Kết quả nghiên cứu áp dụng sàng tách nước cao tần để tách nước bùn quặng đuôi thải tuyển nổi (thải khô)

Trụ sở Công ty Apatit Việt Nam tại tỉnh Lào Cai.

I. THỰC TRẠNG CÔNG NGHỆ KHÂU THẢI QUẶNG ĐUÔI CỦA CÁC NHÀ MÁY TUYỂN:

Hiện tại ba Nhà máy tuyển đang sử dụng công nghệ thải quặng đuôi thải ra hồ thải bằng biện pháp bơm ra hồ thải để nước lắng trong, nước tuần hoàn được bơm về phục vụ sản xuất.

1.1 NMT Tằng Loỏng:

- Theo thiết kế hồ thải số 1 được chứa bùn quặng đuôi thải đến cos 138m. Hiện tại bùn quặng đuôi thải đã điền đầy hồ thải số 1;

- Hồ thải số 2 theo thiết kế có dung tích 5 triệu m³, với sức chứa 5 triệu m³ được ba năm sản xuất hết công suất. Nếu sử dụng biện pháp bơm quặng đuôi thải điền đầy dung tích hồ thì sau ba năm Nhà máy phải dừng sản xuất (hồ hết sức chứa). Nếu tiếp tục đi tìm vị trí xây dựng hồ thải số 3, phải tìm ở vị trí xa Nhà máy tuyển vì bán kính gần Nhà máy đã được Tỉnh Lào Cai quy hoạch phê duyệt cấp cho các công trình khác.

- Khi tìm được vị trí và xây dựng hồ thải số 3 đưa vào vận hành thì chi phí cho khâu thải quặng đuôi tăng cao do phải đầu tư lớn hàng trăn tỷ đồng và tốn năng lượng bơm vì hồ thải ở xa Nhà máy làm ảnh hưởng đến kết quả sản xuất kinh doanh của Nhà máy.

1.2 NMT Cam Đường:

- Theo thiết kế hồ thải số 1 có dung tích 1,1 triệu m³ được chứa bùn quặng đuôi thải đến cos 139m. Hiện tại bùn quặng đuôi thải đã điền đầy hồ thải số 1; Hiện tại đã nâng cos hồ lên 146 m, đã thải đến cos 145 m gần điền đầy hồ số 1;

- Hồ thải số 2 theo thiết kế có dung tích 1 triệu m³, với sức chứa 1 triệu m³ được sáu năm sản xuất hết công suất. Chưa tính đến việc nâng công xuất của Nhà máy thì sức chứa giảm xuống dưới sáu năm.

1.3 NMT Bắc Nhạc Sơn: Theo thiết kế hồ thải chứa được 17 triệu m³ bùn quặng đuôi thải, tương đương với 20 năm sản xuất công xuất 350.000 tấn/năm nếu công xuất tăng gấp đôi (700.000 tấn/năm) thì 7 năm nữa mới điền đầy hồ.

- Trước thực trạng về các hồ thải của Nhà máy tuyển về an toàn, sức chứa, chi phí sản xuất…lộ trình chuyển đổi công nghệ thải ướt sang thải khô;

- Công ty Apatit Việt Nam đang nghiên cứu Công nghệ thải khô sau tuyển nổi, phục vụ giải quyết vấn đề thay thế Hồ thải sang Bãi thải khô với mục tiêu sau:

II. MỤC TIÊU CỦA PHƯƠNG ÁN

2.1 Nghiên cứu đổi mới công nghệ thải quặng đuôi sử dụng bơm điền đầy thể tích hồ thải bằng công nghệ "thiết bị tách nước cao tần" lọc khô quặng đuôi thải chất đống vận chuyển đi, phần nước đưa xuống hồ thải với mục tiêu cụ thể:

Giai đoạn 1 (nghiên cứu thử nghiệm) lắp 01 máy năng suất 30 tấn/h đánh giá các thông số cụ thể sau:

- Độ ẩm (nước) chất rắn sau lọc: Từ 17% - 20%.

- Hiệu suất thu hồi chất rắn có trong bùn vào máy lọc: > 70%.

Giai đoạn 2: Đánh giá kết quả giai đoạn 1 (các thông số) có hiệu quả triển khai lắp đặt thêm 04 "thiết bị tách nước cao tần" để lọc hết quặng đuôi thải của NMT Tằng Loỏng, Cam Đường, vận chuyển đưa đi canh tác nông, lâm nghiệp phục hồi môi trường đã kết thúc hoặc để lưu kho để sử dụng sau này.

2.2 Tận dụng địa hình (cos dương) hồ thải cũ để chứa quặng thải lọc khô sau đó vận chuyển đi các vị trí khác canh tác, phục hồi môi trường nhằm tăng thêm tuổi thọ hồ thải quặng đuôi cũ lên gấp 1,5 - 2 lần.

III. ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CHO HAI GIAI ĐOẠN:

3.1. Giai đoạn 1:

3.1.1 Khảo sát, đánh giá thực trạng các chỉ tiêu công nghệ khâu thải quặng đuôi để lắp 1 máy tại NMT Tằng Loỏng :

Bảng: Thống kê nồng độ, hàm lượng P₂O₅ quặng đuôi thải năm 2016 đến hết tháng 4 năm 2017 (số liệu tính trung bình tháng) của NMT Tằng Loỏng

Nhận xét các số liệu thống kê về nồng độ rắn, hàm lượng P₂O₅ cho thấy:

- Nồng độ rắn trong bùn quặng đuôi thải từ 17% - 20% trung bình 19% (thiết kế 14,1%).

- Hàm lượng P₂O₅ từ 3% - 5% trung bình 4% (thiết kế 5,1%).

- Lưu lượng bùn quặng thải từ 800 - 1.000 m³/h (tính theo lưu lượng bơm);

Căn cứ vào các chỉ tiêu chính khâu thải để lựa chọn "thiết bị tách nước cao tần" lọc quặng đuôi thải như sau:

* Yêu cầu sản phẩm đầu vào "thiết bị tách nước cao tần":

- Nồng độ rắn vào khâu lọc: 20% + 5; Cấp hạt - 0,1 mm chiếm 100%

- Áp lực vào khâu lọc: 1 kg/cm² + 0,2.

* Yêu cầu sản phẩm đầu ra (sau lọc):

- Năng suất chất rắn sau lọc: 30 tấn/h/1 máy;

- Độ ẩm (nước) chất rắn sau lọc: Từ 17% - 20%;

- Hiệu suất thu hồi chất rắn có trong bùn vào máy lọc: > 70%;

* Về chi phí:

Bảng so sánh một số yếu tố chi phí cơ bản trong công nghệ thải bằng bơm điền đầy hồ và sử dụng "thiết bị tách nước cao tần"

- Thống kê các yếu tố chi phí chủ yếu như: Điện năng; Đầu tư xây dựng hồ thải; Vận hành, bảo dưỡng sửa chữa thiết bị; Khâu thải quặng đuôi bằng bơm ra hồ thải so sánh với công nghệ sử dụng "thiết bị tách nước cao tần";

- Qua bảng thống kê các yếu tố chi phí chủ yếu cho thấy sử dụng "thiết bị tách nước cao tần" lọc khô quặng đuôi thải so với bơm điền đầy quặng đuôi thải vào hồ thải, chi phí giảm được 1.939 đồng/1 tấn quặng đuôi thải;

3.1.2 Phân tích ưu, nhược điểm sử dụng "thiết bị tách nước cao tần" so với bơm ra hồ thải như sau:

* Ưu điểm:

- Quặng đuôi thải được lọc khô đánh đống chờ vận chuyển đưa đi đổ vào các khu vực canh tác nông nghiệp hoặc hoàn thổ các khai trường khai thác xong, các bãi thải kết thúc đổ thải và để lưu kho sử dụng sau;

- Giảm chi phí trong sản xuất quặng tuyển vì không phải đầu tư xây dựng thêm hồ thải quặng đuôi số 3; Chi phí làm kho thấp hơn chi phí làm hồ thải rất nhiều lần vì kho không phải làm trạm bơm tuần hoàn, đường điện, đường ống, cửa xả...

- Sử dụng triệt để nguồn tài nguyên (quặng đuôi thải còn thành phần P₂O₅ < 5%) vào canh tác sản xuất nông nghiệp, hoàn thổ các khai trường, bãi thải đã kết thúc hoặc lưu kho để sử dụng sau;

* Nhược điểm phương án sử dụng "thiết bị tách nước cao tần" :

Về chi phí: - Tăng chi phí khi vận chuyển quặng đuôi thải lọc cự ly >2 Km

- Tăng chi phí nhân công vận hành khâu thải quặng đuôi trong sản xuất;

- Tăng chi phí do phải khấu hao thíết bị (phương án bơm ra hồ thải đã hết khâu hao) mới đầu tư;

Về kỹ thuật: Do quặng thải có kích thước nhỏ, không kết dính gặp nước mưa tạo dòng chảy xuống vùng thấp làm ảnh hưởng đến môi trường công trình.

3.2 Giai đoạn 2:

Căn cứ vào đánh giá kết quả sử dụng "thiết bị tách nước cao tần" của giai đoạn 1: Nếu có hiệu quả sẽ làm dự án đầu tư cho giai đoạn 2 (dự kiến đầu tư thêm 4 máy) có công suất bằng công suất của máy trong giai đoạn 1;

IV. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ:

Qua xem xét, tìm hiểu thông tin công nghệ lọc nói chung và lọc quặng Apatit đuôi thải nói riêng, xác định được "thiết bị tách nước cao tần" tương đối phù hợp cho việc lọc quặng đuôi thải của NMT về thành phần cấp hạt, nồng độ.

Công ty Apatit VN đã đi khảo sát thực tế tại Nước Trung Quốc nhà máy có sử dụng "thiết bị tách nước cao tần". Qua trao đổi các thông số kỹ thuật về bùn quặng đuôi thải. Mời các chuyên gia kỹ thuật của Công ty HH Khoa học kỹ thuật Chính Triển Vân Nam - Trung Quốc sang NMT Tằng Loỏng khảo sát, lấy mẫu, thử nghiệm lọc bùn quặng đuôi thải bằng máy "thiết bị tách nước cao tần" cho kết quả khả quan, đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của Công ty Apatit VN.

Công ty Apatit Việt Nam đã lựa chọn máy "thiết bị tách nước cao tần" năng suất 30 tấn/h, kèm theo: Cụm Xyclon thủy lực tách nước FXJ300*4, sàng ZGT1.836 rộng 1.800mm, dài 3.600 mm và triển khai theo từng bước sau:

Giai đoạn 1: Sử dụng "thiết bị tách nước cao tần" lọc khô quặng đuôi thải, Vị trí lắp máy tại sân trạm điện gần trạm bơm tuần hoàn hồ thải số 1.

Giai đoạn 2: Đánh giá kết quả giai đoạn 1 nếu đạt mục tiêu của Công ty, triển khai đầu tư thêm 4 máy"thiết bị tách nước cao tần" lọc khô quặng đuôi thải, vận chuyển ra ngoài khu vực hồ thải để canh tác lâm, nông nghiệp hoặc đưa vào kho lưu, hoàn thổ khai trường thải bãi đã kết thúc.

V. KẾT QUẢ CHẠY THỬ ĐỊNH HƯỚNG ÁP DỤNG:

- Tỷ lệ thu hồi sản phẩm đạt 60,68%/70% bằng 86,68% (mục tiêu);

- Độ ẩm đạt 25,19%/20% (mục tiêu) tăng 5,19% về độ ẩm, bằng 74,05% so với mục tiêu do các nguyên nhân sau:

- Tỷ lệ thu hồi bã thải còn phụ thuộc vào độ mịn nghiền, hiệu quả tuyển, tính chất quặng đầu (hàm lượng, thành phần hóa học, khoáng vật) nồng độ bùn thải nên sẽ xẩy ra lúc thì thu hồi cao, khi thì thu hồi thấp.

- Trong thời điểm chạy thử 72^h ngoài trời độ ẩm cao trời mưa nặng hạt nên độ ẩm bã thải cao.

- Định hướng áp dụng: Kết quả chạy thử 72^h sàng tách nước cao tần cho thấy mặc dù chưa đạt tối đa mục tiêu đề ra; Nếu đây là giải pháp hoàn thiện để giảm tải cho các hồ thải, tăng tuổi thọ các hồ, giảm đầu tư các hồ thải mới vì vậy, sẽ áp dụng ngay bước 2 vào sản xuất tại Nhà máy tuyển Cam Đường, để tiếp tục hiệu chỉnh rút kinh nghiệm để nhân rộng.

VI. KẾT LUẬN:

Giai đoạn 1 của phương án đã thử nghiệm thành công, công nghệ thải khô (thiết bị tách nước cao tần), các chỉ tiêu công nghệ cơ bản đảm bảo mục tiêu; Trong thời gian tới Công ty Apatit tiếp tục nghiên cứu, điều chỉnh các chỉ tiêu công nghệ, cải tiến hệ thống thiết bị để đạt tối đa các chỉ tiêu đề ra.