3. Sơ đồ công nghệ tuyển theo nguyên lý kết hạt kỵ nước.
KHUẤYHình 18: Sơ đồ công nghệ tuyển nổi vật mang tuyển quặng cao lanh Geogia
Đề tài: Phương hướng công nghệ và thiết bị tuyển nổi vật liệu cấp hạt mịn
Quặng sau nghiền được phân thành hai phần trước tuyển nổi: phần thô (cát) và phần mịn (mùn). Phần cát được tuyển nổi thông thường và một phần tinh quặng được trộn với phần mùn làm vật mang để tăng cường tuyển nổi cấp hạt mịn. Nhiều sơ đồ khác nhau được thiết kế cho các loại quặng thích hợp. Những kết quả tốt của tuyển nổi phân nhánh được thơng báo ở cả quy mơ thí nghiệm lẫn quy mơ cơng nghiệp.
C
Manhetit Hịa tách
Quặng xâm nhiễm khơng đều
Tuyển từ
Hematit từ tính yếu
AFC
Quặng Cu hỗn hợp sulphua, ơxit
Tuyển từ
AFC Manhetit
Sử dụng một phần làm vật mangKết tủa bằng CaS
D
Sử dụng một phần làm vật mang
Hình 19: Các phương án sơ đồ công nghệ tuyển nổi vật mang.
Đối với quặng đồng dắt hỗn hợp sulphua-oxy hóa Tonglushan (Hồ Bắc, Trung Quốc) quá trình tuyển nổi thong thường trong cơng nghệ hỗ hợp hịa tách kết tủa tuyển nổi không cho kết quả chấp nhận được đối với phần oxy hóa trong quặng. Tuy nhiên những hạt keo xi măng hóa CuS được kết tủa từ dung dịch bằng CaS và Na2S lại có thể tuyển nổi được bằng vật mang là tinh quặng tuyển nổi sulphua. Các thí nghiệm tuyển nổi vật mang tự sinh được áp dụng để tách các
ion kẽm ra khỏi nước (Ren 1997). Trong quá trình này bọt tuyển nổi (các hạt kết tủa kim loại nặng) được quay vòng lại cột tuyển nổi để phục vụ làm vật mang hấp thụ các ion kim loại nặng trước khi được tuyển nổi lại. Kết quả này cho thấy mức thu hồi Zn tăng từ 92% đối với q trình tuyển nổi kết tủa thơng thường lên tới 97% đối với quá trình kết tủa vật mang tự sinh nêu trên và chi phí thuốc tuyển giảm.
Vì quá trình ACF sử dụng bọt tuyển nổi làm vật mang nên lượng thuốc tuyển có trong bọt tuyển nổi lại được quay lại bùn tuyển nổi và do đó chi phí thuốc tuyển giảm đáng kể.
4.Một số thiết bị tuyển nổi cấp hạt mịn được ứng dụng trong thực tế.
Trong quá trình tuyển nổi chọn riêng các hạt mịn đặc tính của q trình tạo bọt giữ vai trị quan trọng. Khi bọt nhiều và sũng nước thì các hạt khống vật đất đá mịn nổi theo cơ học làm giảm đáng kể chất lượng quặng tinh. Một số biện pháp khắc phục đã được đề xuất như sau:
- Thường khi tuyển nổi slam người ta có thể khơng cho thuốc tạo bọt vì rằng khi chi phí thuốc tập hợp lớn sẽ đảm bảo một mức độ nào đó sự tạo bọt. Nếu quá trình tạo bọt chưa đủ mức thì tốt nhất nên cho thuốc tạo bọt vào quá trình thành từng đợt với lượng nhỏ mỗi đợt.
- Loại thuốc tạo bọt cũng đóng một vai trị quan trọng. Do đó cần chọn loại thích hợp cho từng trường hợp. Chẳng hạn để tuyển nổi slam galenit thuốc tạo bọt tốt nhất là triaxêtondialkogol.
- Trong nhiều trường hợp quá trình tuyển nổi slam diễn ra với lớp bọt dày đặc, đặc biệt khi sử dụng các thuốc tập hợp có tính tạo bọt. Trong trường hợp này thường tiến hành quá trình tuyển nổi với nồng độ bùn thấp và nhiều lần tuyển tinh quặng tinh. Các nguyên công tuyển tinh này cũng được thực hiện ở nồng độ bùn thấp. Biện pháp này thường được dùng khi tuyển nổi slam than. Đơi khi người ta cịn để lắng đọng bọt trong những thùng chứa riêng.
- Một biện pháp nhiều triển vọng được dùng là phương pháp gạt bọt bám dính, đặc biệt khi lượng quặng tinh khơng lớn. Phương pháp gạt bọt này dựa trên cơ sở bám dính chọn lọc các hạt kỵ nước của lớp bọt vào bề mặt cũng kỵ nước hình trụ của tang trống quay trong lớp bọt với tốc độ xác định.
- Phun nước để rửa bọt (rửa các hạt khoáng đất đá nằm trong lớp nước giữa các bóng khí), tạo điều kiện cho q trình làm giàu thứ sinh. Người ta còn đặt những tấm bản rung ngay trong lớp bọt. Khi rung chúng sẽ phá vỡ thêm lớp bọt tạo điều kiện rửa để làm giàu thứ sinh.
Tuyển nổi cột được sử dụng từ những năm 60 của thế kỷ trước . Cột tuyển nổi là một ống kim loại rỗng cao 10 - 15m, đường kính 0,4 - 2m, mặt cắt ngang có thể là trịn hoặc vng. Bộ phận phun bóng khí được lắp vào phần dưới cột, được chế tạo bằng ống thép bọc vải, ống cao su khoan lỗ hoặc bẵng những ngăn đĩa lọc. Bùn khống đưa vào ở phía trên cột, phía dưới lớp bọt. Chiều cao lớp bọt thường là 2 - 3 m kể từ mức đưa bùn khoáng vào đến ngưỡng tràn bọt, bọt tràn vào máng bao quanh cột. Nước tưới đều khắp trên mặt căt ngang của cột. Chiều cao của lớp bọt thay đổi tùy theo công đoạn tuyển thô hay tuyển tinh. Trong cột có vùng tuyển tập hợp ở phía dưới và vùng tuyển tinh là lớp bọt ở phía trên. Q trình tuyển tinh được thực hiện nhờ nước rửa cấp vào ở phía trên làm trơi xuống phía dưới những hạt đất đá ưa nước và những hạt khoáng lớn. Người ta đã sản xuất nhiều loại cột có kích thước khác nhau. Nhằm mục đích giảm ảnh hưởng xấu do bùn bị khuấy mạnh và cải thiện các chỉ tiêu tuyển, người ta chia cột thành 4 ngăn nhỏ theo chiều dọc bằng 2 vách ngăn lắp vng góc với nhau. Có nhiều phương án lắp ráp các cột thành tổ hợp.
Cốc tác giả cho rằng tuyển nổi cột có ưu điểm so với máy tuyển thông thường là thu hoạch quặng tinh cao hơn, dải cỡ hạt đưa tuyển rộng hơn, tốc độ tuyển nổi và năng suất cao hơn. Nhược điểm của tuyển nổi cột là cấu tạo và vận hành của máy phức tạp hơn. Người ta còn sử dụng tuyển nổi cột để xử lý nước thải cơng nghiệp trong các nhà máy có dầu mỡ, chế biến thực phẩm hoặc tại các bệnh viện.
Hiện nay người ta đang nghiên cứu sử dụng các cột tuyển nổi để tuyển các cấp hạt mịn. Tại các nhà máy tuyển than ở Hòn Gai và Phấn Mễ tuyển nổi cột đã được sử dụng để tuyển nổi slam than <0,5 mm.
4.1 Máy tuyển nổi cột.
Hình 20. Sơ đồ nguyên lý máy tuyển nổi cột.
Máy tuyển nổi cột được bắt đầu quan tâm sau khi áp dụng thành công ở quy mô công nghiệp tại nhà máy tuyển môlipđen Mines Gaspé tại Canađa năm 1980. Tại đây với tuyển nổi cột từ mười ba giai đoạn tuyển tinh đã giảm xuống còn ba và lý do thật đơn giản: cột tuyển nổi cho phép duy trì chiều dày lớp bọt đến hơn 1m và có thể tổ chức cấp nước rửa bọt, điều mà không thực hiện được với máy tuyển nổi cột truyền thống. Máy tuyển nổi cột truyền thống này có dạng ống thẳng đứng (tiết diện vng hoặc trịn) với tháo tỉa bọt ở đỉnh và tháo tải đuôi tại đáy. Một số điểm cơ bản khác biệt với máy tuyển nổi truyền thống: khơng có cơ cấu chuyển động,
duy trì được lớp bọt dày và bọt tự tháo tải, có hệ thống nước rửa bọt, cơ cấu tạo bọt khí bằng cách sục khí qua vật liệu rỗng hoặc vịi phun hỗn hợp nước/khí. So với máy tuyển nổi tuyền thống thì tuyển nổi cột cho chất lượng tinh quặng cao hơn, chi phí ít hơn, song nhược điểm của các thiết bị tuyển nổi cột dạng này là thực thu thấp.
Ngày nay thiết bị tuyển nổi cột dạng Canada đã bị thay thể bới các thiết bị tuyể nổi cột tiên tiến hơn. Hiện tại thiết bị tuyển nổi CPT vẫn đang được hãng Eriez (Mỹ) thương mại tại Bắc Mỹ. Nói chung thiết bị này được sử dụng trong các khâu tuyển tinh cũng như tại các xưởng tuyển nổi năng suất thấp.
4.2 Máy tuyển nổi Microcel.
Hình 21. Sơ đồ nguyên lý mảy tuyển nổi Microcel.
Máy tuyển nổi cột Microcel là thiết kế của trường Đại học Bách khoa Virginia để tuyển than cực mịn và nay được Metso thương mại hóa với thương hiệu CISA. Đặc điểm nổi bật của thiết bị này là cơ cấu tạo bọt khí bằng cách bơm tuần hồn bùn vật liệu kết hợp với khí nén đi qua ống trộn tĩnh (static mixer) và phun vào đáy cột. Khi đi qua ống trộn, khơng khí sẽ được phân tán thành những bọt khí rất nhỏ (vài chục µm so với vài trăm µm ở máy tuyển nổi thơng thường) phù hợp với tuyển những hạt vật liệu rất mịn.
Đó là máy tuyển nổi dạng Jameson (do giáo sư Graeme Jameson thuộc Đại học tổng hợp Newcatsle phát minh vào năm 1989) rất phổ biến tại Australia ngày nay. Sự khác biệt cơ bản của máy Jameson so với các loại máy tuyển nổi khác là cách thức tạo ra bóng khí cũng như cách thức tương tác bóng khí hạt khống. Trong máy Jameson thì q trình tạo bóng khí và tạo tổ hợp bóng khí diễn ra đồng thời, nhanh, hiệu quả cao trong cơ cấu được gọi là ống phun đúng hay downcomer. Đối với máy có năng suất lớn thì chia làm nhiều ống phun. Thiết kế này cho phét tăng hiệu suất va chạm hạt khống bóng khí và giảm đáng kể chiều cao cột tuyển nổi.
Về mặt cấu tạo thì ngăn Jameson gồm ba vùng chính, mỗi vùng có chức năng riêng biệt trong q trình tuyển nổi:
- Vùng thứ nhất – cơ cấu downcomer là nơi tạo bóng khí và tạo ra tổ hợp bóng khí – hạt khoáng. Bùn quặng được bơm vào ống phun bằng một vòi phun tạo ra một dòng chảy áp suất cao. Dòng chất lỏng này tạo ra mọt vùng chân khơng, hút khí từ ngồi khí quyển vào downcomer. Động năng của dịng chảy xé lượng khí hút vào thành các bóng khí nhỏ và tạo va chạm với các hạt khống trong bùn quặng. Do có bề mặt pha lỏng khí lớn cùng với quá trình khuấy trộn mạnh nên các hạt khống va chạm và bám dính với các bóng khí rất nhanh với năng suất cao.
- Vùng thứ hai là ngăn xả bùn từ ống downcomer. Dòng bùn được giảm tốc độ, các tổ hợp bóng khí – hạt khống được tách ra và nổi lên bề mặt ngăn.
- Vùng thứ ba là vùng rửa bọt. Nước rửa bọt được cấp vào bề mặt bọt để róc trơi tất cả các hạt bẩn lẫn vào.
KẾT LUẬN
Việc sử dụng phương pháp tuyển nổi cấp hạt mịn gần đây là một vấn đề cấp thiết cho tình hình khaithác khống sản hiện nay. Việc đưa ra một số luận điểm và một số thiết bị về việc tuyển nổi cấp hạt mịn nhằm giúp nghiên cứu tìm ra các hướng đi đúng. Hiện chưa tìm được một lý thuyết chung hồn chỉnh nào về q trình tuyển cấp hạt này. Dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Hoàng Sơn nhóm
nghiên cứu đã tiến hành tìm hiểu và đưa ra một số phương hướng cơng nghệ và thiết bị tuyển nổi cấp hạt mịn nói riêng cũng như các pháp tuyển cấp hạt mịn nói chung . Trong bài tiểu luận cịn nhiều thiếu sót do thời gian tìm hiểu ngắn và hiểu biết về vấn đề này còn hạn chế. Rất mong có được sự đóng góp của các học viên và các thầy, cô giáo để bài tiểu luận được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn!