Chương 1: Tổng quan về q trình nghiền
Chương 1 :
TỔNG QUAN VỀ Q TRÌNH NGHIỀN
I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ Q TRÌNH NGHIỀN
1. Khái niệm :
Nghiền là q trình làm giảm kích thước cục vật liệu rắn dưới tác dụng của ngoại lực
nhằm phá vỡ nội lực liên kết giữa các phần tử trong cục vật liệu, kích thước sản phẩm
đầu ra là dạng hạt mịn (d ≤ 5 mm )
2. Các phương pháp tác dụng lực :
Khi thiết bị làm việc có thể kết hợp nhiều phương pháp. Trong q trình nghiền, lực
tác dụng chủ yếu là lực mài xiết và lực va đập.
3. Mức độ đập nghiền :
Mức độ đập, nghiền là tỉ số kích thước của cục vật liệu trước khi đập , nghiền (D) với
kích thước của nó sau khi đập, nghiền (d)
max
max
D
I
d
=
Đối với hỗn hợp vật liệu có kích thước khác nhau thì ta dùng lưới sàng phân loại và
tính đường kính trung bình của khối hạt
min max
2
tb
d d
D
+
=
Từ đó ta tính được hệ số đập nghiền theo cơng thức
tb
tb
D
I
d
=
Nén ép Mài xiết nổ
Va đập
uốn
1
Chương 1: Tổng quan về q trình nghiền
4. Các u cầu đối với q trình đập nghiền :
- Năng lượng tiêu tốn phải là nhỏ nhất, phụ thuộc:
• Lực liên kết giữa các phân tử vật liệu.
• Hình dạng của vật liệu.
• Kích thước hạt vật liệu.
• Thiết bị.
• Hệ số ma sát giữa vật liệu với bề mặt thiết bị đập nghiền.
- Chỉ đập nghiền đến mức độ cần thiết, khơng nên nghiền q u cầu, khi đạt
đến độ mịn cần thiết thì thao ra khỏi máy ngay.
- Các q trình đập nghiền phải hồn tồn tự do, khơng kèm theo các q trình
phụ khác trong q trình đập nghiền.
- Khi cần mức độ đập nghiền lớn thì phải thực hiện q trình đập nghiền qua
nhiều lần và sử dụng nhiều loại máy thích hợp.
(VD: Để có được đá vơi dạng bột mịn có d
tb
<1mm từ các khối đá vơi lớn kích
thước vài chục m
3
ta phải thực hiện nhiều cơng đoạn: đập thơ với máy đập hàm,
đập mịn với máy đập búa, và cuối cùng là nghiền mịn với máy nghiền bi .)
- Dễ sửa chữa và thay thế các chi tiết bị hư hỏng trong máy.
- Sản phẩm thu được phải tương đối đồng đều về kích thước.
- Phải có khả năng điều chỉnh mức độ đập nghiền dễ dàng.
- Khi lựa chọn máy cần căn cứ vào tính chất vật liệu cần đập nghiền để lựa
chọn máy thích hợp.
….
5. Phân loại theo chu trình và phương pháp nghiền:
a. Phân loại theo chu trình làm việc:
• Làm việc theo chu trình hở: khơng có dòng hồi lưu.
• Làm việc theo chu trình kín: có dòng hồi lưu.
vật liệu đập nghiền sản phẩm
vật liệu đập nghiền sản phẩm
sản phẩm
vật liệu Phân loại
dưới sàn
sản phẩm
Trên sàn
đập nghiền sản phẩm
2
Chương 1: Tổng quan về q trình nghiền
b. Theo phương pháp nghiền :
Nghiền khơ:
Ưu điểm:
- Vật liệu sau khi nghiền khơng cần sấy lại.
- Có thể kết hợp q trình nghiền và sấy.
Khuyết điểm:
- Tiêu tốn nhiều năng lượng.
- Sinh ra bụi
- Cần lực nghiền lớn.
- Do lực ma sát lớn nên sinh nhiều nhiệt làm nóng thiết bị.
- Vật liệu hay dính bết vào thành máy.
Nghiền ướt:
Ưu điểm:
- Khơng sinh ra bụi.
- Tiêu tốn năng lượng ít hơn nhờ có nước len vào các vết nứt có trong hạt vật
liệu giúp chúng dễ nứt ra.
- Vật liệu khơng bị dính bết vào thiết bị.
- Giảm lực ma sát nên thiết bị ít bị nóng, tăng tuổi thọ.
Khuyết điểm:
- Tiêu tốn năng lượng để sấy khơ vật liệu sau khi nghiền.
- Năng suất bị giảm vì phải tốn một phần trọng lượng là nước
II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA Q TRÌNH ĐẬP NGHIỀN :
1. Các lý thuyết về nghiền:
a. Thuyết diện tích bề mặt của Rittinger:
Thuyết này được phát biểu như sau: “Cơng cần thiết để đập nghiền tỉ lệ với bề mặt
mới tạo thành của vật liệu.”
Cơng cần thiết để đập nghiền vật liệu theo thuyết bề mặt sẽ là :
A
1
= 6.A
r
KD
2
(i-1)
với:
• A
r
: (N.cm/cm
2
) là cơng tiêu tốn riêng phá vỡ vật liệu theo một mặt phẳng có diện
tích 1cm
2
. Được xác định bằng thực nghiệm.
• K: phụ thuộc vào hình dáng, tính chất vật liệu, và phương pháp sử dụng. Được
xác định bằng thực nghiệm (K=1.2 ÷ 1.7 )
• D: (cm
2
) là kích thước cạnh bên của cục vật liệu ban đầu khi giả sử cục vật liệu
ban đầu có hình khối lập phương.
3
Chương 1: Tổng quan về q trình nghiền
• i là mức độ đập nghiền. Cơng thức này thường được áp dụng cho q trình
nghiền, i << 1.
Thuyết này chỉ mới xét đến cơng tiêu hao để tạo bề mặt mới mà chưa xét đến q
trình biến dạng của cục vật liệu nghiền.
b. Thuyết thể tích của Kick:
Được phát biểu như sau: “Cơng tiêu hao trong q trình đập nghiền tỉ lệ với biến
thiên thể tích”.
2
2
V
A
E
σ
∆
=
Với:
σ (N/cm
2
) là giới hạn bền nén của vật liệu.
E (N/cm
2
) là modul đàn hồi của vật liệu
∆V (cm
3
) là hiệu số thể tích của vật liệu trước và sau đập nghiền.
∆V = D
3
− d
3
Thuyết này phù hợp với q trình đập thơ và đập vừa
c. Thuyết tổ hợp của Rêbinderơ:
“Cơng đập vật liệu gồm cả 2 phần là ; cơng tiêu hao để làm biến dang vật liệu và cơng
để tạo ra bề mặt mới.”
2
2
1 2 6 ( 1)
2
r
V
A A A A KD i
E
σ
∆
= + = + −
Thuyết bề mặt và thuyết thể tích là trường hợp riêng của thuyết tổ hợp.
2. Định luật Bond và chỉ số cơng:
“cơng cần thiết để tạo nên hạt có đường kính d từ cục vật liệu ban đầu rất lớn tỉ lệ với
căn bậc hai tỉ số diện tích bề mặt thể tích sản phẩm”
2.5
1 1
.
A KB
d D
A K D
= −
÷
=
4
Chương 2 : Giới thiệu về ngun liệu
Chương 2:
GIỚI THIỆU VỀ NGUN LIỆU
I. CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU NGHIỀN
1. Độ cứng:
Độ cứng là một thơng số quan trọng trong q trình đập nghiền, nó giúp ta lựa chọn
vật liệu làm bi đạn và tấm lót thích hợp. u cầu độ cứng của bi nghiền và tấm lót phải
bằng nhau và lớn hơn độ cứng lớn nhất của vật liệu cần nghiền.
Hiện nay độ cứng thường được đo bằng thang Mohs gồm 10 bậc với 10 vật liệu
chuẩn được xắp theo thứ tự từ cứng tới mền.
Độ cứng Vật liệu chuẩn
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Kim cương
Sapphire
Topaz
Quatz
Tràng thạch
Apatite
Florite
Cancite
Thạch cao
Talt
2. Độ giòn :
Đặc trưng cho khả năng bị phá huỷ dưới tác dụng va đập của vật liệu. dựa vào số lần
va đập cần thiết để phá huỷ vật liệu người ta chia thành các loại sau:
Rất giòn < 2 lần va đập
Giòn 2 – 5 lần va đập
Dai 5 – 10 lần va đập
rất dai > 10 lần va đập
Vật liệu càng giòn thì càng dễ đập nghiền, năng lượng tiêu tốn càng nhỏ.
3. Hệ số mài mòn :
Hệ số đặc trưng cho mức độ làm mòn các bộ phận tiếp xúc với nó trong q trình làm
việc. Đây là một thơng số quan trọng trong nghiền ướt vật liệu cứng. Khả năng mài mòn
của các loại vật liệu là khác nhau và được đo bằng hệ số tương đối so với bột mài là
corundum (tinh thể nhơm). Biết được hệ số khả năng mài mòn của vật liệu ta sẽ tính
được thời gian cần phải thay bi nghiền và tấm lót.
Tuỳ theo độ bền cơ học ta chia làm 3 loại.
5
Chương 2 : Giới thiệu về ngun liệu
giới hạn bền nén S, N/m
2
vật liệu điển hình
mềm < 9,81 . 10
6
thạch cao, than đá
cứng trung bình 9,81 . 10
6
Aratit, sa thạch
cứng > 49 . 10
6
Cát, kim cương, đá cẩm thạch
4. Trọng lượng riêng:
Thơng số này khơng quan trọng lắm nếu ta nghiền riêng từng loại vật liệu, nhưng nếu
ta nghiền trộn hỗn hợp các vật liệu khác nhau thì nó trở nên rất quan trọng. Nếu trọng
lượng riêng của các vật liệu khác nhau thì khi nghiền trộn chúng có thể bị phân lớp
khơng hồ đều vào nhau.
5. Độ bền :
Căn cứ vào dộ bền nén (σ - kG/cm
2
) ta chia vật liệu ra làm nhiều loại:
σ < 100 vật liệu kém bền
100 < σ < 500 vật liệu bền trung bình.
500 < σ < 2500 vật liệu bền
σ >2500 vật liệu rất bền
6. Kích thước hạt:
Kích thước trung bình của một cục vật liệu được tính bằng trung bình cộng hoặc
trung bình nhân kích thước ba chiều trong khơng gian của nó.
3
. .
3
a b c
d a b c
+ +
= =
Đối với vật liệu dạng tấm có thể bỏ qua chiều có kích thước rất nhỏ so với hai chiều
còn lại.
Đối với vật liệu dạng sợi chỉ tính kích thước theo chiều dài.
Tính kích thước trung bình của :
• Nhóm vật liệu:
max min
2
d d
d
+
=
• Hỗn hợp nhóm vật liệu:
.
i i
d a d=
∑
a
i
: phần trăm khối lượng nhóm hạt thứ i.
d
i
: kích thước trung bình của nhóm hạt thứ i.
7. Hệ số khả năng đập nghiền:
Là tỉ số của năng lượng tiêu hao riêng của vật chuẩn so với năng lượng tiêu hao riêng
của vật nghiền ở cùng điều kiện trạng thái và mức độ đập nghiền.
0
E
K
E
=
Vật liệu chuẩn: clinker của lò quay trung bình có K = 1
Năng suất đập nghiền Q
0
(tấn/h)
6
Chương 2 : Giới thiệu về ngun liệu
vật liệu hệ số khả năng đập nghiền
Clinke lò quay trung bình
Clinke lò quay dễ đập nghiền
Clinke lò quay khó đập nghiền
Clinke lò đứng tự động
Clinke lò đứng thủ cơng
diệp thạch
xỉ lò cao trung bình
cát
đá vơi
đá hoa cương to hạt
đất sét khơ
tràng thạch
vơi sống
talt
than đá
đá Bazan
Manhezit
1.0
1.12
0.8 – 0.9
1.15 – 1.25
1.3 – 1.4
0.9
1.0
0.6 – 0.7
1.0
0.9
1.51 – 2.03
0.8 – 0.9
1.64
1.04 – 2.02
0.75 – 1.34
0.75
0.69 – 0.99
Vật liệu nào có hệ số khả năng đập nghiền càng lớn (K > 1) thì càng dễ đập nghiền.
Hệ số đập nghiền K
1
< K
2
Độ cứng H
1
> H
2
Năng lượng A
1
> A
2
Thời gian nghiền T
1
> T
2
Năng suất Q
1
< Q
2
II. THÀNH PHẦN NGUN LIỆU :
1. Đất sét:
Là tên chung chỉ ngun liệu đất chứa Alumo-Silicát ngậm nước có cấu trúc lớp, độ
phân tán cao, khi hồ tan vào nước có tính dẻo, khi nung tạo sản phẩm kết khối rắn chắc.
Ta sử dụng đất sét trong thành phần phối liệu nhầm giúp các hạt vật liệu liên kết lại với
nhau, để có thể tạo hình cho mộc.
hạt đất sét rất nhỏ (khoảng vài micromet) khơng cần phải nghiền, nhưng ta vẫn đưa đất
sét vào máy nghiền bi chủ yếu để đánh tơi và trộn đều với các phối liệu khác.
trọng lượng riêng của đất sét từ 2.5 ÷ 2.8 kg/dm
3
2. Cao lanh:
Cao lanh cũng là một loại đất sét nhưng có thành phần khống chủ yếu là Kaolinite
(loại khống sét khơng có tính dẻo) nên tính dẻo của cao lanh rất thấp, khơng dùng để
làm chất kết dính cho mộc.
Độ cứng theo thang Mohr : 2 ÷ 2.5
3. Tràng thạch:
7
Chương 2 : Giới thiệu về ngun liệu
Tràng thạch là hợp chất của các Alumo-silicat khơng ngậm nước. Ngồi ra trong thành
phần của nó còn có thể có:
Na
2
O (tràng thạch natri, hay albit), độ cứng 6 ÷ 6.5
K
2
O (tràng thạch kali, hay orthoclaz), độ cứng 6 ÷ 6.5
CaO (tràng thạch canxi, hay anortit), độ cứng 6 ÷ 6.5
Trong đó tràng thạch kali có vai trò quan trọng nhất vì tạo ra khống Leucit.
Tràng thạch được coi là ngun liệu gầy, khơng có tính dẻo, đóng vai trò làm chất chảy
trong mơc và men gốm sứ (tạo pha thuỷ tinh sau khi nung).
Theo biểu đồ trạng thái pha lỏng xuất hiện trong khoảng nhiệt độ 950
O
C và chảy thành
dòng ở khoảng 1530
o
C. Trong khoảng nhiệt độ chảy khá rộng này, nhờ có Leucit nên dộ
nhớt pha lỏng cao nên dễ nung hơn và sản phẩm ít bị biến dạng. Tràng thạch kali là
ngun liệu khơng thể thiếu trong sản xuất các loại sản phẩm sứ và bán sứ.
Độ cứng theo thang Mohr của tràng thạch từ 6 ÷ 6.5
4. Cát:
Cát là ngun liệu chính cung cấp SiO
2
, hàm lượng SiO
2
trong cát chiếm 95 ÷ 99.5%.
Trong cát, SiO
2
tồn tại ở dạng thù hình bền ở nhiệt độ thấp là β-quắc.
Cát đóng vai trò là ngun liệu gầy trong gốm sứ, giúp tăng độ bền cơ của mộc, giảm
độ co sấy và co nung.
Độ cứng theo thang Mohr của cát là 7
→ Ta nhận thấy cát là ngun liệu có độ cứng cao nhất trong các ngun liệu cần
nghiền, ta phải tìm bi nghiền và tấm lót có độ cứng lớn hơn 7.
8
Chương 3: Giới thiệu về máy nghiền bi gián đoạn
Chương 3:
GIỚI THIỆU VỀ MÁY NGHIỀN BI
GIÁN ĐOẠN
I MÁY NGHIỀN BI GIÁN ĐOẠN:
1. Giới thiệu sơ lược :
Máy nghiền bi thùng ngắn làm việc gián đoạn có cấu tạo đơn giản gồm thùng quay
hình trụ bằng thép quay trên 2 ổ đỡ. Máy quay nhờ động cơ truyền động qua đai (hay qua
hộp giảm tốc) tới bộ ly hợp và cặp bánh răng truyền động. Vật liệu nghiền và bi được
cho vào và lấy ra khỏi thùng qua của hơng trên thân thùng. Bộ ly hợp giúp cho máy chạy
êm và tránh q tải tức thời.
Q trình nghiền vật liệu xảy ra nhờ lực va đập và ma sát của vật liệu với bi nghiền
và thùng nghiền. Máy có thể dùng dể nghiền ướt hay khơ, chu trình kín và hở.
Máy làm việc gián đoạn theo từng mẻ nên năng suất thấp chỉ dùng cho qui mơ nhỏ.
Loại máy nghiền gián đoạn thường được dùng trong các nhà máy gốm sứ. Máy nghiền bi
gián đoạn thường được dùng để nghiền ướt, khơng dùng để nghiền khơ vì khó tháo liệu.
2
6
3
4
7
1
5
2
Sơ đồ nguyên lý máy nghiền bi gián đoạn
1- thùng quay 5- hệ puli
2- ổ trục đỡ 6- đai truyền
3- động cơ 7- cửa tháo và nạp liệu
4- hộp giảm tốc
Ưu điểm:
- Cấu tạo đơn giản, làm việc ổn định.
- Nghiền trộn tương đối đồng đều.
- Có thể kết hợp được q trình sấy và nghiền (nếu nghiền khơ)
- Vận hành dễ dàng, mức độ đập nghiền cao.
Khuyết điểm:
- Thể tích sử dụng chỉ chiếm khoảng 50% thể tích thùng.
- Tất cả bi đạn khơng đồng thời tham gia làm việc.
- Kích thước lớn, cồng kềnh. Gây tiếng ồn khi làm việc.
9
Chương 3: Giới thiệu về máy nghiền bi gián đoạn
- Mơmen mở máy lớn, dễ cháy động cơ.
- Tiêu tốn năng lượng lớn vì ở cuối chu kỳ dù chỉ còn mộtb số ít hạt chưa đạt kích
thước u cầu máy vẫn tiêu tốn năng lượng để nghiền tồn bộ vật liệu nẳm trong
máy.
2. Ngun lý hoạt động:
Vật liệu được cân sau đó cho vào máy, nước được bơm vào thùng nghiền qua một
đường ống với lượng được tính trước bằng của ở thân thùng. động cơ được khởi động từ
từ tránh q tải khi mở máy.
Khi thùng chuyển động quay tròn thì bi nghiền và vật liệu chịu lực ly tâm được đưa
lên một độ cao nào đó rồi rơi xuống. Trong cả q trình chuyển động tương đối với nhau
giữa bi nghiền và vật liệu sinh ra lực ma sát làm mài nhỏ vật liệu. Đồng thời động năng
sinh ra do bi đạn rơi tạo lực va đập đập nhỏ vật liệu. Bên cạnh đó vật liệu được mài nhỏ
còn nhờ ma sát giữa vật liệu và tấm lót thân thùng nghiền.
Sau một thời gian ta kiểm tra thấy vật liệu đã đạt được độ mịn u cầu thì cho tháo
liệu. Ta thay của bằng một tấm ghi, và cho quay thùng sau cho miệng của hướng xuống.
Vật liệu sẽ thốt ra qua lỗ ghi còn bi nghiền sẽ được giữ lại. Sau một thời gian có thể vật
liệu khơng thể thốt ra ngồi được vì hai lý do:
- Lỗ ghi bị bít do bi lấp kín miệng lỗ → giải quyết bằng cách lấy gậy đẩy bi ra.
- Áp suất trong thùng cân bằng nên khơng tạo được lực dẩy vật liệu ra ngồi → giải
quyết bằng cách thiết kế một lỗ nhỏ trên thân thùng để áp suất trong thân thùng tăng lên,
giúp dẩy vật liệu ra ngồi.
3. Một số chi tiết cơ bản của máy nghiền bi gián
đoạn
a. Thùng nghiền:
Vỏ thép được chế tạo bằng thép với chiều dầy δ = (0.01 ÷ 0.015)D, với D là đường
kính vỏ máy.
Vỏ máy thường được hàn hay tán đinh rivê. Ngày nay người ta thường dùng phương
pháp hàn vì làm giảm trong lượng vỏ máy, dễ lắp ghép tấm lót và vỏ máy, ít gây ăn mòn
trong q trình sử dụng. Tuy nhiên khi hàn sẽ gây ra ứng suất nội tạo vết nứt, vì thế sau
khi hàn ta cần phải ủ. Trên thân thùng có kht lỗ để làm của nhập liệu. Để đảm bảo cho
thùng được cân bằng, tránh khi quay thùng bị nghiên gây gẫy trục ta phải có một đối
trọng trên thân thùng ở vị trí đối xứng với cửa nạp liệu.
b. Tấm lót và bi nghiền:
Bề mặt trong của thùng nghiền chịu tác dụng của lực va đập và chà xát bởi vật liệu và
bi nghiền nên bị bào mòn đi. Tấm lót và bi nghiền thường được làm từ cùng một loại vật
liệu để tránh hiện tượng bào mòn lẫn nhau. Độ cứng của tấm lót và bi nghiền phải lớn
hơn độ cứng lớn nhất của vật liệu cần nghiền. Thành phần hố của bi nghiền phải đảm
bảo khơng làm ảnh hưởng đến màu sắt và tính chất của ngun liệu.
10
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét