Trong bối cảnh ngành khai thác và chế biến khoáng sản kim loại màu tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, việc nâng cao hiệu quả và tính chủ động trong công nghệ sản xuất là vô cùng cấp thiết. Hiện nay, các nhà máy tuyển nổi quặng trong nước vẫn còn phụ thuộc lớn vào thiết bị nhập khẩu, đặc biệt từ Trung Quốc. Mặc dù những thiết bị này đáp ứng được các yêu cầu cơ bản về năng suất, nhưng chúng lại bộc lộ nhiều nhược điểm đáng kể, đặc biệt là mức độ tự động hóa chưa cao, tuổi thọ phụ tùng thấp và khó khăn trong công tác sửa chữa, thay thế. Những hạn chế này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành mà còn làm tăng chi phí sản xuất và giảm tính cạnh tranh của ngành.

Nhằm giải quyết các thách thức trên và thúc đẩy năng lực nội địa, làm chủ thiết kế, chế tạo máy tuyển nổi quặng kim loại màu kiểu thùng trụ tròn; làm chủ quy trình công nghệ tuyển nổi quặng chì kẽm trên máy tuyển nổi kiểu thùng trụ tròn; chế tạo và thử nghiệm máy tuyển nổi quặng kim loại màu kiểu thùng trụ tròn trên dây chuyền tuyển nổi quặng chì kẽm, ThS. Trần Thị Hiến cùng các cộng sự tại Viện khoa học và công nghệ mỏ - luyện kim, Bộ Công Thương đã chủ trì thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy tuyển nổi quặng kim loại màu kiểu thùng trụ tròn (Tankcell)”. Đây là một công trình nghiên cứu toàn diện và có ý nghĩa quan trọng, không chỉ giúp khắc phục những hạn chế hiện có mà còn hướng tới việc làm chủ công nghệ tiên tiến đang được áp dụng rộng rãi trên thế giới. Đối tượng nghiên cứu thử nghiệm trên thiết bị chế tạo là quặng chì kẽm Chợ Điền, thuộc Công ty cổ phần Kim loại màu Thái Nguyên - Vimico.

Đề tài được thực hiện trong hai năm, từ tháng 3 năm 2020 đến tháng 2 năm 2022 và đã đạt được những kết quả nổi bật sau:

1. Chế tạo thành công máy tuyển nổi Tankcell và hệ thống điều khiển tự động

Đề tài đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công máy tuyển nổi quặng kim loại màu Tankcell với các thông số kỹ thuật tối ưu:

- Dung tích làm việc: 8 m$^3$

- Lưu lượng bùn: Lên đến 200 m$^3$/giờ

- Lưu lượng khí nén: 4,3 m$^3$/phút

- Áp suất khí nén: 25 kPa

- Công suất động cơ: 22 kW

Đồng thời, đề tài cũng đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công hệ thống đo lường, điều khiển tự động hóa dòng khí với dải đo rộng từ 0-300 m3/h, đảm bảo quá trình vận hành ổn định và chính xác.

2. Phát triển quy trình công nghệ tuyển quặng chì kẽm

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành lấy mẫu, phân tích thành phần vật chất và xác lập các chế độ công nghệ tuyển phù hợp, đề xuất sơ đồ tuyển hợp lý cho mẫu quặng chì kẽm mỏ Chợ Điền, Bắc Kạn. Quy trình này đã được kiểm chứng ở quy mô phòng thí nghiệm và quy mô pilot liên tục với năng suất 120 kg/h, cho thấy hiệu quả rõ rệt.

3. Triển khai và đánh giá hiệu quả thực tiễn tại nhà máy

Thiết bị tuyển nổi Tankcell 8 m3 cùng hệ thống đo lường và tự động hóa dòng khí (sản phẩm của đề tài) đã được lắp đặt tại khâu tuyển tinh kẽm của Nhà máy tuyển quặng chì kẽm Chợ Điền, Bắc Kạn, thuộc Công ty Cổ phần Kim loại màu Thái Nguyên - Vimico.

- Đánh giá hiệu quả tuyển: Thiết bị Tankcell 8 m3 đã đáp ứng xuất sắc các yêu cầu về hàm lượng và thực thu sản phẩm kẽm. Tổng hợp sản phẩm quặng tinh thu được sau quá trình tuyển đạt hàm lượng 52,66% Zn và thực thu 92,63% Zn. Thiết bị hoạt động ổn định trong suốt quá trình tuyển, với hệ thống ổn định lưu lượng khí duy trì mức 3 m3/phút và tốc độ khuấy 970 vòng/phút, cho thấy khả năng vận hành bền vững.

- So sánh kết quả tuyển:

+ So sánh với pilot: Kết quả tuyển tại nhà máy (52,66% Zn, thực thu 92,63% Zn) tương đồng với kết quả tuyển thí nghiệm trên dây chuyền pilot sử dụng thiết bị Tankcell 80 lít (52,79% Zn, thực thu 92,18%), khẳng định tính nhất quán của công nghệ.

So sánh trước và sau khi lắp đặt: Khi thay thế hai ngăn máy hình vuông truyền thống (tổng dung tích 8 m3 bằng thiết bị Tankcell 8 m3, hàm lượng kẽm trong quặng tinh trung bình tăng từ 51,67% Zn lên 52,66% Zn, và thực thu kẽm tăng từ 91,95% lên 92,63%.

+ Hiệu quả kinh tế và vận hành: Ngoài các chỉ tiêu công nghệ, thiết bị Tankcell còn thể hiện hiệu quả rõ rệt về tiết kiệm diện tích lắp đặt và điện năng. Với cùng thể tích bùn quặng 8 m3, điện năng tiêu thụ giảm đáng kể từ 36 kWh xuống còn 22 kWh.

4. Sản phẩm khoa học và đào tạo

Đề tài đã hoàn thành nhiều sản phẩm giá trị khác, bao gồm:

- Bộ tài liệu thiết kế, quy trình công nghệ chế tạo, và tài liệu hướng dẫn lắp đặt, hiệu chỉnh, vận hành, bảo dưỡng máy tuyển nổi kiểu thùng trụ tròn.

- Quy trình công nghệ tuyển nổi quặng chì kẽm trên máy tuyển nổi kiểu thùng trụ tròn (Tankcell).

- Bộ tài liệu thử nghiệm máy tuyển nổi đã chế tạo trên dây chuyền sản xuất.

- Xuất bản 03 bài báo khoa học trên các tạp chí uy tín (Tạp chí Công nghiệp mỏ, Tạp chí cơ khí Việt Nam và Tuyển tập báo cáo hội thảo khoa học quốc gia 2021).

- 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.

Thiết bị tuyển nổi Tankcell đã chứng minh hiệu quả cao khi áp dụng vào thực tiễn sản xuất. Do đó, đề tài kiến nghị các doanh nghiệp và nhà máy tuyển quặng kim loại màu có thể ứng dụng rộng rãi kết quả nghiên cứu của Đề tài vào thực tiễn sản xuất để nâng cao hiệu quả và tính bền vững.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 20959/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)