Chương IV tuyển siêu trọng lực

Nguyên nhân có thể như sau: - Thiết bị tuyển này thường được bổ sung thêm vào dây chuyền tuyển thông thường nhằm tận thu thêm chất có ích như Au; Ag; v.v...; - Thiết bị có giá thành cao,

CHƯƠNG IV TUYỂN SIÊU TRỌNG LỰC 4.1 Sự xuất hiện máy tuyển siêu trọng lực

Cuối những năm 1970 xuất hiện các thiết bị tuyển siêu trọng lực thế hệ đầu tiên để thu hồi những hạt khoáng rất mịn, đặc biệt là cỡ hạt 5 – 10 m Lực tác dụng vào hạt khoáng trong máy tuyển siêu trọng lực tăng gấp 200 đến 300 lần so với lực trọng trường Mặc dù thiết máy tuyển siêu trọng lực xuất hiện 30 năm, xong việc sử dụng loại thiết bị tuyển này vào sản xuất vẫn còn ít Nguyên nhân có thể như sau:

- Thiết bị tuyển này thường được bổ sung thêm vào dây chuyền tuyển thông thường nhằm tận thu thêm chất có ích như (Au; Ag; v.v );

- Thiết bị có giá thành cao, trong khi đó năng suất thiết bị không lớn;

- Nếu thiết bị xử lý từ quặng đầu, rất hiếm gặp loại quặng sau khi khai thác lại có độ hạt mịn để tuyển ngay trên thiết bị siêu trọng lực, mà thông thường quặng phải được nghiền mịn;

Tất cả các lí do trên dẫn đến chi phí sản xuất lớn, do đó rất ít nhà máy sử dụng loại thiết bị này để tuyển nhằm thu hồi thêm chất có ích Thiết bị tuyển siêu trọng lực hiện nay được sử dụng để tuyển vàng, tuyển quặng kim loại hiếm trong sản phẩm đuôi tuyển nổi và tuyển mùn than với mục đích loại bỏ pirit giảm hàm lượng lưu huỳnh trong than cỡ hạt nhỏ hơn 1 mm

4.2 Các loại máy tuyển siêu trọng lực

4.2.1 Máy tuyển Falcon

Máy tuyển gồm một tang quay hình nón cụt có góc nghiêng khác nhau, đoạn trên cùng là phần hình trụ, đáy nhỏ ở phía dưới, bề mặt trong của nón cụt nhẵn

và quay với vận tốc rất lớn Bùn khoáng được cấp liên tục vào ống lắp ở tâm nón cụt, bùn chảy xuống đáy nón cụt theo ống dẫn từ trên xuống dưới theo chiều quay của tang, sau đó bùn được khuấy và đẩy lên thành trong của tang tạo ra sự phân tầng theo mặt nghiêng của tang Trong vùng này trường siêu trọng lực do

tang quay tạo ra (lực li tâm do máy tạo ra đạt đến 300g) gồm hai thành phần Thành phần lực lớn vuông góc với thành máy là lực tạo ra quá trình lắng vướng mắc và phân tầng các hạt trong vật liệu đầu chủ yếu là theo tỷ trọng và thứ yếu

là theo độ hạt

Cấu tạo của máy cho ở hình 4.1 và hình 4.2

H×nh 4.1: M¸y tuyÓn Falcon c¾t ngoµi

Hình 4.2: Máy tuyển Falcon (cát trong máy)

Thành phần lực thứ yếu song song với thành tang đẩy dòng bùn (những hạt đã phân tầng theo khối lượng riêng) chuyển động trượt từ dưới lên trên Trong quá trình chuyển động các hạt nặng hạt thô tiếp tục là lớp đệm trên bề mặt tang Các hạt có tỷ trọng lớn trượt sát mặt tang, các hạt nhẹ trượt lớp trên, do có lực ma sát với mặt tang nên các lớp hạt chuyển động với tốc độ khác nhau Phần trên cùng gọi là vùng ổn định Mép trên của tang có đường kính nhỏ hơn đường kính tang nên cản trở lớp đệm trôi vào dòng tràn Thiếu thành phần lực theo chiều thẳng đứng và do mép dòng tràn có đường kính nhỏ là nguyên nhân để các hạt nặng dừng lại và dưới tác dụng của lực li tâm đẩy các hạt chui qua khe hẹp quanh thành tang Các máng vận chuyển và 12 bộ van nước đặt cách đều nhau trong khe hẹp để tháo các hạt nặng qua khe vào máng dẫn Có thể điều chỉnh dòng chảy trong ống thoát qua khe tháo bằng cách thay đổi lưu lượng khí cấp vào van kẹp từ bộ điều khiển trong tâm Hạt có tỷ trọng nhỏ nằm lớp trên vượt qua mép dòng tràn nhờ lực quán tính Các hạt nhẹ cùng với hạt mịn không thể phân chia đi vào sản phẩm nhẹ

Máy tuyển siêu trọng lực Falcon được dùng để tuyển tinh các khoáng vật sunfua, sắt, thiếc titan và vàng, máy cũng được dùng để tuyển than cấp hạt 0 - 0,6 mm Sử dụng máy này để tuyển than gặp khó khăn vì vận tốc tháo sản phẩm

cố định trong những điều kiện vận hành không đổi, do đó không thay đổi lượng cấp liệu Khi thay đổi năng suất phải thay đổi tốc độ quay của tang dẫn đến thay đổi chất lượng sản phẩm

4.2.2 Máy tuyển Knelson

Máy tuyển siêu trọng lực Knelson ra đời vào năm 1978, đến nay đã có trên 70 nước áp dụng để tuyển quặng Máy gồm một tang quay hình nón cụt tương tự máy tuyển Falcon (hình 4.3), thành trong của máy có các gờ đồng tâm Bùn khoáng được cấp vào ống dẫn giữa tâm nón chảy xuống dưới đáy nón, bùn chảy trượt từ dưới lên trên nhờ lực ly tâm Dòng bùn chảy qua các gờ tạo ra các dòng xoáy cùng với nước cấp qua các lỗ trên thành tang (theo phương tiếp tuyến, ngược chiều quay của tang) tao ra tầng sôi (lớp đệm) làm cho các hạt có

khối lượng riêng lớn đi qua lớp tầng sôi vào sát thành nón còn các hạt có khối lượng riêng nhỏ bị đẩy vào trong Các hạt có khối lượng riêng nhỏ theo dòng bùn chảy trượt lên trên qua các gờ vào sản phẩm nhẹ Các hạt có khối lượng riêng lớn được giữ lại trước các gờ Đối với máy tuyển Knelson làm việc gián đoạn, sau một thời gian làm việc người ta ngừng cấp liệu và ngững máy, dòng nước cấp vào bên cạnh nón sẽ rửa trôi các hạt nằm giữa các gờ xuống dưới đáy

và được tháo ra ngoài máy Đối với máy tuyển Knelson tháo liên tục các hạt khoáng vật nặng đi qua lớp tầng sôi đi qua khe tháo vòng quanh nón vào sản phẩm nặng

Nhược điểm của máy tuyển Knelson là chi phí nước rửa rất lớn để tạo ra lớp đệm tầng sôi, thường gấp 2-3 lần lưu lượng bùn

Hình 4.3: Máy tuyển Knelson

4.2.3 Máy lắng siêu trọng lực Kelsey

Máy lắng kelsey gồm một dãy các ngăn có lưới chắn mặt ngoài, quay quanh ống cấp liệu đặt ở trung tâm (hình 4.4) Trong máy này trường trọng lực

có thể đạt tới 100g Một lưới hình trụ đặt ngang phía trên mỗi ngăn để giữ lớp

vật liệu đệm (là những hạt lớn và nặng) không mất đi theo sản phẩm Các bộ tạo xung cơ học lắp trong mỗi ngăn làm cho lớp đệm dao động có chu kỳ thích hợp Các hạt khoáng vật nặng khi lớp đệm tơi xốp sẽ đi qua lớp đệm qua các van vào sản phẩm nặng, còn các hạt khoáng vật nhẹ trượt trên mặt lớp đệm qua ngưỡng tràn phía trên máy vào sản phẩm nhẹ

Máy dùng để tuyển quặng thiếc sa khoáng, quặng sắt, vàng, chì, mangan và platin Máy cũng được dùng để tuyển than cám

Nhược điểm của máy: Hạt đệm luôn luôn bị mất nên phải bù các hạt đệm

Hình 4.4: Máy tuyển Kelsey

4.2.4 Máy tuyển đa trường trọng lực MGS

Cấu tạo của máy cho ở hình 4.5 và 4.6, gồm có một thùng hình trụ 1 đặt hơi nghiêng về phía trong Ông hình trụ được nối với bộ phận gây chấn động 2 (tương tự bộ phận gây chấn động của bàn đãi) Ống hình trụ vừa quay tròn để sử dụng lực li tâm để cải thiện sự phân chia giữa các hạt khoáng theo tỷ trọng,vừa chuyển động lắc đẩy hạt nặng ra phía ngoài và làm tơi xốp lớp vật liệu

Hình 4.5: Máy tuyển đa trọng lực MGS Thµnh tang quay Dao g¹ t

Tû träng thÊp

CÊp liÖu

N í c

Tû träng cao

Hình 4.6: Cấu tạo máy tuyển đa trường trọng lực MGS

Nguyên lý làm việc của máy như sau: Bùn đầu được cấp thành màng mỏng qua ống 3 vào thành trong của thùng máy 1 và chảy về cuối thùng máy Dưới tác dụng của dòng chảy rối các hạt vật liệu tơi xốp và dưới tác dụng của lực ly tâm (do tang quay tròn) các hạt có khối lượng riêng lớn sẽ chuyển động ra sát thành máy và được các cánh gạt gạt ra phía đầu thùng máy, còn các hạt có khối lượng riệng nhỏ đi theo bùn tràn về cuối tang vào sản phẩm nhẹ Người ta cấp thêm một lượng nước nhỏ qua ống 4 vào chỗ sản phẩm nặng để rửa các hạt

có khối lượng riêng nhỏ bám vào sản phẩm nặng

Máy được dùng để tuyển quặng thiếc, crôm, vonfram, các sunfua và vàng Máy còn được dùng để tuyển tách pirit trong than So với những công nghệ thông thường dùng để khử lưu huỳnh trong than cám, máy MGS loại ra một lượng pirit gần gấp đôi

Nhược điểm của máy có năng suất thấp và lực li tâm tạo ra chỉ đạt 25 g Hiện nay máy có các loại MGS C900 năng suất 1 tấn/h ; Máy MGS C902 năng suất 3 tấn/ h ; Máy MGS MeGaSepTM năng suất đến 30 tấn/h Diện tích mặt ngoài tang từ 3,7 đến 20 m2.Máy công nghiệp thường được lắp thành từng cặp

và từng dãy cho ở hình 4.7 và 4.8

Hình 4.7 : Máy tuyển đa trọng lực công nghiệp

Hình 4.8 : Bố trí máy tuyển đa trọng lực trong xưởng tuyển khoáng

4.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến kết quả tuyển bằng máy siêu trọng lực

Trong hơn hai mươi năm cuối thế kỷ 20 việc sử dụng máy tuyển siêu trọng lực để thu hồi các khoáng vật có ích cấp hạt mịn và khử lưu huỳnh trong than cám đã chứng tỏ được hiệu quả của thiết bị tuyển siêu trọng lực Tuy nhiên chưa có nhiều công trình công bố cho việc thiết kế máy và chọn loại thiết bị tuyển

Theo hãng Falcon, những đặc điểm sau đây là quan trọng để xác định khả năng của máy tuyển siêu trọng lực

+ Bề mặt nón tuyển: Với cùng một lực li tâm, máy có diện tích bề mặt nón lớn

sẽ có năng suất lớn

+ Trường lực li tâm: Trường lực li tâm lớn sẽ cho máy có năng suất lớn, tuy nhiên khi tốc độ quay của nón lớn tốc độ mài mòn mặt nón sẽ lớn, hơn nữa lực li tâm lớn sẽ dễ làm cho máy rung (Vì rất khó chế tạo nón cân bằng lực một cách tuyệt đối) Khi tốc độ quay của nón tăng sẽ tăng lực li tâm dẫn đến làm tăng khả năng thu hồi hạt mịn vào sản phẩm năng

+ Sự tăng tốc của bùn khoáng: Máy có cánh khuấy có ưu điểm hơn là máy chỉ dựa vào lực ma sát giữa bùn khoáng và thành nón Khi có thêm tốc độ quay của bùn khoáng sẽ làm giảm độ mài mòn nón quay

4.4 Kết quả thử nghiệm bốn loại máy tuyển siêu trọng lực

Người ta dùng 4 loại máy tuyển siêu trọng lực để tuyển than cám, kết quả cho ở bảng 4.1:

Bảng 4.1 : Kết quả thí nghiệm tuyển tan của một số máy tuyển siêu trọng lực

TS % Độ tro đá %

Tỷ lệ thải

S %

Máy Falcon Lllinois

Máy lắng

Kelsey

Wiringham

Máy Knelson Lllinói

Máy MGS

Mozley

Pittsburgh

Các số liệu bảng trên không thể so sánh giữa các loại máy tuyển khác nhau, vì mỗi máy đều thí nghiệm với các loại than khác nhau, nhưng kết quả thí nghiệm bán công nghiệp cho thấy khi dùng máy tuyển siêu trọng lực để tách lưu huỳnh đạt khá cao (sản phẩm thải có tỷ lệ thu hồi lưu huỳnh trên 72 %) Tuy nhiên trong các nghiên cứu này không nói rõ lượng lưu huỳnh còn lại trong than sạch là loại lưu huỳnh gì, do đó khó đánh giá được toàn diện kết quả tách lưu huỳnh của máy

Với cỡ hạt đưa tuyển 0,1 – 0,3 mm trên máy tuyển siêu trọng lực cho kết quả tuyển tốt nhất, cỡ hạt lớn hơn và bé hơn đều không tốt Độ lệch đường cong phân phối E = 0,1 – 0,2 tương đương với máng xoắn có E = 0,12 – 0,2 ; bàn đãi

có E = 0,15 – 0,2; xiclon nước có E = 0,2 – 0,25

Thực tế tuyển than (tách lưu huỳnh) trên máy tuyển siêu trọng lực với cỡ hạt 0 – 0,59 mm cho kết quả tốt, tuy nhiên than cần được khử mùn sét trước khi tuyển

Khi tuyển trên máy tuyển Falcon với lực li tâm lớn hơn 70g ảnh hưởng không tốt đến cấp hạt 600 – 210 m nhưng tác độ tích cực đến cấp hạt 210 – 370 m Thực tế khi tuyển than cỡ hạt 600 – 210 m chỉ sử dụng lực li tâm 50 g là tối ưu, còn khi tuyển cấp hạt 210 – 370 m lực li tâm tối ưu đến 125g

4.5 Một số sơ đồ công nghệ tuyển sử dụng máy tuyển siêu trọng lực

4.5.1 Sơ đồ tuyển quặng vàng sa khoáng

+ Khi dùng máy tuyển Falcon

Quặng đầu cỡ hạt – 6 mm là sản phẩm dưới sàng quay được cấp vào máy tuyển Falcon SB 2500 để lấy ra quặng tinh thô đưa tuyển tinh trong máy tuyển Falcon SB 750 để giảm lượng quặng cấp cho bàn đãi Quặng đuôi của các máy tuyển chính đưa tuyển vét trên máng đãi quặng tinh của máy tuyển SB 750 đưa tuyển trên bàn đãi

+ Khi dùng máy tuyển Knelson

Quặng đầu đưa qua sàng song, phần trên lưới được cấp vào máng đãi, phần dưới lưới cấp vào máy đánh tơi Sản phẩm cát máy đánh tơi đưa qua sàng

lỗ lưới 6 mm Phần trên lưới được cấp vào máng đãi, phần dưới lưới cùng với bùn tràn máy đánh tơi cấp vào máy tuyển Knelson tuyển chính Sản phẩm đuôi của tuyển chính đưa vào máng đãi Qua máng đãi tuyển để lấy ra vàng hạt thô và sản phẩm thải Sản phẩm tinh của máy tuyển chính đưa vào tuyển tinh trên máy tuyển Knelson Máy tuyển tinh Knelson cho ra quặng tinh cấp vào bàn đãi sản phẩm đuôi quay lại máy tuyển chính Tinh quặng đãi đưa đi luyện

4.5.2 Sơ đồ tuyển quặng gốc

Quặng đầu đưa nghiền, sản phẩm nghiền một phần cho qua phân cấp xiclon lấy ra bùn tràn đưa đi tuyển nổi hoặc thuỷ luyện, sản phẩm cát quay lại máy nghiền Một phần cho qua sàng, sản phẩm trên lưới quay lại nghiền, sản phẩm dưới lưới cấp vào máy tuyển Falcon tuyển chính và tuyển tinh Tinh quặng máy tuyển Falcon tuyển tinh đưa vào bàn đãi lấy ra tinh quặng vàng Sản phẩm

đuôi của tuyển chính và tuyển tinh gộp cùng với sản phẩm nghiền để cấp vào sàng và xiclon

4.5.3 Sơ đồ tuyển vét quặng đuôi

* Quặng đuôi tuyển nổi quặng sắt

Dùng máy tuyển Falcon để tuyển lai quặng đuôi tuyển nổi (ngược) quặng sắt sản phẩm bọt (SiO2) đưa tuyển trên máy tuyển Falcon để lấy ra phần nhẹ đưa thải, phần nặng cấp trở lại máy tuyển nổi

* Quặng đuôi tuyển trọng lực quặng thiếc và titan

Quặng đuôi tuyển trọng lực quặng thiếc và titan được cấp vào sàng lỗ lưới

1 mm, sản phẩm trên lưới đưa thải, sản phẩm dưới lưới được cấp vào máy tuyển Falcon C4000 Qua máy tuyển Falcon lấy ra quặng thải và quặng tinh Sản phẩm quặng tinh cấp vào máy tuyển Falcon C1000 Máy tuyển Falcon C1000 cho ra quặng tinh đưavào tuyển trên bàn đãi, sản phẩm đuôi đưa trở lại máy tuyển Falcon tuyển chính Bàn đãi cho ra quặng tinh và quặng đuôi cho quay trở lại máy tuyển Falcon C4000 tuyển chính

4.5.4 sơ đồ tuyển than cám

Than đầu cấp vào sàng lỗ lưới 1 mm, sản phẩm trên lưới đưa tuyển trong xiclon huyền phù Sản phẩm dưới lưới cấp vào xiclon khử mùn (tách cấp – 0,045 mm), sản phẩm bùn tràn đưa tuyển nổi, sản phẩm cát của xiclon đưa tuyển trên máy tuyển Falcon để lấy ra than sạch và đá thải

4.5.5 Dự án Muzhievski

Đây là một xưởng tuyển công nghiệp để tuyển vàng ở Ucraina Quặng đầu đưa qua sàng 3mm, phần trên lưới cấp vào máy nghiền, sản phẩm nghiền cấp trở lại máy sàng Sản phẩm dưới lưới được cấp vào xiclon, sản phẩm cát xiclon cấp vào máy tuyển Knelson tuyển để lấy ra quặng tinh, sản phẩm đuôi quay lại nghiền Bùn tràn xiclon cấp vào xiclon phân cấp thứ hai Sản phẩm cát xiclon thứ hai đưa vào máy tuyển Knelson, sản phẩm bùn tràn đưa ra bể cô đặc để lấy

ra sản phẩm thải và nước tuần hoàn Kết quả tuyển vàng của một số dự án cho ở bảng 4.2

Baneg 4.2: Kết quả tuyển quặng vàng của một số mỏ