Việc hoàn thiện hệ thống sàng tuyển, chế biến than tại các mỏ và nhà máy tuyển đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc nâng cao chất lượng than đáp ứng nhu cầu thị trường, tăng hệ số thu hồi và giảm chi phí vận chuyển than, đất đá. Nhận thức được điều này, năm 2016, Tập đoàn Than-Khoáng sản Việt Nam đã chỉ đạo đầu tư đồng bộ các hệ thống sàng tuyển than tại các mỏ nhằm tuyển các loại than xấu, bã sàng và đất đá lẫn than, từ đó nâng cao chất lượng và hệ số thu hồi than. Đồng thời, công tác cơ giới hóa các khâu bốc rót, pha trộn cũng được triển khai theo hướng băng tải hóa, chấm dứt việc sàng tuyển than nhỏ lẻ, thủ công tại các kho cảng, bến xuất than.

Cũng theo chỉ đạo của Tập đoàn, việc đổi mới công nghệ, tự động hóa tối đa các công đoạn của khâu sàng tuyển than để giảm lực lượng lao động là một yêu cầu cấp thiết. Điều này cũng hoàn toàn phù hợp với mục tiêu tổng quát được nêu rõ trong Công văn số 259/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ ký ngày 22 tháng 02 năm 2017: “Đẩy mạnh các hoạt động ứng dụng khoa học và công nghệ tiên tiến, đổi mới và hiện đại hóa công nghệ sản xuất trong các doanh nghiệp nhằm nâng cao năng suất lao động, hiệu quả khai thác, chế biến; nâng cao tỷ lệ thu hồi, giảm tổn thất tài nguyên”.Tuy nhiên, trên thực tế, một số thiết bị máy móc trong các dây chuyền tuyển than hiện nay chủ yếu được nhập khẩu hoặc chế tạo theo nguyên mẫu, trong khi việc nghiên cứu cơ sở lý thuyết còn hạn chế. Đặc biệt, máy sàng rung cong là một thiết bị đặc thù mà khả năng làm việc và tuổi thọ phụ thuộc rất nhiều vào các thông số như biên độ và tần số dao động, điều kiện làm việc, kích thước lưới sàng, vị trí lắp đặt,... Do đó, việc chỉ dừng lại ở việc chế tạo theo mẫu sẽ không đảm bảo được năng suất và tuổi thọ của máy, chưa kể đến việc chúng ta chưa làm chủ được công nghệ. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy sàng rung để làm chủ công nghệ, nâng cao năng suất và giảm chi phí đầu tư là một yêu cầu hết sức cần thiết và cấp bách.

Với mục tiêu làm chủ thiết kế và công nghệ chế tạo máy sàng rung cong có năng suất 550-650 t/h, đáp ứng nhu cầu phân loại than thực tế tại Việt Nam; chế tạo thành công 01 máy sàng rung cong có năng suất tương đương; làm chủ công nghệ lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng máy; đồng thời nâng cao năng lực tự thiết kế, chế tạo thiết bị sàng rung cong trong nước, ThS. Nguyễn Hải Long cùng các cộng sự tại Công ty Cổ phần Cơ khí Mạo Khê - Vinacomin đã triển khai đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy sàng rung cong có năng suất từ 550 t/h đến 650 t/h để phân loại than”.

Đề tài đã đạt được những kết quả nổi bật sau:

- Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm việc của máy sàng rung: Nghiên cứu đã chỉ ra và phân tích chi tiết ảnh hưởng của thành phần cỡ hạt, hình dáng hạt, tiết diện sống của lưới sàng, độ ẩm, khối lượng riêng và hàm lượng bùn của vật liệu đầu vào, các thông số kết cấu mặt sàng, góc nghiêng mặt sàng, quỹ đạo dao động, tốc độ chuyển động của vật liệu, biên độ và tần số dao động của lưới sàng, cũng như tuần tự phân cấp khi sàng. Kết quả này là cơ sở quan trọng cho việc tính toán thiết kế máy sàng rung cong có năng suất và hiệu suất cao.

- Nghiên cứu động học và động lực học trong thiết kế máy sàng rung cong: Đề tài đã thiết lập các phương trình quỹ đạo chuyển động, vận tốc, gia tốc quỹ đạo và trình bày cơ sở lý thuyết cho việc tính toán thiết kế máy sàng rung cong.

- Hoàn thành thiết kế chi tiết và tổng thể máy sàng rung: Các thông số của hộp gây rung, thành sàng, lưới sàng, hệ thống điều khiển, lựa chọn động cơ, mối ghép, khớp nối và các linh kiện khác đã được tính toán và thể hiện cụ thể (theo Bảng 2.18 trong báo cáo).

- Xây dựng mô hình 3D và phân tích kết cấu bằng phần mềm: Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phần mềm PTC/CREO để xây dựng mô hình 3D chi tiết của máy sàng rung cong (gồm bộ gây rung, thuyền sàng, khung sàng, lưới sàng, hệ thống truyền động, gối tựa đàn hồi,...). Phương pháp phần tử hữu hạn trong phần mềm phân tích kết cấu đã được ứng dụng để kiểm chứng thiết kế, lựa chọn kết cấu hợp lý và tìm ra các cấu trúc tối ưu cho máy.

- Mô phỏng và phân tích động lực học máy sàng: Các phần mềm hiện đại đã được tích hợp để mô phỏng và phân tích động lực học của máy. Kết quả mô phỏng (thể hiện qua các đồ thị vận tốc, gia tốc, lực, động năng,... từ Hình 3.61 đến Hình 3.70) đã kiểm chứng các kết quả tính toán, đồng thời cho phép đánh giá và tối ưu hóa các thông số như độ cứng gối tựa đàn hồi, kết cấu, khối lượng và vị trí đặt tấm lệch tâm, đảm bảo máy làm việc hiệu quả và có tuổi thọ cao. Kết quả mô phỏng đã chứng minh thiết kế máy sàng rung cong đáp ứng các điều kiện bền về kết cấu và hiệu quả làm việc.

- Thiết lập bản vẽ chế tạo và quy trình công nghệ: Đề tài đã hoàn thành bản vẽ chế tạo chi tiết của máy sàng rung cong và xây dựng bộ tài liệu quy trình công nghệ chế tạo phù hợp với điều kiện và tiêu chuẩn Việt Nam, đây là tài liệu quan trọng cho quá trình gia công chế tạo máy.

- Xây dựng quy trình lắp ráp, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa: Một quy trình chi tiết, khoa học và logic đã được xây dựng, phù hợp với các điều kiện và tiêu chuẩn Việt Nam, giúp công nhân dễ dàng thao tác, đảm bảo hiệu quả và năng suất cao trong quá trình sử dụng máy.

- Chế tạo và thử nghiệm thành công máy sàng rung cong: Một máy sàng rung cong đã được chế tạo và thử nghiệm thành công, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật đặt ra và tương đương với mẫu sàng Banana WZIP-2,6x7,0 của Ba Lan.

Thông qua việc thực hiện đề tài, có thể khẳng định Việt Nam đã làm chủ được thiết kế, công nghệ chế tạo, lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng máy sàng rung cong, góp phần nâng cao năng lực tự thiết kế, chế tạo thiết bị sàng rung cong trong nước. Đơn vị chủ trì đã hoàn thành tất cả các nội dung, đảm bảo số lượng, chất lượng sản phẩm KHCN và tiến độ theo hợp đồng đã ký với Bộ Công Thương. Kính đề nghị Bộ Công Thương, Hội đồng KHCN các cấp nghiệm thu kết quả đề tài và cho phép thanh lý hợp đồng KHCN.

Trên cơ sở kết quả đạt được và năng lực nghiên cứu của Trường Đại học Mỏ - Địa chất cùng năng lực chế tạo của Công ty Cổ phần Cơ khí Mạo Khê – Vinacomin, kính đề nghị Bộ Công Thương và Tập đoàn TKV tạo điều kiện và hỗ trợ để nhóm đề tài có thể mở rộng nghiên cứu và phát triển các loại máy sàng rung khác, cũng như tiếp tục nghiên cứu cải tiến và hoàn thiện hơn nữa máy sàng rung cong, hướng tới thương mại hóa sản phẩm.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 20821/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)