Công nghệ kết hợp máy lắng lưới chuyển động-máy tuyển tầng sôi - Tuyển nổi thu hồi than sạch từ đất đá lẫn than ở một số mỏ than vùng Hòn Gai - Cẩm Phả

Nội dung text: Công nghệ kết hợp máy lắng lưới chuyển động-máy tuyển tầng sôi - Tuyển nổi thu hồi than sạch từ đất đá lẫn than ở một số mỏ than vùng Hòn Gai - Cẩm Phả

1. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ CÔNG NGHỆ KẾT HỢP MÁY LẮNG LƯỚI CHUYỂN ĐỘNG-MÁY TUYỂN TẦNG SÔI - TUYỂN NỔI THU HỒI THAN SẠCH TỪ ĐẤT ĐÁ LẪN THAN Ở MỘT SỐ MỎ THAN VÙNG HÒN GAI - CẨM PHẢ Nhữ Thị Kim Dung, Vũ Thị Chinh Trường Đại học Mỏ-Địa chất Biên tập: ThS. Hoàng Minh Hùng Tóm tắt: Hiện nay ở một số mỏ than vùng Quảng Ninh đang tồn đọng một lượng lớn đất đá lẫn than, ước tính đến hàng triệu tấn. Đặc điểm đối tượng này có lẫn một lượng than khoảng 20% sinh ra do quá trình bóc, mở vỉa hoặc đào đường lò mới. Đất đá lẫn than có độ tro từ 60-70% hiện nay ở các mỏ chưa có biện pháp xử lý, thu hồi triệt để than sạch. Khi sử dụng các thiết bị tuyển than truyền thống (máy lắng khí ép, tuyển huyền phù) để thu hồi than sạch từ đối tượng đất đá lẫn than này sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế. Mặt khác, đối tượng này cũng không thể thải bỏ được vì độ tro của nó vẫn nhỏ hơn quy định cho phép của Nhà nước (Quy định hiện hành của Nhà nước về thải bỏ đất đá khi tuyển than có độ tro trên 75%). Lượng đất đá lẫn than có độ tro từ 60-70% tồn đọng ở các mỏ ngày càng nhiều sẽ chiếm nhiều diện tích mặt bằng, thất thoát tài nguyên và gây ô nhiễm môi trường. Các thiết bị máy lắng lưới chuyển động, máy tuyển tầng sôi và thiết bị tuyển nổi là những thiết bị khá hiệu quả khi dùng để tuyển loại than có độ tro cao. Dùng công nghệ tuyển mới kết hợp giữa ba thiết bị trên tuyển thử nghiệm hai mẫu đất đá lẫn than mỏ Núi Béo và Cọc Sáu (độ tro 60-65%), cho phép thu hồi được trên 40% than sạch với độ tro khoảng 30%, đạt tiêu chuẩn cám 5aHG đem tiêu thụ, nhằm tận thu tài nguyên, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. 1. Đặt vấn đề Đất đá lẫn than được chế biến trực tiếp tại mỏ Đất đá lẫn than (ĐĐLT) là một khái niệm hoặc bán cho các đơn vị chế biến kinh doanh mang tính tương đối để chỉ hỗn hợp than và đá trong TKV. Công nghệ chế biến đất đá lẫn than với tỷ lệ đá nhiều hơn than rất nhiều, nó đặc phổ biến được thực hiện như sau:Nguồn đất đá trưng cho sản phẩm phụ trong quá trình khai lẫn than được đưa qua sàng song (sàng sơ bộ thác than, cũng có thể là sản phẩm trên lưới lưới 200x200mm) để loại bỏ đá quá cỡ; Sản sàng của phân xưởng chế biến than chất lượng phẩm cấp - 200mm được cấp vào sàng rung thấp của mỏ mà ngành than thường gọi là “than 2 tầng lưới 70mm, và lưới 15mm hoặc (10mm) bã sàng”. Đặc điểm của ĐĐLT có độ tro từ 60% để khử cám; Cấp +70 mm được nhặt thủ công đến 75% đối với cấp hạt nhỏ và trên 80% đối để thu hồi cục xô và thải loại đá, bã sàng có với cấp hạt lớn. Lượng đất đá lẫn than này hiện cỡ hạt 15 - 70 mm được đưa vào tuyển bằng nay đang được chứa ở các “bãi thải tạm” vì sản các Modul tuyển nhỏ (huyền phù tự sinh, huyền phẩm này chưa được phép thải, nhưng nếu đưa phù manhetit, băng tải dốc) thu hồi được 03 sản đi sàng tuyển lại thì không đem lại hiệu quả kinh phẩm gồm: than cục don (15 - 70mm), than bùn, tế. và thải loại (bùn thải + đá thải); Sản phẩm than Theo số liệu năm 2014 của Công ty CP Than cục xô với than cục don (15-70mm) sau tuyển Cọc Sáu, lượng ĐĐLT của Công ty tồn đọng được đem nghiền thành cấp -15mm sau đó pha năm 2013 là 1.635.973 tấn, độ tro 69 - 70%, trộn với than cám sàng khô -15mm hoặc -10mm năm 2014 nguồn đất đá lẫn than phát sinh là thành than cám TCVN, than bùn được xả ra hồ 710.000 tấn, độ tro trên 60% (Công ty CP than phơi khô sau đó đem pha trộn thành than cám Cọc Sáu - Vinacomin, 2014). Theo báo cáo TCVN; Sản phẩm thải được vận chuyển đi đổ khảo sát của mỏ Núi Béo, tổng lượng ĐĐLT năm thải. Các thiết bị sàng tuyển do các đơn vị mỏ 2014 tồn đọng là 6.129.294 tấn, độ tro 67 - 68% đầu tư hoặc thuê thiết bị để chế biến. (Công ty CP than Núi Béo - Vinacomin, 2015). Hầu hết các cụm Modul tuyển nhỏ chỉ thực KHCNM SỐ 2/2019 * TUYỂN CHẾ BIẾN THAN- KHOÁNG SẢN 35
2. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ hiện được từ 65 - 70% so với công suất thiết 3. Kết quả và thảo luận kế, các Modul nhỏ lẻ không tập trung, tính đồng 3.1. Tính chất mẫu nghiên cứu bộ của hệ thống chưa cao, hầu hết khâu xử lý Hai mẫu ĐĐLT được đem phân tích rây để bùn nước còn đơn giản, có dây chuyền chi phí xác định thành phần độ hạt và phân tích chìm nước rất lớn và bùn mịn có độ tro rất cao (độ tro nổi xác định thành phần tỷ trọng. Kết quả phân đến 60%) các nhà máy này thải bỏ gây ô nhiễm tích rây thể hiện ở bảng 1 và 2. môi trường. Vì vậy, cần thiết phải nghiên cứu Số liệu các bảng 1, 2 cho thấy: Mẫu ĐĐLT công nghệ nhằm thu hồi triệt để than sạch từ mỏ Núi Béo có cỡ hạt lớn nhất là 50mm, ĐĐLT nguồn ĐĐLT, tăng hiệu quả kinh tế và giảm thiểu mỏ Cọc Sáu Sim có cỡ hạt trên 50mm;Độ tro ô nhiễm môi trường. của 2 mẫu đều trên 60%;Độ tro cấp hạt +50mm 2. Phương pháp và thiết bị nghiên cứu than mỏ Cọc Sáu độ tro cao gần bằng 85%, thu Mẫu ĐĐLT được lấy từ các bãi thải tạm thuộc hoạch 11% nên sẽ thải bỏ; Than cấp hạt +35mm Công ty CP than Cọc Sáu và Núi Béo. Than cấp mỏ Núi Béo có thu hoạch 8,5%, độ tro trên 87% +3mm được tuyển bằng máy lắng lưới chuyển có thể thải bỏ. động bán công nghiệp (hình 1). Máy có chiều ĐĐLT các cấp hạt +0,5mm mỏ Núi Béo, Cọc dài và chiều rộng lưới là 1x0,25m (Nhữ Thị Kim Sáu được đưa phân tích chìm nổi ở các tỷ trọng Dung, 2011). Than cấp hạt -3mm, sử dụng 2 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9 và 2,0. Các cấp tỷ trọng thiết bị chính là máy tuyển tầng sôi (hình 3) và được gia công lấy mẫu đưa phân tích độ tro. Kết máy tuyển nổi phòng thí nghiệm (hình 2). Thiết quả phân tích thành phần tỷ trọng cho thấy:Hầu bị tuyển tầng sôi hình 3 có tiết diện 150x150mm. hết các cấp hạt than trong mẫu than Núi Béo Các tấm nghiêng phía trên có thể thay đổi được và Cọc Sáu đều thuộc loại than khó tuyển đến chiều dài (600; 900; 1200mm), góc nghiêng (65; rất khó tuyển trọng lực. Vì vậy khi tuyển than 70; 750) và khoảng cách giữa các tấm nghiêng các cấp hạt có trong mẫu than Núi Béo và Cọc (37,5; 50; 75mm)(Phạm Văn Luận, 2012). Sáu bằng thiết bị tuyển trọng lực thông thường Hình 1. Máy lắng lưới chuyển động bán công nghiệp Hinh 2. May tuyên nổi Bảng 1. Kết quả phân tích rây khô ĐĐLT mỏ Núi Béo Cấp hạt, mm g, % A, % 35 - 50 8,50 87,10 15 - 35 18,84 79,65 6 - 15 17,65 68,08 3 - 6 17,91 59,49 1 - 3 12,79 47,17 0,5 - 1 9,02 44,88 - 0,5 15,29 34,12 Hình 3. Thiết bị tuyển tầng sôi phòng thí nghiệm Tổng 100 60,38 36 KHCNM SỐ 2/2019 * TUYỂN CHẾ BIẾN THAN- KHOÁNG SẢN
3. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Bảng 2. Kết quả phân tích rây khô ĐĐLT mỏ Cọc liệu 65mm; biên độ dao động mặt lưới 55mm; Sáu chiều cao ngưỡng tràn 44mm.Khi tuyển cấp hạt 3 - 35mm ở các chế độ công nghệ tối ưu thu Cấp hạt , mm γ, % A, % được 21,83% than sạch với độ tro đạt 43,62%, +50 11 84,76 thực thu phần cháy vào than sạch 36,08% và đá 35 - 50 15,44 75,89 thải có độ tro 81,02%. 15 - 35 15,52 68,92 - ĐĐLT cấp hạt 15 - 50mm Cọc Sáu: Tần số dao động mặt lưới 110 lần/phút; chiều cao 6 - 15 13,63 64,47 cửa cấp liệu 65mm; biên độ dao động mặt lưới 3 - 6 10,19 55,28 55mm; chiều cao ngưỡng tràn 64mm.Khi tuyển 1 - 3 7,04 52,48 cấp hạt 15 - 50mm ở các chế độ công nghệ 0,5 - 1 7,72 49,5 tối ưu thu được 28,58% than sạch với độ tro đạt 39,63%, thực thu phần cháy vào than sạch - 0,5 19,46 48,21 53,72% và đá thải có độ tro 83,33%. Tổng 100 63,06 - ĐĐLT cấp hạt 3 - 15mm Cọc Sáu: Tần số dao sẽ cho hiệu quả tuyển không cao.Nghiên cứu động mặt lưới 120 lần/phút; chiều cao cửa cấp đề xuất phương án tuyển như sau: ĐĐLT các liệu 65mm; biên độ dao động mặt lưới 45mm; cấp hạt +3mm của các mỏ đem tuyển bằng máy chiều cao ngưỡng tràn 30mm. Khi tuyển cấp hạt lắng lưới chuyển động. Cấp hạt 0,5 - 3mm tuyển 3 - 15mm ở các chế độ công nghệ tối ưu thu trên máy tuyển tầng sôi. Cấp hạt -0,5mm dùng được 41,05% than sạch với độ tro đạt 32,06%, máy tuyển nổi để nâng cao chất lượng. thực thu phần cháy vào than sạch 63,91% và đá 3.2. Kết quả thí nghiệm tuyển thải có độ tro cao 82,7%. 3.2.1. Thí nghiệm tuyển trên máy lắng luới 3.2.2. Thí nghiệm tuyển tầng sôi cấp hạt 0,5 chuyển động - 3mm Tiến hành thí nghiệm trên máy lắng lưới Tiến hành thí nghiệm xác định lưu lượng chuyển động các cấp hạt như sau: ĐĐLT mỏ dòng nước lên tối ưu, các thông số giữ cố định: Núi Béo tuyển cấp hạt 3 - 35mm; ĐĐLT mỏ Cọc Chiều dài tấm nghiêng 900mm; khoảng cách Sáu tuyển cấp hạt 3 - 15mm và 15 - 50mm. giữa các tấm nghiêng 37,5mm; góc nghiêng của Các điều kiện thí nghiệm được xác định tối tấm nghiêng 700. Kết quả thể hiện trong bảng 3 ưu như sau: và 4. - ĐĐLT cấp hạt 3 - 35mm Núi Béo: Tần số dao Dựa vào kết quả thí nghiệm ở bảng 3 và 4 động mặt lưới 110 lần/phút; chiều cao cửa cấp cho thấy: Bảng 3. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của lưu lượng dòng nước lên đến kết quả tuyển máy tuyển tầng sôi mẫu ĐĐLT Núi Béo Lưu lượng (l/s) Sản phẩm g, % A, % e, % Than sạch 46,76 7,27 77,78 1,8 Đá thải 53,24 76,73 Than đầu 100 44,25 Than sạch 48,31 9,02 79,37 1,9 Đá thải 51,69 77,89 Than đầu 100 44,62 Than sạch 51,39 10,7 82,61 2 Đá thải 48,61 80,13 Than đầu 100 44,45 Than sạch 53,07 11,88 84,06 2,1 Đá thải 46,93 81,12 Than đầu 100 44,37 KHCNM SỐ 2/2019 * TUYỂN CHẾ BIẾN THAN- KHOÁNG SẢN 37
4. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Bảng 4. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của lưu lượng dòng nước lên đến kết quả tuyển máy tuyển tầng sôi mẫu ĐĐLT Cọc Sáu Lưu lượng nước Thực thu Sản phẩm Thu hoạch, % Độ tro, % (l/s) phần cháy, % Than sạch 18,81 7,05 36,61 2,0 Đá thải 60,01 71,4 Trung gian 21,18 38,1 Than đầu 100 52,24 Than sạch 21,91 12,4 41,45 2,2 Đá thải 57,3 74,8 Trung gian 20,79 39,05 Than đầu 100 53,7 Than sạch 35,21 16,43 60,42 Đá thải 44,8 78,92 2,4 Trung gian 19,99 45,8 Than đầu 100 51,3 Than sạch 40,01 17,89 67,36 Đá thải 41,2 82,3 2,6 Trung gian 18,79 54,1 Than đầu 100 51,23 Than sạch 45,3 25,8 68,15 Đá thải 39,42 84,12 2,8 Trung gian 15,28 38,2 Than đầu 100 50,68 - Đối với mẫu ĐĐLT Núi Béo:Ở lưu lượng 4. Kết luận và kiến nghị dòng nước lên 2 l/s cho độ tro than sạch dưới 1. Các mẫu đất đá lẫn than của các mỏ Cọc 11% và độ tro đá trên 80%, cho thực thu phần Sáu, Núi Béo có độ tro trên 60%; cháy trên 82%, các chỉ tiêu tuyển đạt yêu cầu. 2. Cấp hạt +35mm mẫu đất đá lẫn than Mỏ - Đối với mẫu ĐĐLT Cọc Sáu: Ở lưu lượng Núi Béo và cấp hạt +50mm Mỏ Cọc Sáu có độ dòng nước lên 2,6 l/s cho độ tro than sạch xấp tro trên 80% có thể thải bỏ, tuy nhiên để tận thu xỉ 17,89% và độ tro đá trên 82%. cho thực thu than sạch có thể dùng phương pháp nhặt tay; phần cháy trên 67%, các chỉ tiêu tuyển đạt yêu 3. Tính khả tuyển các cấp hạt trong đất đá lẫn cầu. than từng mỏ khác nhau có thể sẽ khác nhau, 3.2.3. Thí nghiệm tuyển nổi cấp hạt -0,5mm nó dao động từ trung bình tuyển đến khó tuyển; Cả 2 mẫu ĐĐLT mỏ Núi Béo và Cọc Sáu cấp 4. Kết quả tuyển lắng cấp hạt lớn trong đất đá hạt -0,5mm khi đưa tuyển trong máy tuyển nổi lẫn than, mỏ Cọc Sáu lấy ra than sạch có độ tro thí nghiệm dạng ngăn máy dùng dầu hỏa làm dưới 35% mỏ Núi Béo đạt dưới 45%, đá thải có thuốc tập hợp, tại chi phí dầu hỏa tối ưu (ĐĐLT độ tro đều trên 80%, có thể thải bỏ được; Núi Béo: 1600g/t, ĐĐLT Cọc Sáu: 1400g/t), nồng 5. Kết quả tuyển cấp hạt 0,5 - 3mm trong máy độ bùn: 150g/l, chi phí thuốc tạo bọt dầu thông: tuyển tầng sôi đất đá lẫn than cả 2 mỏ đều lấy ra 100g/t, các chỉ tiêu tuyển đạt được như sau: được than sạch có độ tro dưới 20%, đá thải có - Mẫu than Núi Béo: Thu hoạch than sạch độ tro trên 80%; 9,16%; độ tro than sạch 12,26%; độ tro đá thải 6. Kết quả tuyển nổi mùn than - 0,5mm trong >80%. đất đá lẫn than các mỏ cho phép lấy ra than sạch - Mẫu than Cọc Sáu:Thu hoạch than sạch có độ tro dưới 15%; đá thải độ tro trên 80%. 10,12%; độ tro than sạch 14,8%; độ tro đá thải 4.7. Sơ đồ kiến nghị tuyển loại đất đá lẫn than >83%. vùng Hòn Gai - Cẩm Phả thể hiện trên hình 4. 38 KHCNM SỐ 2/2019 * TUYỂN CHẾ BIẾN THAN- KHOÁNG SẢN
5. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Tài liệu tham khảo: [1]. Nhữ Thị Kim Dung, 2011.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. Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Chương 2, Trường Đại học Mỏ - Địa chất. [2]. Phạm Văn Luận, 2012. Nghiên cứu công nghệ tuyển tầng sôi để tuyển than cấp hạt mịn vùng Quảng Ninh. Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Chương 3+4, Trường Đại học Mỏ - Địa chất. [3]. Công ty CP than Cọc Sáu - Vinacomin, 2014. Phương án sàng tuyển chế biến sâu, thu hồi than từ nguồn đất đá lẫn than tồn cũ và than nguyên khai lẫn đất đá có độ tro cao phát sinh trong quá trình khai thác than. [4]. Công ty CP than Núi Béo - Vinacomin, 2015. Phương án sàng tuyển chế biến sâu, thu hồi than từ nguồn đất đá lẫn than tồn cũ và than Hình 4. Sơ đồ kiến nghị tuyển loại đất đá lẫn than nguyên khai lẫn đất đá có độ tro cao phát sinh vùng Hòn Gai - Cẩm Phả trong quá trình khai thác than. Recovery of the clean coal from the contaminated waste at some coal mines at Hon Gai and Cam Pha areas by a combination of movable screen jig, fluidized bed separator and flotation machine Nhu Kim Dung, Vu Thi Chinh Hanoi University of Mining and Geology Summary: The contaminated waste is a by-product generated during coal mining process. From this type of waste, a clean coal yield of about 20% may be produced as its ash content varies in a range of 60% to 75%. The waste is normally stockpiled separately at “temporary disposal dumps”. This waste is not regarded as a waste but it is very costly to process. A large quantity of representative samples from Coc Sau and Nui Beo waste disposal dumps have been collected and a number of experiments for clean coal recovery have been carried out using a combination of low cost and highly efficient semi-industrial movable screen jig, fluidized bed separator and flotation machine. The obtained clean coal and tailings qualities are in compliance with Vietnam quality standards (clean coals suitable for trading and the tailings of over 80% ash suitable for disposal). The study results suggest that the application of these new machines may allow significant recovery of clean coals from contaminated wastes. This may significantly contribute to the reduction of environmental pollution while ensuring the production viability and economic efficiency for the miners. KHCNM SỐ 2/2019 * TUYỂN CHẾ BIẾN THAN- KHOÁNG SẢN 39