Nghiên cứu các yếu tố ảnh hởng đến quá trình kết bông và keo tụ của mùn than vùng quảng ninh

và khi sử dụng chất điện ly CaOH2 với mùn than vùng Cẩm Phả………… Hình 6.7: Đường cong lắng ứng với chi phí chất điện ly Al2S043 khi lắng đọng mùn than vùng Cẩm Phả………Hình 6.8: Đường cong

Lưu Quang Thuỷ

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng

đến quá trình kết bông và keo tụ của

mùn than vùng quảng ninh

Chuyên ngành: Tuyển khoáng

Lưu Quang Thuỷ

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng

đến quá trình kết bông và keo tụ của

mùn than vùng quảng ninh

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Hà Nội- 2007

Bộ môn Tuyển khoáng, Trường Cao đẳng Kỹ thuật Mỏ- Quảng Ninh

Mục lục

Lời cam đoan ……… …………

Mục lục………

Danh mục các bảng … ………

Danh mục các hình vẽ………

Mở đầu………

Chương 1 Công nghệ xử lý bùn nước ở các xưởng tuyển than………

1.1 Công nghệ xử lý bùn nước ở các xưởng tuyển than trên thế giới………

1.2 Công nghệ xử lý bùn nước ở một số xưởng tuyển than chính vùng Quảng Ninh………

1.3 Thực tế sử dụng chất kết bông, keo tụ trong các khâu xử lý bùn nước ở các xưởng tuyển than vùng Quảng Ninh………

Chương 2 Mùn than và chất kết bông, keo tụ………

2.1 Mùn than………

2.2 Chất kết bông và keo tụ………

2.3 ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến quá trình kết bông và keo tụ mùn than………

Chương 3 Mẫu nghiên cứu và chuẩn bị dung dịch chất kết bông, keo tụ…

3.1 Mẫu nghiên cứu………

3.2 Chuẩn bị dung dịch………

Chương 4 Nghiên cứu điều kiện ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình kết bông………

4.1 Cách tiến hành thí nghiệm………

4.2 Thí nghiệm với chất kết bông………

4.3 Đánh gía chung………

Chương 5 Quy hoạch thực nghiệm quá trình kết bông mùn than…………

5.1 Kết quả thí nghiệm………

5.2 Quy hoạch thực nghiệm………

5.3 Đánh giá chung………

Chương 6 Nghiên cứu sự tham gia của một số chất keo tụ đến kết quả lắng đọng………

6.1 ảnh hưởng của chi phí chất keo tụ (điện ly) đến kết quả lắng đọng, quá trình lắng đọng tự nhiên mùn than………

6.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của sự tham gia một số chất điện ly đến quá trình kết bông mùn than………

6.3 Đánh giá chung………

Kết luận……….………

Tài liệu tham khảo………

Phụ lục………

2

3

4

6

9

13

13

17

20

21

21

25

27

29

29

32

34

34

35

57

59

59

60

65

66

66

70

77

79

81

82

Danh mục các bảng

Bảng 3.1: Bảng thành phần độ hạt mùn than vùng Cẩm Phả………

Bảng 3.2: Bảng thành phần độ hạt mùn than vùng Vàng Danh………

Bảng 3.3: Thành phần các nguyên tố hoá học có trong mùn than…………

Bảng 3.4: Thành phần các ion có trong nước dùng thí nghiệm………

Bảng 4.1: ảnh hưởng của chi phí chất kết bông đến tốc độ lắng mùn than vùng Cẩm Phả………

Bảng 4.2: ảnh hưởng của chi phí chất kết bông VFA1099 đến tốc độ lắng mùn than vùng Vàng Danh………

Bảng 4.3: Quan hệ giữa các loại chất kết bông và vận tốc lắng tối ưu mùn than vùng Cẩm Phả………

Bảng 4.4: Quan hệ giữa nồng độ bùn than và vận tốc lắng tối ưu mùn than vùng Cẩm Phả………

Bảng 4.5: Quan hệ giữa nồng độ bùn than và vận tốc lắng mùn than Vàng Danh………

Bảng 4.6: Mối quan hệ giữa vận tốc tối ưu và thời gian khuấy………

Bảng 4.7: Thành phần độ hạt mùn than Cẩm Phả có dmax: 0.6, 0.3, 0.1 mm Bảng 4.8: Thành phần độ hạt mùn than Cẩm Phả phân bố theo hàm lượng cấp hạt – 0.074 mm………

Bảng 4.9: Thành phần độ hạt mùn than Vàng Danh phân bố theo hàm lượng cấp hạt – 0.074 mm………

Bảng 4.10: Mối quan hệ giữa kích thước hạt lớn nhất có trong mùn than vùng Cẩm Phả và vận tốc lắng tối ưu………

Bảng 4.11: Mối quan hệ giữa hàm lượng cấp hạt -0.074mm có trong mùn than vùng Cẩm Phả và vận tốc lắng tối ưu………

Bảng 4.12: Mối quan hệ giữa hàm lượng cấp hạt -0.074mm có trong mùn than vùng Vàng Danh và vận tốc lắng tối ưu………

Bảng 4.13: Quan hệ giữa tỷ lệ phối trộn thuốc và vận tốc tối ưu………

Bảng 5.1: Mức gốc và khoảng biến thiên các yếu tố………

Bảng 5.2: Kế hoạch thí nghiệm và vận tốc lắng tối ưu………

Bảng 5.3: Kết quả gia công số liệu thí nghiệm………

Bảng 5.4: Kết quả tính V’ và (V’- V i)2 ………

Bảng 6.1: Quan hệ giữa chi phí chất điện ly Al2(SO4)3 và tốc độ lắng của mùn than vùng Cẩm Phả………

29

30

32

33

39

42

43

46

46

50

51

52

52

54

54

54

56

59

61

61

64

68

Bảng 6.2: Quan hệ giữa chi phí chất điện ly Al2(SO4)3 và tốc độ lắng của mùn than vùng Vàng Danh……… Bảng 6.3: Vận tốc lắng tự nhiên của mùn than vùng Vàng Danh- Cẩm Phả

và khi sử dụng chất điện ly Ca(OH)2 với mùn than vùng Cẩm Phả………… Bảng 6.4: Quan hệ giữa chi phí chất Al2(SO4)3 tham gia vào quá trình kết bông mùn than vùng Cẩm Phả và tốc độ lắng tối −u……… Bảng 6.5: Quan hệ giữa chi phí chất Fe2(SO4)3 tham gia vào quá trình kết bông mùn than vùng Cẩm Phả và tốc độ lắng tối −u……… Bảng 6.6 : Quan hệ giữa chi phí chất Ca(OH)2 tham gia vào quá trình kết bông mùn than vùng Cẩm Phả và tốc độ lắng tối −u……… Bảng 6.7: Quan hệ giữa chi phí chất Al2(SO4)3 tham gia vào quá trình kết bông mùn than vùng Vàng Danh và tốc độ lắng tối −u………

Danh mục các hình vẽ

Hình 1.1: Mô hình khử nước than sạch cấp hạt -13mm………

Hình 1.2: Mô hình khử nước than cấp -1mm………

Hình 1.3: Sơ đồ xử lý bùn nước xưởng tuyển mỡ………

Hình 1.4: Sơ đồ xử lý bùn nước xưởng tuyển than II, Công ty tuyển than Cửa ông………

Hình 1.5: Sơ đồ xử lý bùn nước xưởng tuyển than Nam Cầu Trắng- Công ty tuyển than Hòn Gai………

Hình 3.1: Đường đặng tính độ hạt mẫu mùn than vùng Cẩm Phả…………

Hình 3.2: Đường đặng tính độ hạt mẫu mùn than vùng Vàng Danh………

Hình 4.1: Quá trình lắng đọng bùn trong ống đong………

Hình 4.2: Đồ thị lắng………

Hình 4.1: Đường cong lắng ứng với các chi phí của chất kết bông A110 đối với mùn than Vùng Cẩm Phả………

Hình 4.2: Đường cong lắng ứng với các chi phí của chất kết bông A120 đối với mùn than Vùng Cẩm Phả………

Hình 4.3: Đường cong lắng ứng với các chi phí của chất kết bông A130 đối với mùn than Vùng Cẩm Phả………

Hình 4.4: Đường cong lắng ứng với các chi phí của chất kết bông Việt Nam đối với mùn than Vùng Cẩm Phả………

Hình 4.5: Đường cong lắng ứng với các chi phí của chất kết bông VFA1099 đối với mùn than Vùng Cẩm Phả………

Hình 4.6: Đường cong lắng ứng với các chi phí của chất kết bông VFA Hình 4.7: Quan hệ giữa chi phí chất kết bông A110 và vận tốc lắng mùn than vùng Cẩm Phả………

Hình 4 8: Quan hệ giữa chi phí chất kết bông A120 và vận tốc lắng mùn than vùng Cẩm Phả………

Hình 4.9: Quan hệ giữa chi phí chất kết bông A130 và vận tốc lắng mùn than vùng Cẩm Phả………

Hình 4.10: Quan hệ giữa chi phí chất kết bông VN và vận tốc lắng mùn than vùng Cẩm Phả………

Hình 4.11: Quan hệ giữa chi phí chất kết bông VFA và vận tốc lắng mùn than vùng Cẩm Phả……… Hình 4.12: Quan hệ giữa chi phí chất kết bông VFA và vận tốc lắng mùn

15

15

16

18

19

30

31

34

35

36

37

37

38

38

39

40

40

41

41

42

-

than vùng Vàng Danh……… Hình 4.13: Quan hệ giữa loại chất kết bông và vận tốc lắng tối ưu mùn than vùng Cẩm Phả……… Hình 4.14 Đường cong lắng ứng với các nồng độ mùn than Cẩm Phả…… Hình 4.15 Đường cong lắng ứng với các nồng độ mùn than Vàng Danh… Hình 4.16: Mối quan hệ giữa nồng độ mùn than Cẩm Phả và vận tốc lắng… Hình 4.17: Mối quan hệ giữa nồng độ mùn than Vàng Danh và vận tốc lắng Hình 4.18: Đường cong lắng ứng với thời gian khuấy tiếp xúc mùn than vùng Cẩm Phả ……… Hình 4.19: Đường cong lắng ứng với thời gian khuấy tiếp xúc mùn than vùng Vàng Danh ……… Hình 4.20: Mối quan hệ giữa thời gian khuấy tiếp xúc và vận tốc lắng…… Hình 4.21: Đường cong lắng ứng với kích thước cấp hạt lớn nhất có trong mùn than vùng Cẩm Phả……… Hình 4.22: Đường cong lắng ứng với hàm lượng cấp hạt -0.074mm có trong mùn than vùng Cẩm Phả……… Hình 4.23: Đường cong lắng ứng với hàm lượng cấp hạt -0.074mm có trong mùn than vùng Vàng Danh……… Hình 4.24: Đường cong lắng ứng với tỷ lệ phối hợp chất kết bông VFA và chất kết bông Việt Nam ……… Hình 4.25: Mối quan hệ giữa tỷ lệ phối trôn và vận tốc lắng……… Hình 5.1: Đường cong lắng ứng với các loạt thí nghiệm 1, 2, 3, 4………… Hình 5.2: Đường cong lắng ứng với các loạt thí nghiệm 5, 6, 7, 8………… Hình 6.1: Đường cong lắng ứng với chi phí chất điện ly Al2(SO4)3 trong quá trình lắng đọng mùn than vùng Cẩm Phả………Hình 6.2: Đường cong lắng ứng với chi phí chất điện ly Ca(OH)2 và quá trình lắng đọng tự nhiên mùn than vùng Cẩm Phả……… Hình 6.3: Đường cong lắng ứng với chi phí chất điện ly Al2(SO4)3 và

quá trình lắng đọng tự nhiên mùn than vùng Vàng Danh………

Hình 6.4: Quan hệ giữa chi phí chất điện ly Al2(SO4)3 và tốc độ lắng của mùn than vùng Cẩm Phả……… Hình 6.5: Quan hệ giữa chi phí chất điện ly Al2(SO4)3 và tốc độ lắng của mùn than vùng Vàng Danh……… Hình 6.6: Vận tốc lắng tự nhiên của mùn than vùng Vàng Danh- Cẩm Phả

và khi sử dụng chất điện ly Ca(OH)2 với mùn than vùng Cẩm Phả………… Hình 6.7: Đường cong lắng ứng với chi phí chất điện ly Al2(S04)3 khi lắng

đọng mùn than vùng Cẩm Phả………Hình 6.8: Đường cong lắng ứng với chi phí chất điện ly Fe2(S04)3 khi lắng

đọng mùn than vùng Cẩm Phả………Hình 6.9: Đường cong lắng ứng với chi phí chất điện ly Ca(OH)2 khi lắng

đọng mùn than vùng Cẩm Phả………Hình 6.10: Đường cong lắng ứng với chi phí chất điện ly Al2(S04)3 khi lắng

đọng mùn than vùng Vàng Danh………Hình 6.11: Mối quan hệ giữa tốc độ lắng tối ưu và chi phí chất Al2(SO4)3tham gia vào quá trình kết bông mùn than vùng Cẩm Phả……… Hình 6.12: Mối quan hệ giữa tốc độ lắng tối ưu và chi phí chất Fe2(SO4)3tham gia vào quá trình kết bông mùn than vùng Cẩm Phả……… Hình 6.13: Mối quan hệ giữa tốc độ lắng tối ưu và chi phí chất Al2(SO4)3tham gia vào quá trình kết bông mùn than vùng Vàng Danh……… Hình 6.14: Mối quan hệ giữa tốc độ lắng tối ưu và chi phí chất Al2(SO4)3tham gia vào quá trình kết bông mùn than vùng Vàng Danh……… Hình 6.15: Quan hệ giữa chi phí chất kết bông, điện ly đến chiều cao cặnlắng của quá trình lắng đọng mùn than vùng Cẩm Phả……… Hình 6.16: Quan hệ giữa chi phí chất kết bông, điện ly đến chiều cao cặn lắng của quá trình lắng đọng mùn than vùng Vàng Danh………

Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Do sự tăng năng suất của Tập đoàn Công nghiệp Than- Khoáng sản Việt Nam, nên tại các Công ty tuyển than Cửa Ông, Hòn Gai, Vàng Danh, than nguyên khai có chất lượng thấp, hàm lượng cám- mùn cao (không đúng với yêu cầu thiết kế ban đầu) nên các thiết bị trong các khâu khử nước thường trong tình trạng quá tải, hiệu quả làm việc thấp, đặc biệt khâu xử lý cấp hạt mịn là bể cô đặc và hồ lắng ngoài trời Khâu xử lý bùn nước (bể cô đặc) là một công đoạn không thể thiếu trong toàn bộ công nghệ của các xưởng tuyển khoáng, do đó ảnh hưởng đến năng suất của xưởng tuyển, chi phí sản xuất và

đặc biệt là ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường, do nước tràn bể cô đặc không

được sử dụng tuần hoàn mà đưa ra bể lắng ngoài trời làm giảm hiệu quả của

bể lắng

Quá trình thu hồi bùn than cấp hạt mịn tại hệ thống bể cô đặc được trợ giúp bởi các chất kết bông thuộc họ Magnafloc để làm tăng nhanh quá trình lắng

đọng đt và đang được sử dụng Tuy nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu sâu rộng

về vấn đề nay cả về lý thuyết và thực tế ở Việt Nam

Để hoàn thiện thêm về lý thuyết sử dụng chất kết bông, keo tụ trong quá trình lắng đọng mùn than và có thể áp dụng vào khâu xử lý bùn nước, bảo vệ

môi trường tại các nhà máy tuyển vùng Quảng Ninh, đề tài “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình kết bông và keo tụ của mùn than vùng Quảng Ninh” là rất cần thiết

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là mùn than vùng Quảng Ninh

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là xác định các yếu tố ảnh hưởng của chất kết bông, keo tụ, tính chất mùn than đến quá trình kết bông và keo tụ mùn

than

3 Mục đích của đề tài

- Chọn loại chất kết bông và keo tụ thích hợp cho một số mùn than vùng

Quảng Ninh

- Xác định được các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến kết quả lắng đọng mùn than

- Bằng quy hoạch thực nghiệm lập được phương trình thực nghiệm mô tả mối quan hệ giữa vận tốc lắng tối ưu vào một số yếu tố công nghệ của quá trình kết bông mùn than

- Kiến nghị về việc sử dụng chất kết bông, keo tụ trong quá trình lắng đọng mùn than nhằm hoàn thiện công nghệ xử lý bùn nước và bảo vệ môi trường tại các xí nghiệm tuyển than

4 Nhiệm vụ của đề tài

- Thí nghiệm kết bông mùn than, tìm các giá trị tối ưu của các thông số công nghệ và mô tả mối quan hệ của từng yếu tố đến vận tốc lắng tối ưu của quá trình lắng

- Thí nghiệm keo tụ mùn than, tìm các giá trị tối ưu của các thông số công nghệ

- Lập quy hoạch thực nghiệm để xác định sự phụ thuộc của vận tốc lắng tối

ưu vào một số yếu tố công nghệ

5 Nội dung nghiên cứu

- Giới thiệu công nghệ xử lý bùn nước ở các xí nghiệm tuyển than vùng Quảng Ninh và trên thế giới

- Khảo sát thực trạng sử dụng keo tụ, kết bông trong khâu công nghệ xử lý

bùn nước ở các nhà máy tuyển than vùng Quảng Ninh

- Nghiên cứu tính chất của mùn than, chất kết bông, chất keo tụ mùn than

và mẫu thí nghiệm

- Thí nghiệm lắng đọng mùn than bằng chất kết bông và chất keo tụ

- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố: chi phí chất kết bông, nồng độ pha rắn mùn than, kích thước hạt lớn nhất của mùn than, hàm lượng cấp hạt

mịn mùn than, thời gian khuấy tiếp xúc, tỷ lệ phối hợp giữa chất kết bông VFA1099 và chất kết bông Việt Nam đến kết quả lắng đọng mùn than

- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của sự tham gia của một số chất keo tụ đến tốc

độ lắng, chiều cao lớp cặn lắng của quá trình kết bông mùn than

- Mô tả mối quan hệ của từng yếu tố đến vận tốc lắng tối ưu

- Lập quy hoạch thực nghiệm để xác định sự phụ thuộc của vận tốc lắng tối

ưu vào một số yếu tố công nghệ

6 Phương pháp nghiên cứu

- Lấy mẫu phân tích, thí nghiệm

- Thu thập và phân tích số liệu

- Bằng phương pháp thống kê toán học để tìm ra sự ảnh hưởng của chất keo

tụ, kết bông, tính chất mùn than đến quá trình kết bông và keo tụ của mùn than vùng Quảng Ninh

- Phương pháp phân tích hệ thống, so sánh để đánh giá kết quả lắng đọng

mùn than

7 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Bằng lý thuyết xác suất thống kê để tìm ra sự ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến quá trình kết bông và keo tụ của mùn than vùng Quảng Ninh Kết quả nghiên cứu cho phép có thể áp dụng tại các xưởng tuyển than vùng Quảng Ninh tại khâu bể cô đặc nhằm giải quyết các vấn đề thu hồi mùn than

và bảo vệ môi trường

8 Cấu trúc đề tài

Luận văn được trình bầy trong 100 trang, 6 chương, 52 hình, 28 bảng Luận văn được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình về học thuật và tạo điều kiện làm việc thuận lợi của các Thầy Cô giáo đặc biệt là TS Phạm Hữu Giang- Giảng viên hướng dẫn Trường Đại học Mỏ- Địa chất; các bạn đồng nghiệp; ltnh đạo, cán bộ, công nhân viên Công ty tuyên than Cửa Ông, Công

Tác giả xin gửi lới cám ơn đến tập thể ltnh đạo, cán bộ, công nhân Công ty tuyển than Cửa Ông, Hòn Gai, Nhà máy tuyển than Vàng Danh đt tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong công tác lấy mẫu và cung cấp các số liệu cần thiết cho nội dung của Luận văn

Chương 1 Công nghệ xử lý bùn nước ở các xưởng tuyển than

1.1 Công nghệ xử lý bùn nước ở các xưởng tuyển than trên thế giới

Sơ đồ công nghệ xử lý bùn nước ở các xưởng tuyển than trên thế giới rất đa dạng, xong có thể quy thành các khâu công nghệ và thiết bị sau:

* Khâu róc nước: là quá trình khử nước vật liệu cấp hạt lớn và nhỏ mà ở đó nước được chảy qua không gian giữa các hạt vật liệu dưới tác dụng của trọng lực Trong quá trình róc nước lại được chia ra: róc nước tự nhiên, róc nước có lực quán tính, róc nước có lực ly tâm

Các thiết bị được áp dụng trong các khâu này tại các xưởng tuyển than trên thế giới gồm:

+ Sàng khử nước được áp dụng rộng rti trong các nhà máy tuyển than Thường được sử dụng là sàng chấn động, sàng tĩnh lưới phẳng và lưới cong Lưới sàng dùng để khử nước thường có dạng khe với kích thước lỗ lưới là: 0.25; 0.5; 0.75 và 1.0 mm, riêng đối với sàng chấn động lưới sàng ở dạng lưới tấm đột lỗ có kích thước lỗ lưới 0.25- 1.0mm

+ Hố gầu khử nước gồm hai công đoạn: lắng đọng cám mịn bằng bể chính

và vận chuyển cám mịn ra ngoài bằng gầu nâng khử nước, các sản phẩm là cám mùn và nước tràn Hố gầu khử nước được dùng để khử nước than cấp -13mm

+ Ly tâm lọc khử nước: được dùng để khử nước cám hạt nhỏ và mịn Quá trình khử nước trong máy ly tâm được thực hiện chủ yếu do lực ly tâm tác dụng lên vật liệu khử nước và làm cho tốc độ khử nước xẩy ra nhanh hơn

* Khâu cô đặc bùn: là quá trình nâng cao hàm lượng pha rắn của bùn than Quá trình lắng đọng làm đặc bùn được thực hiện chủ yếu dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực li tâm và được áp dụng để giảm tỷ lệ L/R bùn than cấp hạt nhỏ mịn

-có năng suất nhỏ và hiệu quả làm việc không cao

+ Xoáy lốc khử nước: là thiết bị khử nước được áp dụng rộng rti trong các xưởng tuyển than để khử nước cấp hạt nhỏ và mịn Quá trình khử nước trong xoáy lốc được thực hiện chủ yếu bởi lực li tâm

Các thiết bị được áp dụng trong sơ đồ xử lý bùn nước tại các xưởng tuyển than trên thế giới ở khâu lọc gồm: lọc ép, lọc đĩa, lọc cao áp

Một số sơ đồ xử lý bùn nước các xưởng tuyển than trên thế giới được biểu diễn dưới dạng mô hình trong hình cho ở hình 1.1, 1.2

a Than sạch cấp -6mm Hố gầu Cám

Bể cô đặc Phễu cô đặc

Lọc băng tải

Bể lắng ngoài trời

Cám bùn NTH NTH

Lọc đĩa

Lọc băng tải

Than cấp -1mm Hố gầu Li tâm

Xoáy lốc Sàng khử nước

li tâm, sản phâm tràn hố gầu được đưa vào bể cô đặc lần Tại bể cô đặc thu

được hai sản phẩm: sản phẩm tràn tiếp tục được khử nước tại bể lắng ngoài trời, sản phẩm căn bể được đưa xuống phiễu cô đặc, nước tràn của phiễu cô

đặc được đưa xuống bể lắng ngoài trời, còn sản phẩm căn phiễu tiếp tục được khử nước tại máy lọc băng tải Tại lọc băng tải thu được 2 sản phẩm: sản phẩm cám và sản phẩm nước lọc được khử nước trong bể lắng ngoài trời

1.2 Công nghệ xử lý bùn nước ở một số xưởng tuyển than chính vùng Quảng Ninh

1.2.1 Công nghệ xử lý bùn nước tại xưởng tuyển than II công ty tuyển than Cửa Ông

Than nguyên khai sau khi được gia công và tuyển trong máy lắng, máy tuyển huyền phù (Xoáy lốc huyền phù), cấp hạt -1mm được khử nước trong các thiết bị như: Xiclon, sàng khử nước, bể cô đặc, hồ lắng ngoài trời cụ thể như sau:

Cấp hạt -1mm của sàng Φ1mm, sàng Φ6- Φ1mm (sau máy lắng) và nước

vệ sinh các tầng nhà được cấp vào xiclon; tại đây ta thu được hai sản phẩm: sản phẩm bùn được cấp vào bể cô đặc, sản phẩm cát được cấp vào sàng khử nước Φ0.5mm; qua sàng thu được hai sản phẩm: sản phẩm trên sàng được đưa vào máy ly tâm khử nước để thu hồi cám ướt, còn cấp hạt dưới lưới cùng với sản phẩm nước lọc của máy ly tâm quay lại xiclon Tại bể cô đặc cho ra hai sản phẩm: sản phẩm nước tràn bể được sử dụng làm nước tuần hoàn, sản phẩm cặn của bể cô đặc được cấp vào bể lắng ngoài trời sơ cấp tại đây thu được hai sản phẩm: than bùn I và nước tràn được cấp vào hồ lắng thứ cấp Tại hồ lắng thứ cấp cặn lắng được bơm bùn hút đổ vào hố bùn, còn nước tràn sử dụng tuần hoàn

Bùn than trước khi vào bể cô đặc được cấp vào bể ổn áp sau đó được cấp vào bể ở độ sau tử 1 đến 1.2m so với bề mặt bể (tránh làm sáo động vùng làm việc của bể) Để tăng sự lắng đọng than tại bể cô đặc, người ta sử dụng chất kết bông họ magnafloc (loại VFA1099 do Pháp sản xuất), được hoà lotng ở nồng độ nhỏ hơn hơn hoặc bằng 0.05%

Hình 1.4: Sơ đồ xử lý bùn nước xưởng tuyển than II

Công ty tuyển than Cửa Ông

1.2.2 Công nghệ xử lý bùn nước xưởng tuyển than Nam Cầu Trắng- Công

ty tuyển than Hòn Gai

Than nguyên khai sau khi được gia công và tuyển trong máy lắng và Xoáy lốc huyền phù

Than cấp hạt -1mm dưới sàng khử nước than sạch máy lắng được cấp vào xiclon phân cấp; xiclon cho ra hai sản phẩm: sản phẩm bùn tràn được cấp vào

bể cô đặc, sản phẩm cát được cấp vào máng xoắn nhằm nâng cao chất lượng của bùn than, máng xoắn cho ra hai sản phảm: sản phẩm than sạch và sản

Nước TH

Hồ lắng ngoài trời thứ cấp

Than bùn II

phẩm đá thải, cả hai sản phẩm này được cấp vào hai hệ thống xiclon cô đặc; tại hai hệ thống này đều thu được hai sản phẩm là sản phẩm cát và sản phẩm bùn Sản phẩm cát được đưa xuống sàng khử nước, sản phẩm bùn tràn được

đưa vào bể cô đặc Tại sàng khử nước sản phẩm đá thải máng xoắn thu được cám đá (trên sàng) và sản phẩm dưới sàng được đưa vào bể cô đặc; tại sàng khử nước sản phẩm than sạch của máng xoắn thu được hai sản phẩm: sản phẩm trên sàng đi vào máy ly tâm, sản phẩm dưới sàng quay lại xiclon

Hình 1.5: Sơ đồ xử lý bùn nước xưởng tuyển than Nam Cầu Trắng-

Công ty tuyển than Hòn Gai

Hồ lắng ngoài trời NTH

Xiclon Máng xoắn

Cấp hạt -1mm

1.3 Thực tế sử dụng chất kết bông, keo tụ trong các khâu xử lý bùn nước

ở các xưởng tuyển than vùng Quảng Ninh

Trong các nhà máy tuyển than vùng Quảng Ninh, chỉ có Công ty tuyển than Cửa Ông và Công ty tuyển than Hòn Gai là sử dụng chất keo tụ và chất kết bông vào quá trình lắng đọng than trong bể cô đặc còn các nhà máy tuyển than khác thì không sử dụng

Tại Công ty tuyển than Cửa Ông sử dụng chất kết bông tại bể cô đặc trong Nhà máy tuyển than II Chất kết bông sử dụng thuộc họ Magnafloc loại VFA1099 do Pháp sản xuất là các chất plimer cao phân tử Trong quá trình sử dụng, chất kết bông được pha chế với nồng độ nhỏ hơn hoặc bằng 0.05% theo thể tích, chi phí chất kết bông là 110g/t, nồng độ bùn than dao động trong khoảng 120-180g/l Ngoài ra, Công ty còn sử dụng chất kết bông R5230 thuộc

họ Praestol do Đức sản xuất để tiếp tục lắng đọng bùn than tại hồ lắng ngoài trời thứ cấp (hồ GAP) để tăng năng suất làm việc của hồ lắng

Tại Công ty tuyển than Hòn Gai chỉ sử dụng chất kết bông thuộc họ Praestol loại R5230 do Đức sản xuất, là các chất polimer hữu cơ cao phân tử Trong quá trình sử dụng chất keo tụ được pha chế với nồng độ nhỏ hơn hoặc bằng 0.05% theo thể tích, chi phí chất kết bông là 100g/t, nồng độ bùn than dao động trong khoảng 100-150g/l, giá mua chất kết bông là 1.7$/kg

Các chất keo tụ đa điện ly và các chất keo tụ vô cơ (chất điện ly), đt không

được sử dụng tại các xưởng tuyển than vùng Quảng Ninh

Chương 2 Mùn than và chất kết bông, keo tụ

2.1 Mùn than

2.1.1 Khái niệm về mùn than

Than là hợp chất hữu cơ tồn tại trong tự nhiện ở dạng thể rắn, mà thành phần chủ yếu của than gồm: Cacbon, Ôxy, Hyđrô và Nitơ

Nguồn gốc của than: có nhiều quan điểm về nguồn gốc của than, tuy nhiên quan điểm đúng đắn hơn cả là than có nguồn gốc thực vật[6] Do các hoạt

động địa chất mà thực vật bị vùi sâu dưới lòng đất, dưới tác động của các yếu tố: thời gian, nhiệt độ, áp suất mà thực vật (Xenlulo) bị phân huỷ tạo thành các hợp chất hữu cơ thể khí và than

Than khi vỡ vụn (giảm kích thước) do các quá trình khai thác, vận chuyển, gia công, chế biến (các quá trình đập, nghiền, sàng, phân tuyển ) sẽ tạo ra mùn than Do đó mùn than có các đặc điểm sau:

- Có kích thước nhỏ: thường có kích thước d <0,5mm;

- Có diện tích bề mặt lớn;

- Có góc dốc tự nhiên cao, thường là từ 70-750;

- Có trọng lượng nhỏ, dễ sinh bụi, dễ vón cục;

- Khó khử nước, khó phân tuyển;

- Có các tính chất chung của than (nghiên cứu ở phần 2.1.2 chương 2)

2.1.2 Tính chất hoá lý bề mặt bùn than

2.1.2.1 Tính chất vật lý[2]

Tính chất vật lý của than và tạp chất có ảnh hưởng đến sự lựa chọn mẫu, hiệu quả quá trình tuyển và hiệu qủa của các thiết bị khử nước, phân cấp than Thành phần hữu cơ trong than là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến độ bền cơ học

và sự tạo mùn than Các tính chất vật lý của than có nhiều như: khối lượng riêng, góc dốc tự nhiên, độ bền cơ học, độ cứng, độ giòn, tính đàn hồi, hệ số

ma sát, tính dẫn điện… Trong phần này, chỉ đề cập đến một số tính chất tiêu biểu của than mà nó ảnh hưởng lớn đến quá trình tuyển trọng lực, khử nước và phân cấp than

a Khối lượng riêng

Khối lượng riêng của than phụ thuộc vào thành phần thạch học, giai đoạn biến chất và sự tham gia của các khoáng vật đi kèm

- Khối lượng riêng thực là khối lượng riêng than trong một đơn vị thể tích

- Khối lượng riêng thực của vật chất không có tro được làm sạch ở dạng khô được gọi là khối lượng riêng của khối than hữu cơ và được tính theo công thức sau:

ρ0=(100ρ- 2700A)/(100-A)

Trong đó:

ρ0 : khối lượng riêng thực của than khô được xác định trong mẫu

2700: điều kiện áp dụng KLR trung bình của tạp chất khoáng trong than A: Độ tro của than ở dạng khô

Từ công thức trên, ta thấy khối lượng riêng của than phụ thuộc vào độ tro của than Thành phần của tro gồm các oxyt như: sắt, Silic, nhôm, canxi, manhê, kali, phôtpho, natri

- Khối lượng riêng giả là khối lượng riêng trong một đơn vị thể tích xốp,

đối với than đá khối lượng riêng giả nằm trong khoảng từ 1200-1350kg/m3

- Khối lượng riêng đổ đầy là tỷ số giữa khối lượng của chúng với thể tích dụng cụ chứa Khối lượng riêng đổ đầy phụ thuộc vào kích thước cục, thành phần hữu cơ và độ ẩm của than, nó phụ thuộc chủ yếu vào góc dốc tự nhiên khi chất đầy than Mức chất đầy than phụ thuộc vào hệ số ma sát giữa các cục than Góc dốc tự nhiên của than antraxit bình thường dao động trong khoảng 17- 300, đối với than giai đoạn biến chất góc dốc trung bình dao động trong khoảng từ 35- 400, đối với than hạt nhỏ góc dốc từ 45-500, đối với mùn than góc dốc 70-750

b Độ bền cơ học

Độ bền cơ học được đặc trưng bằng tính đập, độ giòn, độ cứng, độ bền nhiệt…

- Tính đập của than nói lên khả năng chống lại sự phá huỷ do tác động nén của than, nó phụ thuộc vào chất bốc của than

- Độ giòn của than là tính chất bị phá huỷ dưới tác dụng cơ học của than

Độ giòn của than phụ thuộc vào thành phần thạch học của than

- Độ cứng của than là khả năng chống lại sự xuyên thủng của vật chất cứng hơn tác dụng vào chúng Để xác định độ cứng ngưới ta áp dụng phương pháp Vicker Độ cứng của than phụ thuộc vào hàm lượng chất bốc của than

c Hệ số ma sát

Hệ số ma sát của than phụ thuộc vào mác than và môi trường vận chuyển

Hệ số ma sát trong môi trường không khí bao giờ cũng lớn hơn hệ số ma sát trong môi trường nước Ngoài ra hệ số ma sát còn phụ thuộc vào loại vật liệu chế tạo máng hoặc băng tải

2.1.2.2 Tính chất hoá học[2]

a Thành phần hoá học than

Thành phần các nguyên tố có trong than gồm: Cacbon, Ôxy, Hyđrô và Nitơ Có thể xác định được thành phần các nguyên tố khi đốt than theo nhiệt

độ đốt lý thuyết Tuy nhiên, các nguyên tố Cacbon, Ôxy, Hyđrô không những

có trong than mà nó còn có trong các tạp chất khoáng lẫn trong than Các nguyên tố này thường được xác định bằng phân tích hoá Kết quả phân tích các nguyên tố thường được hiệu chỉnh lại thành khối lượng không có tro theo công thức sau:

X= 100Xa/[100-(Wa-Ma)]

Trong đó: Xa: hàm lượng nguyên tố, %

Wa: Độ ẩm của than, %

Ma: hàm lượng các vật chất khoáng, %

- Chất bốc của than ký hiệu là V là phần dễ cháycó trong than Hàm lượng chất bốc có trong than phụ thuộc vào điều kiện tác dụng của nhiệt độ như: nhiệt độ đốt và thời gian đốt, vì thế cách xác định hàm lượng chất bốc phải căn cứ vào điều kiện tiêu chuẩn Chất bốc của than không có tro được thể hiện theo công thức sau:

Qs= 4.18[81C+300H-26(O-S)], kJ/kg

Công thức tính chính xác nhiệt trị theo hàm lượng các nguyên tố như sau:

Qi= 4.18[81(C-3O/8)+(459O/8)+345(H-O/16)+25S-6(W+9H)], kJ/kg

b Thành phần không hữu cơ trong than

Thành phần không hữu cơ có trong than gồm độ ẩm và tạp chất khoáng

- Độ ẩm là lượng nước có trong than, nó có ảnh hưởng lớn đến nhiệt trị của than cũng như các quá trình chuẩn bị khoáng sản và vận chuyển than Độ ẩm của than phụ thuộc vào điều kiện thành tạo, mức độ ôxyhoá của than, phụ thuộc vào thành phần thạch học của than và các yếu tố khác Độ ẩm của than

được phân thành hai loại độ ẩm ngoài và độ ẩm trong Độ ẩm bên trong của than nâu đến 17%, than ngọn lửu dài từ 8-10% và trong than cốc là 2-4% Độ

ẩm ngoài dao động từ 4-7% đối với than cục Độ ẩm ngoài có ảnh hưởng đến vận tải và các khâu chuẩn bị khoáng sản

- Lưu huỳnh có trong than tìm thấy được ở dạng kết hợp với các nguyên tố khác ở dạng khoáng vật như: Pirit, makzit, sunphat sắt và một số tham gia vào thành phần hữu cơ của than Hàm lượng lưu huỳnh sunphat trong than không

- Hỗn hợp khoáng chứa trong than có thể chia làm bốn nhóm:

+ Nhóm khoáng vật lẫn vào than bùn ở dạng mtnh vỡ gồm thạch anh, mika, piroxen, ampitbôn silicat, nhiều hơn cả là khoáng vật sét và thạch anh + Khoáng vật được tách ra trong quá trình hoà tan sau đó tràn vào than gồm khoáng vật pirit, mackazit, canxi cacbonat, mângn và sắt

+ Khoáng vật lẫn vào khi đất đá hoà tan được hình thành với than như: nước sắt sunfat, nước sunfat mangan, sunfat chi, kẽm

+ Khoáng vật ở dạng mtnh vỡ lẫn vào than khi khai thác gồm các khoáng vật cao lanh, silicat, thạch anh, mika

2.2 Chất kết bông và keo tụ

2.2.1 Cơ chế tác dụng lắng đọng của chất kết bông

Chất kết bông là các chất polymer có khối lượng phân tử lớn, mang điện tích, có khối lượng riêng nhỏ hơn 1000 kg/m3 thường 600-800 kg/m3, được sử dụng rộng rti trong nhiều ngành công nghiệp như mỏ, thuỷ luyện, hoá chất, cấp nước đô thị, xử lý nước thải… trong tuyển khoáng chúng được sử dụng chủ yếu để làm đông tụ hạt khoáng dạng rắn trong khâu xử lý bùn nước

Cơ chế đông tụ hạt khoáng (kết bông): do bề mặt các chất kết bông có thể mang điện tích âm (anion), điện tích dương (cation) nên cơ chế hoạt động của

nó chủ yếu dựa trên sự trao đổi điện tích dọc theo chiều dài phân tử của thuốc với điện tích bề mặt các hạt khoáng (lớp điện tích kép của hạt khoáng), khi đó phân tử chất kết bông đóng vai trò là cầu nối để liên kết các hạt khoáng tạo

thành tổ hợp hạt khoáng có kích thước lớn hơn ở dạng sốp (dạng bông) và dẫn

đến tốc độ lắng nhanh hơn

2.2.2 Cơ chế tác dụng lắng đọng của chất keo tụ

Rất nhiều quá trình công nghệ có liên quan đến vấn đề khử nước và làm trong nước, trong đó việc tách nhanh và triệt để các chất lỏng và chất rắn lơ lửng là yếu tố quyết định Quá trình trên cũng được dùng để xử lí nước sinh hoạt và nước thải

Để tăng cường và làm tốt việc tách chất lỏng và chất rắn lơ lửng (huyền phù), người ta thường dùng các chất keo tụ hữu cơ tổng hợp, các chất đa điện

ly hoặc các chất điện ly vô cơ

Praeston thuộc vào loại chất đa điện li, có lĩnh vực ứng dụng rất rộng rti

Do bùn và huyền phù đem xử lí rất đa dạng nên người ta chế ra các loại praeston có đặc tính và thành phần khác nhau sao cho phù hợp với đặc tính của huyền phù cần xử lí, với quá trình xử lí được dùng, kết quả xử lí đạt được tối ưu Do vậy, cần phải thí nghiệm để lựa chọn loại thuốc nào tốt nhất trong

số các loại praeston Nhìn chung, các quá trình cồng nghệ được nghiên cứu là:

- Làm trong hoặc cô đặc bùn (huyền phù) có dùng chất keo tụ để tăng khả năng lắng đọng hoặc lọc các hạt rắn

- Khử nước bùn đt cô đặc bằng phương pháp cơ giới Điều quan trọng là lựa chọn được loại praeston thích hợp để sử dụng đúng cho các quá trình trên Trong luận văn này, tác giả nghiên cứu ảnh hưởng của chất điện ly vô cơ

đến quá trình lắng đọng mùn than

Khi sử dụng chất điện ly (vô cơ) chủ yếu là các kim loại hoá trị cao như

Al3+, Fe2+(3+), Ca2+… trợ giúp cho quá trình lắng đọng mùn than gọi là hiện tượng keo tụ bởi chất điện ly

Bản chất của hiện tượng này liên quan đến sự thay đổi thế Zêta của hạt khoáng khi cho thêm chất điện ly vào huyền phù Các hạt khoáng mịn trong môi trường nước luôn luôn mang điện tích, điện tích của hạt khoáng mịn liên

quan đến lớp điện tích kép trên bề mặt hạt khoáng Các ion ở bề mặt vỡ của hạt khoáng vật thường không cân bằng, hoặc ion (+) hoặc ion(-) chiếm ưu thế Theo nhiều kết quả nghiên cứu mùn than là các hạt bề điện tích (-) các ion(+) trong dung dịch do lực hút tĩnh điện được hút vào bề mặt hạt than, tập trung thành một lớp bao quanh gọi là lớp ranh giới hay lớp Sterm Bên ngoài lớp ranh giới là lớp khuếch tán, lớp này có nồng độ các ion(+) giảm dần theo khoảng cách tới bề mặt hạt than cho đến khi cân bằng với nồng độ của chúng trong dung dịch Như vậy các ion ở gần hạt than tạo nên một lớp điện tích kép

Sự chênh lệch điện thế giữa bề mặt trượt của hạt than với bên ngoài gọi là thế Zêta Giá trị thế Zêta phụ thuộc vào thế bề mặt và nồng độ, hoá trị của các ion ngược dấu Các hạt than khi tiến gần nhau thì chịu ác dụng của hai lực: lực hút tương hỗ và lực đẩy tĩnh điện Lực đẩy tĩnh điện phụ thuộc vào thế Zêta và ngăn cản các hạt tiếp xúc nhau Để có thể tiến sát lại nhau tới được khoảng cách mà lực đẩy tương hỗ chiếm ưu thế thì các hạt khoáng phải qua một hàng rào năng lượng khi cho thêm chất điện ly vào thì thế Zêta của các hạt than sẽ giảm và làm giảm hàng rào năng lượng Các hạt than dễ dàng tiến gần nhau và tạo ra các tổ hợp liên kết dưới tác dụng của lực phân tử[3]

2.3 ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến quá trình kết bông và keo tụ mùn than

2.3.1 Chi phí chất kết bông và keo tụ

Chi phí chất kết bông và keo tụ (điện ly) ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lắng đọng mùn than Khi chi phí chất kết bông và chất điện ly nhỏ, sẽ tạo ra tổ hợp các hạt khoáng có kích thước nhỏ và khi đó tốc độ lắng của quá trình lắng

đọng mùn than nhỏ Khi chi phí chất kết bông và chất điện ly lớn, sẽ tạo ra tổ hợp các hạt khoáng có kích thước lớn sẽ làm tăng tốc độ lắng đọng mùn than Nếu chi phí chất kết bông, keo tụ tăng quá múc làm cho độ nhớt của mùn than tăng lên do đó, làm cho tốc độ lắng của quá trình lắng đọng mùn than giảm

Để có kết quả lắng đọng mùn than bằng chất kết bông và chất điện ly cao, cần xác định được chi phí chất kết bông và chất điện ly hợp lý

2.3.2 Nồng độ pha rắn và độ (mùn than) trong bùn

Nồng độ pha rắn (mùn than) trong bùn có ảnh hưởng lớn đến quá trình lắng

đọng, nếu nồng độ pha rắn mùn than cao sẽ làm tăng sự rơi vướng mắt của hạt khoáng, làm tăng độ nhớt của môi trường, do đó sẽ làm giảm vận tốc lắng tối

ưu của quá trình lắng đọng mùn than bằng chất kết bông và chất điện ly Tuy nhiên, ta cần xác định được nồng độ pha rắn mùn than hợp lý để đảm bảo

được về mặt tốc độ lắng và năng suất của quá trình lắng đọng mùn than

Khi lắng đọng mùn than, hàm lượng cấp hạt mịn tăng sẽ làm giảm tốc độ lắng đọng của mùn than và làm tăng độ nhớt của mùn than Tốc độ lắng đọng mùn than tỷ lệ thuận với kích thước hạt của mùn than

2.3.3 Khuấy trộn mùn than

Bùn đem xử lí với dung dịch chất kết bông, keo tụ cần phải khuấy trộn thật

kĩ để sao cho các hạt lơ lửng chứa trong bùn có cơ hội tiếp xúc với nhóm hoạt tính của chất kết bông và chất keo tụ (polyme) và phản ứng với nó Để đảm bảo đạt được điều kiện khuấy trộn lí tưởng như trên, một lượng nhỏ chất kết bông và chất keo tụ phải được phân bố đều và nhanh vào trong bùn, song tốc

độ khuấy không được quá lớn và thời gian khuấy không nên quá lâu để tránh cho các tổ hợp hạt khoáng mới tạo thành không bị vỡ và bị phá huỷ

2.3.4 Tích chất của mùn than và nước dùng lắng đọng

Các chất điện li hoà tan trong pha lỏng của bùn, quyết định độ cứng, độ pH

và độ dẫn điện của bùn Các chất điện li này có thể ảnh hưởng đến đặc tính bề mặt của các hạt lơ lửng, các hạt này đóng vai trò quan trọng trong việc kết hợp với chất kết bông, chất keo tụ cũng như là đến tính chất kết bông và keo tụ của bản thân các loại chất kết bông, chất keo tụ

Chương 3 Mẫu nghiên cứu và chuẩn bị dung dịch

chất kết bông, keo tụ 3.1 Mẫu nghiên cứu

Mẫu mùn than được lấy tại Nhà máy tuyển than II Công ty tuyển than Cửa

Ông và Xưởng tuyển than Vàng Danh Vị trí lấy mẫu là dòng bùn trước khi cấp thuốc kết bông vào bể cô đặc, sau đó, để lắng đọng, gạn, sấy khô và lấy khoảng 30kg mẫu mùn than, đưa về phòng thí nghiệm

Mẫu được trộn điều, giản lược và được chia thành các mẫu phân tích và thí nghiệm Trong đó, có mẫu đem phân tích rây, phân tích độ ẩm và các mẫu thí nghiệm lắng đọng

3.1.1 Thành phần độ hạt của mẫu nghiên cứu

Mẫu phân tích của hai xưởng tuyển đưa phân tích rây trên các rây có kích thước lỗ lưới 0.6; 0.3; 0.1; 0.074mm, kết quả phân tích rây mẫu mùn than xưởng tuyển than Cửa Ông cho ở bảng 3.1, mẫu mùn than xưởng tuyển than Vàng Danh cho ở bảng 3.2

0 10

3.1.2 Thành phần các nguyên tố trong mùn than

Mẫu mùn than sau khi đ−ợc phân tích, xác định đ−ợc thành phần hoá học của các nguyên tố chứa trong than cho trong bảng 3.3

Bảng 3.3: Thành phần các nguyên tố hoá học có trong mùn than

Zn: 0.75% SiO2: 11.4% Mn: 0%

3.2.1 Chuẩn bị dung dịch chất kết bông

Cho 0,5 g bột magnafloc vào bình khô có dung tích 100 ml, thêm 3 ml cồn mêtanola để thấm ướt bột, sau đó đổ nhanh 97 ml nước, đậy ngay nắp bình, rồi lắc mạnh trong 10- 15 giây, để tiếp tục trong vòng từ 1 đến 2 h, thỉnh thoảng có lắc lại bình, đến đây việc chuẩn bị dung dịch đt xong Dung dịch kết bông trước khi sử dụng được pha lotng đến nồng độ 0,05 % Dung dịch các chất kết bông đt được chuẩn bị nên để ở chỗ tối và sử dụng trong vòng 2-3 ngày

Thí nghiệm được thực hiện trong ống đong có chiều cao 50cm và đường kính trong của ống đong không nhỏ hơn 5 cm với lượng nước là 1000 ml Dùng pipet lấy dung dịch magnafloc đt pha chế, đổ lên bề mặt của bùn, sau đó dùng dụng cụ khuấy đt được quy chuẩn, trộn thật đều mẫu với chất kết bông ( ở các thí nghiệm trong luận văn, được trộn bằng cách đậy ống đong bằng tay hoặc bằng cái nút rồi nhẹ nhàng dốc ngược ống lên)

3.2.2 Chuẩn bị các dung dịch keo tụ

Như đt biết, chất keo tụ được dùng dưới dạng dung dịch rất lotng Khi chuẩn bị, người ta pha dung dịch để tích trữ có nồng độ tương đối đậm đặc (0,5- 1% theo trọng lượng), sau đó, dung dịch này lại pha lotng hơn đến nồng

độ 0,1- 0,01% theo yêu cầu sử dụng

Khi chuấn bị dung dịch keo tụ, điều quan trọng là phải làm cho tất cả các hạt đều được thấm ướt để chúng tan hoàn toàn

Để chuẩn bị dung dịch tích trữ có nồng độ 0,5%, rót 497,5 ml nước vào cốc

có dung tích 1000 ml, sau đó dùng máy khuấy từ để khuấy mạnh nước, tạo thành dòng xoáy

Cân 2,5g chất keo tụ, đựng trong chén cân Đổ rất chậm lượng hạt trên lên

bề mặt dòng nước xoáy để chúng nhẹ nhàng rơi xuống và cuốn vào dòng xoáy, sau đó giảm tốc độ của máy khuấy để không còn dòng xoáy, nhưng các hạt vẫn chuyển động theo quán tính, vài phút sau, các hạt bắt đầu trương ra, hỗn hợp nước- praeston trở nên nhớt

Sau thời gian khuấy trộn khoảng 60 phút, nhận được một dung dịch nhớt,

đồng nhất gần như dung dịch thật và dung dịch này cần pha lotng thêm trước khi sử dụng

Nếu dùng nước cất để chuẩn bị dung dịch để tích trữ bằng cách trên, thì dung dịch sau khi được chuẩn bị đem đựng trong chai kín, có thể bảo quản

được khoảng 4 tuần

Chương 4 Nghiên cứu điều kiện ảnh hưởng của các yếu tố

đến quá trình kết bông

4.1 Cách tiến hành thí nghiệm

- Trình tự thí nghiệm: cho mẫu than vào ống thuỷ tinh đt có 500ml nước,

đậy ống thuỷ tinh bằng tay và nhẹ nhàng dốc ngược ống lên sau đó lại dốc ngược ống xuống cho đến khi than thấm hết nước; tiếp tục đổ nước vào ống cho đến khi thể tích của nước và than đạt 1000ml; cho chất kết bông hoặc chất keo tụ (điện ly) đt được pha chế với chi phí đt tính toán vào ống và nhẹ nhàng dốc ống lên và dốc ống xuống như trước trong thời gian 1 phút; để ống xuống

đồng thời bấm đồng hồ; cứ sau một khoảng thời gian nhất định ta đo chiều cao mực nước trong và ghi vào bảng (nhật ký thí nghiệm)

- Quá trình lắng xẩy ra trong ống đong được mô tả trên hình 4.1:

Sau một thời gian trong ống đong xuất hiện các miền khác nhau: miền nước trong A, miền có hàm lượng rắn ban đầu B, miền chuyển tiếp C và miền cặn lắng D ở vị trí I: ống đong chứa huyền phù ở trạng thái đầu tiên; ở vị trí

II và III: dưới đáy ống đong tạo nên một lớp hạt thô lắng đọng nhanh; ở vị trí III và IV: diễn ra quá trình mở rộng các miền A và D và thu hẹp miền B; ở vị

Hình 4.1: Quá trình lắng đọng bùn trong ống đong

đọng kết thúc và đồ thị đi song song với trục hoành

Theo đường cong lắng có thể xác định được tốc độ lắng thực tế của các hạt rắn: Tốc độ lắng tối ưu: V0 = H1/tgh[3]

H1- chiều cao miền lắng đọng tự do, mm

tgh - thời gian lắng đọng cho đến điểm giới hạn, phút

4.2 Thí nghiệm với chất kết bông

4.2.1 ảnh hưởng của chi phí chất kết bông

4.2.1.1 Điều kiện thí nghiệm

- Điều kiện thí nghiệm cố định:

+ Thời gian khuấy tiếp xúc 1phút;

+ Chất kết bông A110, A120, A130 (Nhật), Việt Nam, VFA1099 (Pháp); + Mùn than vùng Cẩm Phả và Vàng Danh

- Điều kiện thí nghiệm thay đổi: Chi phí chất kết bông thay đổi 50, 100,

150, 200 g/t đối với thuốc của Nhật và pháp còn chi phí 100, 150, 200, 250 g/t

đối với thuốc của Việt Nam

Hình 4.1: Đường cong lắng ứng với các chi phí của chất kết bông A110

đối với mùn than Vùng Cẩm Phả

Hình 4.2: Đường cong lắng ứng với các chi phí của chất kết bông A120

đối với mùn than Vùng Cẩm Phả

1- 50g/t 2- 100g/t 3- 150g/t 4- 200g/t

0 50

Hình 4.3: Đường cong lắng ứng với các chi phí của chất kết bông A130

đối với mùn than Vùng Cẩm Phả

Hình 4.4: Đường cong lắng ứng với các chi phí của chất kết bông Việt Nam

đối với mùn than Vùng Cẩm Phả

Hình 4.5: Đường cong lắng ứng với các chi phí của chất kết bông VFA1099

đối với mùn than Vùng Cẩm Phả

Hình 4.6: Đường cong lắng ứng với các chi phí của chất kết bông VFA1099

đối với mùn than Vùng Vàng Danh 1- 50g/t 2- 100g/t 3- 150g/t 4- 200g/t

- Từ số liệu các bảng 1, 2, 3, 4, 5 (Phụ lục 1) và các hình 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, xác định được số liệu cho ở bảng 4.1

Bảng 4.1: ảnh hưởng của chi phí chất kết bông đến tốc độ lắng

Vận tốc mm/s

Chi phí g/t

Vận tốc mm/s

Chi phí g/t

Vận tốc mm/s

Chi phí g/t

Vận tốc mm/s