Nhà máy tuyển than (NMTT) Vàng Danh 1 thuộc Công ty Cổ phần than Vàng Danh được CHLB Nga (Liên Xô cũ) thiết kế, xây dựng từ năm 1961 với công suất 600.000 tấn/năm, do chiến tranh nên đến năm 1973 mới hoàn thành và đưa vào sản xuất. Công nghệ tuyển than theo thiết kế ban đầu là tuyển bằng máy tuyển huyền phù bánh xe đứng sử dụng bột manhêtít làm huyền phù tuyển than.

Từ khi đưa vào sản xuất đến nay, NMTT Vàng Danh 1 đã được đầu tư cải tạo nhiều lần để nâng cao công suất và năng lực sàng tuyển. Hiện nay công suất than nguyên khai cấp vào NMTT Vàng Danh 1 đạt tối đa 2,7-2,8 triệu tấn/năm (2011) cao gấp hơn 4,5 lần so thiết kế. Tóm tắt công nghệ sàng tuyển NMTT Vàng Danh 1 hiện nay như sau: sàng tách cám 0-15 mm bằng sàng khô và sàng rửa, tuyển TNK cấp hạt 15-150 mm bằng máy tuyển huyền phù bể CKB, tuyển nâng cao chất lượng sạch 15- 40 mm sau CKB bằng XLHP, tuyển nâng cao chất lượng than cám dưới sàng rửa cám bằng XLHP. Hiện nay NMTT Vàng Danh 1 đang sử dụng bột manhêtít mịn do Viện KHCN Mỏ sản xuất để làm huyền phù.

* Trong công nghệ tuyển than bằng huyền phù manhêtít, tiêu hao bột manhêtít là một trong những chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm tuyển. Một số NMTT bằng huyền phù trên thế giới, chi phí chất nặng làm huyền phù tuyển than chiếm tới 10-35% tổng chi phí sản xuất.

* Tiêu hao manhêtít ở các NMTT được chia ra làm 2 loại: Tiêu hao trong công nghệ và tiêu hao ngoài công nghệ (tiêu hao vô hình).

+ Tiêu hao trong công nghệ gồm: (1) Tiêu hao manhêtít do còn bám dính theo các sản phẩm than sạch, trung gian, đá thải sau khi đã được róc rửa huyền phù bởi các sàng róc rửa sản phẩm sau tuyển. (2) Tiêu hao manhêtít do mất theo bùn thải máy tuyển từ trong hệ thống thu hồi tái sinh huyền phù.

+ Tiêu hao ngoài công nghệ (tiêu hao vô hình): là tiêu hao manhêtít do các nguyên nhân còn lại (rơi vãi, rò rỉ, hao hụt khi lưu kho giao nhận...), được xác định bằng tiêu hao tổng cộng theo thống kê hàng năm hoặc hàng tháng trừ đi tiêu hao trong công nghệ.

* Số liệu thống kê cho thấy chi phí manhêtit của NMTT Vàng Danh 1 có xu hướng giảm trong các năm gần đây, nhưng vẫn cao hơn so với các NMTT khác ở Việt Nam. Đối với các NMTT trên thế giới: Mỗi nước có quy định tiêu hao manhêtit khác nhau.  Có nhiều nguyên nhân có thể làm tăng tiêu hao manhêtít tại NMTT Vàng Danh 1 như: (1) Hiệu suất của sàng tách cám và sàng rửa bùn trong than trước khi đưa vào thiết bị tuyển chưa cao dẫn đến làm tăng tỷ lệ bùn vào tuyển; (2) Hiệu quả làm việc hệ thống róc, rửa huyền phù từ các sản phẩm tuyển chưa cao làm mất mát manhêtít theo các sản phẩm than sạch đá thải sau tuyển; (3) Hiệu quả làm việc của hệ thống máy tuyển từ thu hồi và tái sinh huyền phù chưa cao làm mất mát manhêtít theo bùn thải; (4) Chất lượng bột manhêtít đang sử dụng chưa cao hoặc chưa phù hợp; (5) Đặc điểm tính chất than vào tuyển, yêu cầu chất lượng sản phẩm như: than cấp liệu cần tuyển ở tỷ trọng huyền phù càng cao thì tiêu hao manhêtít càng lớn, than cấp vào tuyển càng nhiều bùn hoặc càng dễ vỡ thành bùn thì tiêu hao manhêtít càng lớn. (6) Tiêu hao manhêtít vô hình (Rò rỉ đường ống, rơi vãi...) lớn.

Chi phí manhêtít lớn gây lãng phí vật tư và làm tăng giá thành sản phẩm. Xuất phát từ thực tế trên, ThS. Mai Văn Thịnh, Viện KHCN Mỏ cùng các đồng nghiệp đã tiến hành triển khai thực hiện đề tài: “Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật công nghệ nhằm giảm tiêu hao bột manhêtít tại Nhà máy tuyển than Vàng Danh 1”. Đề tài với mục tiêu nhằm xác định nguyên nhân tiêu hao manhêtít và đề xuất GPKTCN nhằm giảm tiêu hao manhêtít tại NMTT Vàng Danh 1 được đánh giá là rất cần thiết và mang ý nghĩa thiết thực trong giai đoạn hiện nay.

Sau khi khảo sát đánh giá hiện trạng, nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất các GPKTCN giảm tiêu hao bột manhêtít tại NMTT Vàng Danh 1, đề tài có một số kết luận:

1. Kết quả khảo sát đánh giá hiện trạng và xác định nguyên nhân gây tiêu hao manhêtit.

a. Hiệu quả hoạt động khâu sàng tách cám khô, sàng rửa bùn trước khi tuyển: Sàng tách cám khô 7-3a, 7-3b thuộc loại sàng phẳng có hiệu suất tách cám không cao, trung bình đạt 69,18% ở độ ẩm 8%, khi độ ẩm tăng hiệu quả tách cám càng giảm. Các sàng rửa bùn 57; 85b có hiệu quả rửa bùn thấp, bùn 0-0,50 mm còn lẫn nhiều trong sản phẩm trên sàng cấp vào tuyển XLHP than cám (12,39%) và huyền phù bể (2,20%) dẫn đến tiêu hao manhêtit cao.

b. Hiệu quả hoạt động của hệ thống tuyển từ thu hồi tái sinh huyền phù thấp: Hiệu suất tuyển của cụm tuyển từ (100-101-103) và (104-103A) đạt tương ứng 81,99% và 75,55% thấp so tiêu chuẩn (99,8%). Nguyên nhân do: (i) Cường độ dòng điện cấp vào nam châm điện nhỏ hơn định mức. (ii) Hàm lượng manhêtit trong cấp liệu vào các máy tuyển từ thấp hơn mức tối ưu (100-250) gam/lít, hàm lượng pha rắn cấp liệu vào các máy tuyển từ thấp hơn mức tối ưu (6-18%).

c. Chất lượng bột manhêtít đang sử dụng chưa phù hợp: Bột manhêtít NMTT Vàng Danh 1 đang sử dụng có độ hạt quá mịn đối với tuyển huyền phù bể và quá thô đối với tuyển XLHP, làm tăng tiêu hao manhêtit theo các sản phẩm và làm giảm hiệu quả tuyển. (Tỷ lệ cấp hạt 0-0,53 mm đang sử dụng 80,48 %, trong khi tiêu chuẩn cho huyền phù bể là 63-65%, cho tuyển XLHP là 92-95%).

d. Tiêu hao manhêtít do đặc tính than nguyên khai cấp liệu và đặc điểm công nghệ tuyển: Một trong các nguyên nhân làm tăng tiêu hao manhêtít NMTT Vàng Danh 1 so với các NMTT Cửa Ông, Hòn Gai là do than vùng Vàng Danh thuộc loại có tỷ trọng cao nên huyền phù tuyển than cũng phải có tỷ trọng cao và do than cấp liệu vào tuyển XLHF của NMTT Vàng Danh 1 là than chưa qua tuyển.

e. Tiêu hao manhêtít theo công nghệ: Tiêu hao manhêtít trong công nghệ của khâu tuyển huyền phù bể, XLHP than cục và XLHP than cám tính quy đổi theo than cấp liệu tương ứng là 1,20 kg/tấn; 2,45 kg/tấn và 7,62 kg/tấn; tính quy đổi theo than sạch tương ứng là 2,92 kg/tấn; 2,63 kg/tấn và 10,60 kg/tấn. Nguyên nhân tiêu hao manhêtít trong công nghệ còn cao do khâu rửa huyền phù các sản phẩm sau tuyển và khâu tuyển từ thu hồi tái sinh huyền phù có hiệu quả thấp.

g. Tiêu hao manhêtít theo thống kê: Tiêu hao manhêtít theo thống kê trong 9 tháng 2018 tính quy đổi theo than sạch tuyển huyền phù bể, XLHP than cục và XLHP than cám tương ứng là 3,42 kg/tấn; 3,29 kg/tấn và 17,42 kg/tấn.

2. Kết quả nghiên cứu đề xuất GPKTCN nhằm giảm tiêu hao bột manhêtít tại NMTT Vàng Danh 1.

a. Đề xuất đối với khâu sàng tách cám khô và sàng rửa bùn trong than cấp vào tuyển: Thay sàng tách cám khô 7-3a, 7-3b bằng 2 sàng cong đa góc dốc có hiệu quả tách cám cao. Tăng chi phí nước rửa cho các sàng rửa bùn than trước khi tuyển tới mức tối đa cho phép để giảm tỷ lệ bùn trong than vào tuyển.

b. Đề xuất cải tạo khâu xử lý bùn nước, cải tạo các tầng lưới sàng 57; 57a: (i) Thay hệ thống hố gầu, gầu nâng, sàng khử nước hiện tại bằng hệ thống bể bơm, bơm bùn, xoáy lốc phân cấp, sàng khử nước mới để xử lý bùn (0-2) mm dưới sàng 57, 57a. (ii) Cải tạo các tầng lưới sàng rửa 57; 57a để tăng cỡ hạt dưới cấp liệu vào tuyển huyền phù bể, XLHP than cục và XLHP than Báo cáo tổng kết đề tài: “Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật công nghệ nhằm giảm tiêu hao bột manhêtít tại NMTT Vàng Danh 1” Viện KHCN Mỏ - Vinacomin Phòng nghiên cứu Công nghệ Than sạch - 77 - cám tương ứng từ (15-150) mm; (15-40) mm và (1-15) mm lên thành (22-150) mm, (22-40) mm và (2-22) mm, do cỡ hạt dưới vào tuyển tăng, nên hiệu quả rửa bùn trước khi tuyển và rửa huyền phù sau khi tuyển tăng, vì vậy giảm được mất mát manhêtít.

c. Đề xuất đối với khâu rửa sản phẩm tuyển và khâu tuyển từ thu hồi tái sinh huyền phù. * Khâu rửa các sản phẩm tuyển: Tăng chi phí nước rửa và áp suất nước rửa các sản phẩm sau tuyển lên mức tối đa cho phép. * Hệ thống tuyển từ tái sinh huyền phù: (i) Đảm bảo cường độ dòng điện cấp vào nam châm điện không thấp hơn định mức, cường độ từ trường của các máy tuyển từ phải lớn hơn 750 Ơtxtet tại điểm cách bề mặt tang 51 mm. (ii) Điều chỉnh các thông số kỹ thuật công nghệ của máy tuyển từ, điều chỉnh bùn nước để nồng độ pha rắn cấp liệu vào máy tuyển từ 6-18% nhằm nâng cao hiệu quả thu hồi manhêtít. (iii) Sử dụng nước phun rửa có áp suất cao để tăng hiệu quả phun rửa đồng thời giảm được lượng nước đưa vào dây chuyền tái sinh huyền phù.

d. Đề xuất về chất lượng bột manhêtít đang sử dụng: Cần tăng cường quản lý giám sát kiểm tra chất lượng bột quặng manhêtít đưa vào sử dụng. Độ mịn bột manhêtit sử dụng phải phù hợp với công nghệ thiết bị tuyển: Tỷ lệ cấp hạt mịn (0-0,53) mm dùng cho tuyển huyền phù bể nên từ 63-65% và tuyển XLHP nên từ 92-95%.

e. Đề xuất về công tác quản lý: Tăng cường quản lý giám sát kiểm tra để giảm tiêu hao manhêtít.

3. Kết quả tính toán hiệu quả kinh tế khi áp dụng một số GPKTCN

Khi áp dụng một số GPKTCN gồm: Tăng chi phí nước rửa cho các sàng rửa bùn than trước khi tuyển và các sàng rửa thu hồi huyền phù trong sản phẩm sau khi tuyển đồng thời tăng cường quản lý giám sát để giảm tiêu hao manhêtít, kết quả đạt được như sau: (i) Tiêu hao manhêtít chung tính quy đổi cho 1 tấn than sạch của tuyển huyền phù bể giảm từ 3,8 kg/tấn xuống 3,42 kg/tấn, của XLHP than cục giảm từ 3,68 kg/tấn xuống 3,29 kg/tấn, của XLHP than cám giảm từ 19,54 kg/tấn xuống 17,42 kg/tấn, do đó tổng khối lượng manhêtít giảm được 412,6 tấn/năm (từ 3.906,6 tấn/năm xuống 3.494,0 tấn/năm), tương đương với làm lợi mỗi năm 1.192,43 triệu đồng. (ii) Chi phí nước rửa tính chung cho các sàng rửa tăng từ 0,52 m3/tấn lên 0,77 m3 /tấn, vì vậy tổng khối lượng nước rửa mỗi năm tăng thêm 512.535 m3, do đó chi phí tiền điện để bơm nước tăng thêm mỗi năm 751,03 triệu đồng.

Kết quả lợi nhuận mỗi năm đem lại là: 1.192,43 triệu đồng /năm - 751,03 triệu đồng /năm = 441,4 triệu đồng/năm, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh cho Công ty CP than Vàng Danh - Vinacomin.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (Mã số 16437/2019) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.            

P.K.L (NASATI)