Đây là kết quả nghiên cứu từ đề tài độc lập cấp quốc gia của Viện Công nghệ mỏ - Luyện kim - Vimluki (Bộ Công Thương). Thiết bị có hiệu quả tuyển khoáng vượt trội so với thiết bị tuyển nổi khối vuông hay chữ nhật truyền thống, giúp tận dụng hiệu quả các tài nguyên khoáng sản. 

Tại Việt Nam, thiết bị tuyển khoáng được sử dụng phổ biến là thùng tuyển hình khối vuông và chữ nhật được nhập khẩu từ Trung Quốc. Nhược điểm của các thiết bị này là trong quá trình vận hành, bánh khuấy, bánh chắn và tấm dập xoáy có tuổi thọ thấp do độ mài mòn lớn. Thêm vào đó, lớp chất dẻo chống mòn ở đáy thùng sau khi mòn rất khó khôi phục, dẫn đến tuổi thọ thiết bị giảm. Ngoài ra, do các thiết bị chủ yếu được nhập khẩu nên nếu có sự cố, hỏng hóc chi tiết thì việc thay thế, sửa chữa sẽ gặp nhiều khó khăn. 

Trong khi đó, máy tuyển nổi kiểu thùng trụ tròn (tankcell) đã được nhiều quốc gia trên thế giới sử dụng. So với thiết bị truyền thống, tankcell kiểu mới có ưu điểm cho phép khả năng tuyển khoáng tốt hơn, giúp tận dụng hiệu quả các tài nguyên khoáng sản, giảm thiểu chất thải có nguy cơ ô nhiễm môi trường. Ngoài ra, xét về hiệu quả vận hành, tankcell nổi trụ tròn cho thấy khả năng chạy ổn định và tuổi thọ cao hơn. 

Thiết bị thùng tuyển nổi trụ tròn của đề tài.

Trước thực tế này, các nhà khoa học Viện Công nghệ mỏ - Luyện kim - Vimluki (Bộ Công Thương) đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy tuyển nổi quặng kim loại màu kiểu thùng trụ tròn”. Đề tài nhằm thiết kế, chế thiết bị tuyển nổi tankcell nhằm thúc đẩy đổi mới, làm chủ công nghệ hiện đại theo hướng tận dụng hiệu quả các tài nguyên khoáng sản tại các mỏ tuyển khoáng trong nước. 

Th.S Trần Thị Hiến, chủ nhiệm đề tài cho biết “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 tankcell và áp dụng vào thực tiễn sản xuất.” Đại diện đề tài cũng chia sẻ, tankcell kiểu mới được thiết kế trên cơ sở kế thừa, phát triển những ưu điểm của máy tuyển nổi truyền thống và áp dụng những kỹ thuật hiện đại. 

Để thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã khảo sát các công nghệ tuyển nổi tankcell hiện hành trên thế giới. Th.S Hiến cho biết “hiện nay trên thế có ba loại máy tuyển tankcell chính do các hãng Metso, Outotec và Outokumpu sản xuất. Về cơ bản chúng giống nhau ở cấu tạo và nguyên lý, chỉ có một vài khác biệt ở cấu tạo hệ thống khuấy trộn và mức độ tự động hóa”. 

Trên cơ sở phân tích các đặc tính công nghệ nước ngoài, kết hợp kinh nghiệm và thực tiễn trong nước, nhóm nghiên cứu đã thiết kế, chế tạo các cấu phần chính và tạo nên hai nhóm thiết bị gồm: 01 thiết bị tankcell dung tích làm việc 80 lít quy mô phòng thí nghiệm và 01 thiết bị tankcell dung tích làm việc 8m³ quy mô sản xuất thử nghiệm. Thiết bị sản xuất thử nghiệm có công suất động cơ 22 kW, áp suất khí nén đạt 25 kPa. Lưu lượng bùn cấp vào máy tuyển nằm có thể đạt 200 m³/giờ và lưu lượng khí nén đạt 4,3 m³/phút. 

Hệ thống tự động hóa dòng khí trên thiết bị tankcell của đề tài. 

Trong quá trình thiết kế, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phần mềm 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. Các phần mềm tính toán mô phỏng cao cấp này cho phép thiết kế bám sát thực tế, từ đó giảm được số lượng chi tiết chế tạo mà vẫn đảm bảo độ bền các chi tiết.

Nhóm đã tính toán, thiết kế hệ thống tự động hóa dòng khí cho phép giám sát từ xa và lưu trữ dữ liệu để đánh giá chất lượng sản phẩm. Do đó, hệ thống tự động dòng khí không chỉ ổn định lưu lượng khí theo thông số công nghệ, mà còn có thể đo, hiển thị lưu lượng và áp suất khí. Khi các giá trị đo vượt ngưỡng, hệ thống sẽ ra tín hiệu cảnh báo đồng thời ra tín hiệu điều khiển van.

Thiết bị của đề tài được lắp đặt ở khâu tuyển tinh kẽm II trong dây chuyền tuyển quặng chì kẽm Chợ Điền, tỉnh Bắc Kạn (thuộc Công ty Cổ phần Kim loại màu Thái Nguyên - Vimico). Qua chạy thử nghiệm cho thấy các khâu đập, nghiền, phân cấp và tuyển nổi chì, tuyển nổi kẽm hoạt động ổn định. Hệ thống ổn định lưu lượng hoạt động hiệu quả với lưu lượng khí luôn giữ ở mức 3m3/phút, tốc độ khuấy 970 vòng/phút. 

Đặc biệt, các chỉ tiêu công nghệ trước và sau khi lắp đặt thiết bị cho thấy những kết quả khả quan. Cụ thể sản phẩm thu được sau khi lắp đặt thiết bị là quặng tinh kẽm hàm lượng 52,35% Zn, thực thu toàn bộ đạt 92,06% Zn. Từ đây cho thấy thiết bị đã hỗ trợ nâng hiệu quả thu hồi tinh quặng với hàm lượng kẽm bình quân tăng từ 52,19% lên 52,35%, thực thu bình quân tăng từ 91,50% lên 92,06%. 

Xét trên các hiệu quả vận hành, thiết bị cho khả năng tiết kiệm năng lượng tốt hơn, khi cùng thể tích bùn quặng trong ngăn máy tuyển nổi là 8m3 thì điện năng giảm từ 36 kWh xuống 22 kWh. Th.S Hiến nhận định “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”. 

Kết quả tính toán hiệu quả kinh tế cho một năm dựa trên một số chỉ tiêu công nghệ, tiêu hao hóa chất, bi nghiền và điện năng tiêu thụ, cho thấy khả năng làm lợi trên 3 tỷ đồng/năm cho đơn vị. Theo Hội đồng nghiệm thu đề tài, đây là một động lực để các đơn vị tuyển quặng tự tin thay đổi công nghệ, nâng cao chất lượng sản phẩm, cải thiện hiệu quả sử dụng nguyên liệu đầu vào đặc biệt trong bối cảnh các nguồn tài nguyên khoáng sản khan hiếm dần. 

Hải Yến​