Vai trò quan trọng của bể cô đặc trong quản lý và tái chế nước thải mỏ

Quản trị viên 12/12/2024 Khối môi trường

Ngành khai thác mỏ sử dụng nhiều thành phần chuyên dụng cho các mục đích khác nhau. Trong quy trình tái chế nước thải mỏ, bể cô đặc đóng vai trò then chốt, giúp tối ưu hóa hiệu quả xử lý đồng thời đảm bảo chi phí hợp lý. Với những lợi thế vượt trội, bể cô đặc trở thành giải pháp tối ưu và bền vững, đáp ứng nhu cầu cấp thiết về tái chế nước trong ngành công nghiệp mỏ.

Ảnh: Funtay/Shutterstock.com

Quá trình cô đặc nước thải mỏ

Quá trình cô đặc nước thải mỏ là một bước quan trọng trong ngành khai thác mỏ, giúp xử lý và giảm thiểu lượng nước thải chứa các chất ô nhiễm gây nguy hại cho môi trường.

Cô đặc, hay khử nước, là quá trình tách một phần chất lỏng khỏi bùn hoặc dung dịch chứa hỗn hợp phức tạp giữa chất rắn và chất lỏng. Đây là một quy trình diễn ra liên tục, trong đó, dòng bùn sệt và đậm đặc chảy ra định kỳ, đồng thời với dòng chảy tràn dung dịch đã được làm sạch.    

Bể cô đặc là thiết bị chuyên dụng được thiết kế để tách chất lỏng khỏi chất rắn. Công nghệ bể cô đặc đã được ứng dụng trong ngành khai thác mỏ từ năm 1905, đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc tối ưu hóa xử lý nước thải, thu hồi tài nguyên và giảm thiểu tác động xấu đến môi trường. 

Vai trò quan trọng của bể cô đặc trong ngành khai thác mỏ

Bể cô đặc thường được sử dụng trong các hoạt động luyện kim thủy lực để sản xuất quặng tuyển từ quặng thô và tăng cường hàm lượng chất rắn của hỗn hợp quặng tuyển (quặng tuyển và nước xử lý), đảm bảo bùn có mật độ cao được cấp phát một cách ổn định và việc tái chế nước xử lý diễn ra hiệu quả. Trong các lĩnh vực khai thác sỏi và mỏ, cũng như trong các dự án sinh thái, bể cô đặc tốc độ cao được sử dụng giúp thu hồi tới 85% lượng nước để tái sử dụng.  

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của bể cô đặc

Hiệu suất của bể cô đặc chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như mức bùn, khối lượng bùn tồn trong bể, mật độ dòng ra, độ trong của dòng tràn và liều lượng chất keo tụ. Việc đo lường và kiểm soát các yếu tố này không hề dễ dàng, đòi hỏi sự chú trọng đến độ chính xác và độ tin cậy khi lựa chọn cũng như lắp đặt các thiết bị phù hợp.

Ứng dụng của bể cô đặc trong khai thác mỏ

Bể cô đặc đóng vai trò quan trọng trong các hoạt động khử nước, đặc biệt trong ngành khai thác mỏ. Việc tích hợp bể cô đặc hiệu suất cao với công nghệ ly tâm trong xử lý quặng đỏ không chỉ giúp tăng nồng độ dòng ra mà còn đẩy nhanh tốc độ khử nước của sản phẩm cô đặc. Đặc biệt, thiết kế tấm nghiêng trong bể cô đặc hiệu suất cao mang lại những cải tiến đáng kể. Phương pháp này không chỉ thay đổi lộ trình lắng đọng của hạt khoáng mà còn giảm đáng kể lượng chất keo tụ cần sử dụng, từ đó tối ưu hóa hiệu suất khử nước và tiết kiệm chi phí vận hành.

Vận hành bể cô đặc

Bể cô đặc hoạt động dựa trên nguyên lý lắng trọng lực, với cấu trúc phổ biến làm từ sắt hoặc thép. Loại bể cô đặc liên tục thường có dạng hình trụ. Bùn được đưa vào phần trung tâm của bể thông qua một ống cấp liệu đặt ở độ sâu khoảng 1 mét dưới bề mặt của lớp huyền phù.

Ở đáy bể, các lưỡi gạt hoặc con lăn được điều khiển bởi một hệ thống vận hành chính xác, di chuyển chậm rãi nhưng hiệu quả. Đáy bể thường được thiết kế hơi cong về phía trung tâm nhằm tạo điều kiện vận chuyển cặn lắng tích tụ về cổng xả hoặc lỗ thoát tập trung. Các lưỡi gạt quay với tốc độ đủ nhanh để di chuyển cặn ngay khi chúng lắng xuống mà không gây xáo trộn quá mức.

Vai trò của chất keo tụ trong cải thiện hiệu suất của bể cô đặc

Chất keo tụ là một giải pháp hiệu quả để nâng cao hiệu suất của bể cô đặc. Trong các hệ thống cô đặc hiệu suất cao, chất keo tụ được trộn trực tiếp với bùn trước khi bắt đầu quá trình làm đặc, giúp cải thiện đáng kể các thông số hoạt động so với bể cô đặc thông thường. 

Các loại chất keo tụ phổ biến như anion và phi ion thường được sử dụng trong các máy cô đặc nhờ khả năng thích nghi tốt với các điều kiện khác nhau. Tuy nhiên, do sự thay đổi tính chất điện bề mặt của quặng, việc lựa chọn mô hình keo tụ phù hợp cần được nghiên cứu và xác nhận thông qua các thí nghiệm. Trước khi tiến hành cô đặc, có thể dựa trên chất lượng bùn để đưa ra lựa chọn chất keo tụ tối ưu.

Các loại bể cô đặc

Dựa trên vị trí của cơ chế truyền động cào, bể cô đặc được chia thành hai loại: vận hành trung tâm và vận hành bên. Đối với nhóm vận hành trung tâm, bể cô đặc được chia thành hai loại dựa trên cách thức hỗ trợ cơ chế vận hành và cánh tay cào, đó là bể loại cột và bể loại cầu.

Bể cô đặc loại cột được thiết kế với một trụ thép hoặc bê tông trung tâm, chịu tải trọng thiết bị theo phương thẳng đứng và ứng suất xoắn theo phương ngang. Trong khi đó, bể cô đặc loại cầu sử dụng một kết cấu cầu bắc qua bể chứa, chịu tải trọng thẳng đứng từ thiết bị, kết hợp với tải trọng do trầm tích tích tụ bên trong khung cào. Đồng thời, kết cấu này còn chịu tải ngang do hai lực song song gây ra bởi trọng lực của dòng chảy dốc bên dưới.

Vào những năm 1980, nhiều nhà sản xuất đã phát triển các loại máy được mô tả là bể cô đặc "dung tích lớn" hoặc "tốc độ cao". Những loại máy này khác biệt so với các thiết bị truyền thống ở chỗ chúng yêu cầu ít không gian lắp đặt hơn.

Nghiên cứu mới nhất

Bài báo mới nhất của Wu và cộng sự, được đăng trên Tạp chí Quốc tế về Khoáng sản, Luyện kim và Vật liệu, tập trung vào hoạt động trơn tru và hiệu quả của các bể cô đặc bùn, vốn phụ thuộc nhiều vào thiết kế tối ưu của các thành phần tích hợp. Khi dòng xả đáy bị gián đoạn, đơn vị tuần hoàn đóng vai trò chính trong việc giảm mô-men xoắn lớn mà các hạt cặn còn lại trong bể cô đặc có thể gây ra đối với cánh cào.

Để mô phỏng sự thay đổi trong hàm lượng độ nhớt cao và ứng suất chảy của dòng xả đáy, một mô hình lý thuyết số đã được thiết lập. Các đặc tính chính của thiết bị tuần hoàn, cụ thể là độ cao và tốc độ dòng chảy, đã được điều chỉnh trong các thử nghiệm để đánh giá hiệu suất hoạt động.

Kết quả cho thấy thiết bị tuần hoàn có hiệu quả trong việc giảm tỷ lệ phần trăm hạt trong dòng xả đáy và ứng suất chảy ở mức chấp nhận được, đồng thời khái niệm này có thể được sử dụng để giải thích hiệu quả của thiết bị ở các độ cao và tốc độ xả khác nhau. Việc thiết kế và lựa chọn thiết bị tuần hoàn tối ưu đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả vận hành và giảm chi phí cho các bể cô đặc bùn.

Tóm lại, bể cô đặc giữ vai trò then chốt trong nhiều ngành công nghiệp, thúc đẩy các công ty như Westech và Dorr-Oliver, hai công ty hàng đầu thế giới chuyên cung cấp các giải pháp xử lý chất lỏng và rắn cho nhiều ngành công nghiệp, không ngừng đầu tư vào nghiên cứu và phát triển lĩnh vực này. Những nỗ lực tiếp theo nhằm giảm trọng lượng và diện tích một cách hiệu quả hứa hẹn sẽ nâng cao đáng kể hiệu suất hoạt động của bể cô đặc, mở ra nhiều cơ hội cải tiến đột phá trong tương lai./.

Tác giả: Đỗ Thanh Hương (Theo AZO Mining)