Tóm tắt Tuyển nổi tầng sôi là quá trình tuyển trong đó nguyên lý tuyển nổi được kết hợp với nguyên lý tuyển tầng sôi. Tuyển nổi tầng sôi cho phép nâng cao độ hạt cấp liệu tuyển cũng như cải thiện các chỉ tiêu tuyển đối với các loại than có tỷ trọng nặng. Bài báo này đã trình bày kết quả tuyển nổi tầng sôi một số mẫu than 0,56mm tại vùng than Quảng Ninh trong thiết bị tuyển nổi tầng sôi phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy các mẫu than nghiên cứu đều tuyển tốt trong thiết bị nêu trên: thu được than sạch độ tro 75%. Các kết quả sơ bộ trên mở ra triển vọng áp dụng quá trình tuyển nổi tầng sôi nhằm giảm chi phí tuyển,tránh lãng phí tài nguyên và bảo vệ môi trường. 1.Mở đầu Vấn đề tuyển than hạt nhỏ và mịn là vấn đề được quan tâm nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam hiện nay. Than cám cấp 6mm chất lượng xấu nếu không được tuyển thì sẽ chỉ được sử dụng dưới dạng than phẩm cấp thấp ít giá trị. Tuyển nổi là phương pháp được chứng minh là có hiệu quả để tuyển than hạt mịn 0,5mm 1. Tuy nhiên đối với cấp hạt >0,5 mm thì mức thực thu phần cháy không cao. Đối với cấp +0,5 3mm thì các nghiên cứu gần đây cho thấy thiết bị tuyển tầng sôi là thiết bị phù hợp nhất để tuyển đáp ứng các tiêu chí chất lượng các sản phẩm tuyển, thực thu phần cháy và chi phí tuyển 2. Tuy nhiên hai vấn đề được đặt ra đối với quá trình và thiết bị tuyển tầng sôi. Thứ nhất, đối với một số loại than vùng Vàng Danh – Uông Bí kết quả tuyển tầng sôi không cao, và thứ hai kết quả tuyển cấp +3mm trên thiết bị tuyển tầng sôi chưa được ổn định. Mục tiêu của các nghiên cứu trình bày trong báo cáo này là nghiên cứu áp dụng quá trình tuyển nổi trọng lực, cụ thể là tuyển nổi tầng sôi, để tuyển cấp 0,56mm của một số mẫu than vùng Quảng Ninh. Quá trình tuyển trọng lực phân tách than và đá sẽ được tăng cường khi hạt than kỵ nước (dưới tác dụng của thuốc tuyển) sẽ tạo tổ hợp với các bóng khí và trở nên “ nhẹ hơn” và dễ phân tách khỏi đá. Giới hạn trên vật liệu tuyển do vậy cũng được nâng lên 3. 2. Mẫu và phương pháp thí nghiệm Hai mẫu nghiên cứu là các mẫu than cám cấp 6mm lấy tại các mỏ than Cọc Sáu và Vàng Danh tháng 11 năm 2015 với khối lượng 500 kg một mẫu. Hai mẫu than trên được gia công trộn đều, phân tích thành phần độ hạt và sau đó sàng thành các cấp hạt 0,5; +0,51,6; +1,63 và +36mm để làm thí nghiệm tuyển trên thiết bị tuyển nổi trọng lực. Đã tiến hành phân tích chìm nổi xác định thành phần tỷ trọng than của các cấp hạt trên. Thành phần độ hạt của hai mẫu than được trình bày tại bảng 1 còn thành phần tỷ trọng các cấp hạt than được trình bày tại các bảng 2 Bảng 1. Thành phần độ hạt các mẫu nghiên cứu STT Cấp hạt, mm Mẫu Cọc Sáu Mẫu Vàng Danh Thu hoạch,% Độ tro, % Thu hoạch,% Độ tro, % 1 +36 27,62 31,32 16,45 36,45 2 +1,63 17,39 28,79 12,26 33,67 3 +0,51,6 27,88 27,17 38,39 29,12 4 0,5 27,11 30,88 32,9 35,99 Tổng cộng 100 29,6 100 33,14
Trang 1NGHIÊN CỨU TUYỂN MỘT SỐ MẪU THAN 0,5 -6MM VÙNG QUẢNG NINH TRÊN THIẾT BỊ TUYỂN NỔI TẦNG SÔI PHÒNG THÍ NGHIỆM
NGUYỄN HỒNG THƯƠNG, NGUYỄN THỊ LAN ANH, NGUYỄN MAI NGỌC, NGUYỄN NGỌC THẮNG, NGUYỄN VĂN HOÀNG
TUYỂN KHOÁNG A K57- ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI
Tóm tắt
Tuyển nổi tầng sôi là quá trình tuyển trong đó nguyên lý tuyển nổi được kết hợp với nguyên lý tuyển tầng sôi Tuyển nổi tầng sôi cho phép nâng cao độ hạt cấp liệu tuyển cũng như cải thiện các chỉ tiêu tuyển đối với các loại than có tỷ trọng nặng Bài báo này đã trình bày kết quả tuyển nổi tầng sôi một số mẫu than 0,5-6mm tại vùng than Quảng Ninh trong thiết bị tuyển nổi tầng sôi phòng thí nghiệm Kết quả cho thấy các mẫu than nghiên cứu đều tuyển tốt trong thiết bị nêu trên: thu được than sạch độ tro <10% với mức thực thu phần cháy 90% Độ tro đá thải >75% Các kết quả sơ bộ trên mở ra triển vọng áp dụng quá trình tuyển nổi tầng sôi nhằm giảm chi phí tuyển,tránh lãng phí tài nguyên và bảo vệ môi trường.
1.Mở đầu
Vấn đề tuyển than hạt nhỏ và mịn là vấn đề được quan tâm nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam hiện nay Than cám cấp -6mm chất lượng xấu nếu không được tuyển thì sẽ chỉ được sử dụng dưới dạng than phẩm cấp thấp ít giá trị Tuyển nổi là phương pháp được chứng minh là có hiệu quả để tuyển than hạt mịn -0,5mm [1] Tuy nhiên đối với cấp hạt >0,5 mm thì mức thực thu phần cháy không cao Đối với cấp +0,5 -3mm thì các nghiên cứu gần đây cho thấy thiết bị tuyển tầng sôi là thiết bị phù hợp nhất để tuyển đáp ứng các tiêu chí chất lượng các sản phẩm tuyển, thực thu phần cháy và chi phí tuyển [2] Tuy nhiên hai vấn đề được đặt ra đối với quá trình và thiết bị tuyển tầng sôi Thứ nhất, đối với một số loại than vùng Vàng Danh – Uông Bí kết quả tuyển tầng sôi không cao, và thứ hai kết quả tuyển cấp +3mm trên thiết bị tuyển tầng sôi chưa được ổn định Mục tiêu của các nghiên cứu trình bày trong báo cáo này là nghiên cứu
áp dụng quá trình tuyển nổi trọng lực, cụ thể là tuyển nổi tầng sôi, để tuyển cấp 0,5-6mm của một số mẫu than vùng Quảng Ninh Quá trình tuyển trọng lực phân tách than và đá sẽ được tăng cường khi hạt than
kỵ nước (dưới tác dụng của thuốc tuyển) sẽ tạo tổ hợp với các bóng khí và trở nên “ nhẹ hơn” và dễ phân tách khỏi đá Giới hạn trên vật liệu tuyển do vậy cũng được nâng lên [3]
2 Mẫu và phương pháp thí nghiệm
Hai mẫu nghiên cứu là các mẫu than cám cấp -6mm lấy tại các mỏ than Cọc Sáu và Vàng Danh tháng 11 năm 2015 với khối lượng 500 kg một mẫu Hai mẫu than trên được gia công trộn đều, phân tích thành phần độ hạt và sau đó sàng thành các cấp hạt -0,5; +0,5-1,6; +1,6-3 và +3-6mm để làm thí nghiệm tuyển trên thiết bị tuyển nổi trọng lực Đã tiến hành phân tích chìm nổi xác định thành phần tỷ trọng than của các cấp hạt trên Thành phần độ hạt của hai mẫu than được trình bày tại bảng 1 còn thành phần tỷ trọng các cấp hạt than được trình bày tại các bảng 2
Bảng 1 Thành phần độ hạt các mẫu nghiên cứu
STT Cấp hạt, mm Mẫu Cọc Sáu Mẫu Vàng Danh
Thu hoạch,% Độ tro, % Thu hoạch,% Độ tro, %
3 +0,5-1,6 27,88 27,17 38,39 29,12
Trang 2Bảng 2 Thành phần tỷ trọng các mẫu nghiên cứu
STT Cấp tỷ trọng, t/m3 Mẫu Cọc Sáu Mẫu Vàng Danh
Thu hoạch,% Độ tro, % Thu hoạch,% Độ tro, % Cấp hạt 3-6 mm
3 1,5 - 1,6 1,85 27,51 33,39 5,65
6 1,8 - 1,9 1,29 59,82 3,78 40,95
Cấp hạt 1,6-3 mm
3 1,5 - 1,6 1,49 34,29 41,12 6,85
4 1,6 - 1,7 1,02 47,13 17,43 11,31
6 1,8 - 1,9 1,28 65,52 2,73 40,57
Cấp hạt 0,5-1,6 mm
3 1,5 - 1,6 1,27 50,76 33,34 7,48
5 1,7 - 1,8 1,59 75,43 4,97 36,42
6 1,8 - 1,9 2,35 79,53 5,75 67,36
Thiết bị thí nghiệm
Thiết bị thí nghiệm tuyển nổi tầng sôi là một cột tiết diện hình chữ nhật 8x10cm, cao 1,2m (xem hình 1) Nước được cấp bằng bơm đi qua tấm phân phối ở đáy cột, tạo ra dòng nước đi lên Tốc độ dòng đi lên này phụ thuộc vào lưu lượng bơm và có thể chỉnh thông qua một biến tần Bọt khí được tạo ra khi cấp khí nén qua các ống cao su đột lỗ Lưu lượng khí cũng được chỉnh thông qua van khí Thiết bị sử dụng để tuyển nổi trọng lực các cấp vật liệu thô có độ hạt >0,2 mm Vật liệu sau khi được khuấy trộn với thuốc tuyển được cấp lên đỉnh cột theo phương nằm ngang Nước được cấp vào thùng nước tuần hoàn cùng với thuốc tạo bọt Bơm nước cùng bọt khí tạo ra bởi cơ cấu tạo bọt tạo thành một dòng hỗn hợp nước và bóng khí mịn chuyển động từ dưới lên trên Các hạt than kỵ nước sẽ tạo tổ hợp với bóng khí và có xu hướng đi theo dòng nước tràn qua ngưỡng và được thu hồi trên một lưới sàng 0,2mm đặt trên miệng thùng nước tuần hoàn Đá thải sẽ được lắng đọng vào một bình lắp ở đáy cột
Trang 3Hình 1 Hình ảnh thiết bị thí nghiệm
Hình 2 Sơ đồ thí nghiệm
Phương pháp thí nghiệm
Các thí nghiệm được tiến hành với khối lượng mẫu 1 kg theo sơ đồ hình 2 Mẫu than được khuấy trộn với thuốc tuyển trong vòng 10 phút Cấp liệu được tiến hành trong 3 phút Các sản phẩm than sạch và đá thải sau đó được lắng gạn, sấy khô và phân tích độ tro Thực thu phần cháy được tính theo công thức:
E= γSP.(100 – ASP)/(100 – ACL),%
Trong đó
- γSP là thu hoạch sản phẩm tuyển;
- ASP, ACL tương ứng là độ tro sản phẩm tuyển và độ tro than cấp liệu tuyển nổi
3 Kết quả thí nghiệm
Trang 4Kết quả thí nghiệm với các cấp hạt mẫu Cọc Sáu được trình bày tại bảng 3, còn các mẫu Vàng Danh -bảng 4
Bảng 3 Kết quả tuyển các mẫu than Cọc Sáu
ST
N
Cấp
hạt,
mm
Điều kiện thí nghiệm Than sạch
Độ tro
đá thải (%)
Thu hoạch (%)
Độ tro (%)
Thực thu phần cháy (%)
Lưu lượng nước, l/phút
Chi phí thuốc tập hợp dầu diesel, kg/t
Nồng độ thuốc tạo bọt MIBC, g/m3
1
3-6
21 1,5 40 62,20 4,25 86,69 75,81
2 21 2,0 40 64,35 4,78 89,22 79,23
3 21 2,5 40 66,80 5,72 91,74 82,92
4 21 3,0 40 68,50 7,15 92,66 84,01
5 15 2,0 40 58,75 4,35 81,77 69,63
6 18 2,0 40 61,68 4,67 85,63 74,24
7 24 2,0 40 66,80 5,45 92,00 83,46
8
1,6-3
15 0,5 40 61,75 4,15 83,13 68,59
9 15 1,0 40 65,19 4,67 87,31 74,05
10 15 1,5 40 68,25 5,76 90,31 78,26
11 15 2,0 40 70,42 6,75 92,28 81,43
12 12 1,5 40 60,15 4,95 80,31 64,82
13 18 1,5 40 70,18 6,20 92,48 82,06
14 21 1,5 40 72,00 7,40 93,71 84,01
15
0,5-1,6
12 0,5 40 62,70 4,56 82,22 65,31
16 12 1,0 40 68,58 5,88 88,68 73,77
17 12 1,5 40 73,20 6,95 93,63 82,70
18 12 2,0 40 74,15 7,82 93,92 82,87
19 9 1,5 40 62,38 4,82 81,62 64,47
20 15 1,5 40 75,15 8,68 94,24 83,13
21 18 1,5 40 77,16 10,52 94,87 83,64
Trang 5Bảng 4 Kết quả tuyển các mẫu than Vàng Danh
ST
N
Cấp
hạt,
mm
Điều kiện thí nghiệm Than sạch
Độ tro
đá thải (%)
Thu hoạch (%)
Độ tro (%)
Thực thu phần cháy (%)
Lưu lượng nước, l/phút
Chi phí thuốc tập hợp dầu diesel, kg/t
Nồng độ thuốc tạo bọt MIBC, g/m3
1
3-6
24 2,0 40 45,28 5,20 67,58 62,36
2 24 2,5 40 55,67 7,55 80,95 72,68
3 24 3,0 40 58,46 9,36 83,31 74,45
4 24 3,5 40 60,55 10,62 85,16 76,10
5 27 3,0 40 60,30 10,25 85,13 76,19
6 30 3,0 40 60,88 10,85 85,40 76,29
7 33 3,0 40 61,88 11,65 85,99 76,63 8
1,6-3
21 1,0 40 55,18 7,28 77,11 66,12
9 21 1,5 40 57,82 7,22 80,79 69,76
10 21 2,0 40 65,28 8,60 89,89 80,66
11 21 2,5 40 66,36 9,15 90,84 81,92
12 18 2,0 40 54,72 7,15 76,56 65,65
13 24 2,0 40 67,62 10,75 90,96 81,47
14 27 2,0 40 69,56 12,45 91,73 81,96 15
0,5-1,6
18 1,0 40 58,72 7,25 76,82 60,18
16 18 1,5 40 66,32 8,72 85,44 69,38
17 18 2,0 40 71,64 9,55 91,48 78,73
18 18 2,5 40 75,71 12,66 93,29 80,42
19 15 2,0 40 67,57 8,25 87,47 72,60
20 21 2,0 40 73,16 10,65 92,25 79,54
21 24 2,0 40 74,60 11,48 93,17 80,93
Trang 6Hình 3: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của chi phí dầu diesel đến các chỉ tiêu tuyển than Cọc Sáu cấp hạt
3-6mm
Hình 4: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của lưu lượng nước đến các chỉ tiêu tuyển than Cọc Sáu cấp hạt
3-6mm
Trang 7Hình 5: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của chi phí dầu diesel đến các chỉ tiêu tuyển than Cọc Sáu cấp hạt
1,6-3mm
Hình 6: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của chi phí nước đến các chỉ tiêu tuyển than Cọc Sáu cấp hạt
1,6-3mm
Trang 8Hình 7: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của chi phí dầu diesel đến các chỉ tiêu tuyển than Vàng Danh cấp
hạt 3-6mm
Hình 8: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của chi phí nước đến các chỉ tiêu tuyển than Vàng Danh cấp hạt
3-6mm
Trang 9Hình 9: biểu diễn sự ảnh hưởng của chi phí dầu diesel đến các chỉ tiêu tuyển than Vàng Danh cấp hạt
1,6-3mm
Hình 10: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của chi phí nước đến các chỉ tiêu tuyển than Vàng Danh cấp hạt
1,6-3mm
Trang 104 Kết luận
- Thiết bị tuyển nổi trọng lực, cụ thể ở đây là thiết bị tuyển nổi tầng sôi là loại thiết bị mới cho phép tuyển nổi các cấp hạt than độ hạt từ 0,5 -6mm
- Trên thiết bị tuyển nổi tầng sôi thí nghiệm, thì các cấp hạt hẹp ( cấp 0,5-1,6mm, 1,6 -3mm, 3-6mm) của hai mẫu than nghiên cứu lấy từ mỏ Cọc Sáu và Vàng Danh đều cho kết quả tuyển khá tốt: than sạch độ tro nhỏ hơn 10%, đá thải độ tro lớn hơn 75% và thực thu thành phần cháy được khoảng 90%
-Thiết bị tuyển nổi tầng sôi có thể điều chỉnh bằng điều chỉnh lưu lượng nước, chi phí dầu diesel Đối với máy thiết kế trong đề tài thì các thông số phù hợp là: chi phí dầu diesel 1-3 kg/t, lưu lượng nước nằm trong khoảng 15-30 lít/phút (tương đương tốc độ dòng nước đi lên 3-6 cm/s)
- Mẫu than mỏ Vàng Danh khó tuyển hơn so với mẫu than mỏ Cọc Sáu Có thể do thành phần than Vàng Danh có khối lượng riêng cao hơn so với than Cọc Sáu và do đó ảnh hưởng đến thiết bị như là một thiết
bị tuyển trọng lực
- Trong khuôn khổ thời gian có hạn nên chưa khảo sát được nhiều thông số điều kiện khác Các nghiên cứu tiếp theo cần thiết:
- nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ cấp liệu, chi phí thuốc tạo bọt, lưu lượng khí…
- nghiên cứu thiết bị ở quy mô lớn hơn và triển khai ra sản xuất
- nghiên cứu tuyển cấp hạt rộng
Trang 11Tài liệu tham khảo
1 J.S Laskowski, Coal flotation and fine coal utilization, Elservier (2013)
2 Nguyễn Hoàng Sơn, Phạm Văn Luận, Nghiên cứu tuyển một số mẫu than mịn cấp hạt 0,1-1mm trên thiết bị tuyển tầng sôi, Tạp chí Khoa học Mỏ - Địa chất, số 4/2009
3 G.H Luttrell, T.C Westerfield, J.N Kohmuench, M.J Mankosa, Development of high-efficiency hydraulic separator, Minerals & Metallurgical Processing Vol.13 (2006) 33-29
SUMMARY
Study on beneficiation of some fine coal samples 0,5-6mm from Quang Ninh area by flotogravitation
in laboratory teetered- bed separator
Flotogravitation in teetered-bed separator is the beneficiation process in which the flotation principle is combined with the teetered -bed separation The flotogravitation allows to increase the upper size limit
of the feed and to improve the perfomance of the teetered-bed separator This report presents the test results of some fine coal samples 0,5-6 mm from Quang Ninh area by the flotogravitation in a laboratory teetered -bed separator The test results showed that all the coal samples are well beneficiated in the separator: A clean coal product ashed <10% was received with the recovery of combustible matter 90% and the ash of the rejects >75 % These preliminary results show that this process have a bright perspective application for fine coal beneficiation in Viet Nam
Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG SƠN
