CHẾ BIẾN QUẶNG BARIT và QUẶNG ILMENITE

CHẾ BIẾN QUẶNG BARIT
VÀ QUẶNG ILMENITE
Công ty TNHH Doanh Trí, Đại Từ, Thái Nguyên

HOANGKIMEIC.COM.VN


CHẾ BIẾN QUẶNG BARIT VÀ QUẶNG ILMENITE
Công ty TNHH Doanh Trí
Địa điểm dự án: Khu mỏ chì kẽm Côi Kỳ thuộc xóm Đồng Cà, xã Khôi Kỳ,
huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên
2013
I. CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN
1. Công nghệ chế biến quặng Barit
Để đáp ứng công suất thiết kế khai thác mỏ Barit Lục Ba là 25 tấn quặng nguyên
khai/ngày đêm (7.200 tấn/năm), lựa chọn công suất máy nghiền là 6 tấn/giờ loại máy
4R3220, tương ứng 10.000 tấn/năm, phù hợp với công suất khai thác của mỏ barit Lục
Ba.
Sản phẩm chính: 7.200 tấn bột barit tiêu chuẩn API cung cấp cho ngành dầu khí
1.1. Chuẩn bị nguyên liệu
a. Tuyển trọng lực quặng nguyên khai
Quặng nguyên khai được khai thác bằng phương pháp hầm lò tại mỏ barit Lục Ba
đổ vào xe ô tô và vận chuyển sang mỏ chì kẽm Côi Kỳ nơi đặt nhà máy chế biến bột
barit.
Quặng nguyên khai tại nhà máy chế biến được tuyển tách đất đá và quặng bằng
phương pháp tuyển trọng lực, cụ thể như sau:
Quặng nguyên khai > Qua nghiền hàm PE 200*300mm cho cỡ hạt 100-200mm >
vít rửa cánh vuông để rửa sạch đất đá còn dính vào quặng > phân loại quặng và đất đá.
Quặng sau khi được tuyển, tách sẽ tập kết vào sân chứa, chuẩn bị cho sản xuất.
Đất đá dạng bùn được thải vào moong khai thác cũ tại mỏ (cách vị trí tuyển trọng
lực khoảng 80m)

Trong điều kiện thời tiết không mưa, quặng sẽ được phơi để đảm bảo khô ráo
nhằm tăng hiệu quả khi đưa vào hệ thống nghiền bột siêu mịn. Nếu thời tiết ẩm, mưa thì
quặng sau tuyển trọng lực sẽ được đưa qua hệ thống lò sấy.
b. Hệ thống lò sấy quặng


Quặng sau khi tuyển trọng lực đã đảm bảo tỷ trọng 4,2 gram/cm 3 sẽ được đưa qua
hệ thống lò sấy.
Nguyên lý hoạt động của lò sấy: Lò được cấu tạo dạng ống, vỏ thép, trong xây
gạch chịu lửa. Lò có kích thước: dài 8m x đường kính D = 1m. Lò được vận hành quay
theo chiều kim đồng hồ, phía trong lò có các lưỡi xẻng để xới và đảo nguyên liệu cần sấy,
lò được đặt nghiêng, đầu vào cao, đầu ra thấp để tiếp nhận và tháo nguyên liệu. Lò quay
được nhờ hệ thống bánh răng gắn với động cơ điện 7,5kw.
Nguyên liệu để cung cấp khí nóng cho lò sấy là than có nhiệt lượng trung bình
(loại than cám 7-8). Hơi nóng của than sau khi đốt được dẫn qua ống vào lò sấy. Khí
nóng luân chuyển trong lò được 2 quạt gió đẩy và hút, quạt đẩy có nhiệm vụ thổi khí
nóng vào lò, quạt hút được đặt cuối lò sấy để hút hơi ẩm và bụi than còn sót lại khi sấy:
hỗn hợp bụi than và hơi ẩm được thu vào hệ thống cyclon để đảm bảo vệ sinh môi
trường.
Hỗn hợp bụi và hơi ẩm hay còn gọi là tro bay được lưu giữ trong nhà máy và được
sử dụng để đóng gạch xỉ, phục vụ xây dựng nôi bộ trong công ty hoặc cung cấp cho xây
dựng dân dụng trong khu vực.
1.2. Quá trình nghiền bột barit siêu mịn
a. Sử dụng máy nghiền con lắc cao áp 4R3220
Nguyên liệu được đưa vào máy đập hàm nghiền cỡ hạt < 20mm, sau đó được máy
nâng chuyển tới thùng chứa nguyên liệu và được nghiền tại máy chấn động điện từ.
Trong máy chủ có 4 quả lô văng được treo trên giá hoa mai sẽ quay xung quanh trục
trung tâm, đồng thời quả văng quay cũng tự quay xung quanh trục của nó. Dưới tác dụng
của lực ly tâm, quả văng quay chuyển động hướng ra ngoài và áp sát thành nghiền khiến
nguyên liệu trên xẻng bị đổ vào giữa quả văng và thành nghiền. Nguyên liệu sau khi

được nghiền thành bột sẽ được gió từ máy thông gió thổi tới máy phân tích nằm phía trên
máy chủ và tại đó tiến hành sàng lọc, những hạt to sẽ bị trả về máy chủ để tiếp tục nghiền
lại, còn những hạt nhỏ phù hợp với tiêu chuẩn sẽ theo gió bay đến thiết bị thu nguyên liệu
lớn. Sản phẩm sẽ ra ngoài theo đường ống thoát nguyên liệu, còn luồng khí sẽ trở lại máy
thông gió qua đường ống nằm phía trên thiết bị thu nguyên liệu lớn. Đường đi của gió


mang tính tuần hoàn, nó chịu sức ép chính của máy thông gió và hoạt động nghiền vì vậy
máy luôn giữ được vệ sinh tốt.
Do bản thân nguyên liệu luôn chứa một lượng nước nhất định nên khi nghiền,
dưới tác dụng của nhiệt độ cao, lượng nước đó sẽ bốc hơi thành dạng khí, khí từ các nơi
tiếp xúc trong đường ống hay cửa đổ nguyên liệu xâm nhập vào ống dẫn gió sẽ gây ra
hiện tượng tăng lượng gió trong ống dẫn gió tuần hoàn. Lượng gió tăng thêm đó sẽ được
đưa đến thiết bị thu nguyên liệu nhỏ qua ống dẫn nguyên liệu thừa nằm giữa máy thông
gió và máy chủ. Những hạt bột nhỏ do gió mang lẫn theo sẽ được thoát ra qua 1 đường
ống khác qua thiết bị khử bụi nên đảm bảo vệ sinh môi trường.
Thiết bị lọc bụi được thiết kế là loại lọc bụi túi vải, những hạt bụi nhỏ là sản phẩm
do gió thừa trong máy nghiền chủ, qua lọc bụi túi vải sẽ được thu hồi.
Sản phẩm sau khi sản xuất sẽ được đóng bao vào loại bao Jumbo có quai vòng qua
đáy, trọng lượng 1 hoặc 1,5 tấn/bao.
b. Sơ đồ công nghệ chế biến quặng barit


Quặng nguyên khai

Nước

Nghiền thô

Ồn

Hỗn hợp bùn nước
Bụi, ồn, khí SO2,
CO,NOx

Than cám

Nghiền sản phẩm

Cỡ hạt lớn

Sàng phân loại
Bụi, ồn,
Sản phẩm

Đóng bao

Nhập kho
Hình 1. Sơ đồ công nghệ chế biến quặng barit kèm dòng thải
2. Công nghệ chế biến tinh quặng Ilmenit
Công suất: 24.000 tấn/năm
Quy trình công nghệ được chia thành 3 bước: Tuyển thô, làm giàu quặng thô và
tuyển tinh, cụ thể như sau:
2.1. Tuyển thô: Sơ đồ nguyên lý tuyển trọng lực thu hồi quặng ilmenite tại mỏ


Đuôi quặng ilmenit đầu vào

Tuyển sơ bộ ( 4 vít)

Tuyển tinh lần 1 (3 vít)

Sản phẩm

Bùn lẫn quặng có cỡ hạt <
0,075 mm ( 1 vít)

Thải

Tuyển tinh lần 2 (2 vít)

Sản phẩm

Thải

Tuyển tinh lần 1 (2 vít)

Sản phẩm

Thải
Tuyển tinh lần 2 (1 vít)

Sản phẩm

Thải

Hình. Sơ đồ nguyên lý tuyển trọng lực thu hồi quặng ilmenite


Thuyết minh nguyên lý tuyển thu hồi quặng ilmenite
Đuôi quặng lẫn bùn chứa trong bãi thải được bơm bằng bơm với 2 đầu phá, hút.

Đầu thứ nhất của bơm là vòi nước áp lực nhằm phá vỡ kết cấu đuôi quặng, đường kính
vùng phá vỡ khoảng 50 cm. Sau khi bơm bổ sung lượng nước vào phần chứa đuôi quặng
sẽ tạo được hỗn hợp bùn với tỷ lệ 20 - 40% rắn và 60-80% lỏng, sử dụng bơm bùn có
công suất 120m3/h (hỗn hợp rắn lỏng cần bơm là 91 m3/h). Đầu bơm thứ hai có nhiệm vụ
hút hỗn hợp bùn đó, dẫn qua đường ống kích thước D = 76mm, dẫn vào bể chứa đuôi
quặng 1.
Tại bể chứa 1, lắp đặt bơm bùn có công suất tương đương với bơm khai thác, =120
m3/h, bơm này có nhiệm vụ bơm nguyên liệu cấp cho hệ thống vít xoắn để tuyển trọng
lực sơ bộ.
Vít xoắn phục vụ tuyển trọng lực được chọn như sau: vật liệu làm bằng nhựa
HDPE chịu mài mòn, giữa lòng của máng xoắn có các rãnh nhỏ để chia dòng sản phẩm
và đất đá, cuối máng xoắn có 4 cửa để thu hồi các loại sản phẩm sau tuyển trọng lực.
Theo kết quả khảo sát, đánh giá cho thấy hàm lượng quặng ilmenite trung bình là
47 kg/m3 (0,047 tấn/m3), như vậy khối lượng quặng trong bùn rất nhỏ (chiếm 0,023 %
khối lượng đầu vào) . Việc thu hồi lượng quặng ilmenite có khối lượng nhỏ như vậy bắt
buộc phải qua nhiều lần tuyển sơ bộ, tuyển tinh, tuyển vét.
Sản phẩm sau khi tuyển trọng lực có hàm lượng từ 40 đến 42% TiO 2 đủ tiêu chuẩn
để làm nguyên liệu cho tuyển từ nhằm nâng cao hàm lượng, cho ra sản phẩm tinh quặng
Ilmenite 50% TiO2.
2.2. Làm giàu quặng thô
* Chuẩn bị cỡ hạt: Quặng ilmenite sau khi tuyển trọng lực có cỡ hạt < 5mm được
đưa vào máy nghiền bi và hỗn hợp nước. Hỗn hợp quặng và nước sau khi nghiền bi được
cấp vào sàng quay có kích thước mắt sàng là 1mm 2. Tại sàng quay, quặng sau nghiền
được phân loại: (1) phần hạt thô > 1mm được vận chuyển quay về nghiền bi để nghiền
lại, (2) phần hạt < 1mm được bơm lên hệ thống tuyển trọng lực dạng vít xoắn đứng.


Máy xúc cấp liệu

>40mm

Máy nghiền hàm

Sàng song phân
loại hạt quá cỡ
<40mm

<20mm

>20mm
Máy nghiền búa

Máy rửa cánh
vuông
<20mm
Hopper định lượng
chứa quặng thô

Máy nghiền bi cầu

Băng tải đưa hạt
>0,75 mm về
nghiền lại

Sàng quay phân
loại, lưới 1mm2
<0,75mm
Màng rót loại
quặng < 0,75mm

Bùn thải và bể chứa
quặng loại < 0,75mm
Hệ thống bơm và vít
đứng tuyển loại quặng
< 0,75mm
Hồ chứa bùn + cát +
nước thải

Bụi,
tiếng ồn,
độ rung

Máy rửa cánh
vuông

Sân chứa quặng
chờ tuyển tinh

Máy bơm cấp nước
cho nghiền,sàng,
vít rửa cánh
nghiêng


Hình 2. Sơ đồ nguyên lý quy trình tuyển thô làm giàu quặng ilmenite
* Làm giàu quặng ilmenite: Hệ thống tuyển trọng lực dạng vít đứng gồm 12 vít,
chia thành các cấp tuyển sơ bộ, tuyển tinh lần 1,2,3 (như trong sơ đồ nguyên lý tuyển
trọng lực bằng vít đứng).
Quặng thô được cấp vào vít đứng bằng bơm chịu mài mòn, hỗn hợp cấp vào vít
đứng gồm 30% quặng/70% nước. Nhờ sự khác nhau giữa tỷ trọng của khoáng vật

ilmenite và các khoáng vật đi kèm, hỗn hợp quặng được nước đưa di chuyển trong máng
xoắn của vít sẽ tách được phần khoáng vật nặng gồm ilmenite và sắt hoặc kim loại nặng
khác, tách bỏ bớt phần đất đá, silic nhằm làm giàu thêm cho quặng thô ilmenite. Quặng
thô sau khi làm giàu bằng vít đứng được tập kết vào bãi chứa, chuẩn bị cho quá trình
tuyển tinh.
2.3. Chế biến tinh
a. Sấy khô
Quặng sau khi tuyển thô làm giàu thêm được đưa Hopper định lượng bằng máy
xúc lật, cơ cấu hoạt động của Hopper định lượng gồm phần chứa liệu và băng tải cấp liệu
dưới đáy, tốc độ hoạt động của băng tải được điều chỉnh bằng biến tần tinh chỉnh động cơ
hoặc động cơ dạng VS. Quặng được cấp định lượng vào băng tải vận chuyển B500mm,
cấp vào lò sấy quay.
Lò sấy quay được cấp nhiệt bằng than đốt trong buồng đốt, nhiệt của lò được điều
chỉnh bằng quạt đẩy và quạt hút. Quạt hút cung cấp oxy hỗ trợ quá trình cháy của than,
nhiệt sinh ra trong buồng được vận chuyển vào ống sấy quay có bố trí các cánh dẫn, cánh
vẩy để đảo trộn nguyên liệu trong ống sấy nhằm sấy khô liệu phục vụ tuyển từ. Nhiệt
động trong lò sấy đạt 6000C, đảm bảo sấy khô liệu. Liệu sau khi sấy khô được vận
chuyển ra ngoài bằng chuyển động quay của các cánh đảo, thời gian liệu lưu lại trong ống
sấy được khống chế bằng yêu cầu sấy khô và máy tuyển từ dạng con lăn.
Khí thải mang theo hơi nước, tro than và một lượng nhỏ quặng có cỡ hạt 0,02mm
được quạt hút vào lọc bụi dạng cyclon, tại đây, phần nặng như quặng nhỏ, tro than được
rơi vào đáy cyclon, còn hơi nước tiếp tục thoát ra ngoài bằng hệ thống ống khói.
b. Tuyển từ


Quặng sau khi được sấy khô được vận chuyển qua sàng rung nhằm tiếp tục loại bỏ
phần hạt > 1mm còn sót lại hoặc những tạp chất, vật lạ như: ecu, bulong, mẩu que hàn...
có thể gây hư hỏng cho máy tuyển từ.
Phần hạt mịn < 1mm dưới sàng được đưa vào băng tải, cấp cho máy tuyển từ. Tại
dây chuyền tuyển tinh, bố trí 4 máy tuyển từ để đáp ứng được công suất 2.000 tấn tinh

quặng/tháng.
Máy tuyển từ có nhiệm vụ tách khoáng vật ilmenite, quá trình tuyển từ được thực
hiện 2 lần trong mỗi máy, đó là quá trình tuyển thô và tuyển tinh. Tinh quặng ilmenite sau
tuyển từ được xả vào băng tải, vận chuyển đổ đống trong kho chứa có mái che hoặc đóng
bao. Quy trình tuyển tinh được sử dụng 3 máy.
Phần cát thải được đưa qua máy tuyển thứ 4 nhằm tuyển vét lại những khoáng vật
ilmenite còn sót lại để nâng cao hiệu suất tuyển.
Quá trình tuyển được tuần tự thực hiện như trên với điều kiện hàm lượng trong
thải không được > 10% TiO2, nếu lớn hơn phải thu hồi lại phần thải và tiếp tục cho qua
hệ thống máy tuyển từ con lăn để thu hồi hết khoáng vật ilmenite.
Máy tuyển con lăn nam châm đất hiếm cường độ cao được cấu tạo bởi 1 lô từ nam
châm vĩnh cửu có đường kính 76mm. Lô từ được quay bằng động cơ xoay chiều. Tốc độ
động cơ được điều chỉnh bằng biến tần dao động từ 0 - 500 vòng/phút. Băng tải trong
máy tuyển có chiều dày 0,6mm được chạy vòng qua quả lô với mục đích cấp liệu cho lô
từ. Khi liệu đưa vào khu vực lô từ, phần tử có từ tính với giá trị độ từ cảm khác nhau sẽ
được dời băng ở các vị trí khác nhau, các sản phẩm tại các vị trí được lấy ra bằng hệ
thống máng hứng có thể thay đổi được vị trí. Các phần tử không từ được văng ra ngoài
bởi lực ly tâm, rơi vào máng hứng, chứa vào băng tải, vận chuyển đổ thải ra ngoài.
Như vậy, bằng việc thay đổi tốc độ quay của lô từ và vị trí máng hứng sản phẩm,
chúng ta có thể thu được sản phẩm riêng rẽ có độ sạch cao. Trong một máy tuyển từ có
thể bố trí nhiều quả lô từ nhằm tối ưu hóa quá trình tách và làm sạch sản phẩm. Máy
tuyển từ được lựa chọn gồm 2 quả lô từ trong 1 modul máy để tạo ra hiệu suất tối ưu. Khi
làm sạch một vật liệu không từ hay khi sản phẩm cần tuyển là khoáng vật có từ tính, sản
phẩm không từ sẽ được tuyển lại ở quả lô thứ 2.


Máy xúc cấp liệu tại sân
chứa

Hopper định lượng cấp

liệu cho tuyển từ

Bụi, ồn

Băng tải cấp liệu (16m)

Lò sấy quay 30 tấn/h

Bụi, ồn, khí SO2,
CO, NOx

Sàng rung loại bỏ vật quá
cỡ

Băng tải cấp liệu cho
máy tuyển từ
Bụi, ồn
Hệ thống máy tuyển từ
con lăn
Cát thải

Băng tải chuyển sản
phẩm

Kho chứa sản phẩm

Hình. Sơ đồ nguyên lý quy trình tuyển tinh quặng ilmenite


3. Danh mục máy móc thiết bị

STT
I
1
2
3
4
5
6
II
2.1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2.2.
1
2
3
4
5
6
7

8

Danh mục thiết bị
Số lượng
Thiết bị phục vụ chế biến quặng barit
Máy chủ
1
Máy phân tích
1
Máy thông gió
1
Máy nâng
1
Máy đập hàm PE 200*300
1
Máy nghiền 4R-3220
1
Thiết bị phục vụ chế biến tinh quặng Ilmenite
Thiết bị sử dụng trong tuyển thô quặng ilmenite
Máy xúc bánh lốp, gầu nghịch 1
Doosan
Sàng song
1
Máy rửa cánh vuông
2
Máy nghiền hàm PE 250*400
1
Máy nghiền búa
1
3

Hopper cấp liệu (12 m )
1
Máy nghiền bi (D 110*4.000 mm) 1
Sàng quay phân loại
1
Máy bơm bùn chịu mài mòn
1
Vít xoắn trọng lực
12
Sàn bê tông chứa quặng
1.000
Máy bơm nước
1
Thiết bị sử dụng trong tuyển tinh quặng ilmenite
Máy xúc bánh lốp, gầu nghịch 1
Doosan (sử dụng chung với tuyển
thô quặng ilmenite)
Hopper cấp liệu (8m3)
1
Băng tải cấp liệu (24m)
1
Lò sấy quay dạng cánh vẩy (sử 1
dụng chung với chế biến bột barit)
Sàng rung phân loại sau sấy
1
Máy tuyển từ con lăn
3
Hệ thống lọc bụi cyclon (sử dụng 1
chung với chế biến bột barit)
Hệ thống lọc bụi túi vải (sử dụng 1

chung với chế biến bột barit)

4. Nhu cầu nguyên nhiên liệu

Đơn vị

Xuất xứ

Cái
Cái
Cái
Cái
Cái
Cái

Trung Quốc
Trung Quốc
Trung Quốc
Trung Quốc
Trung Quốc
Trung Quốc

Cái

Hàn Quốc

Cái
Cái
Cái
Cái

Cái
Cái
Cái
Cái
Cái
m2
Cái

Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Trung Quốc

Cái

Hàn Quốc

Cái
Hệ thống
Hệ thống

Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam

Cái
Cái
Bộ

Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam

Bộ

Việt Nam

Việt Nam


Bảng 2. Nhu cầu nguyên, nhiên liệu đầu vào cho chế biến quặng barit
STT
1
2

Nguyên vật liệu
Quặng barit
Than cám 7-8

Định mức
12-15kg/tấn SP

Số lượng (tấn/năm)
7.200
108

Bảng 3. Nhu cầu nguyên, nhiên liệu đầu vào cho chế biến tinh quặng ilmenite
STT
1
2

Nguyên vật liệu
Quặng ilmenite
Than cám 7-8

Định mức
12-15kg/tấn SP

Số lượng (tấn/năm)
24.000
336

Nhu cầu sử dụng nước:
- Nước tuyển quặng barit : 6,42 m3/ngày
- Nước phục vụ thu hồi và tuyển tinh quặng ilmenite: 917 m3/ngày
Lượng nước này tuần hoàn.