Đồ án 3 thiết kế máy nghiền bi tổng quan về công nghiệp sản xuất xi măng

ĐỒ ÁN GVHD: PGS.TS.VŨ HỒNG THÁI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MƠN MÁY & THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HĨA CHẤT - - ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN BI Sinh viên thực : NGUYỄN ĐỨC BÌNH MSSV 20160368 Lớp : MÁY HÓA K61 Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS VŨ HỒNG THÁI Hà Nội 12/2020 SVTH: NGUYỄN ĐỨC BÌNH - 20160368 ĐỒ ÁN GVHD: PGS.TS.VŨ HỒNG NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SVTH: NGUYỄN ĐỨC BÌNH - ĐỒ ÁN GVHD: PGS.TS.VŨ HỒNG Mục lục CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT XI MĂNG .5 1.1 Đặc điểm xi măng 1.2 Thành phần xi măng .5 1.3 Công dụng xi măng 1.4 Nghành công nghiệp sản xuất xi măng CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẬP NGHIỀN 2.1 Khái niệm 2.2 Các phương pháp đập, nghiền 2.3 Cơ sở lý thuyết trình đập, nghiền 2.3.1 Thuyết bề mặt 2.3.2 Thuyết thể tích 10 2.4 Các loại máy nghiền .11 2.4.1 Yêu cầu trình đập nghiền 11 2.4.2 Các loại máy nghiền 11 2.5 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 17 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ MÁY NGHIỀN BI .18 3.1 Các thông số máy nghiền 19 3.2 Tính chọn kích thước thùng 19 3.3 Tính tốn số vịng quay thùng nghiền 20 3.4 Số vịng quay thích hợp thùng nghiền 24 3.5 Hình dạng kích thước vật nghiền 26 3.5.1 Kích thước bi nghiền .26 3.5.2 Chế độ vật nghiền 27 CHƯƠNG IV:TÍNH TỐN CƠ KHÍ MÁY NGHIỀN BI 30 4.1 Công suất máy nghiền bi .30 4.2 Tính, lựa chọn kết cấu 37 4.2.1 Vỏ thùng nghiền .37 4.2.2 Tấm lót 38 4.2.3 Cửa thăm 38 SVTH: NGUYỄN ĐỨC BÌNH - ĐỒ ÁN GVHD: PGS.TS.VŨ HỒNG 4.2.4 Đầu nạp liệu đầu tháo liệu 38 4.2.5 Tấm ngăn 39 4.2.6 Vật nghiền 39 4.3 Kiểm tra bền số chi tiết máy nghiền bi 39 4.3.1 Thân thùng 39 4.3.2 Bulong ghép thân thùng với đáy thùng 44 4.3.3 Cổ thùng nghiền .46 CHƯƠNG V: TÍNH, CHỌN THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 49 5.1 Tính chọn động 49 5.2 Tính tốn ổ trượt 49 5.3 Tính tốn chọn hộp giảm tốc 52 5.4 Tính bánh trụ thẳng lắp cố định với thùng nghiền 53 CHƯƠNG VI: LẮP RÁP, SỬA CHỮA MÁY NGHIỀN BI 64 6.1 Lắp ráp máy 64 6.2 Sửa chữa định kì máy 65 6.3 Các cố thường gặp biện pháp xử lý 66 Tài liệu tham khảo 69 SVTH: NGUYỄN ĐỨC BÌNH - ĐỒ ÁN GVHD: PGS.TS.VŨ HỒNG CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT XI MĂNG 1.1 Đặc điểm xi măng Xi măng loại chất kết dính thủy lực , dung làm vật liệu xây dựng Xi măng tạo thành cách nghiền mịn Clinker, thạch cao thiên nhiên phụ gia (vỏ sò, đất sét) Khi tiếp xúc với nước xảy phản ứng hóa học tạo thành dạng hồ gọi hồ xi măng Tiếp đó, hình thành sản phẩm thủy hóa, hồ xi măng bắt đầu q trình ninh kết sau q trình hóa cứng để cuối nhận dạng vật liệu có cường độ độ ổn định định Vì tính chất kết dính tác dụng với nước, xi măng xếp vào loại chất kết dính thủy lực Thật xi măng xây dựng thủy lực không thủy lực Các loại xi măng thủy lực tỉ xi măng Portland cứng lại tác động nước q trình hydrat hóa kháng vật, phản ứng hóa học diễn khơng phụ thuộc vào lượng nước hỗn hợp nước xi măng: loại xi măng giữ độ cứng đặt chìm nước thường xuyên tiếp xúc với nước Phản ứng hóa học xảy xi măng khan trộn với nước sinh có hydrat khơng tan nước Trong xi măng không thủy lực vữa thạch cao buộc phải để khô giữ độ bền vật lý Đá xi măng sản phẩm q trình thủy hóa xi măng đạt tới cường độ định 1.2 Thành phần xi măng Xi măng sản xuất cách nghiền, xay xát tỷ lệ thành phần sau đây:      Vôi oxit canxi, CaO: từ đá vôi, đá phấn, vỏ sị đá phiến đá vơi Silica, Si𝑂2: từ cát, chai cũ, đất sét đá sét Alumina, Al2O3: từ nhôm tái chế, đất sét Sắt, Fe2O3: từ đất sét, quặng sắt, sắt phế liệu tro Thạch cao, CaSO4.2H2O: tìm thấy với đá vơi Các ngun liệu khơng có thạch cao cân đối để tạo hỗn hợp cới thành phần hóa học mong muốn sau xay pha trộn hai q trình q trình làm khơ q trình ẩm ướt Các ngun liệu sau đưa qua lò 2600℉ để sản xuất viên màu xám đen gọi clinker Nhôm sắt làm chất trơ dung hạ thấp điểm nóng chảy sili ca từ 3000 đến 2600℉ Sau giai đoạn này, cinker làm nguội nghiền thành bột thạch cao them để điều chỉnh thời gian thiết lập, Sau say cực mịn để sản xuất xi măng SVTH: NGUYỄN ĐỨC BÌNH - ĐỒ ÁN GVHD: PGS.TS.VŨ HỒNG 1.3 Công dụng xi măng Công dụng quan trọng xi măng sản xuất vữa bê tơng, chất kết dính cá kết tủa tự nhiên nhân tạo để hình thành nên vật liệu xây dựng vững chắc, chịu tác động thường thấy môi trường Chúng ta cần phân biết bê tơng với xi măng, xi măng vật liệu dung để kết dính vật liệt kết tập xi măng cịn bê tơng sản phẩm việc trộn xi măng với vật liệu kết tập 1.4 Nghành cơng nghiệp sản xuất xi măng Ở Việt Nam, xi măng nghành công nghiệp phát triển sớm để phục vụ công khai thác thuộc địa người Pháp, từ năm 1900 Hải Phịng Hải Phịng nơi ngành xi măng Việt Nam Hiện lực sản xuất xi măng nước Việt Nam vào Khoảng 60 triệu Một số nhà máy lớn:         Xi măng The Vissai: 10 triệu tấn/năm Xi măng Vicem Hà Tiên: 10,2 triệu tấn/ năm Xi măng Vicem Hoàng Thạch: 6,2 triệu tấn/năm (Tx Kinh Môn, Hải Dương) Xi măng Nghi Sơn: 4,3 triệu tấn/ năm (Tĩnh Gia, Thanh Hóa) Xi măng Bỉm Sơn: 3,8 triệu tấn/năm ( Thanh Hóa) Xi măng Lộc Sơn-Đài Loan (Ninh Bình): 3,6 triệu tấn/năm Xi măng Cẩm Phả:2,3 triệu tấn/ năm Xi măng Tam Điệp: 1,4 triệu SVTH: NGUYỄN ĐỨC BÌNH - ĐỒ ÁN GVHD: PGS.TS.VŨ HỒNG CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẬP NGHIỀN 2.1 Khái niệm Quá trình làm giảm kích thước cục vật liệu rắn nhờ ngoại lực tác động vào để phá vỡ nội lực liên kết phần tử gọi q trình đập nghiền Các cơng cụ để thực trình đập, nghiền đánh giá yếu tố sau: + Mức độ đập, nghiền: Là tỉ số kích thước lớn cục vật liệu trước đập, nghiền (Dmax) với kích thước lớn cục vật liệu sau đập, nghiền (dmax), ký hiệu i: D max i = dmax Thông thường i = ÷ 3000 lớn Khi dùng kích thước trung bình cục vật liệu trước (Dtb) sau đập nghiền (dtb) ta có mức độ đập nghiền xác hơn: i = Dtb dtb + Năng lượng tiêu hao đơn vị sản phẩm + Chi phí vận hành 2.2 Các phương pháp đập, nghiền Sự phá vỡ vật liệu ngoại lực dựa vào bốn phương pháp sau: + Ép: Dưới tác dụng ngoại lực, thể tích cục vật liệu bị biến dạng nội ứng suất cục vật liệu lớn giới hạn bền nén cục vật liệu bị phá vỡ kết ta thu cục vật liệu có hình dạng khác kích thước nhỏ kích thước trước đập: Hình 2.1 Phương pháp ép SVTH: NGUYỄN ĐỨC BÌNH - ĐỒ ÁN GVHD: PGS.TS.VŨ HỒNG + Bổ: Vật liệu bị phá vỡ lực tập trung tác dụng chỗ đặt lực Phương pháp điều chỉnh kích thước vât liệu sau đập: Hình 2.2 Phương pháp bổ + Va đập: Vât liệu bị phá vỡ tác dụng tải động, tải trọng tập trung tương tự bổ, tải trọng phân bố tồn thể tích vật liệu hiệu phá vỡ vật liệu tương tự ép Hình 2.3 Phương pháp va đập + Chà xát: Vật liệu bị phá vỡ chịu tác dụng đồng thời lực nén kéo, sản phẩm thu dạng bột Hình 2.4 Phương pháp chà xát Khi lựa chọn phương pháp đập, nghiền cần phải vào yếu tố: SVTH: NGUYỄN ĐỨC BÌNH - ĐỒ ÁN GVHD: PGS.TS.VŨ HỒNG - Cơ tính vật liệu: Vật liệu cứng, vật liệu giịn, vật liệu mềm… - Kích thước vật liệu trước đập, nghiền - Mức độ đập nghiền i Tùy theo kích thước vật liệu trước sau đập nghiền, người ta chia ra: Bảng 2.1: Các loại đập nghiền Đập thô Đập vừa Đập nhỏ Nghiền mịn Nghiền keo D (mm) 300 ÷ 1500 100 ÷ 350 40 ÷ 100 ÷ 30 0.1 ÷ 1.2 d (mm) 100 ÷ 350 40 ÷ 100 ÷ 30 0.1 ÷ 1.2 0.0001 i 3÷ ÷ 10 16 ÷ 20 100 1000 Đập thơ, đập vừa thường thực trạng thái khơ, cịn đập nhỏ, nghiền mịn, nghiền keo thực trạng thái khơ ướt Q trình đập, nghiền thực chu trình hở, chu trình kín kết hợp chu trình hở với chu trình kín, dùng chu trình hai giai đoạn 2.3 Cơ sở lý thuyết trình đập, nghiền Quá trình đập, nghiền cần tiêu tốn lượng lớn để tạo ứng suất phá vỡ lớn nội lực liên kết phần tử vật thể rắn đem đập, nghiền Để xác định lượng tiêu tốn đó, dựa vào thuyết sau đây: 2.3.1 Thuyết bề mặt Thuyết giáo sư P.Ritinger người Đức nêu năm 1867 phát biểu sau: “Công cần thiết để đập, nghiền vật liệu tỷ lệ với bề mặt tạo thành vật liệu” Để thiết lập cơng thức tính theo thuyết ta xét vật thể khối hình lập phương có cạnh D, sau đập nghiền bị phá vỡ thành khối nhỏ có cạnh d Như số khối tạo thành tỷ lệ lập phương mức độ đập nghiền, nghĩa là: Z = 𝐷 = i3 𝑑3 Bề mặt khối vật liệu trước đập có cạnh D, bằng: Ft = 6.D2 Tổng bề mặt khối nhỏ sau đập có cạnh d, bằng: SVTH: NGUYỄN ĐỨC BÌNH - ĐỒ ÁN GVHD: PGS.TS.VŨ HỒNG Fs= 6.d2.Z = d2 𝐷 = 6.D2.i 𝑑3 Như vậy, bề mặt tạo thành là: F = Fs –Ft = 6.D2.i - 6.D2 = 6.D2.(i-1) Gọi Ar công tiêu tốn riêng phá vỡ vật liệu theo mặt phẳng có diện tích 1cm2 (Ar tính N.cm/cm2) cơng để đập vật liệu là: A1=Ar.F = 6K.Ar.D2.(i-1) [N.cm] Trong đó: K: Hệ số tỷ lệ Hệ số K phụ thuộc vào hình dáng, tính chất vật liệu phương pháp đập Thông thường hệ số K = 1,2 ÷ 1,7 K, Ar xác định thực nghiệm 2.3.2 Thuyết thể tích Thuyết thể tích nhà học người Nga V.L.Kirpitrew đề xuất năm 1874 giáo sư người Đức Ph.Kik kiểm tra thực nghiệm máy nghiền búa năm 1885 Nội dung thuyết thể tích: “Cơng cần thiết để phá vỡ vật liệu tỷ lệ thuận với mức độ biến đổi thể tích vật liệu” A2 = f(∆ Trong đó: V) =  V 2.E = K2 V [N.cm] Av : Công gây biến dạng σ: Giới hạn bền nén ( kéo) vật liệu, N/cm2 E- Modul đàn hồi vật liệu, N/cm2 K2 = 2 2.E Hệ số tỷ lệ V: Thể tích vật biến dạng ∆V: Hiệu số thể tích vật trước sau đập nghiền ∆V = D3 – d3, cm3 Cả hai thuyết chưa thực hoàn toàn phù hợp với thực tế Thuyết bề mặt thích hợp với đập nhỏ nghiền mịn; cịn thuyết thể tích phù hợp với đập thơ đập vừa SVTH: NGUYỄN ĐỨC BÌNH -