Nghiên cứu tuyển nổi than cám cấp hạt 6mm vùng Vàng Danh bằng thiết bị tuyển nổi trọng lực quy mô phòng thí nghiệm

Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài
Công nghiệp khai thác than là một trong những ngành công nghiệp có
lịch sử phát triển lâu đời. Khác với các ngành công nghiệp khác, sự tồn tại và
phát triển của công nghiệp khai thác than hiện đang phải đối diện với thách thức
vô cùng to lớn vì nó được cho là nhân tố chính làm ô nhiễm môi trường sinh
thái. Tuyển để nâng cao chất lượng than (giảm độ tro và hàm lượng các chất
độc hại) trước khi sử dụng đang ngày càng được chấp nhận một cách rộng rãi
cả ở các nước công nghiệp phát triển cũng như các nước có nền kinh tế đang
trong giai đoạn chuyển đổi. Đây là giải pháp để than tiếp tục được sử dụng như
là một sản phẩm có thể được chấp nhận, xét về phương diện bảo vệ môi trường.
Hiện tại ở vùng than Quảng Ninh tồn đọng một lượng than cám chất lượng
xấu với khối lượng lớn, chiếm nhiều diện tích và lãng phí tài nguyên. Việc
nghiên cứu công nghệ tuyển thu hồi sử dụng các than cám này bằng công
nghệ đơn giản và rẻ tiền sẽ mang lại hiệu quả lớn về kinh tế xã hội và bảo vệ
môi trường. Tuyển nổi thông thường chỉ áp dụng được đối với cấp hạt
-0,5mm. Tuyển tầng sôi (tuyển trọng lực) thì tốn nhiều chi phí nước nhưng lại
không hiệu quả đối với cấp -0,5mm. Nếu nâng cao được độ hạt tuyển nổi lên
đến 6mm sẽ góp phần giải quyết vấn đề tuyển các loại than cám nêu trên trên
một thiết bị. Việc nghiên cứu phương pháp tuyển than bằng thiết bị tuyển nổi
trọng lực là một vấn đề cấp thiết có ý nghĩa thực tiễn.

GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

2. Lý do lựa chọn đề tài
Ở Việt Nam, phần lớn than cám cấp hạt 0-6mm đều không được tuyển, do
đó chúng có chất lượng và giá bán thấp. Việc đưa than cấp hạt mịn vào tuyển
hay để dùng trực tiếp đã từng được tranh cãi nhiều do chi phí cao của quá trình
tuyển và sự phức tạp khi xử lý sản phẩm sau tuyển. Vì vậy việc nghiên cứu
tìm thiết bị tuyển mới có hiệu quả tuyển cao để tuyển cấp hạt mịn là nhiệm vụ
cấp thiết đối với các nhà máy tuyển than Việt Nam hiện nay. Đề tài đã nghiên
cứu chế tạo một thiết bị tuyển mới để tuyển than hạt mịn, đó là “thiết bị tuyển
nổi – trọng lực”. Thiết bị này có những ưu điểm cơ bản như: năng suất cao,
chi phí đầu tư thấp.Không những vậy thiết bị này còn đem lại nguồn lợi kinh
tế vô cùng to lớn và giải quyết được vấn đề về môi trường sinh thái do xử lý
được cấp hạt mịn -6mm. Mà từ trước tới nay, cấp hạt này không thể tuyển nó
chỉ được dùng để phối trộn với loại than có chất lượng tốt (độ tro thấp) để đem
bán với giá thành rất thấp (không có lãi) hoặc bị tồn đọng gây lãng phí tài
nguyên và ô nhiễm môi trường. Nếu được áp dụng đây sẽ là thiết bị hợp lý và
có nhiều triển vọng trong các nhà máy tuyển than của Việt Nam. Nhưng cho
đến nay vẫn chưa có nghiên cứu nào được tiến hành để có thể áp dụng thiết bị
này vào thực tế tuyển than của Việt Nam. Đây cũng chính là nhiệm vụ được
đặt ra cho đề tài: “Nghiên cứu tuyển nổi than cám cấp hạt -6mm vùng Vàng
Danh bằng thiết bị tuyển nổi trọng lực quy mô phòng thí nghiệm”.
3. Mục tiêu đề tài
- Nghiên cứu mối quan hệ ảnh hưởng của các thông số cấu tạo và công nghệ
đến hiệu quả tuyển than hạt mịn vùng Quảng Ninh trên thiết bị Tuyển nổiTrọng lực.
- Trên cơ sở đó, đánh giá khả năng ứng dụng của thiết bị này vào thực tế để
cải thiện sơ đồ xử lý than hạt mịn và giải quyết những vấn đề về than cấp hạt
mịn còn tồn đọng ở vùng Quảng Ninh nói riêng và Việt Nam nói chung.

GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn

Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1. Cách tiếp cận
Trên cơ sở tài liệu tham khảo thiết kế thiết bị thí nghiệm và nghiên cứu thí
nghiệm quá trình tuyển nổi trọng lực than cám trên thiết bị thiết kế. Sau đó tối
ưu hóa các thông số điều kiện của quá trình.
4.2. Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập tài liệu, tổng hợp – phân tích để viết tổng quan;
- Thiết kế chế tạo thiết bị thí nghiệm;
- Thí nghiệm tuyển nổi trong thiết bị tuyển nổi- trọng lực.
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
5.1. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu tuyển than cấp hạt -6mm vùng Quảng Ninh bằng thiết bị
tuyển nổi- trọng lực.
5.2. Phạm vi nghiên cứu
Giới hạn trong 2-3 mẫu than cám vùng Quảng Ninh (than Cọc Sáu và
than Vàng Danh).

GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH TUYỂN THAN CẤP HẠT MỊN
TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
1.1. Tình hình tuyển than cấp hạt mịn trên thế giới
Vấn đề tuyển than hạt mịn trong những năm gần đây được quan tâm nghiên
cứu khá nhiều trên thế giới. Trong nhiều loại than cấp liệu cho nhà máy tuyển,
lượng than mịn (-3(6)mm) chiếm đến hàng chục phần trăm tỷ lệ khối lượng.
Lượng than hạt mịn đưa về các nhà máy tuyển ngày càng tăng và chất lượng
của chúng ngày càng giảm, do khâu khai thác đã được cơ giới hóa và tự động
hóa cao độ đồng thời năng suất khai thác rất lớn. Trước kia công nghệ tuyển
than hạt mịn chỉ được áp dụng đối với than luyện cốc, còn đối với than năng
lượng thì phương án truyền thống là tách cấp hạt mịn (cám khô hoặc cám mịn)
và tuyển cấp hạt thô. Tuy nhiên ngày nay càng có nhiều nhà máy tuyển than
mới xây dựng xem xét phương án đưa độ sâu tuyển tới độ hạt gần tới
0,5(3)mm ngay cả đối với than năng lượng. Việc nâng cao chất lượng và giá
trị sản phẩm than hạt mịn cho phép đa dạng hóa sản phẩm và áp dụng các
công nghệ tiên tiến để bảo vệ môi trường.
Phương pháp tuyển than chủ yếu là tuyển trọng lực, phương pháp này có
hiệu quả cao đối với các cấp hạt thô, nhưng độ hạt than đưa tuyển càng giảm
thì hiệu quả tuyển càng kém và chi phí tuyển càng tăng. Trong những năm gần
đây, trên thế giới đã xuất hiện nhiều thiết bị tuyển than cấp hạt mịn. Song song
với nó là sự cải tiến sơ đồ công nghệ xử lý than cấp hạt mịn, đã cho phép
tuyển than cấp hạt mịn có hiệu quả hơn đồng thời chi phí tuyển và khử nước
than cấp hạt mịn rẻ hơn.
Phương pháp tuyển than cấp hạt mịn tốt nhất là đáp ứng được các yêu cầu
về kinh tế, tỷ lệ thu hồi, chất lượng của các sản phẩm tuyển, vấn đề khử nước
các sản phẩm tuyển. Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến việc xử lý than cấp hạt
mịn theo Korte và Bosman là:
- Tính khả tuyển của than và thu hoạch của cấp tỷ trọng lân cận
GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn

Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

- Hiệu suất tuyển
- Yêu cầu về chất lượng của sản phẩm
- Giá bán sản phẩm
- Giá thành tuyển 1 tấn than.
Các thiết bị tuyển trọng lực phổ biến nhất để tuyển than cấp hạt mịn là:
xyclon huyền phù, xyclon nước, máng xoắn, máy lắng, bàn đãi và gần đây là
thiết bị tuyển tầng sôi. Ngoài ra, để thu hồi than cấp hạt -0,5mm có thể sử
dụng phương pháp tuyển nổi bằng thiết bị tuyển nổi cột.
1.2. Tình hình tuyển than hạt mịn tại Việt Nam
Tài nguyên khoáng sản than tại Việt Nam chủ yếu tập trung tại vùng Quảng
Ninh. Trong những năm gần đây sản lượng khai thác than vùng này đạt đến
trên 35-40 triệu tấn/năm trong khi tại các vùng than khác ngoài Quảng Ninh
sản lượng chỉ đạt chưa đến vài triệu tấn. Chính vì vậy trong báo cáo này chỉ
tập trung vào đối tượng than hạt mịn vùng Quảng Ninh.

GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.1. Than cám tồn đọng ở Quảng Ninh chưa được xử lý
1.2.1. Đặc điểm tính chất than hạt mịn vùng Quảng Ninh

Đặc điểm tính chất than hạt mịn vùng Quảng Ninh đã được nghiên cứu
tổng kết khá chi tiết trong các tài liệu và các số liệu ở đây được trích dẫn từ
các tài liệu này.
Than vùng Hòn Gai
Các mỏ than chiếm tỷ trọng lớn ở khu vực Hòn Gai là Hà Tu, Hà Lầm, Núi
Béo và Tân Lập. Thành phần độ hạt các cấp hạt 0-6mm được trình bày tại
bảng 1.1 còn chỉ tiêu T tính khả tuyển các cấp hạt than mịn được trình bày tại
bảng 1.2.

GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Bảng 1.1. Thành phần độ hạt than cấp hạt 0-6mm của các mỏ than khu vực
Hòn Gai

1-6

Hà Tu
Thu
hoạch
,%
30,95

Hà Lầm
Độ
Thu

tro,
hoạch,
%
%
24,46 40,46

0,1-1

37,11

-0,1
Cộng

Cấp
hạt,
mm

Độ
tro,
%
26,27

Tân Lập
Thu
Độ
hoạch, tro,
%
%
36,21 26,21

Núi Béo
Thu
Độ tro,
hoạch,
%
%
33,22 30,23

18,47 41,32

19,17

39,92

16,55

43,54

18,43

31,94

25,08 18,22

27,94

23,87

25,24

23,24

27,53

100

22,44 100

23,64

100

22,12

100

24,46

Bảng 1.2. Kết quả đánh giá tính khả tuyển than cấp hạt nhỏ và mịn vùng Hòn
Gai
Mỏ than
Hà Tu
Hà Lầm
Tân Lập
Núi Béo

Cấp hạt,mm

Chỉ tiêu T,%

Tính khả tuyển

0,1-1

8,80

Khó tuyển

1-6

6,70

Trung bình tuyển

0,1-1

9,20

Khó tuyển

1-6

2,71

Dễ tuyển

0,1-1

8,27

Khó tuyển

1-6

3,67

Dễ tuyển

0,1-1

-

1-6

8,67

Khó tuyển

Các đặc điểm tính chất cơ bản:
-Tỷ lệ than cám 0 - 6mm của các mỏ than vùng Hòn Gai chiếm tỷ lệ từ
65% đến 75%;

GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

-Trong thành phần than cấp hạt nhỏ -6mm, tỷ lệ cấp hạt siêu mịn -0,1mm

dao động trong khoảng 18,22% (Hà Lầm) tới 31,94% (Hà Tu) và cấp hạt
mịn -1mm từ 59,54% (Hà Lầm) tới 69,05% (Hà Tu);
-Than cấp hạt mịn (cấp 0,1 - 1mm) của các mỏ than vùng Hòn Gai thuộc
loại khó tuyển.
Than vùng Cẩm Phả
Các mỏ than có sản lượng lớn khu vực Cẩm Phả là Cọc Sáu, Đèo Nai,
Mông Dương, Thống Nhất, Cao Sơn, Khe Chàm và Dương Huy. Thành phần
độ hạt than nguyên khai cấp 0-6mm được trình bày tại bảng 1.3.
Các đặc điểm tính chất cơ bản:
- Tỷ lệ than cám 0-6mm của các mỏ than vùng Cẩm Phả chiếm tỷ lệ từ
65% đến 75%;
- Trong thành phần than cấp hạt nhỏ -6mm, tỷ lệ cấp hạt siêu mịn
-0,1mm dao động trong khoảng 16,64% (Khe Chàm) tới 22,03% (Thống
Nhất) và cấp hạt mịn -1mm từ 46,87% (Đèo Nai) tới 54,55% (Mông Dương);
-Than cấp hạt mịn của các mỏ than vùng Cẩm Phả thuộc loại trung bình
tuyển đến khó tuyển.
Bảng 1.3. Thành phần độ hạt than cấp 0-6mm của các mỏ than khu vực Cẩm
Phả
Cấp hạt, mm

0-0,1

0,1-1

1-3

3-6

(0-6)

Mỏ
Sáu

Cọc Thu hoạch,%

21,09

32,68

25,72

20,50

100,00

28,94

26,80

30,16

30,86

28,95

Mỏ
Nai

Đèo Thu hoạch,%
Độ tro,%

18,15

28,71

31,90

21,24

100,00

17,69

15,14

18,19

21,27

17,88

Mỏ Mông Thu hoạch,%
Dương
Độ tro,%

17,77

36,81

27,18

18,24

100,00

29,87

23,33

26,60

27,31

26,11

Mỏ Thống Thu hoạch,%
Nhất
Độ tro,%
Mỏ
Thu hoạch,%

22,03

33,49

26,40

18,08

100,00

21,88
19,50

29,74
32,26

23,46
31,24

25,95
16,99

25,66
100,00

Độ tro,%

GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội
Cao Sơn

Độ tro,%

Mỏ
Khe Thu hoạch,%
Chàm
Độ tro,%

Mỏ
Thu hoạch,%
Dương
Độ tro,%
Huy

Đồ án tốt nghiệp

20,30

21,15

22,41

26,46

22,28

16,64

35,88

29,56

17,92

100,00

31,12

28,57

26,42

31,83

28,94

20,35

31,98

16,78

30,89

100,00

22,07

22,53

23,03

31,68

25,35

1.2.2. Tình hình tuyển than cấp hạt mịn tại các nhà máy tuyển than Việt
Nam

Loại than sản xuất hàng năm của tập đoàn Than & Khoáng sản chủ yếu là
các loại than cám cỡ hạt 0-15mm, than cục xô chiếm một tỷ lệ rất nhỏ (xem
bảng 1.4). Sản lượng than cám sản xuất năm 2010 của cả tập đoàn vào khoảng
38,7 triệu tấn, trong đó lượng than cám xấu (từ cám 5 trở lên) chiếm xấp xỉ 30
triệu tấn. Như vậy, lượng than cám chất lượng xấu chưa qua tuyển của toàn tập
đoàn chiếm tỷ lệ rất cao, loại than này có giá trị kinh tế thấp và rất khó tiêu
thụ. Các loại than cám đã qua tuyển là cám 1, cám 2 và cám 3 ở Việt Nam chỉ
chiếm một tỷ lệ rất nhỏ và chỉ có trong các nhà máy tuyển than.
Tất cả than hạt mịn và nhỏ vùng Quảng Ninh đều không được tuyển tại mỏ
mà được tách ra đi tiêu thụ dạng cám hoặc chuyển đến nhà máy tuyển. Hiện
tại vùng than Quảng Ninh có các nhà máy tuyển: các nhà máy tuyển than Cửa
Ông, nhà máy tuyển than Hòn Gai (Nam Cầu Trắng) và nhà máy tuyển than
Vàng Danh.

Bảng 1.4. Sản lượng than nguyên khai và các loại than cám
của toàn tập đoàn năm 2010
Khối lượng, tấn
Độ tro
Tuyển
Tuyển
Loại than cám trung
Tuyển than
Tổng tập
than Hòn than Vàng
bình, % Cửa Ông
đoàn TKV
Gai
Danh
GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn

Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Cám 1

7,00

389.000

155.000

0

648.000

Cám 2

9,00

111.000

0

0

235.000

Cám 3a

11,50

278.000

93.000

0

380.000

Cám 3b

14,00

666.000

186.000

160.000

1.693.000

Cám 3c

16,50

1.110.000

434.000

0

2.867.000

Cám 4a

20,00

500.000

310.000

180.000

2.545.000

Cám 4b

24,00

222.000

31.000

290.000

2.050.000

Cám 5

30,00

1.788.000

372.000

1.220.000

12.319.000

Cám 6a

36,00

2.331.000

419.000

298.000

10.419.000

Cám 6b
Cám 7a
Cám 7b
Cám 7c
Than bùn

42,00

47,50
52,50
57,50
30,00

555.000
0
0
0
666.000

124.000
0
0
0
186.000

186.000
9.000
0
0
50.000

4.223.000
50.000
220.000
45.000
960.000

8.616.000

2.310.000

2.393.000

38.654.000

11.100.000 3.100.000

3.300.000

47.470.000

Cộng
Than nguyên
36,64
khai

Xưởng tuyển than II Cửa Ông và Nhà máy tuyển than Nam Cầu Trắng
được hãng BMCH của Australia thiết kế với dây chuyền công nghệ tuyển
tương đối đồng bộ và hiện đại có thể chủ động tách cám khô hoặc tuyển không
phân cấp bằng máy lắng. Sản phẩm than sạch của máy lắng cấp hạt (1-35) mm
hoặc (1-50) mm được tuyển nâng cao chất lượng bằng máy tuyển xyclon
huyền phù. Cấp hạt - 1 mm được phân loại thành sản phẩm than bùn (-0,1mm)
và than cám mịn (0,1-1mm) bằng xyclon. Ngoài ra, than cám mịn được tuyển
nâng cao chất lượng bằng các thiết bị máng xoắn.
Xưởng tuyển than Cửa Ông I với dây chuyền công nghệ tách cám khô và
tuyển than cục bằng máng rửa. Dây chuyền xử lý bùn nước chủ yếu được thực
hiện thông qua thiết bị là các hố gầu, hố cạn và bể cô đặc cào tròn nên hiệu
quả thu hồi than cám mịn đạt được rất thấp. Xưởng tuyển than Cửa Ông III

GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

với dây chuyền công nghệ rất đơn giản chỉ tách cám khô không có các thiết bị
tuyển nâng cấp chất lượng.
Đối với cấp hạt than mịn cấp 0,1-1mm thì cả tại cả hai nhà máy tuyển than
Cửa Ông II và Nam Cầu Trắng đều lắp đặt máng xoắn để tuyển nâng cao chất
lượng. Trong thời gian đầu quá trình tuyển than mịn 0,1-1mm trên máng xoắn
đạt độ tro than sạch 13-17% và độ tro đá thải 55-65%. Tuy nhiên thời gian gần
đây hoạt động của máng xoắn không ổn định và không có hiệu quả. Lý do
được xác định là do khâu bùn nước bị quá tải, các thiết bị xyclon phân cấp
không hiệu quả dẫn đến cấp liệu máng xoắn không ổn định. Kết quả khảo sát
hiệu quả làm việc của máng xoắn tại xưởng tuyển than Nam Cầu Trắng năm
2005, được cho ở bảng 1.5.
Bảng 1.5. Kết quả tuyển than hạt mịn trên máng xoắn
TT

Than sạch

Đá thải

Độ tro than
đầu, %

1

γ, %
80,01

A, %
17,21

γ, %
19,99

A, %
55,95

2

82,70

16,49

17,30

45,81

21,56

3

74,21

18,31

25,79

51,56

26,89

4

82,33

19,13

17,67

54,55

25,39

5

84,06

16,15

15,94

58,00

22,82

6

73,35

17,82

26,65

50,61

26,56

TB

79,44

17,52

20,56

52,57

24,70

24,95

Nhà máy tuyển than Vàng Danh với dây chuyền công nghệ tách cám khô
trước khi tuyển trên máy tuyển huyền phù bể CK 20. Than cấp hạt nhỏ và mịn
được xử lý bằng các hố gầu và bể cô đặc cào tròn nên gây ra tổn thát than cám
mịn vào sản phẩm bùn. Gần đây nhà máy tuyển than Vàng Danh đã lắp riêng

một hệ thống xyclon huyền phù để tuyển than cám cỡ hạt 1-18mm. Than sạch
thu được sau khi tuyển có độ tro nằm trong khoảng từ 9% đến 13%. Nhưng

GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

khi sử dụng xyclon thì chi phí tuyển cao hơn và mất mát manhetit nhiều hơn
do tuyển than hạt mịn và than vùng Vàng Danh có khối lượng riêng lớn.
1.2.3. Các nghiên cứu tuyển than hạt mịn tại Việt Nam
Các nghiên cứu tuyển than hạt mịn cấp 0,1-1mm vùng Hòn Gai - Cẩm
Phả chủ yếu tập trung vào nghiên cứu phương án thay thế hệ thống máng xoắn
đang tồn tại bằng các hệ thống xyclon nước.
Bảng 1.6. Kết quả thử nghiệm bán công nghiệp tuyển than
cấp hạt mịn bằng xyclon nước
db,
dc,
áp lực, Than sạch
mm mm
atm
γ, %
A, %
0
0
Hệ hai góc côn 75 - 20
52
26

0,5
23,94
18,18
52
26
0,8
80,67
15,51
44
24
0,5
42,74
12,57
44
24
0,8
46,04
14,49
Hệ ba góc côn 1200 – 750 - 200
52
26
0,5
67,97
26,07
52
26
0,8
64,55
23,76
48

24
0,5
54,79
22,68
48
24
0,8
41,40
19,44
Hệ ba góc côn 1350 – 750 - 200
52
26
0,5
39,95
18,11
52
26
0,8
71,43
18,76
48
22
0,5
70,97
24,63
48
22
0,8
42,87
9,94

Đá thải
γ, %

A, %

Độ tro than
đầu, %

76,06
19,33
57,26
53,96

29,75
48,46
25,46
28,14

24,36
21,88
19,95
21,86

32,03
35,45
45,21
58,60

49,55

51,02
26,22
35,15

33,59
33,42
24,28
28,65

60,05
28,57
29,03
57,13

43,92
44,50
36,98
23,72

33,61
22,95
28,21
17,81

Các kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và thử nghiệm bán công
nghiệp tại Nhà máy tuyển Nam Cầu Trắng cho thấy mặc dù có các kết quả
tuyển khả quan nhưng hệ thống tuyển bằng xyclon nước chưa khẳng định ưu
thế vượt trội về hiệu quả tuyển cũng như tính ổn định so với hệ thống máng
GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn

Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

xoắn. Chính vì vậy, cho đến nay phương án tuyển bằng xyclon nước chưa
được áp dụng trong thực tế. Kết quả chạy thử nghiệm bán công nghiệp tuyển
than cấp hạt mịn bằng xyclon nước tại Nhà máy tuyển than Nam Cầu Trắng đã
được TS. Phạm Hữu Giang tổng kết trong tài liệu, bảng 1.6 là kết quả tối ưu
lấy từ tài liệu.
Năm 2004, tác giả Ninh Thị Mai đã tiến hành nghiên cứu tuyển than cấp 0 3mm vùng Cẩm Phả bằng bàn đãi. Kết quả tuyển thu được rất khả quan nhưng
do bàn đãi có năng suất thấp nên không đáp ứng được yêu cầu thực tế tại các
nhà máy tuyển than hiện nay.
Hiện nay, Công ty tuyển than Hòn Gai đã có hệ thống tuyển nổi cột để nâng
cấp bùn than mịn. Tuy nhiên đối tượng chính của máy tuyển nổi cột là than
cấp -0,1mm.
1.3. Các thiết bị tuyển than hạt mịn truyền thống và các kết quả đã đạt
được
Phương pháp tuyển than cấp hạt mịn phổ biến nhất là phương pháp
tuyển trọng lực, bằng các thiết bị tuyển: xyclon huyền phù, xyclon nước, máng
xoắn, máy lắng, bàn đãi, thiết bị tuyển tầng sôi. Ngoài ra, để thu hồi than cấp
hạt -0,5mm có thể sử dụng phương pháp tuyển nổi bằng thiết bị tuyển nổi cột.
1.3.1. Xyclon huyền phù
Tuyển than hạt mịn bằng xyclon huyền phù ngày càng trở nên phổ biến
hơn, bởi các nguyên nhân sau: tỷ trọng phân tuyển rõ ràng hơn so với các
phương pháp tuyển khác và không chịu ảnh hưởng của thời tiết; khử pyrit và
một số khoáng sản khác ở mức cao nhất; có nhiều công nghệ tiến bộ trong
việc thu hồi huyền phù và điều khiển tự động các thiết bị.
Việc sử dụng môi trường nặng để tuyển than cấp hạt mịn đã thành công
từ trước. Ngày nay, công nghệ này đang được sử để tuyển than hạt mịn ở Nam

Phi, Australia, Mỹ. Đa số, sử dụng xyclon nhỏ và áp lực cấp liệu cao để tuyển
than cấp hạt mịn bằng xyclon huyền phù.
GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Khi tuyển than bằng xyclon huyền phù thì hiệu suất tuyển của cấp hạt
mịn đạt được kém hơn so với cấp hạt thô. Tuy nhiên hiệu quả thu hồi này vẫn
cao hơn so với một số quá trình tuyển trong môi trường nước khác.
Ưu điểm xyclon huyền phù: hiệu suất tuyển cao; sản phẩm than sạch có
chất lượng cao; độ lệch đường cong phân phối nhỏ. Nhưng nhược điểm là: do
dung tích bé nên dễ phản ứng với các biến động đầu vào; chi phí năng lượng
cao; có giá thành tuyển cao hơn do phải chi phí manhetit; khi tuyển than cấp
hạt mịn thì việc thu hồi manhetit càng khó khăn hơn. Do đó, xyclon huyền phù
chỉ áp dụng trong những trường hợp đơn lẻ đòi hỏi than chất lượng tốt và giá
cao.
1.3.2. Xyclon nước
Xyclon nước là loại xyclon được cải tiến về cấu trúc để tuyển than trong
môi trường nước, chính xác hơn là trong môi trường huyền phù tự sinh tạo nên
bởi vật liệu mịn có trong than cấp liệu. Các nghiên cứu cho thấy có một miền
bùn tỷ trọng cao tập trung tại đỉnh côn của xyclon ngăn cản các hạt nhẹ đi qua.
Hiện tượng này được tăng cường khi tăng góc côn lên đến 90 0; ở góc côn này
các hạt vật liệu nặng tuần hoàn tạo nên một miền huyền phù tự sinh phân tách
vật liệu theo tỷ trọng. Xyclon nước thường được áp dụng đối với vật liệu cấp
hạt 0,2 - 2,0 mm. Các thiết bị này được sử dụng phổ biến trong những năm 60
- 70 thế kỷ trước.
Xyclon nước có ưu điểm: năng suất cao; diện tích lắp đặt nhỏ; không có

bộ phận chuyển động; do tỷ trọng phân tuyển thấp nên độ tro than sạch có thể
đạt khá thấp. Nhưng do mức độ hao mòn lớn; chi phí bảo dưỡng sửa chữa lớn;
hơn nữa độ tro đá thải chưa đạt yêu cầu; chỉ có hiệu quả tuyển cao khi tuyển
hai giai đoạn nên chúng dần bị thay thế bởi máng xoắn và gần đây là các thiết
bị tuyển tầng sôi.
1.3.3. Máng xoắn
Trong nhiều năm trước, thiết bị tuyển than cấp hạt mịn theo nguyên lý
màng mỏng phổ biến nhất là máng xoắn. Máng xoắn ngày nay là thiết bị tuyển
GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

than chi phí thấp và được sử dụng khá rộng rãi để tuyển than cấp hạt 0,2 2,0mm. Thiết bị này trước kia được thiết kế để tuyển quặng sa khoáng biển
nhưng sau đó được cải tiến để tuyển than hạt mịn vài chục năm gần đây. Đầu
tiên xuất hiện tại Australia nhưng sau đó thiết bị này được áp dụng phổ biến
tại Nam Phi, Mỹ. Tại Australia người ta ước lượng khoảng 8% khối lượng
than nguyên khai được tuyển trong máng xoắn.
Máng xoắn để tuyển than có tỷ trọng phân tuyển nhỏ hơn so với máng
xoắn để tuyển quặng, để đáp ứng được yêu cầu phân chia chính xác giữa than
và đá. Dó đó máng xoắn để tuyển than có một vài đặc điểm sau : Độ dốc thấp
hơn để giảm tốc độ của bùn và làm tăng thời gian vật liệu lưu lại trên máng
xoắn; Đường kính ngoài lớn hơn và lưu lượng bùn vận chuyển lớn hơn.
Máng xoắn có sai số cơ giới vào khoảng 0,15 và tỷ trọng phân tuyển
khoảng 1,8. Ưu điểm của máng xoắn: sản phẩm than sạch không lẫn mùn; cấp
liệu cho máng xoắn có thể thay đổi trong một giới hạn rộng, hàm lượng pha
rắn trong cấp liệu 8,5% - 31,5%; tốc độ cấp liệu 75 - 150lít/phút; giá thành lắp
đặt và tuyển thấp; dễ hoạt động và bảo dưỡng. Nhưng chúng có: có tỷ trọng

phân tuyển cao; dễ phản ứng với các biến động đầu vào (chất lượng và hàm
lượng phần rắn trong cấp liệu); tuyển than chỉ có hiệu quả với cấp hạt 0,2 1mm và sử dụng hai giai đoạn tuyển (tuyển chính và tuyển vét).
1.3.4. Bàn đãi
Bàn đãi có thể thay thế được cho máng xoắn, nhưng nó có khả năng
tuyển than ở cấp hạt thô hơn, độ hạt đưa tuyển 0,075 - 9,5mm. Nhưng để có
hiệu quả tuyển cao thì cấp hạt trên nên chia thành hai hoặc ba cấp hạt hẹp rồi
cấp liệu cho bàn đãi. Thiết bị này phổ biến trong thời kỳ đầu tuyển than và
ngày nay vẫn được áp dụng trong một số xưởng tuyển nhỏ.
Ưu điểm của bàn đãi khi tuyển than cấp hạt mịn bao gồm: chi phí sản
xuất thấp; có độ mềm dẻo cao khi làm việc; tính chọn riêng cao; mức độ làm
giàu cao; có thể nhìn thấy trực tiếp sự phân chia trên mặt bàn để đưa ra những
điều chỉnh kịp thời; lượng nước yêu cầu thấp, tỷ lệ rắn/lỏng trong cấp liệu vào
GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

khoảng 2,5 đến 1. Nhưng năng suất thấp là nhược điểm lớn của thiết bị này
khiến cho chúng hầu như biến mất trong các xưởng tuyển hiện đại. Nếu đảm
bảo được vấn đề về năng suất thì phải cần rất nhiều thiết bị do đó cần nhiều
diện tích để đặt chúng. Ngoài ra chúng chỉ có hiệu quả với từng cấp hạt hẹp;
hiệu quả tuyển của máy phụ thuộc nhiều vào việc kiểm tra và điều chỉnh kịp
thời các thông số của máy.
1.3.5. Máy lắng
Máy lắng tuyển than hạt mịn chính là máy lắng khí nén, nó được cải
tiến từ các loại máy lắng Batac và Tacub để tuyển hạt thô. Tuy nhiên do những
tiến bộ trong lĩnh vực tự động hóa và kiểm soát quá trình công nghệ nên trong
những máy tuyển này quá trình lắng các hạt mịn được kiểm soát và tối ưu hóa

tối đa để nâng cao hiệu quả phân tách. Tiến bộ về công nghệ cho phép xác
định nhanh chóng và áp dụng chu kỳ lắng tối ưu thích hợp với thành phần độ
hạt cũng như thành phần tỷ trong của than hạt mịn đưa tuyển. Những máy lắng
cải tiến này cho phép tuyển hiệu quả than cấp hạt 0,1-10mm.
Máy lắng có chi phí tuyển và vận hành thấp. Máy lắng rất có hiệu quả
khi tách đất đá ra khỏi than ở tỷ trọng phân tuyển cao nhưng sản phẩm than
sạch có chất lượng thấp. Hơn nữa, chất lượng của than sạch cũng như tỷ trọng
phân tuyển đều phụ thuộc vào từng cấp hạt hẹp đưa tuyển. Nhất là đối với cấp
hạt mịn (-6mm) tuyển bằng máy lắng có hiệu quả không cao.
1.3.6. Thiết bị tuyển siêu trọng lực
Việc tăng cường quá trình phân tách theo tỷ trọng bằng cách chuyển từ
trường trọng lực thông thường sang trường lực ly tâm cao hơn nhiều cũng
được nghiên cứu nhiều để cải thiện quá trình tuyển hạt mịn. Mặc dù có nhiều
kết quả triển vọng trong nghiên cứu nhưng các thiết bị này ngày nay vẫn chưa
được áp dụng trong thực tế. Nổi bật trong các thiết bị dạng này là thiết bi siêu
trọng lực dạng Falcon, thiết bị này thường được dùng để khử lưu huỳnh dạng
pyrit ra khỏi than là chính.
GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

1.3.7. Tuyển nổi cột
Tuyển nổi là phương pháp phổ biến để tuyển than hạt mịn cấp -0,5 mm
từ những năm 1950 thế kỷ trước. Do than có tính kỵ nước tự nhiên nên quá
trình tuyển tách than khỏi đá thải diễn ra khá dễ dàng. Nếu như trước kia quá
trình tuyển than diễn ra trong các máy tuyển than truyền thống dạng cơ giới tự
hút hoặc cơ giới khí nén thì trong khoảng hai chục năm gần đây tuyển than

chủ yếu trong các máy tuyển nổi cột rất đa dạng về thiết kế. Ngày nay tuyển
nổi cột được thừa nhận là thiết bị hiệu quả để tuyển than hạt mịn cấp -0,5mm
và nhất là cấp -0,25mm. Nếu như ở Bắc Mỹ thiết bị tuyển nổi cột chủ yếu là
dạng CPT, Microcel thì ở Australia lại là máy Jameson, ở Trung Quốc, Nam
Phi lại là máy dạng Pneuflot.
1.3.8. Kết luận
Các thiết bị tuyển than cấp hạt mịn đều có ưu điểm và nhược điểm
riêng. Việc lựa chọn một thiết bị tuyển than hạt mịn phù hợp phụ thuộc chủ
yếu vào: tính khả tuyển của than; yêu cầu chất lượng sản phẩm than sạch; khả
năng thu hồi lượng than sạch có thể bán được; chi phí tuyển và khử nước...
Các thiết bị tuyển than hạt mịn khác nhau có những đặc điểm cơ bản khác
nhau như sau:
- Xyclon huyền phù thu hồi sản phẩm có chất lượng cao và cao hơn quá
trình tuyển trong môi trường nước nhưng chi phí năng lượng và chi phí
giá thành tuyển cao, có hại với môi trường và khó thu hồi manhetit.
- Xyclon nước cho phép thu được sản phẩm than sạch chất lượng cao.
Nhưng sản phẩm đá thải có độ tro thấp, chi phí năng lượng và nước
lớn, mức độ hao mòn cao.
- Bàn đãi có mức độ làm giàu cao, chi phí sản xuất thấp. Nhược điểm cơ
bản của bàn đãi là năng suất nhỏ, khiến cho nó hầu như không được sử
dụng trong các nhà máy tuyển than.
- Máng xoắn có giá thành lắp đặt và tuyển thấp, dễ hoạt động và bảo
dưỡng có hiệu quả tuyển cao ở tỷ trọng phân tuyển cao. Nếu trong cấp

GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

liệu chứa nhiều các hạt lớn hơn 1mm thì hiệu quả tuyển của máng xoắn
rất kém, chỉ có hiệu quả tuyển cao với than cấp hạt 0,1 - 1mm.
- Máy lắng có chi phí tuyển và vận hành thấp, có hiệu quả khi tách đất đá
ra khỏi than ở tỷ trọng phân tuyển cao nhưng sản phẩm than sạch có
chất lượng thấp. Hơn nữa, chất lượng của than sạch cũng như tỷ trọng
phân tuyển đều phụ thuộc vào từng cấp hạt hẹp than đưa vào tuyển.
Nhất là đối với cấp hạt nhỏ (-6mm) tuyển bằng máy lắng có hiệu quả
không cao.
- Thiết bị tuyển siêu trọng lực hầu như chưa được áp dụng trong thực tế
tuyển than, thường được sử dụng để tách lưu huỳnh dạng pyrit (Fe 2S)
ra khỏi than.
- Tuyển nổi cột có hiệu quả tuyển cao, nhưng chi phí sản xuất lớn và chỉ
thích hợp cho các hạt nhỏ hơn 0,5mm.
Trong những năm gần đây, cùng với sự thay đổi của các kiểu loại máy
tuyển, việc xử lý cấp hạt mịn chủ yếu sử dụng phương pháp tuyển tầng sôi,
tuyển nổi và thực sự đã cho hiệu quả vượt trội hơn so với các phương pháp
tuyển trọng lực.
1.4. Thiết bị tuyển tầng sôi để tuyển than cấp hạt mịn
1.4.1. Nguyên lý tuyển tầng sôi
Về nguyên lý, thiết bị này gần giống như các thiết bị phân cấp dòng
nước ngược đã được áp dụng rất lâu để phân cấp các hạt khoáng mịn mà cụ
thể là các máy phân cấp thủy lực. Theo nguyên lý phân cấp dòng nước ngược
thì các hạt vật liệu được đưa vào thiết bị dạng cột thẳng đứng trong đó có dòng
nước chảy ngược lên với tốc độ xác định. Các hạt thô có tốc độ rơi lớn hơn tốc
độ dòng nước ngược sẽ lắng xuống đáy thiết bị và tháo tải ra ngoài, còn các
hạt mịn có tốc độ rơi nhỏ hơn tốc độ dòng nước ngược sẽ bị cuốn theo dòng
nước chảy tràn trên miệng thiết bị. Các thiết bị này hoạt động trong điều kiện
rơi tự do và phân tách theo độ hạt. Đã từ lâu người ta cũng biết rằng, trong
những thiết bị phân cấp dạng này, nếu nồng độ các hạt rắn lớn thì các hạt

khoáng sẽ phân tách theo cả tỷ trọng. Điều kiện phân cấp rơi vướng mắc nêu
GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

trên có thể được tạo ra bằng cách tháo tải các hạt lắng đọng một cách hạn chế
để tạo ra bùn đặc trong thiết bị. Nói một cách khác, các hạt rắn tích tụ dưới
đáy thiết bị phân cấp tạo nên một lớp vật liệu có vai trò như một lớp huyền
phù tự sinh, ngăn cản các hạt khoáng nhẹ hơn đi qua nó. Các thiết bị tuyển
dạng phân cấp rơi vướng mắc như trên được áp dụng nhiều để tuyển các loại
quặng sa khoáng.
Gần đây người ta nhận thấy rằng lớp vật liệu hạt rắn tạo môi trường
phân tách như trên có thể tạo ra bằng cách duy trì vật liệu dưới dạng tầng sôi.
Tầng sôi là trạng thái đặc biệt của các hạt khoáng mịn trong môi trường khí
hoặc lỏng, chúng có khả năng duy trì mật độ cao nhưng vẫn ở trạng thái lơ
lửng, tách rời nhau. Trạng thái tầng sôi được tạo ra bằng cách cho chất lỏng
(hoặc chất khí) sục qua lớp vật liệu đặt trên tấm lưới phân phối. Các thiết bị
tuyển tầng sôi đã được áp dụng từ lâu trong công nghệ hóa học để duy trì tiếp
xúc tối đa giữa các pha rắn và pha lỏng (cũng như giữa pha rắn và pha khí) tuy
nhiên để phân tách khoáng vật theo nguyên lý tuyển trọng lực thì mới chỉ
được phát hiện và áp dụng trong những năm gần đây.
Thiết bị tuyển tầng sôi (Hindered Settling Bed Separator (HSBS)) còn
gọi là thiết bị phân tách rơi vướng mắc là loại thiết bị trong đó các hạt cấp liệu
rơi ngược với dòng nước đều đặn đi lên từ đáy thiết bị. Các hạt vật liệu được
phân tách trong các thiết bị này chủ yếu theo tỷ trọng và ở mức độ thấp hơn là
theo độ hạt.
HSBS là thiết bị tuyển than cấp hạt mịn dựa trên sự khác nhau về tỷ

trọng (hình 1.2). Nó có khả năng xử lý vật liệu cỡ hạt 0,25 - 2mm với tỷ trọng
phân tuyển thấp hơn so với các máy tuyển than cấp hạt mịn khác đang sử
dụng. Các hạt khoáng trong cấp liệu được cấp vào máy sẽ va chạm tự do hoặc
vướng mắc tuỳ thuộc vào nồng độ của các hạt trong máy tuyển. Các hạt trong
quá trình rơi sẽ tạo thành lớp tầng sôi nằm phía trên điểm cấp nước tạo tầng
sôi, sau đó các hạt này được phân tầng dựa trên tốc độ rơi vướng mắc của từng
hạt
GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ tuyển than cấp hạt mịn hiện đại với máy HSBS
HSBS đã được sử dụng làm thiết bị phân cấp trong công nghiệp khoáng sản
từ nửa thế kỉ trước. Trong thiết bị này, nếu các hạt nhỏ có tốc độ rơi thấp hơn
tốc độ dòng nước tạo tầng sôi thì chúng sẽ đi vào vùng phía trên của lớp tầng
sôi, còn các hạt thô có tốc độ rơi cao hơn sẽ đi xuống phía dưới của vùng tầng
sôi. Tuy nhiên, nếu trong cấp liệu kích thước hạt nằm trong một giới hạn nào
đó thì sự phân chia được thực hiện chủ yếu bởi sự khác nhau về khối lượng
riêng của hạt. Các hạt mịn có khối lượng riêng thấp đi vào máng hứng sản
phẩm tràn, trong khi đó các hạt thô có tỷ trọng cao đi vào sản phẩm cặn qua
cửa tháo đá và đi ra ngoài.
HSBS có các ưu điểm nổi bật như: diện tích chiếm chỗ nhỏ, dễ điều
chỉnh tỷ trọng phân tuyển, làm việc ổn định, có thể thay đổi năng suất trong
phạm vi rất rộng và hiệu suất tuyển cao. HSBS có thể ứng dụng để: tuyển than
(Reed, 1995; Honaker, 2000) tuyển khoáng sản cát (Mankosa, 1995) và tái chế
GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn

Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

dây dẫn điện (Mankosa và Carve, 1995). HSBS cũng có thể được sử dụng cho
nhiều ngành công nghiệp khác như: làm giàu quặng sắt, thiếc, chì, kẽm.v.v.
1.4.2. Các thiết bị tuyển tầng sôi để tuyển than cấp hạt mịn
1.4.2.1. Máy tuyển tầng sôi cấp liệu giữa (TeeterBed Separators (TBS)
Sơ đồ nguyên lý của máy TBS được cho ở hình 1.3.

Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy TBS
Thiết bị này sử dụng ống cấp liệu theo hướng tiếp tuyến vào tâm, để
giảm tối đa sự rối loạn do dòng nước tạo tầng sôi theo phương thẳng đứng và
cấp liệu đồng đều vào thiết bị. Quá trình phân chia của các hạt là do sự rơi
vướng mắc của chúng trong dòng nước đi lên. Khi tốc độ rơi vướng mắc của
các hạt bằng tốc độ của dòng nước đi lên thì lớp tầng sôi được tạo thành ở phía
trên của ống phun nước đi lên, ngoài ra lớp tầng sôi này còn được giữ ở mật độ
ổn định để ngăn các hạt có tỷ trọng thấp hơn đi vào nó. Vùng gần ống cấp liệu
kiềm chế lượng vật liệu vào máy và bắt đầu xảy ra sự phân chia do các hạt nhận
GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

được gia tốc khác nhau, còn lớp tầng sôi ở phía dưới ống cấp liệu được duy trì
bởi khối lượng riêng và độ nhớt của bùn quặng.
Vật liệu đầu đi vào lớp tầng sôi được phân chia theo tốc độ rơi vướng

mắc của hạt. Các hạt mịn hoặc có tỷ trọng thấp sẽ đi vào phía trên của lớp tầng
sôi, còn các hạt thô và có tỷ trọng cao đi xuống phía dưới lớp tầng sôi. Dòng
nước tạo tầng sôi có thể được phun ra bằng cách sử dụng tấm phân phối hoặc
nhiều ống nhỏ. Đại diện tiêu biểu của các loại thiết bị này là: TBS, CDS và
Hydrosizers. Các hạt rơi xuyên qua lớp tầng sôi đi vào hình côn khử nước rồi
được tháo qua van điều khiển đi vào sản phẩm nặng. Van này hoạt động thông
qua bộ đo sự dao động tỷ trọng của lớp tầng sôi. Kết quả tuyển than hạt mịn
bằng thiết bị TBS tại Nam Phi được cho ở bảng 1.7 [1]
Bảng 1.7. Kết quả tuyển than cấp hạt 0,5 – 3mm bằng thiết bị TBS
Các chỉ tiêu công nghệ

Giá trị

Độ tro than đầu, %

23,2

Độ tro than sạch, %

12,3

Độ tro đá thải, %

48,6

Thu hoạch than sạch, %

69,9

Tỷ trọng phân tuyển

1,672

Độ lệch đường cong phân phối, EP

0,1043

Sai số cơ giới, I

0,1552

Hiệu suất tuyển, %

93,6

Than lẫn trong đá, %

3,4

Đá lẫn trong than, %

8,3

Tổng lẫn lộn

11,7

GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn

Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

1.4.2.2. Máy tuyển tầng sôi cấp liệu theo phương ngang (CrossFlow)
Máy HSBS cấp liệu theo phương ngang cũng là một thiết bị làm việc
theo nguyên lý rơi vướng mắc. Dòng nước ngược trong máy phân cấp được sử
dụng để tạo ra lớp tầng sôi lỏng - rắn, sơ đồ nguyên lý của máy được cho ở
hình 1.4. Có thể điều khiển được tốc độ tháo sản phẩm nặng và lớp tầng sôi
được tạo thành bởi các hạt rắn rơi ngược hướng với dòng nước đi lên, dòng
nước này được cấp đều đặn ngang qua toàn bộ tiết diện của máy. Cấp liệu
được đưa vào theo phương ngang và tiếp tuyến với dòng chảy, điểm cấp liệu
phía trên cùng của máy. Để giảm tốc độ cấp liệu thì dòng cấp liệu trước khi đi
vào buồng phân chia phải đi qua koang cấp liệu. Dòng cấp liệu khi đó sẽ chảy
tràn ra trên toàn bộ bề mặt phía trên của thiết bị sau đó chúng sẽ đi vào vùng
phân chia. Các hạt rắn nặng và thô lắng xuống dưới đáy, trong khi đó các hạt
nhẹ và mịn được đưa ra ngoài bởi dòng nước theo phương ngang đó là dòng
sản phẩm tràn.

Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý của máy CrossFlow
GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Phương pháp này cho phép lượng nước theo cấp liệu dịch chuyển theo
phương ngang trên bề mặt của thiết bị và đi vào máng hứng sản phẩm tràn nên
làm giảm đáng kể sự rối loạn của dòng nước tạo tầng sôi theo phương thẳng

đứng ở trong buồng phân chia. Dòng nước tạo tầng sôi được bơm vào thông
qua một bộ các ống phun nước.
Nhiều báo cáo trên thế giới cho rằng máy CrossFlow cho hiệu suất phân
cấp cao hơn và tỷ trọng phân tuyển thấp hơn so với thiết bị có sử dụng hệ
thống cấp liệu ly tâm hướng vào tâm thông thường. Sự khác nhau về hiệu suất
phân chia này có thể là do loại bỏ được sự rối loạn của dòng nước cấp liệu nên
làm giảm được tốc độ của dòng nước đi lên trong thiết bị tầng sôi theo phương
ngang, giả thuyết này cần được xác nhận tính xác thực của nó. Kết quả tuyển
than cấp hạt mịn trên máy tuyển Cross flow tại Mỹ được cho ở bảng 1.8.
Bảng 1.8. Kết quả tuyển than hạt mịn trên thiết bị CrossFlow
TT

Độ tro trong các sản phẩm, %
Than đầu

Đá thải
86,67

Thu hoạch Thực
thu
than sạch, phần cháy, %
%
86,97
97,83

1

19,96

Than

sạch
9,97

2

20,54

14,55

86,88

91,71

98,63

3

18,99

8,45

82,06

85,68

96,83

4

24,05

10,01

76,51

78,89

93,47

5

17,57

6,51

84,08

85,74

97,25

6

17,57

6,51

84,08

85,74

97,25

7

21,44

13,45

86,43

89,06

98,11

8

21,21

8,86

83,25

83,40

96,47

9

23,43

7,51

50,09

62,61

75,63

1.4.2.3. Tuyển nổi – tầng sôi (Hydro-float)
Cần lưu ý rằng, hiệu suất phân tuyển theo tỉ trọng của máy HSBS chỉ
phù hợp với cấp liệu có cỡ hạt nằm trong một giới hạn hẹp, hơn nữa tốc độ
GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn


Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

dòng nước đi lên thường thấp nên các máy này khi tuyển vật liệu đầu có độ
hạt nằm trong giới hạn quá rộng, thường có sự lẫn lộn của các hạt thô có tỉ
trọng thấp vào phần có tỉ trọng lớn. Điều này dẫn đến sự tích tụ các hạt thô có
tỉ trọng trung bình ở phía trên của lớp tầng sôi; những hạt này quá nhẹ không
thể đi qua lớp tầng sôi và quá nặng không thể nâng lên để vào sản phẩm tràn.
Tăng tốc độ dòng nước đi lên được xem là giải pháp để chuyển các hạt thô có
tỉ trọng thấp vào sản phẩm tràn, song việc tăng tốc độ dòng nước đi lên cũng
làm trôi hết các hạt mịn có tỉ trọng lớn vào máng tràn và sự lẫn lộn này sẽ làm
giảm hiệu quả tuyển chung của máy [2],[3]

GVHD: T.S Nguyễn Hoàng Sơn