Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn xây dựng yêu cầu kỹ thuật và phương pháp xác định độ chịu mài mòn kích thước làm việc đối với Cyclone thủy lực sứ
Cập nhật vào: Thứ năm - 23/01/2025 03:05
Cỡ chữ
Cyclone thủy lực được ứng dụng trong rất nhiều ngành khác nhau để phân tách hệ rắn lỏng nói chung và phân tách theo cấp hạt nói riêng. Ở Việt Nam, các loại cyclone thủy lực hiện đang được sử dụng nhiều trong công nghiệp xử lý khoáng sản, công nghiệp giấy, công nghiệp sơn và xử lý chất thải…
So với cyclone thủy lực làm từ kim loại và polyme thì cyclone sứ có nhiều ưu điểm nổi bật đó là: độ bền mài mòn, bền hóa, bền nhiệt cao nên rất an toàn khi sử dụng và thân thiện với môi trường. Vì vậy, ngày nay cyclone sứ đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Đặc biệt trong công nghệ khai thác chế biến khoáng sản (tuyển lọc cao lanh…) chế biến nguyên liệu cho sản xuất giấy, sơn đòi hỏi kích thước hạt mịn, không lẫn tạp chất kim loại và yêu cầu cyclone có độ bền mài mòn cao thì cyclone thủy lực sứ là một sự lựa chọn thích hợp.
Tuy nhiên, để sản phẩm cyclone thủy lực sứ được ứng dụng rộng rãi và lưu hành trên thị trường cần có một khung tiêu chuẩn để thống nhất về chất lượng để làm căn cứu đánh giá và quản lý sản phẩm này.
Từ yêu cầu thực tiễn đó, KS. Nguyễn Thị Tỵ cùng nhóm nghiên cứu tại Viện nghiên cứu sành sứ Thủy tinh công nghiệp thực hiện đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn xây dựng yêu cầu kỹ thuật và phương pháp xác định độ chịu mài mòn, kích thước làm việc đối với cyclone thủy lực sứ” với mục tiêu: Xác lập được cơ sở khoa học và thực tiễn xây dựng yêu cầu kỹ thuật và phương pháp xác định độ chịu mài mòn, kích thước làm việc đối với Cyclone thủy lực sứ; Xây dựng dự thảo tiêu chuẩn quốc gia về Cyclone thủy lực sứ - Yêu cầu kỹ thuật; Xây dựng dự thảo tiêu chuẩn quốc gia về Cyclone thủy lực sứ - Phương pháp xác định độ chịu mài mòn.
Cyclone thủy lực là một thiết bị dùng để tách, phân loại các hạt ở dạng huyền phù dựa trên sự kết hợp của hai lực cơ bản là: lực trọng trường và lực ly tâm. Tùy thuộc vào lĩnh vực sử dụng và đặc tính vật liệu cần phân tách có thể sử dụng cyclone kim loại, cyclone polyme và cyclone sứ, lót sứ.
Cyclone thủy lực sứ được ứng dụng rong nhiều trong nhiều ngành công nghiệp như: khai thác, chế biến khoáng sản; khai thác chế biến dầu khí; xử lý nước; sản xuất giấy, …
Trong công nghiệp khai thác chế biến dầu khí: cyclone thủy lực sứ được sử dụng để tách chất rắn khỏi dòng hydrocarbon lỏng hoặc nước. Chúng ngăn chặn sự tích tụ cát trong các dải phân cách và đường ống, giúp bảo vệ bơm và bộ trao đổi nhiệt.
Trong công nghiệp xử lý khoáng sản: tách cát khỏi cao lanh và phân cấp hạt cao lanh, cô đặc và làm sạch nước, làm giàu quặng; Trong công nghiệp giấy: loại bỏ cát, hạt nhựa, các chất gây ô nhiễm khác khác;
Trong công nghệ khoan: tách cát khỏi chất bôi trơn; Trong công nghệ chế biến thực phẩm: cyclone thủy lực sử dụng để tách tinh bột sắn, ngô, lúa mì, khoai tây…
Trong công nghệ môi trường: cyclone thủy lực được ứng dụng để xử lý nước thải công nghiệp tách cặn bẩn trong nước.
Tại Việt Nam, ngành khai thác và chế biến khoáng sản bắt đầu từ cuối thế kỷ 19. Trước đây, sản phẩm khai thác chế biến khoáng sản ở Việt Nam phần lớn mới dừng lại ở sản phẩm quặng thô, giá trị và hiệu quả sử dụng thấp, chưa tương xứng với giá trị của khoáng sản. Đến nay, nhờ đổi mới công nghệ, áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật mới, nước ta đã thực hiện các dự án chế biến sâu, khai thác triệt để nguồn khoáng sản như: quặng sắt, quặng đồng, quặng vàng, quặng graphit, quặng fenspat, đất hiếm… Trong công nghệ chế biến khoáng sản, cyclone thủy lực đóng vai trò phân cấp hạt, khử nước trong sản phẩm. Với các ưu điểm như: dễ vận hành, công suất và hiệu quả cao, có khả năng phân cấp hạt từ 10-200µm, cyclone thủy lực là thiết bị không thể thiếu trong nhiều ngành như tuyển cao lanh, thạch anh, tuyển vàng, sắt…
Trong công nghệ tuyển tách cao lanh, quặng cao lanh nguyên khai ngoài cao lanh còn thường chứa các hạt fendspar, quartz (SiO2) và một số tạp chất khác. Yêu cầu của công nghệ tuyển tách là phải loại bỏ các hạt khoáng vật ra khỏi cao lanh để thu được cao lanh tinh có thành phần cỡ hạt mịn ≤ 63µm và hàm lượng caolinit >90%, hàm lượng oxit nhôm lên đến 35-37% để ứng dụng trong ngành gốm sứ, công nghệ sản xuất sơn, giấy... Các thành phần fendspar, quartz và tạp chất khác dạng cục, hạt thô được loại bỏ trước bằng các phương pháp sàng hoặc tuyển trọng lực. Cyclone có vai trò tách phân cấp lấy thành phần hạt mịn trong hồ cao lanh nguyên khai để thu được sản phẩm chất lượng cao. Phương pháp phân cấp bằng cyclone đem lại hiệu quả cao, năng suất xử lý lớn và chi phí sản xuất thấp. Khả năng thu được sản phẩm với cỡ hạt rất mịn tới dưới 10µm là ưu thế vượt trội của công nghệ tuyển tách cyclone so với phương pháp dùng sàng truyền thống.
Xu hướng sử dụng cyclone thủy lực sứ trong công nghiệp tuyển tách cao lanh đang phổ biến. Vì trong ngành công nghiệp này cyclone vận hành ở môi trường áp suất cao và dòng huyền phù chuyển động liên tục bên trong thiết bị, các hạt khoáng như thạch anh, đá có độ cứng cao, sắc cạnh va chạm vào thành của cyclone gây ra độ mài mòn lớn nên đòi hỏi vật liệu phải chịu được điều kiện làm việc này và sản phẩm yêu cầu độ trắng nhất định nên hạn chế việc lẫn tạp chất đặc biệt là kim loại gây màu. Trong công nghệ tuyển lọc cao lanh các cấp hạt được phân tách từ 10 ÷ 63µm. Với cỡ hạt này thì thường sử dụng cyclone có đường kính 50 hoặc 75mm. Đây là kích thước phù hợp trong việc chế tạo cyclone thủy lực sứ, với các kích thước lớn hơn thì sử dụng cyclone lót sứ.
Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:
- Nghiên cứu tổng quan về cyclone thủy lực sứ
- Khảo sát đánh giá hiện trạng các chỉ tiêu kỹ thuật và phương pháp thử của sản phẩm cyclone thủy lực sứ
- Nghiên cứu đề xuất yêu cầu kỹ thuật, phương pháp xác định độ chịu mài mòn, kích thước làm việc cho cyclone thủy lực sứ
- Hoàn thiện Dự thảo, báo cáo tổng hợp kết quả nghiên cứu.
Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 20331/2022) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
Đ.T.V (NASATI)