Nghiên cứu phương pháp vận tải quặng sắt bằng đương ống từ mặt bằng sân công nghiệp mỏ sàng thần về xưởng tuyển minh sơn công ty cp đầu tư khoáng sản an thông tập đoàn hòa phát

Công ty CP Đầu tư khoáng sản An Thông - Tập đoàn Hòa Phát cũng đã phối hợp với các Công ty tư vấn trong và ngoài nước và thấy rằng việc áp dụng phương pháp vận tải quặng sắt bằng sức nướ

ĐINH NGUYÊN PHú

NGHIÊN CứU PHƯƠNG PHáP VậN TảI QUặNG SắT BằNG

Đường ống từ mặt bằng sân công nghiệp mỏ sàng thần về xưởng tuyển minh sơn - công ty cP đầu tư khoáng sản an thông - tập đoàn hòa phát

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Hà Nội - 2014

ĐINH NGUYÊN PHú

NGHIÊN CứU PHƯƠNG PHáP VậN TảI QUặNG SắT BằNG

Đường ống từ mặt bằng sân công nghiệp mỏ sàng thần về xưởng tuyển minh sơn - công ty cP đầu tư khoáng sản an thông - tập đoàn hòa phát

và tổ chức nào công bố Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực được tác giả thu thập và nghiên cứu với sự hướng dẫn của thầy giáo hướng dẫn, các thầy (cô) trong bộ môn Kỹ thuật máy và thiết bị mỏ trường Đại học

Mỏ - Địa Chất và sự giúp đỡ các đồng nghiệp tại Công ty CP Tư vấn đầu tư

mỏ và công nghiệp-Vinacomin, Công ty CP Đầu tư khoáng sản An Thông

Hà Nội, ngày tháng 4 năm 2014

Tác giả luận văn

Đinh Nguyên Phú

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG 3

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 4

MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ MỎ SẮT SÀNG THẦN - CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ KHAI THÁC KHOÁNG SẢN AN THÔNG 9

1.1 Điều kiện tự nhiên, địa chất và hệ thống giao thông trong khu vực 9

1.2 Hiện trạng công tác khai thác và vận tải quặng của mỏ: 11

1.3 Công tác chế biến của Công ty 13

CHƯƠNG 2 - LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VẬN TẢI HỢP LÝ 21

2.1 Các phương án vận tải 21

22

2.3 Đánh giá và lựa chọn phương án phù hợp 36

40

3.1 Tổng quan về vận tải bằng đường ống và n 40

43

45

(sức cản trên 1 đơn vị) và sức cản chuyển độn 49

3.5 Chế độ làm việc của hệ thống vận tải 53

62

3.7 Lựa chọn thiết bị trạm bơm nước sạch 65

66

CHƯƠNG 4 - TỔNG MỨC ĐẦU TƯ VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ 68

4.1 Tổng mức đầu tư 68

4.2 Hiệu quả kinh tế 69

CHƯƠNG 5 - CÔNG TÁC AN TOÀN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 85

5.1 An toàn cho công tác thi công 85

5.2 Các biện pháp đảm bảo an toàn, phòng chống sự cố và tai nạn lao động 86

5.3 Bảo vệ môi trường 89

5.4 An toàn khi vận hành 89

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng -1.1 Kết quả thí nghiệm tuyển mẫu ST 15

Bảng -2.1 Bảng tính toán số lượng xe ô tô cần thiết 24

Bảng -2.2 Đặc tính kỹ thuật các thiết bị hệ thống bun ke 28

Bảng -2.3 Bảng kết quả tính toán dặc tính kỹ thuật của băng tải 31

Bảng -2.4 Bảng kết quả tính toán dặc tính kỹ thuật các trạm bơm 36

Bảng-3.1 Bảng kết quả tính toán sức cản chuyển động 53

Bảng-3.2 67

Bảng -4.1 Bảng tổng mức đầu tư 72

Bảng -4.2 Bảng kế hoạch vay trả vốn đầu tư XDCB 73

Bảng -4.3 Bảng tổng hợp chi phí xây dựng 74

Bảng -4.4 Bảng tổng hợp chi phí thiết bị 77

Bảng-4.5 Bảng chi tổng hợp chi phí sản xuất 80

Bảng -4.6 Bảng phân tích hiệu quả kinh tế 82

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ thí nghiệm công nghệ tuyển mẫu ST 16 Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống sàng đập quặng nhà máy Minh Sơn 19 Hình 2.1 Trắc dọc tuyến đường ống vận tải quặng sắt từ khu khai thác về xưởng tuyển Minh Sơn 32 Hình 3.1 Mô hình dòng chảy trên các đoạn 50 Hình 3.2

(b) 58 Hình 3.3

mạng dẫn trên đoạn I - II 61

mạng dẫn trên V - VII 61 Hình 3.5 Mặt cắt đoạn ống đi dọc theo tuyến đường ô tô hiện có 63 Hình 3.6 Tuyến ống đi trên địa hình có góc dốc > 300 64 Hình 3.7 Tuyến ống đi trên giàn cầu vượt suối Lũng Vầy 64

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Mỏ sắt Sàng Thần do Công ty CP Đầu tư khoáng sản An Thông - Tập đoàn Hòa Phát quản lý và khai thác, là mỏ có trữ lượng lớn (khoảng 31 triệu tấn) thuộc địa phận xã Minh Sơn, huyện Bắc Mê, tỉnh Hà Giang Hiện nay mỏ đang khai thác giai đoạn 1 với công suất 3000 t/ngày và tiếp tục triển khai đầu

tư giai đoạn 2 với công suất dự kiến 3000 t/ngày (tổng công suất cả hai giai đoạn là 6000 t/ngày)

Ở giai đoạn 1, để vận chuyển quặng nguyên khai từ khu khai thác về xưởng tuyển mỏ đang sử dụng hình thức vận tải ô tô với cung độ vận tải L≈13,8 km Hình thức vận tải này tuy đáp ứng được yêu cầu vận tải hiện tại nhưng còn một số hạn chế nhất định, cụ thể:

- Phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, địa hình nên số ngày làm việc thấp ≈

200 ngày/năm, khó tăng được năng suất vận tải ảnh hưởng phần nào đến sản xuất của xưởng tuyển Minh Sơn

- Phải duy tu đường thường xuyên, địa hình phức tạp, thời gian làm việc trong ngày thấp ≈10 giờ/ ngày

- Chi phí giá thành v ận tải cao: 70000 đồng/ tấn vận chuyển [1]

Để khắc phục những hạn chế trên cần thiết nghiên cứu, lựa chọn phương

án vận tải phù hợp để tăng năng lực vận tải khi mỏ thực hiện khai thác giai đoạn 2, đồng thời đảm bảo mục tiêu giảm giá thành vận chuyển xuống mức thấp nhất có thể, góp phần mang lại hiệu quả kinh doanh cho Công ty nói riêng

và Tập đoàn Hòa Phát nói chung

Sau khi khảo sát hiện trường, điều kiện địa hình, địa chất và căn cứ vào tài liệu thu thập được từ Công ty cổ phần Đầu tư khoáng sản An Thông, tìm hiểu tính chất của quặng sắt cho thấy: [1]

- Đặc điểm và tính chất của quặng:

+ Độ cứng: Khu vực khai thác chính có độ kiên cố f = 4 ÷ 10

+ Độ ẩm: Lấy theo số liệu thực tế tại khu vực đã khai thác khoảng: W=20 ÷ 30 %

- Cỡ hạt quặng thô: Theo kích cỡ hạt đang khai thác và vận chuyển về xưởng tuyển: d = (0,5 ÷ 400) mm

- Điều kiện địa hình :

+ Địa hình phức tạp, góc nghiêng sườn tầng: γ = 300 ÷ 440

+ Địa chất: Ở chân núi là đá sỏi, cuội, cát kết, đá gaboro… nền đá cứng + Có nguồn nước ≈ 600 m3/h ở các khe suối tại khu vực lân cận

Do điều kiện địa hình phức tạp, độ ẩm của quặng cao nên việc thực hiện vận tải quặng bằng hình thức vận tải băng tải và đường sắt gặp nhiều khó khăn Hình thức vận tải bằng ô tô hiện nay còn nhiều hạn chế và không có tính liên tục, do vậy khó có thể đáp ứng năng lực vận tải khi tăng công suất xưởng tuyển

cả hai giai đoạn lên 6000 t/ngày

Công ty CP Đầu tư khoáng sản An Thông - Tập đoàn Hòa Phát cũng đã phối hợp với các Công ty tư vấn trong và ngoài nước và thấy rằng việc áp dụng phương pháp vận tải quặng sắt bằng sức nước để nghiên cứu vấn đề trên là phù hợp và có thể thực hiện được (tính chất quặng phù hợp với việc vận chuyển bằng phương pháp đường ống, tận dụng được địa hình dốc xuống, nguồn nước sẵn có, đảm bảo vận tải liên tục, không phụ thuộc nhiều vào thời tiết )

Vì vậy, việc nghiên cứu tính toán công nghệ cho hệ thống vận tải bằng đường ống là hết sức cần thiết với mục tiêu đảm bảo việc vận tải quặng sắt đủ

và phù hợp với điều kiện, chế độ làm việc và công nghệ hiện tại của xưởng tuyển Minh Sơn khi mỏ nâng công suất lên 6000 t/ngày cho cả 2 giai đoạn

2 Mục đích của đề tài

- Nghiên cứu áp dụng vận tải bằng sức nước để vận chuyển khoáng sản tại mỏ sắt Sàng Thần do Công ty CP Đầu tư khoáng sản An Thông quản lý

- Góp phần giảm chi phí và giá thành vận tải đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn cho Doanh nghi ệp

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Hệ thống vận tải quặng sắt bằng đường ống từ khu khai thác về xưởng tuyển quặng Minh Sơn

- Phạm vi nghiên cứu đề tài: Vận tải quặng sắt có kích cỡ hạt 0 ÷ 13mm (quặng sau khi khai thác được cấp vào hệ thống hố nhận, qua các khâu đập, sàng đưa kích cỡ hạt quặng xuống -13mm) về xưởng tuyển Minh Sơn bằng hệ thống vận tải đường ống

Tuyến ống vận chuyển được chọn từ mặt bằng trạm chuyển tải mức +960 xuống Xưởng tuyển mức +300, tổng chiều dài vận chuyển ≈ 9,44km (xem bản vẽ: Phương án vận tải đường ống)

4 Nội dung nghiên cứu

- Lập luận cứ lựa chọn phương pháp vận tải hợp lý

- Tính toán các thông số làm việc của hệ thống vận tải quặng sắt bằng đường ống từ mặt bằng sân công nghiệp mỏ Sàng Thần về xưởng tuyển Minh Sơn

- Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống vận tải đường ống

5 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

- Thu thập, phân tích và tổng hợp các số liệu thống kê

- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết, phân tích, tính toán các số liệu, áp dụng các công thức thực nghiệm

- Đánh giá kết quả tính toán

6 Ý nghĩa khoa học và cơ sở thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học:

- Xây dựng luận cứ khoa học về khả năng áp dụng hệ thống vận tải bằng đường ống để vận tải quặng sắt từ mặt bằng sân công nghiệp mỏ Sàng Thần về xưởng tuyển Minh Sơn

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở để tính toán, thiết kế hệ thống vận tải quặng sắt bằng sức nước từ mặt bằng sân công nghiệp mỏ Sàng Thần về xưởng tuyển Minh Sơn Đồng thời minh chứng cho tính khả thi và hiệu quả kinh tế hơn so với phương án vận tải đang sử dụng

7 Cấu trúc của đề tài

Luận văn được trình bày trong 5 chương, 93 trang, 13 bảng, 10 hình vẽ

và đồ thị

Luận văn đã được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ quý báu của các Thầy (Cô) trong bộ môn Máy và thiết bị mỏ, phòng sau Đại học trường Đại học Mỏ Địa Chất - Hà Nội, bạn bè và các đồng nghiệp tại Công ty Cổ phần Tư vấn đầu tư mỏ và công nghiệp - Vinacomin Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết

sâu sắc nhất đến thầy giáo hướng dẫn PGS TS Nguyễn Văn Kháng là người

đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo cho tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu

và làm luận văn Tác giả cũng chân thành gửi lời cảm ơn tới các bạn bè đồng nghiệp, cán bộ lãnh đạo Công ty, phòng ban và các thầy cô đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong cố vấn kỹ thuật, cung cấp các số liệu có liên quan phục

vụ cho công tác viết luận văn của tác giả

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ MỎ SẮT SÀNG THẦN - CÔNG TY

CỔ PHẦN ĐẦU TƯ KHAI THÁC KHOÁNG SẢN AN THÔNG 1.1 Điều kiện tự nhiên, địa chất và hệ thống giao thông trong khu vực

1.1.1 Tài nguyên và trữ lượng

Khu vực mỏ sắt Sàng Thần, thuộc địa bàn xã Minh Sơn, huyện Bắc Mê cách thành phố Hà Giang khoảng 55 Km Khu vực mỏ có diện tích 26ha, tổng trữ lượng địa chất của mỏ Sàng Thần là hơn 31 triệu tấn quặng sắt, mỏ có thời gian khai thác khoảng 30 năm Mỏ này có hai khu, trong đó khu A có diện tích 23ha và khu B có diện tích 3ha

1.1.2 Đặc điểm địa hình, khí hậu, thủy văn:

* Đặc điểm địa hình:

Khu vực mỏ sắt Sàng Thần, thuộc địa bàn xã Minh Sơn, huyện Bắc Mê cách thành phố Hà Giang khoảng 55 km Khu vực mỏ có diện tích 26ha Khu

mỏ thuộc vùng núi cao, hiểm trở, bề mặt địa hình bị chia cắt với nhiều vách

đá cao dựng đứng, góc nghiêng sườn tầng: γ = 30o ÷ 44o Căn cứ vào độ cao,

có thể chia địa hình khu vực mỏ thành 2 loại:

+ Địa hình có độ cao từ 250 - 500m: Loại địa hình này chiếm diện tích không lớn, chủ yếu là các thung lũng nhỏ hẹp nằm lân cận bên khu vực mỏ

+ Địa hình có độ cao từ 500 - 1200m: Đó là những dãy núi kéo dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, thường có độ dốc 30o ÷ 45o, có nơi 60o ÷ 70o Quặng sắt thường phân bố ở các hệ thống vách núi cao của loại địa hình này

* Đặc điểm mạng lưới thủy văn:

Vùng mỏ có hai hệ thống suối chính Lũng Thắng, Lũng Vầy với hướng chảy chung từ Bắc xuống Nam hoặc gần Bắc - Nam

Hệ thống các suối nhỏ cắt qua vùng mỏ chảy vào sông Gâm, từ sông Gâm đổ vào sông Lô ở Bình Ca phía bắc thành phố Tuyên Quang

Các sông suối ở đây không lớn, về mùa khô các suối gần như cạn hoặc

ít nước, có thể lội qua được Về mùa mưa lượng nước ở các sông suối rất lớn, thường gây lũ lụt tràn ngập khu vực thấp của xã Minh Sơn

* Đặc điểm khí hậu:

Khí hậu vùng mỏ thuộc khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ giữa ngày

và đêm cũng như giữa các mùa chênh lệch nhau khá lớn Nhiệt độ trung bình hàng năm 220C Nhiệt độ trong một ngày chênh lệch nhau trên 100C, hàng năm chỉ phân biệt được hai mùa

+ Mùa Đông từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau, nhiệt độ trung bình 150C, thấp nhất có thể tới 70C

+ Mùa Hè từ tháng 4 năm trước đến tháng 10 năm sau, tháng nóng nhất

là tháng 7, nhiệt độ có thể đến 370C

Vùng mỏ là nơi có chế độ mưa lớn nhất tỉnh Hà Giang, mưa nhiều nhất

từ tháng 6 đến tháng 8, đặc biệt có tháng mưa tới 25-26 ngày Lượng mưa lớn nhất có ngày tới ≈179mm, lượng mưa trung bình hàng năm là 2867mm

Độ ẩm trung bình hàng năm >80%, độ ẩm trung bình thấp nhất 70%, cao nhất trên 90%, ở các đỉnh núi cao quanh năm hầu như đều có mây

58-mù bao phủ

1.1.3 Đặc điểm địa chất công trình:

Khu vực mỏ Sàng Thần có ba hiện tượng địa chất động lực công trình cần quan tâm nghiên cứu là phong hóa và mương xói sạt lở đất

+ Hiện tượng phong hóa: Hiện tượng này xảy ra hầu như trên toàn bộ diện tích khu mỏ Bề dày của lớp vỏ phong hóa (0,5 ÷ 7,5)m, trung bình 2,5m

+ Hiện tượng mương xói: Do nằm ở địa hình tương đối cao (500 ÷ 1200)m nên bề mặt địa hình thường bị phân cách bởi hệ thống mương xói

+ Hiện tượng sạt lở đất vào mùa mưa: Hiện tượng này khá phổ biến nhưng trong phạm vi hẹp, mang tính cục bộ

1.1.4 Hệ thống giao thông vận tải trong khu vực:

Mỏ sắt Sàng Thần là một khu biêt lập thuộc miền rừng núi cao và hiểm trở điều kiện giao thông đặc biệt khó khăn Tuy nhiên, có thể đi đến Sàng Thần từ trung tâm thành phố Hà Giang theo đường quốc lộ 34, tiếp tục theo tỉnh lộ 176 dài khoảng 55 km đã được rải nhựa, sau đó theo con đường rải đá cấp phối dài khoảng 14 km vào trung tâm khu mỏ

Việc đi lại trong khu mỏ là rất khó khăn do địa hình phức tạp và thường xuyên bị sụt lở, điều này ảnh hưởng đến công tác khai thác và vận chuyển

1.1.5 Cung cấp nguyên nhiên vật liệu đầu vào:

+ Nguồn cung cấp nguyên, nhiên liệu:

Các loại nguyên liệu chính như sắt thép, xi măng lấy tại thành phố Hà Giang được vận chuyển đến công trình bằng ô tô và được bảo quản tại các kho vật tư trên công trường Các loại vật liệu khác như cát, sỏi, đá … được vận chuyển đến chân công trình bằng ô tô

Nguồn cung cấp nhiên liệu phục vụ sản xuất và thi công được lấy từ các đơn vị cung cấp trong địa bàn

+ Nguồn cung cấp điện nước:

Điện dùng trong thi công, sản xuất lấy từ đường điện hiện có do mỏ đầu tư điện áp 220V do Công ty điện lực Hà Giang cung cấp

Nước phục vụ cho sản xuất lấy tại nguồn nước sẵn có ở các khe nước khu vực lân cận

1.2 Hiện trạng công tác khai thác và vận tải quặng của mỏ:

= 2,1 ÷ 4 m3

pt min

Sản lượng bóc đất hiện nay ≈ 3 triệu m3/năm, sản lượng quặng ước đạt 600.000 t/năm Cung độ vận chuyển đất đá đổ thải L dt

1.2

xưởng

≈ 13,8 km Tuy nhiên chiều rộng tuyến đường tuyến đường nhỏ (4

÷ 5m), chất lượng đường xấu, độ dốc lớn (i>10%), riêng đoạn từ Cổng trời xuống chân núi r

năng suất vận tải

Chế độ làm việc hiện nay của mỏ:

• Số ngày làm việc trong năm: 200 ngày/năm

• Số giờ làm việc trong ngày: 10 giờ/ngày

Hiện nay chi phí đầu tư để mua sắm ô tô vận tải, xây dựng xưởng sửa chữa ô tô, xe máy để đáp ứng yêu cầu vận tải là rất lớn nên Công ty An Thông đã thực hiện dầu tư cho công tác vận tải như sau: [1]

+ Để vận tải đất đá thải và quặng nguyên khai từ khu khai thác ra trạm chuyển tải (dốc Đen) Công ty đã đầu tư khoảng trên 10 xe ô tô có trọng tải 16,7 tấn theo dự án ở giai đoạn 1

+ Để vận chuyển quặng nguyên khai từ dốc Đen về kho chứa quặng của xưởng tuyển Minh Sơn Công ty đang thực hiện hình thức thuê ngoài với

số lượng 30 xe ô tô có trọng tải 30 tấn theo hình thức trọn gói (giá thành cho 1 tấn vận chuyển với cung độ L = 13,8 km là 70.000 đồng/ tấn)

Việc thực hiện thuê ngoài này chỉ phù hợp trong một thời gian nhất định do một số hạn chế: Hợp đồng thuê chỉ có giá trị ngắn hạn từ 6 tháng đến

1 năm; giá thành vận tải biến động theo giá nhiên liệu đầu vào; không chủ động về mặt phương tiện vận tải cũng như điều hành sản xuất của Công ty

Công tác bảo dưỡng thường xuyên các thiết bị vận tải, xúc gạt của mỏ được thực hiện ngay tại mặt bằng Công tác sửa chữa khác từ cấp sửa chữa nhỏ trở lên Công ty sẽ thuê các đơn vị sửa chữa cơ khí trong vùng

1.3 Công tác chế biến của Công ty

1.3.1 Đặc điểm quặng nguyên khai:

+ Hematit: Dạng tấm kéo dài, bề mặt phẳng, nhẵn, đa số có kích thước

từ (0,1 – 0,3)mm x (0,3 – 3)mm

+ Martit: Tồn tại hạt nửa tự hình và tha hình với kích thước từ 0,5mm đến lớn hơn 2mm phân bố xâm tán trong nền đá

+ Pyrit: Tồn tại dạng hạt tha hình kích thước từ 0,1mm – 0,2mm phân

bố xâm tán rải rác trong nền đá

+ Galenit: Tồn tại dạng hạt tha hình kích thước hạt 0,04mm – 0,6mm Galenit phân bố xâm tán thành ổ hoặc thành mạch, đôi khi thành đám hạt trong nền đá Calcopyrit: Tồn tại dạng hạt tha hình kích thước từ 0,1mm – 0,5mm chúng phân bố xâm tán rải rác trong nền đá, đôi chỗ có quan hệ tiếp xúc phẳng với galenit

* Đặc điểm chất lượng quặng:

Kết quả nghiên cứu mẫu quặng sắt mỏ Sàng Thần, Bắc Mê, Hà Giang: Thân quặng sắt mỏ Sàng Thần nằm trong trầm tích lục nguyên cacbonat bị biến chất Tại đây lấy 2 mẫu nghiên cứu từ 2 thân quặng gốc và thân quặng eluvi và deluvi, kí hiệu ST1 và ST2 [1]

- Thành phần vật chất mẫu quặng

Các kết quả phân tích hóa học toàn phần, rơnghen, nhiệt vi sai, khoáng tướng và thạch học, phân tích cấp hạt và trọng sa chứng tỏ rằng:

+ Cả hai mẫu ST1 và ST2 đều thuộc loại quặng sắt nghèo, bị biến chất

và phong hóa khá mạnh, nhiều sét và khó tuyển

+ Mẫu ST1 có hàm lượng Fe 48,5 %, nghèo hơn mẫu ST2 52,05% Trong hai mẫu ST1 và ST2 có hàm lượng Mn là 0,40 và 0,61%) hàm lượng

Zn là 0,137 và 0,152% Hàm lượng As, S và P tương đối nhỏ (0,001 – 0,002%) Hàm lượng As, S và P của cả hai mẫu tương đối nhỏ (<0,002%)

+ Manhêtít là thành hàn khoáng vật chủ yếu trong mẫu, có độ hạt từ (0,01-1,00) mm phần lớn là (0,04 -0,2) mm Các khoáng vật mactit, hematit,

gơtit, limônit và hyđrôxit sắt phần lớn do quá trình phong hóa biến chất manhêtit tạo thành Manhêtit liên kết chặt chẽ với các khoáng vật sắt khác và phi quặng Các tổ hợp khoáng vật quặng hạt xâm nhiễm tương đối mịn và đều với phi quặng và đá tạo quặng

+ Các khoáng vật sunfua rất ít, thường nằm bên trong các hạt manhêtit, như pyrôtin, pyrit chancôpyrit, galenit,… có kích thước hạt nhỏ li ti

+ Trong mẫu quặng còn gặp một số khoáng vật nặng khác chứa Mn,

Cr, Zr,…

+ Các khoáng vật phi quặng chủ yếu là thạch anh, diệp thạch xericit, amphibol, caolinit và clorit Hàm lượng SiO2 của mẫu ST1 khá cao, tới 22,60%, còn mẫu ST2 chỉ là 14,40%

- Kết quả thí nghiệm tuyển mẫu ST1 và ST2 được nêu tại bảng-1.1:

Bảng- 1.1 Kết quả thí nghiệm tuyển mẫu ST

Mẫu Sản phẩm Thu hoạch (%) Hàm lượng Fe (%) Thực thu Fe (%)

Quặng tinh Quặng đuôi

Hình 1.1 Sơ đồ thí nghiệm công nghệ tuyển mẫu ST

Phân cấp

Tuyển trọng lực 1

Tuyển trọng lực 2

Tuyển từ Quặng nguyên khai

Nhận xét: [1]

+ Khi tuyển mẫu quặng ST1 có hàm lượng 48,38% Fe thu được quặng tinh có thu hoạch 54,50%, hàm lượng 65,14% Fe và thực thu 73,38% Fe Hàm lượng Fe trong quặng đuôi thải giảm xuống tới 28,51%

+ Khi tuyền mẫu ST2 có hàm lượng 52,94% Fe được quặng tinh có mức thu hoạch 60,02% Fe, hàm lượng 66,83% Fe và thực thu 73,38% Fe Hàm lượng Fe trong quặng đuôi thải giảm xuống tới 32,08%

+ Quá trình tuyển trọng lực sau nghiền 2 đều thu thêm được quặng tinh nhưng mức thu hoạch và thực thu Fe bộ phận cũng tương tự như của quá trình tuyền từ ướt, khoảng (20-30)% Nên có thể xem xét sản phẩm trung gian sau nghiền 2 đưa thẳng tuyển từ ướt để sơ đồ tuyển đơn giản hơn

+ Trong quá trình tuyển từ ướt, sản phẩm có từ 1 và 2 có thể gộp chung

và hàm lượng Fe>60% sản phẩm không từ khi tuyến ở từ trường 3000 Oe có hàm lượng ≈30% Fe có thể coi là dưới thải

+ Quặng tinh thu được có hàm lượng Fe khá cao (65 – 66)% Nếu lấy quặng tinh có hàm lượng Fe chỉ >(60-62)% chắc chắn còn có khả năng nâng mức thực thu Fe lên cao hơn nữa

Các khoáng vật sắt trong mẫu quặng gồm có manhetit, hematite, gơtit

và một ít limonit, trong đó manhetit là chủ yếu, có độ hạt từ 0,05 ÷ 1,00mm, nhưng phần lớn ở cấp hạt mịn 0,05 ÷ 0,50mm Các khoáng vật quặng xâm nhiễm mịn và đều trong toàn bộ mẫu quặng

Quặng gốc có hàm lượng sắt trung bình là 41,7 ÷ 42,24%

• Khối lượng riêng : 3,0 t/m3

• Độ kiên cố lớp đất đá (theo protodiaconov): f = 4 ÷ 10

Tinh quặng sản phẩm:

• Thể trọng rời: 2,3 t/m3

• Kích thước hạt lớn nhất (kích thước nguyên khai) Dmax=400mm

1.3.2 Công suất và chế độ làm việc của xưởng tuyển:

+ Công suất:

Công suất xưởng tuyển tính theo quặng nguyên khai cho 1 dây chuyền:

3000 t/ngày

+ Chế độ làm việc:

• Số ca làm việc trong ngày: 3 ca/ngày,

• Số giờ làm việc trong ca: 8h/ca,

• Hệ số sử dụng thời gian: 0,85

Căn cứ vào công suất và chất lượng lượng tinh quặng, chế độ làm việc của xưởng, công suất (quặng nguyên khai) vào tuyển sẽ là: 150 t/h

* Công nghệ tuyển khoáng: [1]

+ Mô tả lưu trình công nghệ tuyển

Quặng nguyên khai -350mm từ mỏ vận chuyển về bãi chứa bằng ô tô,

và được máy xúc cấp lên bun ke cấp liệu Quặng từ bun ke được máy cấp liệu xích cấp lên máy nghiền hàm để giảm kích thước cỡ hạt xuống còn -100mm, sau đó quặng được băng tải vận chuyển tới sàng rung SHP 150-2 có kích thước lỗ lưới Ø13& 60mm Sản phẩm trên sàng qua máng dẫn đổ trực tiếp vào máy đập phản kích xuống kích cỡ -13mm, sản phẩm của máy đập được băng tải B800 vận chuyển tới khu vực chứa sản phẩm -13mm

Sản phẩm dưới sàng rung SHP 150-2 có kích cỡ -13mm qua hệ thống rửa sét được phân chia thành 2 sản phẩm: sản phẩm có cỡ hạt +1 ÷ 13mm qua băng tải gân B800 vận chuyển tới khu vực chứa sản phẩm -13mm; sản phẩm

có cỡ hạt -1mm qua hệ thống máy tuyển từ 1 và tuyển từ 2 gồm 2 thành phần: sản phẩm tinh quặng được bơm về bể lắng quặng tinh theo từng ô một và luôn phiên tháo khô được máy bốc lên ô tô vận chuyển về kho chứa sản phẩm; quặng đuôi sau máy tuyển từ 1 kết hợp với quặng đuôi máy tuyển từ 2 gộp chảy xuống thùng bơm bùn đưa về khu vực chứa quặng đuôi để xử lý

Sơ đồ công nghệ tuyển quặng được thể hiện tại hình 1.2 sau:

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống sàng đập quặng nhà máy Minh Sơn (giai đoạn 2)

Từ những điều trình bày trên cho thấy mỏ sắt Sàng Thần nằm tại vị trí sâu, cách xa các trục đường giao thông chính, điều kiện địa chất, địa hình, thủy văn hết sức phức tạp gây rất nhiều khó khăn cho công tác khai thác vận

tải, sàng tuyển và tiêu thụ, ảnh hưởng tới hiệu quả kinh tế của sản xuất kinh doanh Vì vậy, cần phải tìm một phương án vận tải hơp lý hơn so với phương

án vận tải mà mỏ đang sử dụng nhằm giảm thiểu những khó khăn ở trên

CHƯƠNG 2 - LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VẬN TẢI HỢP LÝ

2.1 Các phương án vận tải

Căn cứ vào địa hình, khí hậu, thủy văn

khu mỏ Sàng Thần về xưởng tuyển Minh Sơn

Căn cứ vào công nghệ k hai thác, công nghệ tuyển quặng, hiện trạng

Để vận tải quặng nguyên khai từ khu khai thác mỏ Sàng Thần về xưởng tuyển Minh Sơn có thể sử dụng các phương án vận tải sau:

ừ dốc Đen (

tuyển Minh Sơn L ≈ 13,8 km (xem bản vẽ: Bản đồ hiện trạng)

: quặng nguyên khai được vận chuyển bằng ô tô từ dốc Đen ra đến ổng trời với cung độ L1 ≈ 2,84 km (sử dụng ô tô hiện có của công ty) Từ ổng trời quặng được

máng trượt có chiều dài L2 ≈ 648m, độ dốc trên 450 (hoặc bằng ô tô xuống chân núi ra cua số 01: L3 ≈ 5,45 km) vận chuyển xuống mặt bằng mức +454, uặng sẽ được máy gạt, máy xúc đánh đống và vận chuyển tới hệ thốn g bunke - cấp liệu tại mặt bằng mức + băng tải tổng chiều dài L3 ≈ 5,6 km vận chuyển

nguyên khai xưởng tuyển Minh Sơn (xem bản vẽ : Phương án vận tải băng tải)

dựng một hệ thống vận tải đường ống từ mặt bằng trạm chuyển tải số 1 mức +960 về xưởng tuyển Minh Sơn mức +300 ≈ 9,44 km

(xem bản vẽ: Phương án vận tải đường ống)

Ngoài các phương án nêu trên còn các phương án vận tải khác để vận tải quặng nguyên khai từ khu khai thác về xưởng tuyển Minh Sơn như vận tải bằng đường sắt và cáp treo Tuy nhiên các phương án này không có tính khả thi do gặp các hạn chế nhất định, cụ thể:

+ Vận tải đường sắt gặp khó khăn do tuyến đường có độ dốc lớn, hướng tuyến thay đổi nhiều, thi công phức tạp chi phí đầu tư ban đầu lớn, dễ xảy ra mất an toàn khi vận hành

+ Vận tải bằng hệ thống cáp treo thi công rất phức tạp, địa hình trên cao thường xuyên có gió mạnh nên vận hành không ổn định và dễ mất an toàn, chi phí đầu tư ban đầu lớn

+ Việc tiếp nhận và chuyển tải quặng không phù hợp với loại hình vận tải hiện có của Công ty CP An Thông (ô tô, máy xúc, kho chứa )

Với những hạn chế kể trên, luận văn chỉ tính toán cho các phương án vận tải ô tô, băng tải và đường ống để lựa chọn phương án hợp lý mà không xem xét phương án vận tải đường sắt và cáp treo

Để lựa chọn phương án vận tải hợp lí cần

i về các mặt kỹ thuật, vận hành và quản lý …

2.2.1 Phương án vận tải ô tô

Sử dụng ô tô có tải trọng 27 ÷ 30 tấn để vận chuyển quặng nguyên khai

từ khu khai thác theo đường hiện có về xưởng tuyển Minh Sơn

a

: [3]

ca

K Q

n = max. , xe (2.1) Trong đó:

• nc: Số lượng ô tô cần thiết

giai đoạn : Qmax = 6000 t

• K = 1,25 - Hệ số không điều hoà vận tải

• nca: Năng suất xe ô tô trong 1

n ca =Q ôtô.N , t/ (2.2) :

• Qôtô = 30 tấn x 0,85 = 25,5 t -

• N - Số chuyến ô tô chở được trong 1

ch

ng ck lv

T

T T T

N = −( + ) , / (2.3) Trong đó:

tb đ

x qđ qx

L x T

T T T

không lớn, điah hình phức tạp, lớn

2.1.2 Phương án vận tải bằng băng tải

- Quặng sắt nguyên khai được vận chuyển bằng ô tô từ khu khai thác dốc Đen → đến Cổng trời với cung độ L1 = 2,84 km sử dụng số ô tô hiện có của công ty và một phần ô tô thuê ngoài đang hoạt động

- Từ Cổng trời quặng sắt được vận chuyển xuống mặt bằng mức +454 bằng ô tô (hoặc bằng hệ thống máng trượt có chiều dài L2=648m, độ dốc trên

450) Quặng sau ra khỏi hệ thống máng trượt sẽ được máy gạt, máy xúc đánh đống và vận chuyển tới hệ thống bunke - cấp liệu bằng ô tô

- Tại mặt bằng mức +454 xây dựng một hệ thống bunke cấp liệu, và tuyến vận tải bằng băng tải với tổng chiều dài L3 = 5,6 km vận chuyển quặng về nguyên khai xưởng tuyển Minh Sơn

t T t n

K Q yc

Q

×

×

=

a Năng suất bốc rót, vận chuyển của hệ thống

Năng suất yêu cầu của hệ thống được xác định theo công thức: [2]

, (t/h) (2.5)

Trong đó:

• Q = 6000tấn, khối lượng quặng nguyên khai cần bốc rót, vận chuyển 1 ngày

• K = 1,2 - hệ số không điều hòa

• nt = 3 - số ca làm việc trong 1 ngày

• Tt = 6 - số giờ thực tế làm việc trong 1 ca

Thay số ta xác định được:

3 6 400

2 , 1 6000 yc

Qđ =Q ôtô.n , (t/h) (2.6)

Trong đó:

• Qôtô = 25,5 (tấn) - Khối lượng quặng trong thùng xe

• n - Số chuyến ô tô đổ được trong một giờ (chuyến/h)

• tqđ =0,86 phút - Thời gian quay lùi đổ của ô tô

• tđ = 0,6 phút - Thời gian ôtô đổ

• Qyc = 400 t/h - Năng suất yêu cầu cần vận tải

• kdh = 1,2 - Hệ số điều hòa bunke

• kbk = 0,85 - Hệ số chất đầy bunke

Thay số tính được: nbk = 1,23 chọn số bunke là 02 hố bunke

+ Dung tích của bunke (Vb ) [4]

b n bk

A

.

15 , 0 Vγ

≥ , (m3) (2.10) Trong đó:

• γ = 2,3 t/m3 - trọng lượng riêng vật liệu bốc xúc [1]

Chọn bunke có kích thước miệng 6 x 6 (m) với dung tích Vb= 82 m3

Hệ thống bun ke được lắp đặt các thiết bị máy cấp liêu lắc và bơm thoát nước Thông số kỹ thuật của các thiết bị xem bảng-2.2

Bảng-2.2 Đặc tính kỹ thuật các thiết bị

1 Cấp liệu lắc Q = 0 ÷ 280 t/h; Nđc = 11 kW;

2 Máy bơm thoát nước Q=20m3 H=36m Nđc=5,5 kW,

n=2900vòng/phút U=380/660V Lắp tại hố thu nước

, 1

B

β

γ C v ns k yc Q

• Qyc =400 t/giờ - Năng suất vận tải trong 1 giờ

• v = 2,0 m/s là vận tốc chuyển động của băng tải

• γ = 3,0 T /m3 - Khối lượng riêng của quặng nguyên khai

• kns = 550 - hệ số năng suất của băng tải (với băng tải 3 con lăn lòng máng α= 300)

• Cβ=0,98 - hệ số kể đến ảnh hưởng của độ dốc đặt băng đến năng suất vận tải

* sức cản chuyển động và công suất động cơ:

- Sức cản trên nhánh có tải được tính theo công thức:

Wct = Lg[(q + qb + q’l) ω cosβ ± (q + qb) sinβ], (N) (2.12)

- Sức cản trên nhánh không tải được tính theo công thức:

Wkt = Lg[(qb + q”l) ω cosβ + qb sinβ], (N) (2.13) Trong đó:

•

v

Q

6 , 3

q = - Khối lượng phân bố của vật liệu trên băng

• v - Vận tốc chuyển động của băng tải, v = 2,0 m/s

• q'l - Khối lượng phân bố của phần quay con lăn trên nhánh có tải, q'l = 22,2 kg/m

• q"l - Khối lượng phân bố của phần quay con lăn trên nhánh không tải, q"l = 8,5 kg/m

• qb - Khối lượng phân bố của 1m băng tải, qb = 14 kg/m

• ω - Hệ số sức cản chuyển động của băng tải, ω = 0,032 (với băng tải làm việc ở chế độ nặng, chiều dài L>100m)

• β - Góc nghiêng đặt băng, độ

• g = 9,81 m/s2 - Gia tốc trọng trường

• L - Chiều dài tuyến băng, m

- Công suất động cơ yêu cầu được xác định theo công thức:

η1000

1

,

1 W ct W kt v dtr

k dc

N = + , kW (2.14)

Ở đây:

• kdtr = 1,25 - Hệ số dự trữ công suất động cơ, tính đến khả năng làm việc quá tải của băng tải

• η = 0,85 - Hiệu suất của bộ truyền động

Thay giá trị các thông số vào các công thức (2.12) và (2.13) và (2.14) tính được kết quả công suất động cơ yêu cầu Căn cứ vào công suất tính toán, chọn loại động cơ thích hợp Đặc tính kỹ thuật của các băng tải xem bảng 2-3:

-2.3 Bảng kết quả tính toán đặc tính kỹ thuật các băng tải

2.1.3 Phương án vận tải bằng đường ống

Qua khảo sát thực tế địa hình, công nghệ khai thác, công nghệ tuyển xưởng tuyển Minh Sơn, xây dựng một hệ thống vận tải đường ống có năng suất Q=6000 t/ngày từ mặt bằng trạm chuyển tải số 1 mức +960 về xưởng tuyển Minh Sơn mức +300 Quặng sau khai thác được ô tô cấp vào hệ thống

hố nhận +960 → qua các khâu đập, sàng đưa kích cỡ hạt quặng xuống -13mm Sử dụng nước sẵn có (khoảng 600 m3/h) tại các khe suối quanh khu vực khai thác [1] để pha trộn quặng thành hỗn hợp thủy lực có

: ρh = 1400kg/m3 (nồng độ hỗn hợp S=20%) để vận tải về xưởng tuyển Minh Sơn bằng hệ thống vận tải đường ống, tuyến ống có chiều dài vận chuyển L = 9,44km

,

3 đoạn địa hình có đặc trưng riêng, cụ thể:

Cổng trời mức +905, đoạn này đi bám theo tuyến đường ô tô hiện có, địa hình chủ yếu đi bằng và các đoạn dốc ±100 với chiều dài L1 = 1200m

- Đoạn thứ hai: từ mức +905 khu vực Cổng trời xuống +455 (đường ống đi xuống dốc từ 35 ÷ 400 với chiều dài đoạn dốc L2 = 940m), tiếp

đó tuyến ống đi bám theo đường ô tô hiện có với chiều dốc xuống (góc dốc

<100 ) với chiều dài L3 = 4500m đi xuống mặt bằng mức +275

bằng mức +300 xưởng tuyển Minh Sơn, đoạn này tuyến ống vẫn đi theo tuyến đường ô tô hiện có với chiều dài L4 = 2800m, địa hình chủ yếu là lên dốc

Trắc dọc tuyến đường ống xem hình 2.1

Q Q

ca

ng

s γ 145m3/h (2.15) Trong đó:

• Qng = 6000 t/ngày - năng suất cần vận

• n = 3 - số ca làm việc trong một ngày

• tca = 6 giờ - số giờ làm việc trong một ca

• γ = 2,3 t/m3 - khối lượng riêng quặng nguyên khai

Q= − , m3/h (2.16) Trong đó:

=

:

:

v

Q d

3600

.

4

π

= , m (2.17) :

508

ρ

v d

• z - độ cao hình học của hệ thống đường ống (hiệu số độ cao giữa điểm cuối và diểm đầu của ống)

+ Thay các giá trị vào các công thức trên tính sơ bộ được chiều cao cột

áp cho toàn bộ tuyến đường ống, chi tiết xem bảng 2.4

:

η

ρ

1000

.H g Q

k

dtr

đc = , kW (2.19) :

• η=55% - hiệu suất làm việc của thiết bị

• kdtr = 1,15 - Hệ số dự trữ công suất động cơ

(2.19) tính sơ bộ công suất động cơ cho từng trạm bơm, chi tiết xem bảng 2.4

-2.4 Bảng kết quả tính toán đặc tính kỹ thuật các trạm bơm

Căn cứ vào lưu lượng, chiều cao cột áp và tính chất hỗn hợp yêu cầu cần vận chuyển, sơ bộ chọn máy bơm quặng có các thông số kỹ thuật sau:

- Lưu lượng bơm: Q=508 m3/h

- Áp lực đẩy của bơm: H=70 m

- Công suất động cơ: P=280 kW; U=660V

- Số lượng: 8 cái

2.3 Đánh giá và lựa chọn phương án phù hợp

Để lựa chọn phương án vận tải hợp lí cần phân tích ưu, nhược điểm cho từng phương án cụ thêt về các mặt kỹ thuật, vận hành, và quản lý …

2.3.1 Phương án vận tải ô tô

* Ưu điểm:

- Chuyên chở được vật liệu có cỡ hạt vận chuyển lớn

- Làm việc độc lập không phụ thuộc vào nguồn năng lượng cung cấp từ bên ngoài

- Đang được thực hiện ở giai đoạn 1 theo hình thức không đầu tư mua sắm thiết bị mà thuê vận tải trọn gói

- Vận tải không liên tục, hiệu quả sử dụng ô tô phụ thuộc nhiều vào thời tiết (thời gian làm việc chỉ ≈ 180 ngày/năm), khí hậu và địa hình phức tạp hay xảy ra hiện tượng sụt lở đất đá

- Chi phí sửa chữa thường xuyên tuyến đường lớn (do đường chóng hỏng vì mật độ phương tiện vận tải lớn)

- Ngoài ra còn phụ thuộc vào đối tác thực hiện vận tải thuê

- Gây ô nhiễm môi trường cảnh quan, dễ xảy ra mất an toàn khi số lượng xe lưu hành lớn

2.3.2 Phương án vận tải bằng băng tải

* Ưu điểm:

- Vận tải liên tục, năng suất tương đối ổn định

- Thiết bị đơn giản dễ chế tạo và sử dụng, chi phí vận hành và bảo dưỡng thường xuyên thấp

- Vận hành và điều độ sản xuất đơn giản, n ăng suất vận tải cao (đáp ứng được cho cả 2 giai đoạn), ô nhiễm môi trường được cải thiện hơn so với vận tải ô tô

*

2.3.3 Phương án vận tải bằng đường ống

Nhược điểm:

- Chi phí đầu tư lớn, tuyến băng chủ yếu đi trên cầu băng Chi phí đầu

tư cho thiết bị băng tải loại B1000 khoảng 15 triệu đồng/m Cần có hệ thống máy đập để giảm cấp hạt vận chuyển 0 ÷ 300mm

- Phải kết hợp với vận tải bằng ôtô, hệ thống máng trượt và máy xúc gạt, do vậy phụ thuộc nhiều vào độ ẩm của vật liệu vận chuyển

- Thi công gặp khó khăn do địa hình phức tạp, cần khoan khảo sát địa chất công trình

- Vẫn phụ thuộc nhiều thời tiết, khí hậu do phải kết hợp với vận tải ô tô

và các thiết bị xúc gạt

* Ưu điểm:

- Chi phí vận hành thấp, khối lượng lao động không lớn

- Vận hành và điều độ sản xuất đơn giản, năng suất vận tải cao, làm việc liên tục, ổn định, chiều dài vận tải lớn

- Bảo dưỡng, sửa chữa đơn giản, có khả năng tự động hóa cao