Dự án khai thác, tuyển quặng được đưa vào vận hành chính thức bắt đầu từ năm 2012. Nhà máy sản xuất Alumin được Tập đoàn TKV giao cho Công ty Nhôm Lâm Đồng tiếp quản, quản lý và vận hành thương mại từ tháng 10/2013. Đây là nhà máy sản xuất Alumin đầu tiên của Việt Nam có công suất thiết kế là 650.000 tấn alumin/năm, với tổ hợp dây chuyền, công nghệ sản xuất rất mới và phức tạp. Thời gian đầu mới tiếp quản, quản lý và vận hành nhà máy, Công ty gặp rất nhiều khó khăn, thử thách. Bằng sự kiên trì, sáng tạo và sự nỗ lực của CBCNV đã khắc phục các khó khăn, khắc phục sự cố, duy trì vận hành thông suốt, ổn định toàn bộ tổ hợp, từng bước làm chủ công nghệ và tăng tải dần công suất sản xuất nhà máy, giảm dần các chỉ tiêu tiêu hao nguyên vật liệu, giảm dần giá thành sản xuất qua từng năm. Từ năm 2018 nhà máy đã vượt công suất thiết kế, đạt 675.000 tấn Alumin quy đổi. Đồng thời đơn vị cũng là một trong các đơn vị đứng đầu về nộp ngân sách cho tỉnh Lâm Đồng với khoản nộp kinh phí cho tỉnh trung bình trên 400 tỷ/năm, mặt khác góp phần phát triển kinh tế xã hội của địa phương, đóng góp vào xây dựng các cơ sở hạ tầng, giao thông phúc lợi xã hội cho người dân địa phương.

Để đạt được kết quả trên chính là nhờ sự quyết liệt trong chỉ đạo của Ban lãnh đạo điều hành Công ty về việc áp dụng khoa học công nghệ mới, thúc đẩy tinh thần nghiên cứu sáng tạo, cải tiến kỹ thuật của tất cả CBCNV, được sự hỗ trợ, giúp đỡ của các tổ chức KHCN. Công ty đã thành lập Hội đồng sáng kiến để thường xuyên đánh giá, phê duyệt, nghiệm thu các sáng kiến, cải tiến kỹ thuật tại đơn vị. Trong đó có các công trình, giải pháp được nghiên cứu chuyên sâu, một mặt đem lại nhiều hiệu quả, giá trị làm lợi lớn, mặt khác giúp tăng năng suất lao động, giảm chi phí tiêu hao vật tư, ổn định, tối ưu và chuẩn hóa trong sản xuất.

Từ năm 2016, sau khi đã ổn định sản xuất, làm chủ dây chuyền công nghệ, Ban lãnh đạo cùng toàn thể CBCNV của Công ty bước vào giai đoạn tối ưu hóa sản xuất, không ngừng nghiên cứu sáng tạo khắc phục các điểm nghẽn để nâng cao năng suất, tiết giảm chi phí, tối ưu và chuẩn hóa dây chuyền sản xuất.

Nhà máy tuyển quặng bauxit Tân Rai – Lâm Đồng có công suất 1.779.500 tấn quặng tinh/năm, sử dụng công nghệ tuyển rửa trọng lực. Bùn thải của nhà máy tuyển sau khi rửa được dẫn bằng đường ống (D = 350-500) đổ ra các hồ chứa được xây dựng sẵn nằm trong khu vực khai trường mỏ (hình thức thải chôn lấp). Nếu nhà máy hoạt động 100% công suất, mỗi năm sẽ sản sinh 1.900.000 tấn bùn quặng đuôi khô. Suất đầu tư cho 1 m3 bùn thải bình quân khoảng 7.000 đồng/m3.

Nguồn nước cấp mới phục vụ tuyển rửa quặng được bơm cưỡng bức từ hồ Cai Bảng, đây là hồ nhân tạo nằm trên suối Đại Nga, được Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam đầu tư với mục đích cấp nước phục vụ sản xuất dự án, đồng thời là nguồn cung cấp nước phục vụ tưới tiêu khu vực hạ lưu. Ngoài mục đích chính là rửa quặng nước còn có tác dụng vệ sinh làm sạch thiết bị, băng chuyền... cho nhà máy. Việc phải bơm nước từ hồ Cai Bảng phục vụ sản xuất tuyển quặng làm tốn nhiều chi phí: chi phí vận hành tiêu hao điện năng, nguyên vật liệu, nhân công, ngoài ra còn có thuế tài nguyên, phí xả thải... với tổng chi phí 1.303 đồng/m3 nước cấp mới cho khâu tuyển. Trong khi đó, nguồn nước sạch từ hồ số 6 phải thải ra ngoài gây lãng phí, tốn kém thêm chi phí xả thải nếu không được tận dụng để tái sử dụng cho tuyển rửa quặng.

- Theo thiết kế, bùn thải quặng đuôi được thải và lưu giữ 100% tại hồ thải quặng đuôi, việc này dẫn đến hồ thải nhanh đầy, tốn thêm nhiều chi phí đầu tư xây dựng hồ. Công ty đã nghiên cứu giải pháp thải bùn lên hệ thống kênh lắng bùn, được thi công trên các đường đồng mức xung quanh hồ thải, bùn trong kênh lắng được xúc, hoàn thổ tại các khu vực đã khai thác, phần bùn loãng được đưa xuống hồ lưu giữ tại hồ.

- Hiệu quả của hệ thống kênh lắng thải bùn quặng đuôi:

+ Sau khi áp dụng đã góp phần tăng dung tích hồ thải bùn quặng đuôi, giảm áp lực thi công đắp đập chắn bùn tại Tây Nguyên, tận dụng được bùn thải (khô) để hoàn thổ vào những khu vực đã kết thúc khai thác nhằm tăng tốc độ hoàn thổ, góp phần đẩy nhanh quá trình phục hồi môi sinh khu vực đã khai thác, đồng thời góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế của dự án thông qua việc tiết kiệm các chi phí xây dựng đập hồ thải, các chi phí duy tu bảo dưỡng đập hàng năm và chi phí đền bù giải phóng mặt bằng.

+ Giải pháp đã góp phần tăng dung tích thải bùn quặng đuôi nhà máy tuyển với khả năng bùn lưu giữ lại trên moong khai thác khoảng 25-30%;

- Dựa vào chênh cao địa hình cho phép, tháng 6/2018, Công ty đã thiết kế và thi công hệ thống mương và đường ống dẫn nước tuần hoàn tự chảy từ hồ số 6 về nhà máy tuyển nhằm tận dụng và sử dụng lại nguồn nước sạch trong hồ thay vì phải thải ra hồ Cai Bảng như trước đó.

- Hiệu quả của hệ thống kênh dẫn nước tuần hoàn tự chảy từ hồ thải quặng đuôi về nhà máy tuyển:

+ Sau khi áp dụng hệ thống tuần hoàn dẫn nước tự chảy, tận dụng nước trong hồ quặng đuôi để dẫn tự chảy tuần hoàn về nhà máy tuyển phục vụ tuyển rửa quặng, tiết giảm rất nhiều chi phí liên quan, lượng nước tuần hoàn từ hồ thải quặng đuôi chiếm trên 82%.

+ Giải pháp được áp dụng đã tiết giảm nhiều chi phí như chi phí vận hành và các loại thuế phí (tiền cấp quyền khai thác tài nguyên nước, thuế tài nguyên, phí xả thải). So sánh chi phí trong 01 năm trước và sau khi áp dụng hệ thống dẫn nước thì trung bình tiết giảm mỗi năm trên 05 tỷ đồng.

+ Ngoài những hiệu quả tiết kiệm chi phí, tăng hiệu quả về kinh tế mà còn đem lại nhiều hiệu quả trong việc đảm bảo an toàn môi trường trong công tác thải bùn và hệ thống kênh dẫn nước tại các hồ thải quặng đuôi, khu vực sau khai thác, hạn chế tối đa việc xả nước trong các hồ thải quặng đuôi ra môi trường, tiết kiệm sử dụng nước mặt và đảm bảo an toàn các hồ chứa bùn thải quặng đuôi, cân đối quy hoạch sử dụng nước hợp lý cũng như đảm bảo môi trường các khu vực sau khai thác.

Đối với các thiết bị của dây chuyền tuyển quặng tinh qua các năm đã xảy ra rất nhiều điểm nghẽn trong các thiết bị, ảnh hưởng đến năng suất của dây chuyền tuyển quặng, không thể đáp ứng đủ nguyên liệu quặng tinh cho dây chuyền sản xuất Alumin, tiêu hao nhiều nhiên liệu vật tư, thường xuyên xảy ra các sự cố về thiết bị phải dừng sản xuất.

Để đảm bảo đồng bộ trong việc cung cấp đủ quặng tinh để tăng công suất sản xuất alumin, các tác giả đã nghiên cứu, tính toán các giải pháp xử lý các điểm nghẽn, sửa chữa các thiết bị trong dây chuyền và đã đảm bảo cung cấp đủ quặng tinh sản xuất qua các năm, các thiết bị dần hoạt động ổn định, tăng năng suất thiết bị, hạn chế việc dừng sản xuất do hỏng hóc thiết bị hoặc quá tải trong dây chuyền. Các công trình sửa chữa, cải tiến thiết bị trong dây chuyền như sau:

+ Nâng cao năng suất rửa của máy rửa cánh vuông, tăng tuổi thọ thiết bị.

Dây chuyền gồm 04 máy rửa cánh vuông, ban đầu máy có cấu tạo truyền động nhiều cấp bánh răng hở, rung động lớn, thường xuyên hư hỏng và ảnh hưởng đến sản xuất, năng suất thiết bị không cao.

Từ thực trạng trên, Công ty thực hiện việc cải tiến cơ cấu truyền động để nâng cao tuổi thọ và năng suất thiết bị. Sử dụng bộ truyền động kín, thay thế sử dụng trục cac đăng chịu tải lớn đối với trục 2 trục cánh vuông

+ Công trình cấp liệu xích: Dây chuyền nhà máy tuyển bao gồm 04 thiết bị cấp liệu xích chia đều cho 4 dây chuyền sản xuất, thiết bị có chức năng vận chuyển liệu cấp cho sàng quay. Quay thời gian vận hành, thiết bị chưa đáp ứng được yêu cầu sản xuất, các phụ tùng chua phù hợp với môi trường làm việc vì thế thường hay hư hỏng lá xích mắt xích, tăm xích, gale đỡ. Hậu quả dây chuyền phải dừng liên tục để thực hiện sửa chữa.

Từ các tồn tại trên, Công ty đã thực hiện việc cải tiến lại ga lê đỡ xích, mắt xích, tăm xích để phù hợp mới điều kiện làm việc.

Sau khi áp dụng giải pháp này Cấp liệu xích hoạt động ổn định hơn, giảm sự cố thiết bị trong quá trình vận hành, tăng tuổi thọ 2 lần so với trước khi sửa chữa.

+ Công trình Sàng quay: kể từ khi đưa thiết bị vào hoạt động từ năm 2010, hệ thống sàng quay hoạt động không ổn định, thường xuyên phải thay thế lưới sàng, sửa chữa bánh tỳ, hiệu quả rửa quặng không cao.

Từ tồn tại trên, Công ty đã thực hiện cải tiến bánh tỳ dạng 2 gối vòng bi để phù hợp hới môi trường làm việc, thực hiện việc lót gốm khung sàng, cổ đầu ra, vách chăn đầu vào, thây đổi cấu tạo từ thanh sàng sang dạng lưới sàng có gân đánh tơi, nâng cao hiêu quả rửa quặng, tăng năng suất sàng, giảm tải cho máy đập trục răng

Sàng quay tăng khả năng rửa quặng, sàng quặng, đặc biệt là hệ thống bánh tỳ hoạt động bền bỉ, tiết kiệm mỗi năm khoảng 600 triệu tiền vật tư vòng bi bánh tỳ, 500 triệu đồng chi phí tấm sàng. Nâng cao năng suất tuyển quặng của nhà máy tuyển, giảm chi phí sửa chữa và nhân công.

Khu lọc mầm thô gồm có 02 máy lọc đĩa kiểu đứng A và B lần lượt bố trí nằm trên 02 bồn kết tinh số 4 và 5 thuộc kết tinh giai đoạn II (thiết kế cho công đoạn kết tinh gồm 18 bồn ứng với 02 giai đoạn, giai đoạn I là giai đoạn tạo mầm bắt đầu từ bồn kết tinh số 1 đến bồn kết tinh số 3; giai đoạn II là giai đoạn phát triển mầm bắt đầu từ bồn kết tinh số 4 đến bồn kết tinh số 18) với mục đích cung cấp mầm thô cho kết tinh giai đoạn II để phát triển mầm. Mặt khác 02 máy lọc đĩa này còn có nhiệm vụ tạo ra dung dịch nước cái cho phân xưởng Hòa tách-Cô đặc và cân bằng mức lỏng trong lưu trình sản xuất alumin. Theo thiết kế máy lọc đĩa A chỉ cung cấp mầm thô cho bồn kết tinh số 4 còn máy lọc đĩa B thì cung cấp mầm thô cho bồn kết tinh số 5. Hơn nữa hai bồn kết tinh này là hai bồn kết tinh đầu tiên thuộc kết tinh giai đoạn II yêu cầu phải có hàm lượng rắn (tỉ lệ rắn và lỏng), các chỉ tiêu kỹ thuật phải được khống chế chặt chẽ, chính xác, quyết định toàn bộ các tính chất vật lý cũng như hóa học của sản phẩm là alumin.

Do mỗi máy lọc đĩa chỉ hoạt động với 01 bồn kết tinh tương ứng, nhưng trong quá trình sản xuất do sự đóng bám trong các bồn kết tinh này yêu cầu phải định kỳ (4 tháng/1 lần) rút bồn ra để vệ sinh làm sạch vật liệu đóng bám kết cứng ở đáy, thành bồn và đồng thời bảo dưỡng, sửa chữa các động cơ, hộp giảm tốc của cánh khuấy cũng như các thiết bị điện liên quan. Vì vậy đúng kỳ hạn chúng tôi phải dừng máy lọc đĩa của bồn tương ứng (dừng chéo nhau để cân đối sản xuất) nhằm thực hiện các công tác vệ sinh, sửa chữa, bảo dưỡng. Khi 01 máy lọc đĩa dừng hoạt động thì việc cung cấp mầm thô cho quá trình kết tinh sẽ giảm, sản xuất nước cái cũng giảm theo đồng nghĩa không đáp ứng được nhu cầu sản xuất buộc phải giảm tải nhà máy alumin gây thất thoát các chỉ tiêu công nghệ (xút, than, vôi, chất trợ lắng…) và ảnh hưởng đến năng suất sản xuất chung của nhà máy và kéo theo tăng chi phí vận hành sản xuất cũng như giá thành sản phẩm alumin.

Chính vì vậy 02 bồn kết tinh số 4, 5 nếu vận hành theo đúng thiết kế của 02 máy lọc đĩa chỉ cho phép dừng sản xuất nhằm sửa chữa, vệ sinh làm sạch đóng bám trong thời gian yêu cầu rất ngắn, gây khó khăn trong công tác vận hành, sửa chữa, các chi phí kèm theo tăng lên đặt biệt tăng chi phí vệ sinh làm sạch đóng bám trong các bồn kết tinh tương ứng này do phải vệ sinh bằng tia nước cao áp (thay cho vệ sinh bằng nhân công, búa, đục điện…) với mục đích đẩy nhanh thời gian vệ sinh, sửa chữa định kỳ các bồn kết tinh này.

Từ những bất cập, tồn tại của thiết kế tại các máy lọc đĩa như trên, để đảm bảo hoạt động sản xuất ổn định, đảm bảo khi cách ly từng bồn kết tinh số 4 hoặc 5 ra làm vệ sinh vật liệu đóng bám dưới đáy bồn định kỳ cũng như bảo dưỡng, sửa chữa các thiết bị điện liên quan chúng tôi đã cải tiến lắp đặt hệ thống đường ống dẫn mầm thô từ các máy lọc đĩa thay vì chỉ cung cấp cho 01 bồn kết tinh thành 02 bồn kết tinh (máy lọc đĩa A thiết kế chỉ cung cấp mầm thô cho bồn kết tinh số 04 đến nay còn cung cấp thêm vào bồn kết tinh số 05; Và máy lọc đĩa B thiết kế chỉ cung cấp mầm thô cho bồn kết tinh số 05 đến nay còn cung cấp cho bồn kết tinh số 06) để từ đó chủ động cách ly 01 bồn kết tinh ra sửa chữa, vệ sinh vật liệu đóng bám định kỳ mà không giảm tải hoạt động sản xuất của nhà máy alumin và không ảnh hưởng đến các chỉ tiêu công nghệ tại khu vực kết tinh mầm.

Chúng tôi đã cải tiến lắp đặt thêm các hệ thống dẫn mầm thô từ các máy lọc đĩa sang bồn kết tinh tiếp theo để đảm bảo cung cấp đủ lượng mầm thô cần thiết cho sản xuất của khu vực Kết tinh, cũng như cung cấp đầy đủ nước cái cho khu Cô đặc đảm bảo không phải giảm tải sản xuất của nhà máy alumin trong thời gian dừng từng bồn kết tinh số 04 hoặc số 05 ra làm vệ sinh, sửa chữa. Cụ thể lắp đặt thêm hệ thống đường ống dẫn mầm thô từ máy lọc đĩa A về bồn kết tinh số 5 (thay vì chỉ dẫn về 01 bồn kết tinh số 4 như thiết kế) và lắp đặt thêm hệ thống đường ống dẫn mầm thô từ máy lọc đĩa B về bồn kết tinh số 6 (thay vì chỉ dẫn về 01 bồn kết tinh số 5 theo thiết kế). Như vậy 02 máy lọc đĩa đã có thể luôn luôn hoạt động, cung cấp đầy đủ mầm thô cho 2 bồn kết tinh, cũng như cân bằng tốt mức lỏng cho toàn nhà máy khi tách ly 01 bồn kết tinh số 04 hoặc 05 ra làm vệ sinh, sửa chữa định kỳ mà vẫn đảm bảo không phải giảm tải hoạt động sản xuất của nhà máy alumin.

Giải pháp thực hiện có thể áp dụng cho các dây chuyền công nghệ sản xuất alumin tương tự (Nhà máy alumin Nhân Cơ, Đak Nông).

Để đảm bảo hoạt động sản xuất chung của nhà máy, đảm bảo chủ động cách ly từng bồn kết tinh số 04 hoặc 05 ra làm vệ sinh vật liệu hydrat đóng bám dưới đáy bồn định kỳ cũng như bảo dưỡng sửa chữa các thiết bị cơ điện liên quan mà không phải giảm tải sản xuất, không làm ảnh hưởng đến các chỉ tiêu công nghệ tại khu vực kết tinh mầm nói riêng và cả nhà máy nói chung đặc biệt đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật chất lượng của sản phẩm.

 Ngoài ra sáng kiến còn đem lại hiệu quả rất nhiều do không phải giảm tải sản xuất trong thời gian vệ sinh làm sạch các bồn kết tinh. Trung bình giảm tải 6 lần/năm tương ứng với chu kỳ làm vệ sinh đối với 2 bồn kết tinh số 4 và số 5 là 4 tháng/lần/bồn. Giảm tải sản xuất trung bình 3 ngày trên vệ sinh 1 bồn. Như vậy, tổng thời gian giảm tải là 12 ngày.

Công nghệ sản xuất tại nhà máy alumin Tân Rai là đầu tiên tại Việt Nam và được sử dụng công nghệ Bayer. Tuy nhiên theo lưu trình công nghệ thiết kế, khi dừng nhà máy định kỳ để sửa chữa vệ sinh thiết bị công nghệ tại khu vực Lắng rửa, bùn đỏ được bơm nối tiếp giữa các bồn và thải bùn đỏ kèm theo huyền phù ra Hồ bùn đỏ để giảm hàm lượng chất rắn, tránh tình trạng lắng của bùn đỏ và kết tinh của hydrat gây chết bồn lắng và tắc bơm, đường ống ảnh hưởng sản xuất. Chính điều này gây tổn thất alumin, xút trong huyền phù, gây mất thời gian để điền đầy lại các bồn lắng rửa khi khôi phục lưu trình và ảnh hưởng rất nhiều đến ổn định các chỉ tiêu công nghệ khi khôi phục nhà máy alumin.

Như vậy, trong thời gian dừng lưu trình sản xuất theo kế hoạch để vệ sinh đường ống, bình bồn, sửa chữa thiết bị, dừng do mất điện hay do sự cố… đã mất đi một lượng kiềm và alumin bơm ra hồ bùn đỏ.

Ngoài ra, rút dòng đáy của các bồn lắng rửa bơm ra Hồ bùn đỏ như vậy, khi chạy lại lưu trình sản xuất phải bổ sung lượng nước rửa bằng lượng bơm ra hồ này để điền đầy các bồn (nguyên tắc các bồn rửa phải điền đầy để tạo dòng tràn) gây mất thời gian chuẩn bị, đưa một lượng nước lớn vào lưu trình tốn chi phí cô bay hơi (lượng nước này phải cô bay hơi ở công đoạn Cô đặc).

Để tránh thất thoát alumin theo bùn đỏ bơm thải ra Hồ bùn đỏ, nhanh chóng khôi phục lưu trình vận hành lại sản xuất, ổn định các chỉ tiêu kỹ thuật, giảm các tiêu hao vật tư cần thiết (xút, hơi, chất trợ lắng, nước, …) đồng thời không gây áp lực cho các Hồ bùn đỏ. Các tác giả đã tiến hành thay đổi lưu trình công nghệ bơm nối tiếp giữa các bồn lắng rửa ra hồ bùn đỏ theo thiết kế thành bơm tuần hoàn dòng đáy của từng bồn lắng/rửa không bơm thải ra hồ bùn đỏ khi dừng sản xuất nhà máy alumin. Giải pháp có thể được áp dụng cho các dây chuyền sản xuất alumin tương tự (Nhà máy alumin Nhân Cơ).

Để thực hiện phương án bơm tuần hoàn dòng đáy các bồn lắng rửa cần lắp đặt thêm đường ống cấp dòng đáy của từng bồn vào đỉnh của chính bồn đó. Trên hệ thống có đấu nối với bơm dòng đáy của từng bồn (bùn đỏ) và có các van đóng mở điều tiết, định hướng dòng bơm tuần hoàn.

Với giải pháp bơm tuần hoàn lượng bùn trong bồn của từng bồn, lượng vật chất trong các bồn ở công đoạn Lắng rửa được bảo toàn, không phải bơm bùn đỏ ra Hồ bùn đỏ gây mất mát kiềm và Al2O3, các chỉ tiêu công nghệ khác không thay đổi, không xảy ra hiện tượng lắng đóng bám ở đáy bồn và đường ống, không phải cấp nước rửa điền đầy các bồn rửa trước khi vận hành lại lưu trình sản xuất.

+ Nhà máy Alumin có 03 trạm khí nén D01, D02, B04 chạy vận hành độc lập.

+ Trạm khí nén D01 vận hành với áp suất tối đa là 0,8Mpa, năng lực sản xuất khí nén cao áp cấp cho dây chuyền dư thừa đôi lúc phải xả bỏ ra bân ngoài.

+ Trạm khí nén D02 vận hành sản xuất với áp suất 0,45Mpa.

+ Trạm khí nén B04 vận hành sản xuất với áp suất tối đa là 0.6Mpa, lưu lượng tiêu thụ khoảng 40-60m3/phút.

+ Trong sản xuất nếu 1 trong 3 trạm khí nén bị sự cố thì dây chuyền sản xuất sẽ bị gián đoạn gây thiệt hại rất lớn va phải giảm tải sản xuất dây chuyền.

+ Liên thống đường ống khí nén từ trạm khí nén D01 sang trạm khí nén B01 và ngược lại để duy trì khí nén khí khi 1 trong 2 trạm gặp sự cố.

+ Liên thông đường ống cấp khí nén D01, và D02 để duy trì khí nén khi trạm khí nén D02 bị sự cố.

+ Tận dụng lượng khí nén sản xuất dư để đưa 01 trạm khí nén vào dự phòng, chỉ chạy 01 trong 02 trạm khí nén cũng đủ cấp khí nén cho dây chuyền sản xuất. Góp phần tiết kiệm chi phí sản xuất nhưng vẫn đảm bảo ổn định dây chuyền.

Máy lọc mầm thô có chức năng lọc mầm phục vụ cho quá trình kết tinh, dung dịch nước cái sau lọc được đưa về bể lắng mầm tinh.

Hệ thống đường ống dung dịch sau lọc máy lọc mầm thô về bể lắng mầm tinh tự chảy trên đường ống DN450 không đáp ứng về lưu lượng do góc nghiêng đường ống < 3 độ, mức độ chênh áp không lớn dẫn đến dòng chảy chậm và gây ra đóng bám đường ống.

+ Sau khi nghiên cứu tính toán các thông số kỹ thuật, các tác giả triển khai phương án lắp đặt bơm tăng áp đẩy liệu cưỡng bức và đã giải quyết vấn đề nâng cao lưu lượng dung dịch sau lọc, đồng thời nâng cao hiệu suất làm việc của máy lọc đĩa, nâng cao tính ổn định của hệ thống góp phần giải quyết điểm nghẽn tại khu vực Kết tinh để góp phần nâng công suất của toàn dây chuyền.

Hiệu suất làm việc của hệ thống hòa tách nói riêng và hiệu suất của toàn nhà máy Alumin nói chung chịu ảnh hưởng rất lớn bởi thiết kế và hiệu suất làm việc của hệ thống tách hơi thuộc khu vực hòa tách (A06). Hiện tại khu vực hòa tách có 04 bồn tách hơi là S003, S004, S005, S006 (bồn S006 cũng là bồn pha loãng), các bồn này nhận huyền phù sau khi hòa tách triệt để tại các bồn hòa tách với nhiệm vụ chính là tách hơi nước lần 2 lên hệ thống ống chùm hòa tách, để gia nhiệt với mục đích là tận dụng hơi nước lần 2 gia nhiệt và giảm lượng hơi nước mới sử dụng, giảm tiêu hao than cho Nhiệt điện, giảm nhiệt độ và áp suất huyền phù cấp sang khu vực Lắng rửa.

Với tình hình cấp liệu hòa tách là 860m3/h ứng với áp suất các bồn hòa tách như trên thì mức lỏng các bồn tách hơi rất cao làm giảm hiệu quả tách hơi lên gia nhiệt cho hệ thống ống chùm hóa tách (nếu mở van to thì hơi nước lần 2 sẽ mang theo liệu và kiềm lên hệ thống ống chùm và điều này là tuyệt đối không được phép xảy ra). Khi mức lỏng các bồn tách hơi cao làm ảnh hưởng đến áp suất các bồn hòa tách trước đó, việc đóng bám đáy và thành bồn xảy ra rất nhanh làm ảnh hưởng đến kế hoạch rút bồn ra vệ sinh làm sạch sớm hơn. Mặt khác khi vận hành các bồn tách hơi áp suất quá cao sẽ làm cho các đường ống và thành bồn của bồn tách hơi bị bào mòn và nhanh phá hỏng, hơi nước lần 2 cũng không được tận dụng triệt để dẫn đến tiêu hao hơi nước mới sẽ cao.

Để đảm bảo khống chế vận hành tải cao và liên tục, giải quyết điểm nghẽn để tăng công suất dây chuyền tại kh vực Hòa tách, tách hơi, việc tính toán thời gian kế hoạch rút bồn ra vệ sinh phải chính xác và chặt chẽ. Mặt khác việc sửa chữa đường ống đầu ra, đầu vào và thay đỗi kích thước tấm bản lỗ các bồn tách hơi sẽ làm tăng hiệu quả trao đổi nhiệt cho hệ thống ống chùm hòa tách, giảm tiêu hao hơi nước mới, giảm tiêu hao than cho Nhiệt Điện.

Các tác giả đã nghiên cứu và có giải pháp tăng kích thước các tấm bản lỗ trong bồn tách hơi từ đó có thể tăng công suất tại công đoạn hòa tách và tách hơi, góp phần tăng công suất của dây chuyền sản xuất Alumin.

+ Tại khu vực nghiền quặng A04 sử dụng 03 máy nghiền bi kiểu dòng tràn kích thước Φ3.600×8.500, công suất của mỗi máy nghiền bi là 115 t/h. Theo thiết kế để đáp ứng lưu lượng nghiền bauxite lớn nhất là 207,38 t/h (quặng thô), cần 02 máy vận hành đồng thời và 01 máy dự phòng.

+ Mỗi máy nghiền bi 115t/h được trang bị một động cơ ba pha rotor dây quấn công suất 1.800kW, điện áp vận hành 6kV. Hình ảnh của máy nghiền bi và động cơ được chỉ ra như hình dưới đây:

+ Động cơ máy nghiền bi đang sử dụng phương pháp khởi động bằng bộ biến trở lỏng nối với phía Rotor của động cơ. Hệ thống thiết bị hiện tại chỉ đảm bảo được quá trình đóng cắt điện và khởi động cho động cơ. Sau khi kết thúc quá trình khởi động, động cơ làm việc tự do theo tải của máy nghiền bi, do đặc tính khởi động của máy nghiền bi cần momen lúc khởi động lớn nên động cơ thường được thiết kế tính chọn công suất lớn hơn nhu cầu công suất khi vận hành của máy nghiền, do đó động cơ thường xuyên làm việc non tải (khoảng 60-70% định mức).

Phương án đưa ra lựa chọn giải pháp điều chỉnh công suất phản kháng bằng phương pháp bù pha dòng rotor sử dụng cho động cơ máy nghiền bi sẽ đáp ứng tốt hơn cả về yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả tiết kiệm năng lượng.

Giải pháp đã đem lại các hiệu quả và lợi ích: Sau khi lắp đặt hệ thống tủ bù hệ số trượt rotor thì hệ số cos phi từ 0,6 ÷ 0,7 phải lên đạt trong khoảng cos phi 0,88 ÷ 0,92; Giảm công suất phản kháng xuống dưới 60%; Dòng Stator của động cơ giảm từ 10% đến 20%, giảm tổn thất đường dây và tổn thất đồng trong động cơ từ 20% đến 30%.

Nhà máy alumin hiện có 02 tổ máy phát với tổng công suất 30MW, khi vận hành ở trạng thái bình thường thì tổng phụ tải khoảng 25 MW được cung cấp bởi đường dây 110KV lưới quốc gia. Ngoài ra nhà máy còn trang bị hệ thống mát phát điện Diesel dự phòng cấp cho các thiết bị phụ tải loại 1 khi bị sự cố.

Đối với tình huống mất điện lưới thì nguồn sẽ được chuyển qua dùng máy phát thông qua MC172. Vì thế cần phải xây dựng phương án để vận hành nhà máy an toàn khi có bất kỳ sự cố xảy ra.

Từ năm 2013- 2017 trung bình mỗi năm có khoảng 7-10 lần mất điện đường dây 110KV.

+ Khi vận hành tách lưới theo kế hoạch: sẽ duy trì công suất phát theo các phụ tải loại 1 các khu vực và vận hành thêm một số thiết bị bơm (phục vụ làm sạch thiết bị), máy nén khí cao áp/hạ áp phục vụ cấp cho dây chuyền sản xuất, bồn kết tinh, …

+ Khi tách lưới sự cố: nếu hệ thống máy phát và phụ tải cân bằng hoặc chênh lệch không quá 3MW khi ngoài lưới cố sự cố MC172 sẽ mở, lúc này nhà máy vận hành độc lập tự động duy trì nhà máy nhiệt điện, dây chuyền sản xuất vận hành bình thường.

+ Sáng kiến đã đảm bảo duy trì được dây chuyền sản xuất ổn định, tin cậy, hạn chế tối đa sự cố xảy ra.

+ Giảm thiểu được sự cố mất điện khi có sự cố mất điện ngoài đường dây/ hoặc mất điện lưới theo kế hoạch.

+ Dây chuyền sản xuất khí hóa than theo thiết kế sử dụng than 4bHG (4a.2) có kích thước hạt từ 13-35mm để làm nguyên liệu khí hóa. Hệ thống cấp than được bố trí 02 sàng rung, lưới sàng 15mm để phân loại cỡ hạt; cỡ hạt > 15mm cấp cho các lò sinh khí, cỡ hạt < 15mm không sử dụng được chuyển sang phân xưởng Nhiệt điện để đốt cho các lò hơi.          

+ Than 4bHG (4a.2) hiện nay kích thước hạt than không đồng đều (cỡ hạt < 15mm: ~ 20 %, cỡ hạt >35mm: ~8%); than có độ bền cơ không cao nên khi vận chuyển, sàng và cấp than cho các lò sinh khí tiếp tục bị vỡ vụn làm tỉ lệ cỡ hạt <15mm (được coi là than cám) tăng cao ~ 25%. Dẫn đến lượng than thực tế đưa vào lò chỉ được khoảng 75% lượng than nhập kho.

+ Với kết cấu sàng than 01 lưới như hiện tại sẽ làm giảm hiệu quả sản xuất và gây lãng phí cụ thể như sau:

Lượng than < 15mm không sử dụng ~25 % tương ứng khoảng 16.058 tấn/năm gây lãng phí khi chuyển qua phân xưởng Nhiệt điện để làm nguyên liệu cho các lò hơi (do chênh lệch đơn giá giữa than cục và than cám).

Than cấp cho lò sinh khí có nhiều cỡ hạt khác nhau (cỡ hạt từ 15 ~ 50mm) làm khả năng phân bổ gió (chất khí hóa) kém, giảm hiệu suất khí hóa; than không cháy hết dẫn đến chỉ tiêu tiêu hao than/m3 khí cao.

Thay đổi sàng than 01 lưới thành sàng than 03 lưới: 8mm, 15mm và 25mm. Sản phẩm sau sàng 3 lưới gồm:

+ Cỡ hạt <8 mm làm nguyên liệu đốt cho các lò hơi phân xưởng Nhiệt điện.

+ Cỡ hạt 8~15mm, cấp cho lò sinh khí.

+ Cỡ hạt 15~25mm, cấp cho lò sinh khí.

+ Cỡ hạt > 25 mm, cấp cho lò sinh khí.

+ Thay đổi quy trình vận hành hệ thống sàng than: các cỡ hạt: 8~15mm, 15~25mm và > 25mm được cấp cho các lò khác nhau để tăng cường tính đồng đều.

+ Thay đổi quy trình vận hành, thông số vận hành lò sinh khí than để tận dụng than cỡ hạt 8~15mm cấp cho lò sinh khí, trước đây không sử dụng được.

- Kết quả đạt được:

+ Giảm lượng than cục có cỡ hạt <15mm cấp sang phân xưởng Nhiệt điên với khối lượng khoảng 2.791 tấn/năm, giúp giảm chi phí sản xuất do chênh lệch đơn giá giữa than cục và than cám.

+ Phân cấp cỡ hạt than đồng đều hơn để cấp cho lò sinh khí tăng hiệu quả sản xuất khí than, giảm tiêu hao than.

+ Dây chuyền sản xuất khí hóa than sử dụng hơi nước bão hòa có nhiệt độ khảng 150oC của phân xưởng Nhiệt điện để làm chất khí hóa cấp cho lò sinh khí sản xuất ra khí than, lượng hơi nước sử dụng cho công tác này khoảng 12.067 tấn hơi nước bão hòa/năm.

+ Mặt khác, lượng hơi nước tự sản xuất của các lò sinh khí có nhiệt độ khoảng 100oC được sử dụng 1 phần để hòa trộn với hơi bão hòa của PX Nhiệt điện để làm chất khí hóa, phần còn lại xả bỏ ra môi trường gây lãng phí.

Thay đổi quy trình cấp hơi nước bão hòa: đóng toàn bộ van cấp hơi nước bão hòa từ phân xưởng Nhiệt điện cấp cho khu vực lò sinh khí. Mở toàn bộ van cấp hơi nước bão hòa của 12 bao hơi lò sinh khí dẫn về hệ thống đường ống tổng cấp hơi cho các lò sinh khí.

Thay đổi thông số vận hành lò sinh khí để đáp ứng với lượng nhiệt của hơi bão hòa mới (nhiệt độ khí hóa từ 65oC giảm xuống còn 57-63oC; nhiệt độ cấp than 630-650oC giảm xuống còn 480-600oC).

Lượng hơi nước bão hòa từ phân xưởng nhiệt điện cấp sang giảm xuống chỉ còn 3.704 tấn hơi nước bão hòa/năm, tương đương tiết giảm được 8.363 tấn hơi nước bão hòa/năm.

Công nghệ sản xuất tại nhà máy alumin Tân Rai là đầu tiên tại Việt Nam và được sử dụng công nghệ Bayer. Trong công nghệ Bayer này việc tận dụng kiềm tuần hoàn lại sau khi kết tinh và lọc Al(OH)3 được đưa đi cô bay hơi, điều chỉnh dung dịch và quay trở lại dây chuyền là một trong những yếu tố rất quan trọng để tính lợi nhuận trong sản xuất. Dung dịch này được loại nước nhằm đạt được nồng độ nhất định tại khu Cô đặc và Hiệu Chỉnh dung dịch và cũng là công đoạn cuối cùng để cân bằng mức lỏng trong toàn dây chuyền sản xuất alumin.

Tuy nhiên theo lưu trình công nghệ thiết kế việc loại nước và cân bằng trong lưu trình rất khó khăn đặc biệt trong mùa mưa (với điều kiện thời tiết trong Lâm Đồng lượng mưa rất nhiều), những ảnh hưởng đến quá trình sản xuất như sau:

+ Tiêu hao hơi nước cho công tác vận hành trạm cô đặc cao nhưng hiệu quả loại nước thấp. Tiêu hao hơi nước mới 0,30 tấn hơi/tấn nước, hiệu quả loại nước 200 tấn/h (thiết kế 220m3/h).

+ Không tận thu tối đa lượng kiềm từ hồ bùn đỏ về lưu trình, mất mát kiềm ra ngoài do cân đối mức lỏng các khu vực làm tăng tiêu hao kiềm trong sản xuất.

+ Đóng bám thiết bị nhiều do phải tăng nồng độ sau cô đặc để cân bằng mức lỏng và khó cân đối để rút thiết bị ra vệ sinh.

+ Không thể tăng sản lượng alumin sản xuất do thể tích chứa trong bình bồn và thiết bị quá cao, nồng độ kiềm trong lưu trình thấp, hiệu suất kết tinh và hiệu quả kiềm tuần hoàn thấp.

+ Ảnh hưởng, gây khó khăn khống chế các chỉ tiêu công nghệ trong quá trình sản xuất.

Ngoài ra việc chủ động trong công tác dừng sửa chữa bảo dưỡng thiết bị rất khó khăn ảnh hưởng đến sản xuất chung của nhà máy, thiết bị, bình bồn bị đóng bám nhiều.

Trước những thực trạng và bất cập trong sản xuất đó chúng tôi nhận thấy điểm then chốt cần giải quyết là khu Cô đặc và hiệu chỉnh dung dịch vận hành loại nước ra khỏi lưu trình ít hơn lượng nước đầu vào lưu trình sản xuất đặc biệt vào mùa mưa. Vì thế chúng tôi đã tính toán tăng lưu lượng dung dịch nước cái vào trạm cô đặc để loại nước, theo thiết kế lưu lượng cấp vào trạm Cô đặc 500m3/h sáng kiến cải tạo lưu lượng tăng lên 860m3/h bằng cách: Cấp liệu (dung dịch nước cái trước cô đặc) vào thiết bị cô đặc cấp 4 và rút liệu (dung dịch sau cô đặc) ra từ thiết bị cô đặc cấp 5.

Để giảm tiêu hao hơi nước mới, giảm tiêu hao than cho phân xưởng nhiệt điện, tăng công suất vận hành trạm cô đặc, cân đối mức lỏng trong toàn bộ lưu trình, tận thu tối đa kiềm từ hồ bùn đỏ, chủ động trong mọi công tác dừng sửa chữa, bảo dưỡng toàn nhà máy cũng như tăng thời gian vận hành tải cao liên tục ổn định tất cả các chỉ tiêu công nghệ, tăng sản lượng alumin sản xuất của nhà máy. Các tác giả đã tiến hành thay đổi lưu trình công nghệ đưa liệu vào thiết bị cô đặc cấp 4 và rút liệu ra từ thiết bị cô đặc cấp 5 của trạm cô đặc trong nhà máy alumin tân rai - LDA.

Khi đã áp dụng sáng kiến trên, nhà máy chủ động trong việc khống chế các chỉ tiêu công nghệ, khống chế mức lỏng cân đối sản xuất tốt, cụ thể như sau:

+ Tăng tải trạm cô đặc vượt thiết kế từ 500 m3/h lên 860 m3/h;

+ Lượng hơi nước mới cấp vào trạm giảm từ 53 tấn/h xuống còn 50 tấn/h, giảm tiêu hao than dùng đốt cho nhiệt điện;

+ Giảm tiêu hao hơi nước mới từ 0,30 tấn hơi/tấn nước còn 0,28 tấn hơi/tấn nước;

+ Giảm thời gian rửa nước từ 10 ngày/lần xuống còn 60 ngày/lần, giảm thời gian rửa axit từ 6 lần/năm xuống còn 4 lần/năm;

+ Cân đối tốt mức lỏng trong lưu trình sản xuất, chủ động trong các công tác dừng bảo dưỡng sửa chữa thiết bị, tăng sản lượng alumin.

+ Tăng sản lượng alumin sản xuất khoảng 40.000 tấn/năm.

+ Thiết lập chế độ tính toán sự tối ưu hóa nhà máy.

Tổ máy phát PX. Nhiệt điện gồm tổ tuabin ngưng tụ (tổ máy 1) và tổ tuabin đối áp (tổ máy 2) có chức năng phát điện và cấp hơi công nghệ đáp ứng nhu cầu sản xuất của toàn nhà máy Alumin.

Với nhu cầu sử dụng điện cho sản xuất bình thường của toàn nhà máy là ~ 24 MWh, từ trước năm 2020, phương thức phát điện của 2 tổ máy là phát điện đều tải với công suất phát mỗi tổ là ~12 MWh.

Các CBCNV của Công ty đã nghiên cứu, phân tích và tính toán phương án và thực hiện vận hành thử nghiệm, xây dựng các mô hình sản xuất điện hơi tối ưu của khu sản xuất Nhiệt điện và đã xác lập lại phương thức phát điện mới tối ưu hơn là phát cao tải máy 2 và thấp tải máy 1.

Với cùng một nhu cầu điện và hơi của nhà máy Alumin, mô hình phát điện tối ưu hiện nay giảm được khoảng 4 tấn hơi cao áp/giờ so với mô hình vận hành trước đây.

Bộ trao đổi nhiệt (TĐN) tại trạm xử lý nước hóa B05 thuộc khu vực Nhiệt điện có chức năng tận dụng nhiệt hơi nước hồi về từ khu vực Hòa tách để gia nhiệt cho nước khử khoáng cấp cho khu vực lò hơi. Tuy nhiên ngay từ giai đoạn chạy thử và bàn giao công trình, mặc dù đã được sửa chữa nhưng khi đưa hệ thống vào vận hành vẫn bị rung giật mạnh. Do vậy thiết bị ít được đưa vào vận hành và đã dừng hẳn từ giữa năm 2017 do việc rung giật lan truyền làm ảnh hưởng đến hệ thống đường ống cấp nước cho các lò hơi.

Các tác giả đã nghiên cứu thực hiện giải pháp để sửa chữa tối ưu hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt để tận thu tối đa lượng nhiệt của nước hồi về, hạn chế tổn thất hơi-nhiệt tại các bồn nước hồi về.

+ Nhờ vào việc lắp mới bổ sung các van xả khí trên hệ đường ống, việc rung giật của hệ thống đã giảm nhiều so với trước cả về cường độ lẫn tần suất.

+ Sau khi qua trao đổi nhiệt, nhiệt độ nước hồi về bồn chứa giảm, góp phần giảm thiểu lượng bốc hơi qua đỉnh bồn. Đồng thời giảm bớt sự rung giật chân bồn do sự chênh áp, chênh nhiệt của nước hồi về gây ra;

+ Nâng cao công suất sản xuất Alumin vượt thiết kế.

+ Tiết giảm chi phí tiêu hao các vật tư chính.

+ Ổn định sản xuất, tiết giảm nhân công và giá thành sản phẩm.

Qua các cải tiến kỹ thuật công nghệ, chứng minh rằng đội ngũ các CBCNV, kỹ sư tại đơn vị đã làm chủ được công nghệ sản xuất Alumin, có thể xử lý, cải tiến công nghệ thiết bị trong dây chuyền; Đơn vị có thể chuyển giao kết quả nghiên cứu, ứng dụng công nghệ cho các nhà áy có tính năng tương tự.

Trong những năm qua đã cơ bản duy trì an toàn sản xuất, an toàn lao động, an toàn môi trường ở mức độ tin cậy và bền vững. Là biểu hiện sinh động cho một nhà máy sản xuất kỷ cương, xanh - sạch - đẹp, thân thiện với môi trường. Được các cơ quan giám sát, quản lý từ trung ương đến địa phương và cộng đồng dân cư tin tưởng, ghi nhận, đánh giá cao.

- Giá trị làm lợi đem lại của các công trình được tính toán theo các bảng tính giá trị làm lợi với tổng giá trị làm lợi trên 40 tỷ đồng/năm.

- Khắc phục được những hạn chế, nhược điểm của công nghệ hiện hữu;

- Được đưa vào ứng dụng ngay sau khi áp dụng.

- Đã vận hành, làm chủ và có những cải tiến đáng kể về kỹ thuật công nghệ trong dây chuyền sản xuất Alumin rất phức tạp, rất mới và đầu tiên của Việt Nam.