Công nghệ khai thác bauxite và sản xuất alumin của Vinacomin

Công nghệ sản xuất alumin áp dụng Tân Rai và Nhân Cơ

Tổ hợp nhà máy Alumina Nhân Cơ (tương tự như Tân Rai) có 3 nhà máy: Nhà máy Alumina 650.000 tấn alumina/năm; Nhà máy nhiệt điện sử dụng than công suất 30 MW (2 tổ máy x 15 MW) và Nhà máy khí hóa than cấp nhiệt để nung Hydrat chế biến thành Alumin.

Lắp đặt các bồn kết tinh tại nhà máy sản xuất alumina Nhân Cơ

Công nghệ nguồn để sản xuất alumin trên thế giới đang sử dụng phổ biến là Công nghệ Bayer sản xuất alumin bằng phương pháp thuỷ luyện. Công nghệ được sử dụng trong 2 Dự án Alumin Tân Rai và Nhân Cơ của Vinacomin là Công nghệ Bayer Châu Mỹ, hoà tách bauxite ở nhiệt độ 140-145 độ C, nồng độ kiềm thấp 160-170g/l  là công nghệ chung của thế giới đang được vận hành tại các nhà máy alumin xử lý quặng bauxite dạng gip-xit chứ không phải là công nghệ của Trung Quốc.

Trên thế giới theo thống kê năm 2007 có khoảng 27 nhà máy sản xuất alumin xử lý quặng bauxit gip-xit, trong đó 26/27 nhà máy dùng công nghệ hoà tách ở nhiệt độ 140-145 độ C tương tư như áp dụng ở Tân Rai và Nhân Cơ; (ví dụ 3 nhà máy alumin lớn trên thế giới tại Tây Úc của Tập đoàn ALCOA Mỹ; nhà máy alumina Alunorte, TP Barcarena, bang Para, Brazil công suất 6,3 triệu tấn/năm cũng áp dụng công nghệ này), chỉ có 1 nhà máy sản xuất alumin xử lý quặng bauxite gip-xit sử dụng công nghệ Pechiney-AP-Pháp hòa tách bauxit ở nhiệt độ thấp 107 độ C nồng độ kiềm cao 200-210g/l.

Sản phẩm của nhà máy alumin Tân Rai trong quá trình chạy thử

Công nghệ sản xuất alumin được sử dụng trong 2 Dự án Alumin Tân Rai và Nhân Cơ của Vinacomin là công nghệ hiện đại, tiên tiến hiện nay thể hiện qua các chỉ tiêu sau:

* Chất lượng sản phẩm Alumin đạt tiêu chuẩn quốc tế: Sản phẩm Alumin của 2 Dự án  Alumin dạng cát, được ưa chuộng trên thị trường hàm lượng Al2O 3 =98,8-99%, có chất lượng tốt hơn so với sản phẩm do Pechiney-AP-Pháp đề xuất cho dự án Tân Rai trước đây (các thành phần tạp chất làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng nhôm điện phân đều thấp hơn (Theo HĐ do Chalieco thực hiện: hàm lượng SiO2<0,012%, TiO2<0,003%; Fe2O3 <0,01%; Theo Pechiney-AP-Pháp đề xuất: hàm lượng SiO 2=0,013-0,03%, TiO2<0,005%; Fe2 O3=0,0165-0,03%).

* Thiết bị chính của dây chuyền đã sử dụng các thiết bị hiện đại, tiên tiến như: Hệ thống gia nhiệt ống chùm đạt hiệu suất truyền nhiệt tôt; Thiết bị lắng–rửa tốc độ cao, đáy hình côn kết hợp sử dụng chất trợ lắng tổng hợp rất thích hợp để lắng-rửa bùn đỏ của loại quặng bauxite gipxit có hàm lượng sắt chủ yếu trong dạng gơtit (Fe2O3.H2O hay FeOOH như trong bauxit Tây Nguyên) rất khó lắng; Thiết bị kết tinh 2 giai đoạn để tạo ra alumin dạng cát có kích thước chủ yếu từ 45-150 μm; Lò nung tầng sôi để tiết kiệm năng lượng và sản phẩm nung không bị quá nhiệt (hạn chế hàm lượng α-Al2O3) cấp cho bể điện phân tiên tiến hiện nay; Hệ thống cô đặc (cô bay hơi) màng rơi, nhiều cấp hiệu quả cô đặc dung dịch tốt; Thiết bị lọc lá đứng để lọc tinh (lọc kiểm tra) dung dịch aluminat; Máy lọc bàn để lọc sản phẩm hydrat,…

Hiệu suất thu hồi sản phẩm Alumin, tiêu hao nguyên liệu, nước, điện năng,… của hai dự án alumin ở Lâm Đồng và Nhân Cơ tương đương và thấp hơn so với Pechiney-AP-Pháp đề xuất cho dự án Tân Rai (Hiệu suất thu hồi sản phẩm Alumin >83%, tiêu hao nước cho sản xuất alumin theo Chalieco thiết kế là 3,84m3/tấn alumin và theo Pechiney-AP-Pháp đề xuất là 4,7m3/tấn alumin, tiêu hao điện cho nhà máy alumin theo Chalieco thiết kế là 250 Kwh/tấn alumin và theo Pechiney-AP-Pháp đề xuất là 256 Kwh/tấn alumin..).

Công nghệ xử lý bùn đỏ

Bùn đỏ trong khu thải bùn đỏ sau khi thải khoảng 10 - 12 ngày đã đóng rắn tại khu thải bùn đỏ, nhà máy alumin Tân Rai

Phương pháp thải bùn đỏ đang áp dụng ở Nhà máy Alumin Tân Rai và Nhân Cơ không phải là phương pháp thải ướt - lagooning hay ponding (tỷ lệ rắn/lỏng của bùn thường khoảng từ 20-30%) mà là phương pháp thải chồng lớp khô (Dry Stacking). Cụ thể như sau: bùn đỏ được rửa qua 5 bước rửa để thu hồi sút và 2 thiết bị cô đặc (thickener hay settler) để có nồng độ rắn (hay tỷ lệ rắn/lỏng) của bùn đạt 46,5% (1/1,15) thải ra khu chứa bùn đỏ với độ PH từ 10-12; Bùn được trải luân chuyển quay vòng từng lớp mỏng chồng lớp lên nhau trên khu thải để lớp bùn được thải trước đã khô khi bắt đầu trải lớp bùn tiếp theo

Số liệu thống kê năm 2007 thì chỉ có khoảng 6% nhà máy thải bùn đỏ ra biển (Phương pháp thải ướt), 24% nhà máy thải bùn đỏ ra hồ chứa (Phương pháp thải ướt) và có tới 70% nhà máy sử dụng phương pháp thải chồng lớp khô (dry stacking), phương pháp thải khô (bùn cô đặc ở dạng bánh (cake) với nồng độ rắn lớn hơn hoặc bằng 65%) rất ít áp dụng.

Thực tế tại khu thải bùn đỏ ở Tân Rai hiện nay là người có thể đi lại bình thường trên những vị trí đã thải sau khoảng 10 ngày.

Công nghệ hệ thống khí hóa than

Công nghệ sử dụng khí hóa than được sử dụng từ những năm 1960 tương tự như công nghệ Bayer để chế biến alumin từ Bauxit có từ thế kỷ 18 nhưng luôn luôn được hoàn thiện. Tuy nhiên không thể nói đây là công nghệ lạc hậu, tính tiên tiến của công nghệ hiện nay là xem xét việc áp dụng các công nghệ, thiết bị tiên tiến trong hệ thống khí hóa than cũng như trong nhà máy alumin để đánh giá mức độ tiên tiến của công nghệ sử dụng.

- Hệ thống khí hóa than sử dụng cho nhà máy alumin Lâm Đồng và Nhân Ccơ được sử dụng các công nghệ tiến tiến đang áp dụng trên thế giới thể hiện ở các điểm sau:

+ Các thiết bị khí hóa gas có năng suất lớn, hiệu suất cao

+ Sử dụng hệ thống buồng đốt ghi quay để có thể vận hành liên tục,

+ Sử dụng hệ thống thu hồi nhiệt tường lò (bằng việc sinh hơi nước) để tận dụng triệt để nhiệt năng cháy của than

+ Sử dụng hệ thống làm sạch khí than bằng phương pháp rửa tháp đôi và lọc bụi tính điện để đảm bảo chất lượng (độ sạch) khí than cho lò nung alumin

+ Sử dụng hệ thống điều khiển khả lập trình PLC tiên tiến, hệ thống đo lường hiện đại.

+ Sử dụng hệ thống đo lường, quan trắc môi trường để kiểm soát nồng độ khí gas thoát ra môi trường (đảm bảo an toàn vận hành

+ Giá thành đốt bằng khí gas – chuyển đổi từ than (chưa tính đến khấu hao thiết bị) bằng 35% giá thành đốt dầu DO

Sử dụng than cho nhà máy alumin Lâm Đồng và Nhân Cơ

Hệ thống khí hóa than của Dự án được thiết kế có thể sử dụng được cả than xấu và than tốt. Tuy nhiên Dự án sử dụng than tốt vì đặc điểm của dự án là vị trí đặt xa biển, và khu vực mỏ khai thác than nên việc sử dụng than tốt sẽ có hiệu quả hơn than xấu do giảm chi phí vận chuyển than (than tốt cho hiệu suất sinh khí/ tấn than tốt hơn than xấu), giảm quy mô đầu tư thiết bị khí hóa than (Nếu dùng than xấu thì phải tăng quy mô thiết bị khí hóa than mới đủ năng suất cung cấp khí than yêu cầu của lò nung alumin). Thông thường sử dụng than xấu để sản xuất khí hóa than khi đặt hệ thống ngay gần khu mỏ than khai thác để tận dụng than kém chất lượng.

Mạnh Kiên