẫu than Hà Tu trung bình tuyển 4.1.2 Tuyển than cấp hạt - 15 mm 4.1.2.1 Chọn tần số dao động lưới máy lắng Cố định điều kiện khác thay đổi tần số dao động lưới máy lắng 125, 135, 145, 155 lần/phút Kết thí nghiệm xác định tần số tối ưu 135 lần/phút hai mẫu than Với giá trị tần số thu kết quả: * Than Núi Béo: Thu hoạch than 32,38%, độ tro than 30%, tỷ lệ thu hồi phần cháy cao 59,94%, độ tro đá thải 79,13% * Than Hà Tu: Thu hoạch than 20,77%, độ tro than 30%, tỷ lệ thu hồi phần cháy than cao 49,79% 4.1.2.2 Chọn biên độ dao động lưới máy lắng Cố định điều kiện khác thay đổi biên độ dao động lưới máy lắng: 25, 30, 35, 40, 45 mm Kết thí nghiệm xác định biên độ dao động tối ưu sau: mẫu than mỏ Núi Béo, biện độ 40 mm; mẫu than mỏ Hà Tu, biên độ 35 mm Kết tuyển biên độ tối ưu: * Than Núi Béo: Thu hoạch than 35,76%, độ tro than 30%, tỷ lệ thu hồi phần cháy than cao 65,60% độ tro đá thải cao 82% * Than Hà Tu: thu hoạch than 20,77%, độ tro than 30%, tỷ lệ thu hồi phần cháy than cao 49,79% 18 4.1.2.3 Chọn chiều cao cửa tháo đá máy lắng Cố định điều kiện chọn tối ưu thay đổi chiều cao cửa tháo đá: 25, 30, 35, 40 mm Kết thí nghiệm xác định chiều cao cửa tháo đá tối ưu 30 mm cho hai mẫu than Với giá trị chiều cao cửa tháo đá thu kết sau: * Than Núi Béo: Thu hoạch than 35,76%, độ tro than 25,06%, tỷ lệ thu hồi phần cháy 65,6%, độ tro đá thải 82% * Than Hà Tu: Thu hoạch than 20,77%, độ tro than 28,71%, tỷ lệ thu hồi phần cháy than 49,79%, độ tro đá đạt 84% 4.1.2.4 Chọn góc nghiêng lưới máy lắng Cố định điều kiện thí nghiệm tối ưu chọn thay đổi góc nghiêng lưới máy lắng 4o, 5o, 6o, 7o Kết thí nghiệm xác định góc nghiêng lưới tối ưu 6o cho hai mẫu than Với giá trị góc nghiêng thu kết sau: * Than Núi Béo: Than có độ tro 19,22%, độ tro đá 82,88% tỷ lệ thu hồi phần cháy 70,47% * Than Hà Tu: Than có độ tro 27,25%, độ tro đá 85,99% tỷ lệ thu hồi phần cháy 57,32% 4.1.2.5 Thí nghiệm tuyển liên tục Tiến hành thí nghiệm tuyển vịng, chọn số liệu ổn định từ vòng tuyển thứ hai mẫu than Kết thí nghiệm có nhận xét sau: - Khi tuyển liên tục mẫu than hai mỏ, độ tro than đá thải tương đương với kết tuyển điều kiện tối ưu; - Hiệu suất thu hồi than tuyển mẫu than Núi Béo 79,55% mẫu than Hà Tu 53,93% 4.1.3 Thí nghiệm tuyển than cấp hạt - mm 4.1.3.1 Mẫu than mỏ Hà Tu Kết thí nghiệm chọn điều kiện tối ưu sau: Tần số dao động lưới 145 lần/phút; chiều cao cửa tháo đá 15mm; góc nghiêng lưới 7o; biên độ dao động 35 mm Ở chế độ này, cho thu 19 hoạch than 33,61%; độ tro than 44,71%; thu hồi phần cháy vào than lớn 49,64% độ tro đá thải đạt 74,94% 4.1.3.2 Mẫu than mỏ Núi Béo Kết thí nghiệm chọn điều kiện tối ưu: Biên độ dao động lưới 30 mm; tần số dao động 145 lần/phút; chiều cao cửa tháo đá 15 mm; góc nghiêng lưới 7o Ở điều kiện thí nghiệm tối ưu cho: thu hoạch than 39,69%, độ tro than 28,87%; sản phẩm đá có thu hoạch 40,67% với độ tro thấp 66,55% Đá đưa tuyển vét lấy đá có độ tro 70% để thải 4.2 Nghiên cứu tuyển máy lắng bán công nghiệp 4.2.1 Mẫu than mỏ Hà Tu Tiến hành thí nghiệm tuyển than cấp hạt - 35 - 15 mm máy lắng bán cơng nghiệp Kết thí nghiệm lấy than có độ tro đạt tiêu chuẩn cám đến 6B Hòn Gai, độ tro đá 83% (khi tuyển cấp - 35mm) 81 % (khi tuyển cấp hạt - 15 mm) 4.2.2 Mẫu than mỏ Núi Béo Tiến hành thí nghiệm tuyển ba cấp hạt - 35; - 50; - 35 mm máy lắng bán cơng nghiệp Kết thí nghiệm lấy than có độ tro thuộc than cám số 4; HG Khi tuyển than cấp hạt - 35 - 50 mm độ tro đá thải 80% Khi tuyển than cỡ hạt - 35 mm độ tro đá thải 76% 4.2.3 Thí nghiệm tuyển mẫu than cảng Cửa Suốt Kết tuyển than cấp hạt - 50 mm chất lượng thấp cảng Cửa Suốt thu 50% than sạch, độ tro than khoảng từ 10 ÷ 13%, đạt chất lượng cám số 3a, đá thải có độ tro 80% Chương ỨNG DỤNG MÁY LẮNG LƯỚI CHUYỂN ĐỘNG VÀO THỰC TẾ SẢN XUẤT 5.1 Thiết kế máy lắng công nghiệp Từ nhiệm vụ thiết kế dây chuyền tuyển than chất lượng thấp máy lắng lưới chuyển động suất 300.000 tấn/năm Mỏ than 20 Hà Tu Dựa vào ảnh máy lắng ROMJIG, kết thiết kế chế tạo máy lắng thí nghiệm máy lắng bán cơng nghiệp, thiết kế máy lắng cơng nghiệp suất 40 ÷ 50 tấn/giờ Các thông số máy lắng gồm: biên độ dao động lưới ÷ 100 mm; tần số dao động lưới 70 ÷ 120 lần/phút; góc nghiêng mặt lưới ÷ 70; chiều cao cửa tháo đá 35 ÷ 300 mm 5.2 Giới thiệu dây chuyền sản xuất dùng máy lắng lưới chuyển động Mỏ than Hà Tu Máy lắng lưới chuyển động lắp đặt Mỏ than Hà Tu từ đầu tháng 11/2009, chạy thử có tải đến tháng 5/2010 từ tháng 6/2010 bắt đầu sản xuất liên tục Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ thể hình 5.5, 5.6 5.3 Sản lượng chất lượng than dây chuyền tuyển lắng Mỏ Hà Tu Sau tháng sản xuất thức (từ tháng đến tháng 12 năm 2010) thu 35 nghìn than cám, phần lớn nằm tiêu chuẩn quốc gia tiêu chuẩn ngành, có loại than cám số HG Độ tro đá thải luôn 80% 5.4 Đánh giá hiệu tuyển máy lắng công nghiệp Kết lấy mẫu, thí nghiệm thực tế sản xuất máy lắng công nghiệp, xác định độ lệch đường cong phân phối E máy dao động từ 0,09 đến 0,1 Sai số giới máy dao động từ 0,1 đến 0,12 Dây chuyền tuyển than Hà Tu máy lắng lưới chuyển động vào sản xuất ổn định, góp phần tận thu tài nguyên bảo vệ môi trường 21 Than nguyên khai Sàng sơ lỗ lưới 100 Sàng lỗ lưới 35; Sàng khử nước 0,5 mm Cám 0,5 – Than Máy lắng Đá thải Đá thải 35 - 100 mm Cám – Đá thải Nước tràn Bể cô đặc Bể lắng ngồi trời Cám bùn Nước tuần hồn Hình 5.5 Sơ đồ công nghệ phân xưởng tuyển than Hà Tu mùa mưa Than nguyên khai Sàng sơ lỗ lưới 100 mm Sàng lỗ lưới 35; mm Máy lắng Cám 0,5 – Than Đá thải Đá thải 35 - 100 mm Cám – Đá thải Nước tràn Bể lắng trời Cám bùn Nước tuần hồn Hình 5.6 Sơ đồ cơng nghệ phân xưởng tuyển than Hà Tu mùa khô 22 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đã nghiên cứu thiết kế thành công máy lắng lưới chuyển động phù hợp với tính chất than chất lượng thấp vùng Quảng Ninh Đã tìm quy luật chuyển động hạt khống lưới máy lắng Hạt lớp chuyển động với tốc độ lớn hạt lớp Tốc độ chuyển động hạt chậm dần từ đầu cấp liệu đến đầu tháo sản phẩm hệ chiều dày lớp vật liệu cuối lưới cao đầu lưới Quãng đường chuyển động hạt phụ thuộc vào biên độ tần số dao động lưới biểu diễn dạng phương m trình sau: φ cos φ - S m = K1K R sin cos φ - Trong đó: S - qng đường hạt khống lưới sau m dao động; R - bán kính quay lưới; ϕ - góc quay lưới; K1, K2 - hệ số tỷ lệ Đã nghiên cứu tốc độ chuyển động hạt khống có tỷ trọng cỡ hạt khác dọc theo chiều dài lưới Đã áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để xử lý số liệu lập phương trình biểu diễn tốc độ theo yếu tố biên độ, tần số góc nghiêng lưới điều kiện định Đề xuất tiêu chí hợp lý khoa học đánh giá hiệu lắng, cho phép đánh giá xác q trình phân tầng loại máy lắng: l  E = 100 × 1 − ,% a  Trong đó: a chiều dày lớp vật liệu đưa vào tuyển (a = lmax) Quy luật phụ thuộc hiệu lắng vào tần số, biên độ thời gian lắng biểu diễn xấp xỉ biểu thức sau: - Sự phụ thuộc hiệu tuyển vào tần số dao động lưới: Eik(n) = aikn2 + bikn - Sự phụ thuộc hiệu tuyển vào biên độ dao động lưới: 23 Ejk (h) = – e -Cjk(h) - Sự phụ thuộc hiệu tuyển vào thời gian lắng: Eij (t) = – e -Cij(t) Đề xuất cơng thức tính suất máy cho số trường hợp để làm sở tính tốn vận hành thiết bị: Q = H.B.v.λ, kg/phút Trong đó: H - chiều dày lớp vật liệu, cm; B - chiều rộng lưới, cm; λ - nồng độ thể tích cấp liệu, kg/cm3; v - tốc độ chuyển động hạt, cm/phút (hạt than v = 166,82 ÷ 226,76; hạt trung gian v = 143,4 ÷ 212,79; hạt đá v = 132,52 ÷ 204,96) Đã nghiên cứu tuyển than cấp hạt - 15mm máy lắng lưới chuyển động phịng thí nghiệm Đã xác định chế độ tuyển tối ưu là: tần số dao động lưới 135 lần/phút, biên độ dao động mặt lưới 35 - 40 mm, góc nghiêng mặt lưới 6o, chiều cao cửa tháo đá 30 mm Khi tuyển cấp hạt - 15mm máy lắng lưới chuyển động phịng thí nghiệm thu than có độ tro từ 20 đến 30% đá thải có độ tro từ 79% đến 85% Khi tuyển cấp hạt 15mm, - 35mm - 50mm máy lắng lưới chuyển động bán công nghiệp, thu than đạt tiêu chuẩn chất lượng theo TCVN (cám từ loại số 4b HG đến số 6b HG), đá thải có độ tro 80% Kết nghiên cứu luận án ứng dụng vào thực tế để tuyển than chất lượng thấp cỡ - 35 mm mỏ than Hà Tu phân xưởng suất 300.000 tấn/năm xây dựng Phân xưởng vào sản xuất thức từ tháng năm 2010 đến Dây chuyền công nghệ tuyển máy lắng lưới chuyển động đạt hiệu cao cấp hạt - 35 mm Kết khảo sát đánh giá sai số giới máy dao động từ 0,1 ÷ 0,12, tốt khơng máy lắng khí ép buồng khí lưới, vốn đầu tư chi phí sản xuất thấp nhiều Kiến nghị 24 Luận án đạt số kết mặt lý luận ứng dụng vào thực tế, nhiên, nên tiếp tục nghiên cứu tuyển nhiều mẫu than mỏ khác để nhân rộng việc xây dựng phân xưởng tuyển máy lắng lưới chuyển động Hệ số K1 K2 cịn mang tính định tính Để sử dụng cơng thức tính qng đường chuyển động hạt khoáng dọc theo lưới máy lắng, cần phải nghiên cứu thực nghiệm nhiều đối tượng than có cỡ hạt khác để xác định giá trị thông số 25 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Phạm Hữu Giang, Nhữ Thị Kim Dung, Nguyễn Thị Kim Tuyến (2008), Nghiên cứu khả tuyển than chất lượng xấu máy lắng lưới chuyển động, Tuyển tập Báo cáo HNKH Trường ĐH Mỏ Địa chất lần thứ 18, Quyển 1, Tr 40÷46 Phạm Hữu Giang, Nhữ Thị Kim Dung (2008), Cleaning small size lowgrade coal by movable screen jig, Advances in mining and tunneling, P 374÷383 Phạm Hữu Giang, Nhữ Thị Kim Dung NNK (2009), Nghiên cứu tuyển than độ tro cao thuộc Mỏ Hà Tu Núi Béo máy lắng lưới chuyển động bán cơng nghiệp, Tạp chí Cơng nghiệp Mỏ số 2009, Tr 39÷43 Nhữ Thị Kim Dung, Phạm Hữu Giang (2009), Nghiên cứu tuyển than cấp hạt - 15 mm độ tro cao máy lắng lưới chuyển động cong, Tạp chí Cơng nghiệp Mỏ số - 2009, Tr 20÷21 Phạm Hữu Giang, Nhữ Thị Kim Dung (2009), Technology of treating Quang Ninh low quality coal to gather clean coal and prevent environment pollution, Workshop on Mining environmental problem and protection, P 32÷39 Phạm Hữu Giang, Nhữ Thị Kim Dung NNK (2009), Nghiên cứu tuyển than độ tro cao thuộc Mỏ Hà Tu Núi Béo máy lắng lưới chuyển động bán cơng nghiệp, Tuyển tập Báo cáo HNKHKT Mỏ tồn quốc lần thứ XX, Tr 219÷225 Phạm Hữu Giang, Nhữ Thị Kim Dung (2009), Nghiên cứu tuyển than Hà Tu, Núi Béo độ tro cao máy lắng lưới chuyển động cong, Đặc san Than - Khoáng sản Việt Nam - Tập đồn Cơng nghiệp Than - Khống sản Việt Nam, Tr 107÷109 Nhữ Thị Kim Dung (2010), Một số thiết bị lĩnh vực tuyển than, Tuyển tập Báo cáo HNKHCN Tuyển khống tồn quốc lần thứ III, Tr 292÷298 26 Phạm Hữu Giang, Nhữ Thị Kim Dung (2010), Nghiên cứu tuyển than độ tro cao máy lắng lưới chuyển động cong, Tuyển tập Báo cáo HNKHCN Tuyển khống tồn quốc lần thứ III, Tr 310÷313 10 Nhữ Thị Kim Dung, Phạm Thanh Hải (2010), Nghiên cứu tốc độ chuyển động hạt khoáng máy lắng lưới chuyển động, Tuyển tập Báo cáo HNKH Trường ĐH Mỏ - Địa chất lần thứ 19, Quyển 1, Tr 147÷153 11 Hồng Hữu Đường, Phạm Hữu Giang, Nhữ Thị Kim Dung (2010), Nghiên cứu tuyển than chất lượng thấp mỏ Núi Béo máy lắng lưới chuyển động bán công nghiệp, Tuyển tập Báo cáo HNKH Trường ĐH Mỏ - Địa chất lần thứ 19, Quyển 1, Tr 154÷160 12 Phạm Hữu Giang, Nhữ Thị Kim Dung NNK (2010), Kết nghiên cứu thiết kế dây chuyền công nghệ tuyển than chất lượng thấp mỏ than Hà Tu máy lắng lưới chuyển động, Tuyển tập Báo cáo HNKH Trường ĐH Mỏ - Địa chất lần thứ 19, Quyển 1, Tr 161÷166 13 Nhữ Thị Kim Dung (2011), Khảo sát phân tầng vật liệu máy lắng lưới chuyển động, Tạp chí Cơng nghiệp Mỏ số 2011, Tr 16÷18 14 Nhữ Thị Kim Dung, Phạm Hữu Giang (2011), Khảo sát quy luật chuyển động hạt khoáng máy lắng lưới chuyển động, Tuyển tập báo cáo Hội nghị KHKT Mỏ toàn quốc lần thứ 22, Tr 468÷474 ... đề ? ?nghiên cứu công nghệ tuyển máy lắng lưới chuyển động để tăng hiệu sử dụng than chất lượng thấp số mỏ than vùng Quảng Ninh? ?? cần thiết Mục đích nghiên cứu luận án - Nghiên cứu chế tạo ứng dụng. .. đào tạo Trờng đại học mỏ - Địa chất nhữ thị kim dung Nghiên cứu công nghệ tuyển máy lắng lới chuyển động để tăng hiệu sử dụng than chất lợng thấp số mỏ than vùng quảng ninh Chuyên ngành: Kỹ thuật... tính chất khả tuyển loại than chất lượng thấp vùng Quảng Ninh máy lắng lưới chuyển động Ý nghĩa thực tiễn đề tài - Đã nghiên cứu thiết kế máy lắng lưới chuyển động phù hợp với tính chất than chất