Đây là công trình nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam tiến hành một cách toàn diện từ xây dựng quy trình thiết kế, chế tạo đến xác lập công nghệ tuyển nổi trên thiết bị tuyển nổi kiểu thùng trụ tròn và áp dụng vào thực tiễn sản xuất.
Thiết bị tuyển nổi "made in Vietnam"
Hiện nay, tại Việt Nam, các máy tuyển nổi quặng kim loại được sử dụng tại các nhà máy tuyển nổi chủ yếu được nhập khẩu từ Trung Quốc. Trong quá trình vận hành, các thiết bị này bộc lộ nhiều nhược điểm như tuổi thọ của bánh khuấy, bánh chắn và tấm dập xoáy thấp do độ mài mòn lớn, ảnh hưởng không nhỏ tới năng suất và thời gian vận hành.
Trong khi đó, lớp chất dẻo chống mòn ở phần đáy thùng sau khi mòn rất khó khôi phục lớp mới, dẫn đến tuổi thọ của thiết bị giảm. Ngoài ra, do các thiết bị đều phải nhập khẩu nên việc cung ứng phụ tùng thay thế, sửa chữa cho các bộ phận trên cũng gặp nhiều khó khăn.
Xuất phát từ thực trạng đó, ThS. Trần Thị Hiến cùng các cộng sự của Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim (VIMLUKI) đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy tuyển nổi quặng kim loại màu kiểu thùng trụ tròn (tankcell)”. Theo ThS. Trần Thị Hiến, việc nghiên cứu tuyển nổi trên thiết bị tuyển nổi kiểu thùng trụ tròn là hướng đi mới đang được áp dụng trên thế giới.
Sau hai năm thực hiện, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công máy tuyển nổi quặng kim loại màu kiểu thùng trụ tròn (tankcell) có dung tích làm việc 8 m3; công suất động cơ 22 kW cùng áp suất khí nén đạt 25 kPa. Bên cạnh đó, lưu lượng bùn cấp vào máy tuyển nằm có thể đạt 200 m3/giờ và lưu lượng khí nén đạt 4,3 m3/phút.
ThS. Hiến cho biết: “Để giảm số lượng chi tiết chế tạo và đảm bảo độ bền của các chi tiết, trong quá trình thiết kế, chúng tôi đã sử dụng phần mềm thiết kế ANSYS Academic Research CFD, CREO PARAMETRICS cho phép mô phỏng, tính toán động lực học chất lỏng, tính toán, thiết kế kết cấu và mô phỏng để tối ưu hóa thiết bị chế tạo”.
Bên cạnh đó, nhóm đã nghiên cứu, tính toán, thiết kế hệ thống tự động hóa dòng khí cho phép giám sát từ xa và lưu trữ dữ liệu phục vụ công tác đánh giá chất lượng sản phẩm. Theo đó, hệ thống tự động dòng khí không chỉ ổn định lưu lượng khí theo thông số công nghệ mà còn cho phép đo, hiển thị lưu lượng khí, áp suất khí. Đồng thời, hệ thống có thể ra tín hiệu điều khiển van khi lưu lượng khí vượt ngưỡng cũng như ra tín hiệu cảnh báo khi các giá trị đo vượt ngưỡng đặt.
Lợi hàng tỷ đồng mỗi năm
Thiết bị tuyển nổi tankcell 8 m3 do nhóm nghiên cứu chế tạo được lắp đặt tại khâu tuyển tinh kẽm 2, thay thế cho các ngăn máy tuyển nổi hiện nay của Nhà máy Tuyển chì kẽm Chợ Điền (Bắc Kạn) thuộc Công ty Cổ phần Kim loại màu Thái Nguyên-Vimico. Trong thời gian chạy thử, các khâu đập, nghiền, phân cấp và khâu tuyển nổi chì, tuyển nổi kẽm hoạt động tương đối ổn định. Hệ thống ổn định lưu lượng khí cũng hoạt động hiệu quả, với lưu lượng khí luôn giữ ở mức ổn định 3 m3/phút, tốc độ khuấy 970 vòng/phút.
Đáng chú ý, khi so sánh kết quả tuyển tại nhà máy trước và sau khi lắp đặt thiết bị tankcell 8m3 để thay thế cho 2 ngăn máy hình vuông truyền thống với tổng dung tích 8 m3, nhóm nhận thấy sản phẩm quặng tinh kẽm có hàm lượng trung bình tăng từ 51,67% Zn lên 52,66% Zn, thực thu kẽm tăng từ 91,95% lên 92,63%.
Ngoài các chỉ tiêu về công nghệ thì hiệu quả tiết kiệm diện tích lắp đặt, tiết kiệm điện năng thể hiện rõ nét. Với chỉ tiêu về điện năng với cùng thể tích bùn quặng trong ngăn máy tuyển nổi là 8 m3, điện năng giảm từ 36 kWh xuống 22 kWh.
“Về chỉ tiêu điện năng, khi lắp đặt thay thế toàn bộ thiết bị tuyển nổi truyền thống bằng thiết bị tuyển nổi tankcell, theo tính toán sẽ giảm điện năng tiêu thụ từ 36 kWh/tấn quặng nguyên khai hiện nay xuống còn 34,02 kWh/tấn quặng nguyên khai” – ThS. Hiến nhấn mạnh.
Dựa trên các số liệu thực tế trước và sau khi lắp đặt thiết bị tuyển nổi tankcell, nhóm nghiên cứu đã tính toán sự chênh lệch về hiệu quả kinh tế cho 1 năm của một số chỉ tiêu công nghệ, tiêu hao hóa chất, bi nghiền và tiêu hao điện năng. Theo tính toán, việc ứng dụng thiết bị tuyển nổi tankcell có thể làm lợi trên 3 tỷ đồng/năm cho đơn vị áp dụng.
Có thể thấy, với sự phát triển mạnh mẽ của ngành khai thác, chế biến khoáng sản kim loại màu ở Việt Nam, đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy tuyển nổi quặng kim loại màu kiểu thùng trụ tròn (tankcell)” rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Kết quả của đề tài nếu được ứng dụng rộng rãi sẽ làm tăng tính chủ động, giảm nhập khẩu, tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp, từ đó góp phần nâng cao hiệu quả trong hoạt động chế biến khoáng sản kim loại màu ở Việt Nam.
Cũng trong khuôn khổ đề tài, nhóm nghiên cứu đã thực hiện được 03 bài báo khoa học, đào tạo 1 thạc sỹ. Bên cạnh đó, nhóm cũng xây dựng được bộ tài liệu thiết kế, bộ quy trình công nghệ chế tạo và bộ tài liệu hướng dẫn lắp đặt, hiệu chỉnh, hướng dẫn vận hành, bảo dưỡng máy tuyển nổi quặng kim loại màu kiểu thùng trụ tròn; và bộ tài liệu thử nghiệm máy tuyển nổi kiểu thùng trụ tròn đã chế tạo trên một dây chuyền sản xuất.
Đặc biệt, đề tài đã đăng ký bảo hộ quyền sở hữu sản phẩm “Quy trình tuyển nổi quặng chì kẽm trên máy tuyển nổi kiểu thùng trụ tròn” tại Cục sở hữu trí tuệ (Bộ Khoa học và Công nghệ).
