Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ hai, 06/05/2024 | 12:42

Thứ hai, 06/05/2024 | 12:42

Kết quả nhiệm vụ KHCN

Cập nhật lúc 08:16 ngày 21/11/2023

Hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất cyclon thủy lực hệ vật liệu gốm chịu mài mòn cao dùng trong công nghiệp tuyển khoáng

Phương pháp tuyển trọng lực trong môi trường nước được sử dụng phổ biến nhằm giúp doanh nghiệp chỉ phải trả chi phí thấp và vận hành đơn giản. Bên cạnh đó là có thể tăng năng suất và hiệu quả của quá trình tuyển tách cỡ hạt.
Tại Việt Nam, cyclone thủy lực được ứng dụng trong nhiều ngành như: khai thác khoáng sản, công nghệ giấy, thực phẩm, dầu mỏ. Chủ yếu dùng loại cyclone thủy lực chế tạo từ vật liệu kim loại hoặc polyme. Đa dạng ứng dụng là thế, nhưng trong việc nghiên cứu chế tạo sản phẩm cyclone bằng hệ vật liệu gốm sứ gặp nhiều khó khăn vì đối với sản phẩm có hình dạng phức tạp cần phải có phương pháp tạo hình và chế độ nung đốt thích hợp.  
Do đó, từ năm 2009, Viện Nghiên cứu Sành sứ và Thủy tinh Công nghiệp đã nghiên cứu chế tạo sản phẩm cyclone sứ thông qua đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu sản xuất Cyclone thủy lực bằng vật liệu gốm bền cơ chịu mài mòn”. Sản phẩm của đề tài là Cyclone chủng loại D75 ứng dụng trong ngành tuyển lọc cao lanh và cho kết quả phân tách hạt mịn dưới 45|JIT đạt trên 98%. 
Hoàn thiện thiết bị sản xuất cyclon thủy lực hệ vật liệu gốm chịu mài mòn cao dùng trong công nghiệp tuyển khoáng là nhu cầu cần thiết (Ảnh minh hoạ - Tạp chí Công Thương)
Nhận thấy nhu cầu thị trường đối với loại cyclone thủy lực sứ trong nước ngày càng cao, từ năm 2019 đến nay Viện Nghiên cứu Sành sứ và Thủy tinh Công nghiệp tiếp tục thực hiện nhiệm vụ cấp Bộ Công Thương: “Hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất cyclon thủy lực hệ vật liệu gốm chịu mài mòn cao dùng trong công nghiệp tuyển khoáng”. Nhiệm vụ do KS Nguyễn Văn Duy làm chủ nhiệm.
Nhiệm vụ tập trung nghiên cứu hoàn thiện thiết kế của cyclon thủy lực, nghiên cứu đưa ra bộ thiết kế có thể thay đổi kích thước kỹ thuật của cyclon thủy lực linh hoạt hơn. Với mục tiêu đầu của dự án là ứng dụng trong công nghiệp tuyển khoáng sản silicat nên hai dòng sản phẩm cyclon 75, và cyclon 50 đã được hoàn thiện thiết kế linh hoạt để phù hợp với tính chất từng vùng khoáng sản khác.
Bên cạnh đó, dự án còn chú trọng tới việc nghiên cứu hoàn thiện phối liệu chịu mài mòn cao và nội dung nghiên cứu hoàn thiện công nghệ chế tạo cyclon thủy lực từ vật liệu gốm chịu mài mòn cao gồm các công đoạn: kiểm soát và chuẩn bị phối liệu, tạo hình chi tiết sản phẩm, sấy nung sản phẩm. Dựa trên các kết quả nghiên cứu hoàn thiện, dự án thực hiện thiết kế và xây dựng một dây chuyền sản xuất năng suất 1000 sản phẩm/năm.
Sau 2 năm thực hiện nhiệm vụ, kỹ sư Nguyễn Văn Duy cùng các cộng sự Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp đã chế tạo thành công dây chuyền công nghệ và thiết bị sản xuất cyclon thủy lực hệ vật liệu gốm chịu mài mòn cao dùng trong công nghiệp tuyển khoáng quy mô 1.000 sản phẩm/ năm. Ngoài ra, nhóm còn sản xuất thử nghiệm 100 bộ cyclon 75, 100 bộ cyclon 50 đáp ứng yêu cầu về độ bền uốn (vật liệu sứ) ≥ 45 MPa; độ bền nén (vật liệu sứ) ≥ 250 Mpa;  khối lượng thể tích (vật liệu sứ) ≥ 2,4 g/cm3; độ cứng (vật liệu sứ) vạch bề mặt theo thang mohs: 8; độ mài mòn (vật liệu sứ) theo TCVN 6065-1996 ≤ 0,01 g/cm2.
Một số hình ảnh Cyclone thuỷ lực sứ (Ảnh: MOIT)
Hiện, sản phẩm của nhiệm vụ đã được ứng dụng đưa vào vận hành tại một số nhà máy sản xuất như: Công ty TNHH Minh Phúc với dây chuyền hoạt động chế biến đá vôi thành bột nhẹ CaCO3; Công ty TNHH YFA với dây chuyền sản xuất chế biến khoáng sản cao lanh và fenspat... Trong thời gian tới, công nghệ và thiết bị sản xuất cyclon thủy lực hệ vật liệu gốm chịu mài mòn cao dùng trong công nghiệp tuyển khoáng sẽ được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất tuyển khoáng trên cả nước.
Như vậy, sản phẩm của nhiệm vụ đã chứng minh tính thực tế cao và khả năng mở rộng thị trường tiêu thụ trong nước. Sản phẩm có chất lượng hoàn toàn tương đương với các sản phẩm nhập khẩu của Trung Quốc, Canada và châu Âu. Tuy sản phẩm không phải là mới trên thế giới, nhưng với tính ứng dụng thực tế sâu và rộng nên việc chủ động được sản xuất trong nước là thành công rất lớn của nhiệm vụ.
Cyclone thủy lực (Hydrocyclone) được phát minh vào năm 1891, lĩnh vực ứng dụng chủ yếu của cyclone thủy lực phân tách hệ rắn - lỏng bao gồm phân loại, cô đặc, khử nước, làm khô, tách cát... Nguyên lý hoạt động của cyclone thủy lực dựa trên sự kết hợp của hai lực cơ bản là: lực trọng trường và lực ly tâm. Sự kết hợp của hai lực đó quyết định sự phân chia thành phần hạt trong cyclone, các hạt rắn có kích thước thô di chuyển xoắn có hướng đi xuống dưới, các hạt rắn mịn đến rất mịn hướng lên trên.
Tố Uyên
lên đầu trang