Thiết kế mô hình tuyển nổi than mịn quy mô phòng thí nghiệm.

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.24 MB, 64 trang )

MỤC LỤC

PHỤ LỤC: KHÁI TOÁN KINH TẾ

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH ẢNH

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện đồ án, chúng em đã nhận được nhiều sự giúp đơ
của thầy, cô trong Khoa Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường. Thầy, cô đã truyền đạt cho
chúng em những kiến thức quý báu trong những năm học qua để chúng em có được
nền tảng, kiến thức tốt để hoàn thành tốt đồ án này.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến GVHD thầy Phạm Đức Tiến, thầy
đã tận tình hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Thầy không
những truyền đạt cho chúng em kiến thức quý báu mà còn hướng dẫn chúng em cách
giải quyết một vấn đề sao cho hiệu quả nhất. Thầy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho
chúng em có thể hoàn thành đồ án của mình một cách tốt nhất.
Nhóm cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến phòng thí nghiệm của trường Đại
Học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đơ cho chúng em có
điều kiện để thiết kế, đặt mô hình và làm thí nghiệm tại đây. Các bạn cùng lớp, mọi
người đã giúp đơ nhóm trong thời gian làm việc tại phòng thí nghiệm cũng như tại
trường làm đồ án.
Cuối cùng, chúng em xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè những
người luôn động viên, tạo điều kiện cho chúng em học tập, hỗ trợ chúng em về mặt
tinh thần và vật chất để chúng em học tập thật tốt.
Em xin cảm ơn!

MỞ ĐẦU
Xã hội Việt Nam đang chuyển mình để hòa nhập vào nền kinh tế thế giới, quá
trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa không ngừng phát triển, kéo theo các vấn đề môi
trường ngày càng gia tăng. Trong đó, nhu cầu sử dụng than cho cách ngành công
nghiệp ngày càng cao.Vì Việt Nam là nước có trữ lượng than lớn, chủ yếu nằm ở khu
vực tỉnh Quảng Ninh.
Trữ lượng than Antraxit (than đá) này được thống kê là 3,5 tỷ tấn trong đó ở vùng
Quảng Ninh trên 3,3 tỷ tấn, còn lại gần 200 triệu tấn là nằm rải rác ở các tỉnh: Thái
Nguyên, Hải Dương, Bắc Giang…
Do công nghệ kỹ thuật khai thác cũng như sử dụng than ở nước ta còn lạc hậu
thô sơ so với các nước phát triển khác. Vì vậy, việc gây tác động xấu đến môi trường
là không tránh khỏi.
Điển hình về gây tác động chủ yếu do khai thác than tạo ra là: Bụi, tiếng ồn,
nước thải….
Trong đó nước rửa than cũng như nước thải của than cũng chiếm phần lớn từ việc
khai thác, vận chuyển và sử dụng than.
Việc xử lý nước thải than trước khi dẫn ra môi trường (hệ thống sông, ngòi...) là
vấn đề cần thiết sẽ làm hạn chế tình trạng ô nhiễm môi trường, bên cạnh đó tận thu
được hàm lượng than mịn từ nước thải than. Nhận thấy đây là một chủ đề có thể khai
thác để thiết kế lên một mô hình xử lý nước thải và tận thu lượng than, nhóm đã lập
nên kế hoạch và thực hiện thiết kế hệ thống xử lý nước thải than bằng bể tuyển nổi và
các loại thuốc tập hợp để tăng hiệu quả xử lý. Hàm lượng than tận thu lại được có cơ
hạt nhỏ trong khoảng ≤ 0,5 mm, có thể tái sử dụng lại làm chất đốt hay chất độn vào
các vật liệu rắn khác. Bên cạnh đó nước thải cũng được xử lý sau khi qua bể tuyển nổi
giảm hàm lượng các chất gây ô nhiễm.
Bởi vậy em đã chọn đề tài tốt nghiệp: “ Thiết kế mô hình tuyển nổi than mịn quy
mô phòng thí nghiệm.”
Đây là một cơ hội cũng như là thách thức cho nhóm có thể vận dụng những kiến
thức đã được học trên trường để tìm hiểu thiết kế bể tuyển nổi thu hồi lại lượng

khoáng vật (than mịn cơ hạt đến 0,5mm) ra khỏi nước thải rửa than.

5

CHƯƠNG I: MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
I.1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.
- Tìm hiểu các phương pháp tuyển khoáng.
- Thiết kế được mô hình tuyển nổi than quy mô phòng thí nghiệm.
I.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.
I.2.1. Nguồn gốc quá trình hình thành than.
I.2.1.1. Khái niệm than đá.
Than đá là "sản phẩm của quá trình biến chất". Than đá là các lớp đá có màu đen
hoặc đen nâu có thể đốt cháy được. Than đá là nguồn nhiên liệu sản xuất điện năng lớn
nhất thế giới, cũng như là nguồn thải khí carbon dioxide lớn nhất, được xem là nguyên
nhân hàng đầu gây nên hiện tượng nóng lên toàn cầu. Than đá được khai thác từ các
mỏ than lộ thiên hoặc dưới lòng đất (hầm lò).
Than đá là một loại nhiên liệu hóa thạch được hình thành ở các hệ sinh thái đầm
lầy nơi xác thực vật được nước và bùn lưu giữ không bị ôxi hóa và phân hủy bởi sinh
vật (biodegradation).
Thành phần của than đá chủ yếu là cacbon cùng với một số các yếu tố khác, chủ
yếu là hydro, lưu huỳnh, oxy và nitơ.
Than đá không chỉ là một loại chất đốt quan trọng phục vụ đời sống con
người, than đá còn được áp dụng trong nhiều lĩnh vực, công việc khác nhau.

Hình 1.1: Than đá
6

I.2.1.2. Thành phần của than đá.

Trong than đá, nguyên tố carbon chiếm phần lớn. Hiện nay, người ta đã tìm thấy
76 nguyên tố có mặt trong than, chủ yếu là các nguyên tố C, H, O, N, S. Các nguyên tố
có hàm lượng ít hơn là: Fe, Si, Mg, Ca, Mn, P, K,... Ngoài ra, còn có các nguyên tố ở
dạng vết: selenium, thủy ngân, arsen, cadmium,...
Trong quá trình hình thành than, một số nguyên tố kết hợp với nhau tạo thành
khoảng 120 loại khoáng vật, như khoáng thạch anh, khoáng đất sét, pyrite (FeS 2),
calcite,....
I.2.1.3. Phân loại than.
 Phân loại

Than có 5 loại chính: Than Antraxit, than mơ, than bùn, than ngọn lửa dài, than
nâu.
A, Than Antraxit (than đá).
+ Bể than Quảng Ninh được phát hiện từ rất sớm, đã bắt đầu cách đây gần 100
năm dưới thời thuộc Pháp. Hiện nay, có lẽ trong tương lai thì sản lượng than được khai
thác từ các mỏ ở bể than Quảng Ninh chiếm khoảng 90% sản lượng toàn quốc .
Trong địa tầng chứa than của bể than Quảng Ninh gồm rất nhiều vỉa than:
-

Dải phía Bắc ( Uông Bí – Bảo Đài) có từ 1 đến 15 vỉa, trong đó 6 – 8 vỉa có
giá trị công nghiệp

-

Dải phía Nam ( Gòn Gai – Cẩm Phả ) có từ 2 đến 45 vỉa, trong đó 10 – 15
vỉa có giá trị công nghiệp.
Phân loại theo chiều dày của bể than Quảng Ninh:

-

Vỉa rất mỏng < 0,5 m chiếm 3,57% tổng trữ lượng.

-

Vỉa mỏng : 0,5 – 1,3 m chiếm 27%.

-

Vỉa trung bình: 1,3 – 3,5 m chiếm 51,78%.

-

Vỉa dày: > 3,5 – 15m chiếm16,78%.

-

Vỉa rất dày: > 15 m chiếm 1,07 %.
Đối với việc khai thác ở bể than Quang Ninh trước đây, có thời kì sản lượng lộ
thiên đã chiếm đến 80%, tỷ lệ này dần dần đã thay đổi và hiện nay chỉ còn 60% .
Trong tương lai sẽ còn xuống thấp hơn. Vì các mỏ lộ thiên lớn đã và sẽ giảm sản
lượng, đến cuối giai đoạn 2015 – 2020 có mỏ không còn sản lượng, các mỏ mới lộ
7

thiên mới cũng sẽ không có mà nếu có thì cũng chỉ là một số mỏ có sản lượng dưới 0,5
– 1 triệu T/năm.
+ Ở các vùng khác, trữ lượng than Antraxit nằm rải rác ở các tỉnh: Hải Dương,
Bắc Giang, Thái Nguyên, Sơn La, Quảng Nam với trữ lượng từ vài trăm nghìn tấn đến
vài chục triệu tấn, quy mô khai thác thì thường từ vài nghìn tấn đến 100 – 200 nghìn
T/năm. Tổng sản lượng hiện nay không quá 200 nghìn T/năm .

B, Than mỡ.
Trữ lượng tiềm năng được đánh giá sơ bộ là 27 triệu tấn, trong đó trữ lượng địa
chất là 17,6 triệu tấn, chủ yếu tập trung ở hai mỏ Làng Cẩm (Thái Nguyên ) và mỏ
Khe Bố (Nghệ An ). Ngoài ra, than mơ còn có ở các tỉnh: Sơn La, Lai Châu, Hòa Bình,
… nhưng với trữ lượng nhỏ.
C, Than Bùn.
Than bùn ở Việt Nam nằm rải rác từ Bắc tới Nam nhưng chủ yếu tập trung ở
đồng bằng sông Cửu Long với hai mỏ than lớn là U-Minh-Thượng và U-Minh-Hạ. Cụ
thể:
- Đồng bằng Bắc Bộ: 1650 tr.m3.
- Ven biển Miền Trung: 490 tr.m3.
- Đông bằng Nam Bộ: 5000 tr.m3.
Trước đây, vùng đồng bằng Nam Bộ được đánh giá có trữ lượng là 1 tỷ tấn và
còn cao hơn nữa nhưng vì nạn cháy rừng đã phá hủy đi rất nhiều trữ lượng than.
Than bùn: được hình thành do sự tích tụ và phân huỷ không hoàn toàn tàn dư
thực vật trong điều kiện yếm khí xảy ra liên tục.
Quá trình này diễn ra tại các vùng trũng ngập nước. Các vùng đất ngập nước là
những vùng có năng suất sinh học cao, điều kiện phát triển của thực vật rất thuận lợi.
Tuy nhiên, lớp thổ nhương tại các vùng này luôn trong điều kiện yếm khí. Do đó, mặc
dù sinh khối các loài cỏ sống trên mặt nước tăng nhanh, nhưng quá trình phân giải xác
thực vật lại xảy ra chậm và không đạt tới giai đoạn vô cơ hoá dẫn đến tích luỹ hữu cơ.
Tiếp theo cỏ là lau, lách, cây bụi, cây thân gỗ thay thế, kết hợp với quá trình kiến tạo
địa chất, quá trình bồi tụ, lắng đọng phù sa đã chôn vùi kể cả cây thân gỗ, làm cho hữu
cơ tích tụ thành các lớp và tạo thành than bùn.
Than bùn đã qua sàng và nghiền phân loại, đáp ứng cho tiêu chuẩn sản xuất phân
bón hữu cơ vi sinh với các tiêu chuẩn như sau:

8

Than bùn loại 1:

•

- Hữu cơ: 30-35% - Màu sắc: đen than - Độ mịn: qua sàng 3,5mm - Độ ẩm: 2030%
Than bùn loại 2:



- Hữu cơ: 17-25% - Màu sắc: đen nhạt lẫn nâu - Độ mịn: qua sàng 3,5mm - Độ
ẩm: 20-30%
Than bùn loại 3:

•

- Hữu cơ: nhỏ hơn 16% - Màu sắc: nâu đen - Độ mịn: qua sàng 5mm - Độ ẩm 2035%.

Hình 1.2: Ảnh than bùn
D, Than ngọn lửa dài.
Chủ yếu tập trung ở mỏ Na Dương (Lạng Sơn ) với trữ lượng địa chất trên 100
triệu tấn. Than Na Dương là loại than có hàm lượng lưu huỳnh cao, có tính tự cháy nên
việc khai thác rất nguy hiểm.
E. Than nâu.
Tập trung chủ yếu ở đồng bằng Bắc Bộ với trữ lượng dự báo là 100 tỷ tấn. Nhưng
để có thể khai thác được cần tiến hành thăm dò ở khu vực Bình Minh – Khoái Châu

9

(Hưng Yên) để đánh giá một cách chính xác trữ lượng, chất lượng than. Theo đánh giá

của một số nhà nghiên cứu địa chất và khai thác đối với than nâu ở đồng bằng sông
Hồng thì có thể đưa vào đầu tư xây dựng mỏ và khai thác từ năm 2015 – 2020 trở đi.
Than có thể được phân loại theo nhiều cách. Một chế độ phân loại là theo loại
than; Các đề án phân loại than hữu ích nhất và được áp dụng rộng rãi đều dựa vào mức
độ mà than đã trải qua sự chuyển hóa. Mức độ khác nhau như của sự chuyển hóa than
thường được gọi là bậc than (hoặc lớp). Ngoài những giá trị khoa học của các hệ thống
phân loại của loại này, việc xác định cấp bậc có một số ứng dụng thực tế. Nhiều tài sản
than một phần được xác định theo cấp bậc, bao gồm cả lượng nhiệt sản sinh trong quá
trình đốt cháy, số lượng sản phẩm khí phát hành trên hệ thống sưởi và sự phù hợp của
các loại than cho hóa lỏng hoặc để sản xuất than cốc.
F. Kiểu than đá khác
Than có thể được phân loại trên cơ sở của sự xuất hiện của họ vĩ mô (thường
được gọi là loại đá than, lithotype, hoặc kohlentype). Bốn loại chính được công nhận:
Vitrain (Glanzkohle hoặc Charbon brillant), được đặc trưng bởi một ánh đen óng
mượt và sáng tác chủ yếu của vitrinite nhóm maceral, trong đó có nguồn gốc từ các mô
gỗ của những cây lớn. Vitrain là giòn và có xu hướng phá vơ thành các mảnh góc
cạnh; Vitrain có lẽ đã được hình thành trong điều kiện bề mặt hơi khô hơn
lithotypes clarain và durain. Khi bị chôn vùi vào sâu trong đất, chúng bị ứ đọng nước
làm ngăn chặn sự phân hủy hoàn toàn của các mô thực vật thân gỗ.
Clarain (Glanzstreifenkohle hoặc Charbon bán brillant), trong đó có sự xuất hiện
giữa những người vitrain và durain và được đặc trưng bằng cách xen laminae màu đen
và sáng (thường ít hơn 1 mm dày). Các lớp sáng được cấu tạo chủ yếu của maceral
vitrinite và các lớp màu nhạt của người kia maceral nhóm, liptinite và
inertinite. Clarain trưng bày một ánh mượt ít rực rơ hơn của vitrain. Nó dường như có
nguồn gốc trong điều kiện mà xen kẽ giữa những người trong đó durain và vitrain
được hình thành.
Durain (Mattkohle hoặc Charbon mat), được đặc trưng bởi một khó khăn, kết cấu
dạng hạt và sáng tác của nhóm maceral liptinite và inertinite cũng như số lượng tương
đối lớn các khoáng chất vô cơ. Durain xảy ra trong lớp hơn 3-10 mm (khoảng 0,1-0,4
inch) dày, mặc dù lớp hơn 10 cm (khoảng 4 inch) dày đã được công nhận. Durains

thường xỉn đen xám màu tối. Durain được cho là đã được hình thành trong các mỏ
than bùn dưới mực nước, nơi chỉ có các thành phần liptinite và inertinite chống phân
hủy và nơi có khoáng sản được tích lũy từ vô cơ lắng.
10

Fusain (Faserkohle hoặc Charbon fibreux), mà thường được tìm thấy trong ống
kính mượt và dạng sợi rất mỏng, chỉ vài mm dày và dài cm. Hầu hết fusain là cực kỳ
mềm mại và dễ dàng sụp đổ vào một, bột sootlike tốt là đất tay. Fusain được cấu tạo
chủ yếu của fusinite (mô thực vật thân gỗ thành than) và semifusinite từ inertinite
nhóm maceral, đó là giàu carbon và phản chiếu cao. Nó gần giống như than củi, cả về
mặt hóa học và vật lý, và được tin là đã được hình thành trong các mỏ than bùn cuốn
bởi cháy rừng, bởi hoạt động của nấm tạo ra nhiệt độ cao, hoặc do quá trình oxy hóa
dưới bề mặt của than.
I.2.2. Trữ lượng than trên thế giới nói chung và của Việt Nam nói riêng.
Giá than đầu năm 2015 của ba quốc gia xuất khẩu than hàng đầu thế giới là
Australia, Indonesia và Nam Phi đều giảm so với giai đoạn 2013-2014. Xét trên phạm
vi rộng hơn, giá các mặt hàng khoáng sản thế giới trong thời điểm hiện tại đã giảm
30% so với cùng kỳ năm 2010. Những nguyên nhân của hiện tượng suy thoái này có
thể kể đến như khủng hoảng kinh tế khiến các nhà đầu tư e ngại, sự chững lại của
ngành công nghiệp nặng trên toàn cầu và cả chính sách thắt chặt nhập khẩu năng
lượng của quốc gia đứng hàng đầu thế giới về tiêu thụ than đá - Trung Quốc.
Hiện trạng này tất yếu đã kéo theo khó khăn trong kinh doanh của các công ty
khai thác khoáng sản. Nguồn cung cấp vốn cho ngành mỏ giảm mạnh, chỉ còn chưa
đến một nửa mức đầu tư của năm 2011 - thời điểm trước khủng hoảng kinh tế. Các
công ty mỏ cũng vì thế mà thua lỗ rất nhiều, thậm chí phá sản, bằng chứng là riêng
trong năm 2014, trên thế giới đã có 154 thương vụ mua bán và sáp nhập các công ty
khai khoáng.
I.2.2.1. Thế giới
Trữ lượng than trên thế giới và các nguồn tài nguyên rất khó đánh giá. Mặc dù

một số những khó khăn xuất phát từ việc thiếu các dữ liệu chính xác cho từng quốc
gia, hai vấn đề cơ bản làm cho những ước tính này khó khăn và chủ quan. Các vấn đề
liên quan đến sự khác biệt đầu tiên trong định nghĩa của các thuật ngữ như trữ lượng
đã được kiểm chứng (thường chỉ có những số lượng mà là thu hồi) và các nguồn tài
nguyên địa chất (thường tổng số tiền mặt than, có hoặc không thể phục hồi hiện nay).
Các khoản dự phòng được chứng minh cho bất kỳ hàng hóa nên cung cấp một
ước tính hợp lý chính xác của số tiền đó có thể được thu hồi theo điều kiện vận hành
và kinh tế hiện tại. Mỏ than bao gồm một lớp than phải có độ dày tối thiểu (khoảng 0,6
mét; 2 feet) và được chôn dưới một độ sâu tối đa (khoảng 2.000 mét; 6.600 feet) bên
dưới bề mặt trái đất. Những giá trị của độ dày và chiều sâu không cố định mà thay đổi
11

với chất lượng than, nhu cầu, sự dễ dàng mà đá nằm phủ có thể được loại bỏ (trong
khai thác bề mặt) hoặc một trục chìm để đạt các vỉa than (trong khai thác khoáng sản
dưới lòng đất). Sự phát triển của các kỹ thuật khai thác mỏ mới có thể làm tăng lượng
than có thể được chiết xuất so với số tiền mà không thể được gơ bỏ.
Vấn đề thứ hai, trong đó liên quan đến việc tính toán trữ lượng, là tỷ lệ mà tại đó
một mặt hàng được tiêu thụ. Khi xem xét các dự trữ trên toàn thế giới của than, số năm
than rằng sẽ có sẵn có thể quan trọng hơn tổng lượng tài nguyên than. So với mức tiêu
thụ hiện nay, trữ lượng than trên thế giới nên kéo dài quá 300-500 năm. Một số lượng
lớn than thêm là hiện diện trong trái đất nhưng không thể thu hồi được tại thời điểm
này. Những tài nguyên này, đôi khi được gọi là "tài nguyên địa chất", thậm chí còn khó
khăn hơn để ước tính, nhưng họ được cho là lớn hơn số tiền dự trữ đã được chứng
minh nhiều như 15 lần.
Bảng 1.1. Trữ lượng than trên thế giới
Quốc gia / khu vực

Antraxit và
bitum

Subbituminous và
than non

Toàn
bộ

Đơn vị: triệu tấn

Trữ
lượng
%

Canada

3471

3.107

6,578

0.7

Mexico

860

351

1.211

0.1

Hoa Kỳ

111.338

135.305

246.643

27.1

Tổng số Bắc Mỹ

115.669

138.763

254.432

28.0

-

10.113

10.113

1.1

Colombia

6.230

381

6611

0.7

Các quốc gia khác tại
Trung và Nam Mỹ

1,471

1,698

3.169

0.3

Nam và Trung Mỹ

7701

12.192

19.893

2.2

4

2,183

2.187

0.2

2.094

3.458

5552

0.6

183

6556

6739

0.7

-

3.900

3.900

0.4

198

3159

3,357

0.4

Kazakhstan

28.151

3128

31.279

3.4

Ba Lan

14.000

-

14.000

15

Brazil

Bulgaria
Cộng hòa Séc
Đức
Hy Lạp
Hungary

12

Romania

22

472

494

0.1

49.088

107.922

157.010

17.3

278

3,908

4,186

0.5

16.274

17.879

34.153

3.8

220

-

220

-

1.744

22.274

24.018

2.6

112.256

174.839

287.095

31.6

48.750

-

48.750

5.4

910

174

1.084

0.1

Tổng số châu Phi và
Trung Đông

51.502

174

51.676

5.6

Úc

38.600

39.900

78.500

8.6

Trung Quốc

62.200

52.300

114.500

12,6

Ấn Độ

90.085

2.360

92.445

10.2

740

4,228

4968

0.5

Pakistan

-

3.050

3.050

0.3

Thái Lan

-

1,354

1,354

0.1

Việt Nam

150

-

150

-

97

215

312

-

Tổng số châu Á-Thái
Bình Dương

193.256

105.243

298.499

32.8

Tổng số thế giới

478.771

430.293

909.064

100,0

Nga
Thổ Nhĩ Kỳ
Ukraina
Vương quốc Anh
Các nước châu Âu và ÁÂu khác
Châu Âu và Á-Âu
Nam Phi
Các nước châu Phi khác

Indonesia

Khác các nước châu ÁThái Bình Dương

Gần 80 phần trăm tài nguyên than thu hồi trên thế giới được điều khiển bởi bảy
quốc gia: Hoa Kỳ (khoảng 27 phần trăm), Nga (khoảng 17 phần trăm), Trung Quốc

(khoảng 13 phần trăm), Ấn Độ (khoảng 10 phần trăm), Nam Phi (khoảng 5 phần
trăm), Ukraine (khoảng 4 phần trăm), Kazakhstan (khoảng 3 phần trăm).
Toàn thế giới hiện tiêu thụ khoảng 4 tỷ tấn than hàng năm. Một số ngành
sử dụng than làm nguyên liệu đầu vào như: sản điện, thép và kim loại, xi măng
và các loại chất đốt hóa lỏng. Than đóng vai trò chính trong sản xuất ra điện
(than đá và than non), các sản phẩm thép và kim loại (than cốc).
13

Than đóng vai trò sống còn với sản xuất điện và vai trò này sẽ còn được duy trì
trong tương lai. Khoảng 39% lượng điện sản xuất ra trên toàn thế giới là từ nguồn
nguyên liệu này và tỷ lệ này sẽ vẫn được duy trì trong tương lai (dự báo cho đến năm
2030). Lượng tiêu thụ than cũng được dự báo sẽ tăng ở mức từ 0.9% đến 1.5% từ nay
cho đến năm 2030.
Tiêu thụ về than cho nhu cầu trong các lò hơi sẽ tăng khoảng 1.5%/năm trong khi
than non, được sử dụng trong sản xuất điện, tăng với mức 1%/năm. Cầu về than cốc,
loại than được sử dụng trong công nghiệp thép và kim loại được dự báo tăng với tốc
độ 0.9%. Thị trường than lớn nhất là châu Á chiếm khoảng 54% lượng tiêu thụ toàn
thế giới, trong đó nhu cầu chủ yếu đến từ Trung Quốc. Một số nước khác không có
nguồn nhiên liệu tự nhiên phải nhập khẩu than cho các nhu cầu về năng lượng và công
nghiệp như Nhật Bản, Đài Bắc và Hàn Quốc.
I.2.2.2. Ở Việt Nam.
Việt Nam nằm trong top những nước tiêu thụ năng lượng tương đối lớn so
với khu vực và trên thế giới. Nhu cầu điện ngày càng lớn, khả năng cân đối tài
chính để khai thác và chế biến 55 ÷ 58 triệu tấn than sau năm 2015 là rất khó
khăn. Nhu cầu than riêng cho ngành điện vào năm 2020 với công suất các nhà
máy điện than là 36 nghìn MW để sản xuất 154,44 tỷ kWh, sẽ tiêu thụ 67,3
triệu tấn than. Năm 2030, công suất các nhà máy nhiệt điện than là 75.748,8
MW để sản xuất 391,980 tỷ kWh, tiêu thụ tới 171 triệu tấn than.
Than là nguồn nhiên liệu chiến lược phục vụ cho các ngành kinh tế công

nghiệp. Trữ lượng than Việt Nam ở mức độ trung bình. Hiện tại chỉ mỏ than
Quảng Ninh đang khai thác hiệu quả. Than cám 3, cám 4 chiếm 36,92% tổng
lượng than khai thác. Mỏ than đồng bằng Sông Hồng mới đang thực hiện khai
thác thử nghiệm. Hàng năm tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam khai thác
khoảng 40 triệu tấn than phục vụ trong nước và xuất khẩu.
Bảng 1.2. Trữ lượng than Đông bắc

14

Cân đối cung cầu về than của kinh tế Việt Nam sẽ thiếu hụt nghiêm trọng trong
những năm sắp tới. Việt Nam sẽ phải nhập khẩu than từ Indonexia, Úc... Các doanh
nghiệp Việt Nam sẽ phải đối mặt với các vấn đề rất phức tạp như sau :
- Than nhập khẩu có tính chất khác hoàn toàn với than antraxit Quảng Ninh do
đó các hệ thống tồn chứa, phân phối, nghiền, đốt, thải tro xỉ... đều phải được đánh giá
mức độ tương thích khi sử dụng than nhập khẩu.
Không chỉ những nước không thể khai thác than mới phải nhập khẩu mà ngay cả
các quốc gia khai thác lớn nhất thế giới cũng phải nhập than. Nhu cầu nhập khẩu phục
vụ cho dự trữ hay những nguồn than có chất lượng. Than sẽ vẫn đóng vai trò quan
trọng, đặc biệt tại các khu vực có tốc độ tăng trưởng cao. Tăng trưởng của thị trường
than dành cho đốt lò hơi và than cốc sẽ mạnh nhất tại châu Á, nơi mà nhu cầu về điện,
sản xuất thép, sản xuất xe hơi và nhu cầu dân sinh tăng cao theo mức sống ngày càng
được cải thiện. Than là nguyên liệu chính để làm chất đốt trong các nhà máy nhiệt điện
ở Việt Nam. Tình hình năng lượng điện ở Việt Nam được thống kê như sau:
Bảng 1.3.
cầu than
trong

Nhu
nước

Sản lượng than tiêu thụ trong nước đã có sự tăng lên đáng kể từ mức 10 triệu tấn năm
2002 lên khoảng 28 triệu tấn năm 2013, trong đó chủ yếu là than sản xuất trong nước 27,5
triệu tấn (chiếm 98,2%), than nhập khẩu chỉ khoảng 0,5 triệu tấn (chiếm 1,8%): gồm than
mơ khoảng hơn 100 ngàn tấn dùng cho luyện kim và than subbitum (than nồi hơi hoặc than
năng lượng), khoảng 400 ngàn tấn dùng cho sản xuất điện ở miền Nam.

15

Như vậy, so với mức tiêu thụ năm 2013 đến năm 2015 nhu cầu than trong nước
sẽ tăng gấp 2 lần, đến năm 2020 tăng gấp 4 lần và đến năm 2030 tăng gấp 8 lần.
Nếu dựa theo những số liệu dự báo nhu cầu than trong hai năm trước đây thì có
thể thấy những dự báo trên đây là quá cao. Ví dụ, năm 2012 dự báo nhu cầu là 32,9
triệu tấn, thực tế chỉ là 25,3 triệu tấn, bằng 76,9%; năm 2013 dự báo nhu cầu là 38,3
triệu tấn, thực tế khoảng 28 triệu tấn, bằng 73,1%.

Hình 1.3: Nhiệt điện trong tương lai tại Việt Nam phụ thuộc vào than

Hình 1.4: Nhu cầu nhậm khẩu than
Tuy nhiên, cũng đã có những lạc quan đầu tiên cho ngành khai thác, đặc biệt là
than đá khi giới phân tích nhận định nhu cầu về than sẽ tăng mạnh kể từ năm 2015.
Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), đến năm 2017, nhu cầu tiêu thụ than đá
toàn cầu sẽ "đuổi kịp" nhu cầu tiêu thụ dầu, với tỷ lệ tương ứng lần lượt là 4,32 tỷ tấn
than và 4,4 tỷ tấn dầu. Theo tổ chức này, nguyên nhân chủ yếu của thay đổi này chính
16

là việc thị trường dầu mỏ đang ngày càng xuất hiện nhiều rủi ro và biến động, trong
khi đó than đá là một mặt hàng “an toàn” hơn nhiều. Ngoài ra, nhu cầu lớn nhất đến từ

hai đất nước đang đặt mục tiêu phát triển công nghiệp nặng lên hàng đầu đó là Trung
Quốc và Ấn Độ.
Đây thực sự là một tín hiệu mừng cho ngành than Việt Nam sau những khó khăn
trong thời gian qua. Không dừng lại ở đó, thị trường trong nước cũng đang có những
chuyển biến tích cực, hàng loạt những dự án nhiệt điện đã hoàn thành và bắt đầu đưa
vào hoạt động, hứa hẹn là những “điểm nóng” tiêu thụ than, đem lại doanh thu lớn.
Chính thị trường nội địa đã đóng vai trò cứu tinh cho ngành khai thác trong thời điểm
giá than thế giới giảm mạnh. Trong hai tháng đầu năm 2015, Tập đoàn CN Than Khoáng sản Việt Nam đã tiêu thụ gần 4,8 triệu tấn than, trong đó số lượng than tiêu thụ
trong nước là 4,76 triệu tấn.
Nhìn chung, trong thời điểm hiện tại, vẫn còn rất nhiều khó khăn cho Tập đoàn
CN Than - Khoáng sản Việt Nam trong việc tiêu thụ sản phẩm, tuy nhiên những khởi
sắc trong nguồn cầu sẽ sớm tác động tích cực tới thị trường thế giới, đó cũng chính là
cơ hội lớn mà ngành Than - Khoáng sản nước ta cần nắm bắt.
Nguồn nhiên liệu và năng lượng của nước ta, trước hết phải kể đến đó là than.
Khai thác và sử dụng than ở Việt Nam đã có một lịch sử lâu đời, từ khi người Pháp đến
nước ta cách đây hàng trăm năm, mức độ khai thác, sử dụng và xuất khẩu ngày càng
tăng. Xét về trữ lượng, tính đến 1/1/2005 tổng trữ lượng than đã tìm kiếm thăm dò
khoảng 6,14 tỷ tấn. Về trữ lượng và chủng loại than phân theo các cấp và của Việt
Nam thể hiện thông qua bảng 1 dưới đây.

17

Bảng 1.4. Trữ lượng than phân theo các cấp và các chủng loại than

Hạng mục

Tổng cộng
Bể than QN

1

(TK-TD)

A+B+C

A+B

C1

C2

P

6 140 683

5 629
252

356 789

2 264
480

3 007
983

511 431

4 121 745 4121745 301335 1508643 2311767

0

Vùng nội địa-TKV

165 110

165110

55454

91901

17755

0

Các mỏ than địa
phương

37 434

18478

0

10238

8240

18956

0

524871
2 135
653

Vùng than ĐBSH

2

Trữ lượng Phân chia trữ lượng đã xác minh theo cấp
xác minh
(1000 tấn)

1 580 956 1088481

Tổng Antraxit+ khác

5 905 245

5 393
814

356 789

Than bùn

235 438

235 438

0

563610 492475
2 901
372

511 431

128 827 106 611

0

(Nguồn: Trung tâm Tư vấn mỏ và Công Nghiệp-TVN, 2008. MPI, UNDP. Nghiên
cứu, xây dựng các mục tiêu định lượng giảm phát thải khí nhà kính trong ngành năng
lượng Việt Nam, giai đoạn 2013-2030.Hỗ trợ xây dựng, thực hiện Chiến lược Quốc
gia về TĂNG TRƯỞNG XANH. Số đăng ký ĐKXB: 1287-2013/CXB/06-632/BĐ.)
Về khả năng khai thác than, dựa trên cơ sở dự báo cho giai đoạn 2015-2030 trong
quy hoạch phát triển ngành than theo số liệu bảng 5 dưới đây cho thấy:
Bảng 1.5. Tổng hợp khả năng khai thác than đến năm 2030
Năm

2015

2020

2025

2030

Sản lượng (triệu tấn)

55-58

60-65

66-70

Trên 75

(Nguồn: P3, số 60/QĐ-TTg, ngày 09/01/2012. MPI, UNDP. Nghiên cứu, xây
dựng các mục tiêu định lượng giảm phát thải khí nhà kính trong ngành năng lượng
Việt Nam, giai đoạn 2013-2030.Hỗ trợ xây dựng, thực hiện Chiến lược Quốc gia về
TĂNG TRƯỞNG XANH. Số đăng ký ĐKXB: 1287-2013/CXB/06-632/BĐ.)
I.2.3. Hình thức khai thác và quy trình khai thác than tại Việt Nam.

18

•

Hiện trạng khai thác khoáng sản tại Việt Nam
Tính riêng, kim ngạch xuất khẩu nhóm hàng nhiên liệu, khoáng sản tháng 9 ước
đạt 1,07 tỷ USD, tăng 16% so với tháng 8 và tăng 47,5% so với cùng kỳ năm 2011.
Trừ than đá, các mặt hàng khác trong nhóm đều tiếp tục gặp thuận lợi về giá xuất
khẩu.
Lượng xuất khẩu của các mặt hàng cũng tăng so với tháng trước khiến cho kim ngạch
xuất khẩu tháng 9 tăng 16% so với tháng 8.

Tính chung 9 tháng đầu năm, kim ngạch xuất khẩu của cả nhóm tăng 4,8% so với
cùng kỳ, trong đó dầu thô tăng 14,7%, quặng và khoáng sản khác tăng 2,5%, hai mặt
hàng còn lại là than đá giảm 27% và xăng dầu giảm 5%.

•

Hiện trạng khai thác khoáng sản tại Việt Nam qua từng giai đoạn.
Từ khi đất nước ta hoàn toàn giải phóng, công tác điều tra địa chất và tìm kiếm
thăm dò khoáng sản mới được triển khai trên quy mô toàn lãnh thổ Việt Nam.Trong
công tác điều tra cơ bản, bằng việc lập bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1/50.000, đã
phát hiện thêm nhiều vùng, điểm mỏ có triển vọng lớn. Kết quả của công tác điều tra,
khảo sát, thăm dò địa chất cho thấy, Việt Nam có tiềm năng khoáng sản khá phong
phú, đa dạng. Nhiều khoáng sản có trữ lượng lớn như bôxit, quặng sắt, đất hiếm,
apatít,… chủng loại khoáng sản đa dạng.

•

Về khai thác và tuyển khoáng:
Hầu hết ở các mỏ kim loại, về kỹ thuật chưa được chú ý, đa số áp dụng hệ thống
khai thác lộ thiên với công nghệ ôtô - máy xúc. Đây là loại hình công nghệ cổ điển, giá
thành cao. Các thông số kỹ thuật của hệ thống khai thác và vận tải không đảm bảo. Từ
khi có chủ trương khai thác mỏ nhỏ, khai thác tận thu, hàng loạt các công trường khai
thác thủ công mọc lên như khai thác vàng, đá quý, thiếc, mangan, sắt, In-me-nhít...
Phương pháp khai thác thủ công hầu như không có cơ sở khoa học về công nghệ. Một
số xí nghiệp khai thác cơ giới cũng chuyển sang khai thác thủ công như mỏ thiếc Tĩnh
Túc, Sơn Dương, Bắc Lũng, Crômit Cổ Định, do cạn kiệt tài nguyên hoặc do quy mô
khai thác giảm, không chịu nổi chi phí của khai thác cơ giới. Phương pháp khai thác
thủ công và bán cơ giới đã tác động xấu đến môi trường sinh thái và gây lãng phí tài
nguyên.Về tuyển khoáng cũng được thay thế công nghệ tuyển cơ giới tập trung bằng
những xưởng tuyển “mini” thủ công hoặc bán cơ giới. Hình thức này bao trùm hầu hết

19

các ngành khai thác khoáng sản kim loại như thiếc, vàng, crômit, mangan….
Một số cơ sở áp dụng phương pháp tuyển nổi như đồng Sinh Quyền, tuyển quặng
sunphua kẽm chì Lang Hích, apatít, graphít,… với sơ đồ và thiết bị tuyển đơn giản, hệ
số thu hồi thấp, giá thành cao và chưa thu hồi được khoáng sản có ích đi kèm. Việt
Nam có tới 45% than khai thác theo hình thức lộ thiên và 55% khai thác theo kiểu hầm
lò.

20

A. Công nghệ khai thác than lộ thiên.

Nhìn chung than được khai thác bằng hai phương pháp chính: Lộ thiên và hầm lò,
tuỳ thuộc vào điều kiện địa hình, địa chất từng khu vực.
Mô hình công nghệ khai thác lộ thiên:

Công nghệ khai thác than lộ thiên được cơ giới hoá hoàn toàn bao gồm các khâu
công nghệ và thiết bị chủ yếu sau:
- Phá vơ đất đá: Chủ yếu bằng khoan nổ mìn. Thiết bị khoan là máy khoan xoay cầu
CBIII - 250, các loại máy khoan xoay đập thủy lực, đôi chỗ còn sử dụng máy khoan đập
cáp, đường kính lỗ khoan từ 90 - 250mm.
- Xúc bốc: Sử dụng máy xúc điện EKG - 5A, EKG – 8EJ hoặc các máy xúc thuỷ
lực gầu ngược, dung tích gầu xúc từ 1,2 - 8m3.
- Vận tải: Hiện nay vận tải đất đá và vận chuyển than trong mỏ chủ yếu bằng ô tô cơ
có trọng tải từ 15-55 tấn, vận tải than ngoài mỏ bằng đường sắt, băng tải và ô tô.
- Đổ thải đất đá: Chủ yếu dùng hình thức đổ thải từ sườn núi cao xuống thung lũng

thấp bằng ô tô kết hợp máy gạt. Bãi thải chủ yếu là bãi thải ngoài, đôi chỗ có điều kiện đổ
bãi thải trong vào các khai trường đã kết thúc.
Ngoài ra, trong quá trình khai thác mỏ lộ thiên còn có các khâu phụ trợ khác như:
Thoát nước, làm đường, sửa chữa thiết bị...
Tất cả các khâu công nghệ trong khai thác lộ thiên đều chứa đựng những yếu tố ảnh
hưởng xấu tới môi trường trong đó phải kể đến sự thay đổi bề mặt địa hình, gây bụi, ồn,
làm ô nhiễm nguồn nước, không khí v.v…

21

Hình1.5: Khai thác than lộ thiên.
B. Công nghệ khai thác than hầm lò.

Mô hình công nghệ khai thác hầm lò:
- Đào lò chuẩn bị:

- Khai thác than:

Trong khai thác hầm lò cũng có các khâu phụ trợ khác như: Thoát nước, làm đường,
sửa chữa thiết bị...
Phần lớn các khâu công nghệ trong khai thác hầm lò thực hiện trong các đường lò
dưới lòng đất nên mức độ và phạm vi ảnh hưởng tới môi trường thấp hơn so với khai thác
than lộ thiên. Những yếu tố có khả năng tác động xấu tới môi trường chủ yếu là làm thay
đổi mực nước ngầm, giảm nguồn tài nguyên nước, ảnh hưởng đến môi trường sinh thái,

22

cảnh quan thông qua việc sử dụng gỗ trụ mỏ, sụt lún địa hình, các khâu thoát nước, sàng

tuyển, vận chuyển và tiêu thụ than làm ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí,
nước.

Hình 1.6: Khai thác hầm lò.
I.2.4. Giới thiệu các phương pháp tuyển - phương pháp tuyển nổi DAF.
I.2.4.1. Phương pháp tuyển trọng lực.
Tuyển khoáng bằng phương pháp trọng lực (gọi tắt là tuyển trọng lực) là quá
trình gia công dựa vào sự khác nhau về khối lượng riêng giữa các hạt khoáng để phân
chia chúng thành các sản phẩm có chất lượng khác nhau.
Các yếu tố ảnh hưởng:



- Mức độ tách rời giữa các hạt khoáng.
- Sự khác nhau về trọng lượng riêng giữa các khoáng vật có ích và không có ích.
- Khối lượng riêng của môi trường tuyển.
- Đặc tính kỹ thuật.
Phương pháp tuyển trọng lực bao gồm các quá trình:



- Lắng.
- Phân chia trong môi trường nặng (chủ yếu là phân chia trong huyền phù khoáng
vật).
23

- Phân chia trong dòng nước chảy trên mặt phẳng nghiêng.
- Phân chia trong dòng nước chảy ngược.
- Ngoài ra còn có quá trình đánh tơi và rửa khoáng sản.

Hình 1.7: Công nghệ tuyển trọng lực.
I.2.4.2. Phương pháp tuyển nổi.
Tuyển nổi là quá trình công nghệ tuyển dựa trên sự khác nhau về năng lượng bề
mặt riêng (tính dính ướt bề mặt ) của các loại khoáng vật để phân chia chúng thành các
sản phẩm nổi và không nổi.
Tuyển nổi là phương pháp làm giàu khoáng sản có ích dựa trên khả năng bám
dính khác nhau của các loại khoáng vật lên bề mặt phân chia các pha như nước-không
khí, nước-dầu do có sự khác nhau về năng lượng bề mặt riêng giữa các loại khoáng vật
đó, là phương pháp tuyển nổi dựa trên cơ sở sự khác nhau về tính chất lý hóa của bề
mặt các hạt khoáng vật.


Các yếu tố ảnh hưởng:
- Mức độ tách rời giữa các hạt khoáng.
- Sự khác nhau về trọng lượng riêng giữa các khoáng vật có ích và không có ích.
- Khối lượng riêng của môi trường tuyển.
- Đặc tính kỹ thuật.

24

 Máy tuyển nổi.
a) Máy tuyển nổi loại từng ngăn.

Hình1.8: Cá dạng ngăn máy
Đảm bảo các yêu cầu xau:
Cấp bùn ban đầu, tách sản phẩm bọt và sản phẩm ngăn máy một cách đều đặn và liên
tục.
- Khuấy bùn đủ mạnh để các hạt khoáng luôn ở trạng thái lơ lửng tạo điều kiện tốt cho

nó tiếp xúc với bóng khí.
- Cấp đủ không khí để tạo thành các bóng khí nhỏ và phân tán đều trong toàn bộ thể tích
bùn trong ngăn máy.
- Tạo nên vùng bọt yên tĩnh trên bề mặt bùn.
b) Máy tuyển nổi cơ giới.
-

Hình1.9: Máy tuyển nổi cơ giới.

25

Thiết kế mô hình tuyển nổi than mịn quy mô phòng thí nghiệm.

Trích đoạn

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về