NGHIEÀN – RAÂY – TROÄN 1 Muïc ñích thí nghieäm nghieàn Nghieàn laø quaù trình trong ñoù vaät lieäu raén ñöôïc caét ra hoaëc laøm vôõ ra thaønh nhöõng haït nhoû Trong coâng nghieäp vaät lieäu ñöôïc ñaä[.]
NGHIỀN – RÂY – TRỘN - - - - 1.Mục đích thí nghiệm nghiền Nghiền trình vật liệu rắn cắt làm vỡ thành hạt nhỏ Trong công nghiệp vật liệu đập nghiền nhiều phương pháp khác nhằm mục đích khác nhau: thuận tiện cho trình xử lý quặng; hóa chất, ngũ cốc nghiền thành bột; tăng hoạt tính phản ứng chất rắn; giúp phân tách tạp chất phương pháp học; giảm khối lượng riêng xốp để vận chuyển dễ dàng Trong thí nghiệm này, nghiềm loại vật liệu, dựa vào kết rây xác định phân phối kích thước vật liệu sau nghiền, công suất tiêu thụ & hiệu suất máy nghiền 2.Nguyên tắc hoạt động máy nghiền búa Vật liệu máy nghiền búa nghiền nhỏ va đập búa vào vật liệu chà xát vật liệu búa thành máy Các hạt vật liệu sau nghiền có kích thước nhỏ lỗ lưới lọt ngoài, hạt có kích thước lớn lỗ lưới tiếp tục nghiền 3.Phân loại máy nghiền, máy nghiền búa Phân loại máy nghiền: + Máy nghiền thô trung bình: Máy nghiền má đập Máy nghiền nón Máy nghiền trục Máy nghiền búa Máy nghiền + Máy nghiền mịn: Máy nghiền chậu lăn Máy nghiền bi Phân loại máy nghiền búa: Máy nghiền búa nghiền thô trung bình có má nghiền phụ Máy nghiền búa nghiền thô trung bình có lưới thay đổi Máy nghiền mịn loại búa đúc nạp liệu chiều trục Máy nghiền búa chữ nhật có lưới sàng lắp phía đầu búa Máy nghiền búa chữ nhật có lưới sàng lắp hai bên búa 4.Tiến trình thí nghiệm Cân mẫu vật liệu gạo đem nghiền: Mẫu 1: 100g Mẫu 2: 200g Bật công tắc máy nghiền cho chạy không tải -> đo cường độ dòng điện lúc không tải Cho gạo vào máy, bật công tắc vít tải nhập liệu, bấm kế -> đo cường độ dòng điện có tải cực đại Khi cường độ dòng điện trở lại giá trị không tải -> bấm kế để xác định thời gian nghiền - Tháo sản phẩm khỏi máy nghiền 5.Các thông số cần đo thí nghiệm nghiền Khối lượng mẫu vật liệu (gạo) Thời gian nghiền Cường độ dòng điện lúc có tải lúc không tải 6.Cách tính công suất nghiền Xác định kích thước trung bình vật liệu trước nghiền D p1, mm Xây dựng giản đồ logn theo logDpn, từ xác định kích thước hạt vật liệu sau nghiền Dp2, mm Xác định khối lượng vật liệu đem nghiền, Đo thời gian nghiền, phút Từ tính công suất nghiền theo công thức: 1 D D P = 19Wi ( √ p2 - √ p1 )T Trong đó: Wi: số công tức lượng cần thiết nghiền từ kích thước lớn đến 100m, kWh/ nguyên liệu W i đề cho tra bảng 3.2 sách “Cơ học vật liệu rời” trang 90 Dp1, Dp2 : kích thước nguyên liệu sản phẩm, mm T: suất nghiền, tấn/phút 7.Ý nghóa hiệu suất nghiền P - Công thức: H = P ' x100% - Trong đó: P : Công suất nghiền, kW P’ : Công suất tiêu thụ cho động máy nghiền, kW Vậy: hiệu suất nghiền cho biết tỷ lệ phần lượng sử dụng để nghiền ( hữu ích ) so với lượng tiêu thụ cho động máy nghiền 8.Các yếu tố ảnh hưởng đến công suất hiệu suất nghiền a/ Công suất: Kích thước vật liệu trước sau nghiền D p1 , Dp2 ( hay nói cách khác yêu cầu trình nghiền) Chỉ số công Wi, mà Wi phụ thuộc vào loại máy nghiền loại vật liệu nghiền Năng suất máy nghiền T b/ Hiệu suất: Công suất P (tức phụ thuộc yếu tố trên) Công suất tiêu thụ cho động máy nghiền P ’= UIcos (tức phụ thuộc vào hiệu điện máy nghiền, cường độ dòng điện hệ số công suất) - 9.Ý nghóa số công Chỉ số công phụ thuộc điều kiện Chỉ số công Wi lượng lượng cần thiết, kW.h/tấn vật liệu nghiền, để nghiền vật liệu có kích thước ban đầu lớn đến sản phẩm có 80% lọt qua rây 100 micron Ý nghóa: số công giúp xác định công suất để nghiền vật liệu từ kích thước D đến d Chỉ số công phụ thuộc vào loại máy nghiền (các máy khác loại có W i xấp xỉ nhau) vật liệu nghiền (các vật liệu khác có Wi khác nhau) 10.Phát biểu định luật Bond, Rittinger Kick ĐỊNH LUẬT BOND : Công cần thiết để tạo nên hạt có đường kính D từ cục vật liệu ban đầu lớn tỉ lệ với bậc 6λ hai tỉ số diện tích bề mặt – thể tích sản phẩm, S/V = D Như vậy: E= Kb √D Năng lượng chi phí cho trình nghiền để nghiền vật liệu có kích thước ban đầu D thành sản phẩm có kích thước d là: E=K b N Với: E = G - N: công suất tiêu thụ, kW G: suất, tấn/h Kb = 18,97Wi Dùng cho nghiền trung bình mịn ĐỊNH LUẬT RITTINGER : Công dùng cho trình nghiền tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt tạo thành sản phẩm nghiền: E=K r - ( √1d − √1D ) ( 1d − D1 ) Thích hợp cho nghiền mịn đặc biệt máy nghiền bi ĐỊNH LUẬT KICK :Công cần thiết để nghiền lượng vật liệu cho trước không đổi ứng với mức độ nghiền, bất chấp kích thước ban đầu vật liệu E=K k lgi Trong i mức độ nghiền Kk số Năng lượng chi phí cho trình nghiền tỉ lệ nghịch với giảm thể tích bề mặt vật liệu E=K k ln D d - Dùng trường hợp đập nghiền thô nghiền mịn va đập 11.Cách tính đường kính tương đương Hình dạng hạt vật liệu rời biểu diễn đại lượng gọi thừa số hình dạng độc lập với kích thước hạt Thừa số liên hệ đến kích thước định nghóa hạt sau: Đặt chiều dài kích thước chọn tương đối D, gọi đường kính hạt Như với hình khối D cạnh hình cầu D đường kính, thể tích diện tích bề mặt hình khối D3 6D2, hình cầu ( /6) D3 D2 Với hai hình tỉ số diện tích bề mặt thể tích 6/D - Thể tích hạt có hình dạng là: V = aD3 Và diện tích bề mặt là: S = 6bD2 Với a b số hình học tùy thuộc vào hình dạng hạt - V D D = = Tỉ số thể tích diện tích bề mặt là: S (b/a ) λ - Thừa số hình dạng: = b/a Đường kính tương đương đường kính hạt hình cầu có tỉ số V/S D tđ = - - D λ Đường kính tương đương: 12.Nêu tiến trình thí nghiệm rây Thí nghiệm xác định hiệu suất rây: - Lấy ½ sản phẩm sau nghiền đem rây để xác định hiệu suất rây có kích thước 0,25mm - Rây lần, lần phút, cân lượng vật liệu lọt qua rây Thí nghiệm xác định phân bố kích thước vật liệu sau nghiền: - Lấy ½ sản phẩm lại đem rây 20 phút, cân lượng vật liệu tích lũy rây 13.Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất rây Độ ẩm vật liệu rây: Độ ẩm vật liệu rây ảnh hưởng lớn đến trình rây Khi vật liệu chuyển động bề mặt rây, hạt vật liệu va chạm vào nhau, chúng có độ ẩm cao chúng dễ dính vào làm tăng kích thước hạt không lọt qua rây Mặt khác, vật liệu ẩm dễ kết dính vào lỗ lưới, gây bít lỗ lưới rây Độ ẩm lý tưởng vật liệu để hiệu suất rây đạt cao 5% Bề dày lớp vật liệu bề mặt rây: Chiều dày lớp vật liệu bề mặt rây ảnh hưởng đến hiệu suất rây Nếu lớp vật liệu dày lớp vật liệu nằm bề mặt khó xuống phía để tiếp xúc với bề - - mặt lưới rây lọt qua rây Có thể chọn chiều dày lớp vật liệu rây phụ thuộc vào kích thước vật liệu Khi d < 5mm bề dày lớp vật liệu h = (10 15)d Khi d = (5 50)mm h = (5 10)d Khi d > 50mm h = (3 5)d Kích thước vật liệu rây: Khi vật liệu chuyển động bề mặt lưới rây, có số hạt vật liệu nằm lọt lỗ lưới rây Để chúng không bít lỗ rây chuyển động cần phải tác dụng vào hạt vật liệu lực có giá trị thích hợp Bề mặt tự rây: tổng diện tích lỗ rây bề mặt rây Kích thước mặt rây 14.Nêu phương pháp phân tích rây để xác định kích thước hạt Đem rây vật liệu 20 phút, cân lượng vật liệu tích lũy rây Xây dựng giản đồ: log n = (b+1)logDpn + logK’ Từ xác định K’ b 15.Cách tính hiệu suất rây E= J ×100 Fa F: khối lượng vật liệu ban đầu cho vào rây, g J: khối lượng vật liệu rây, g a: tỉ số hạt lọt qua rây, % Tích số F.a thí nghiệm xác định sau: - Đem rây khối lượng F vật liệu, khảo sát xác định J1 Lấy vật liệu lại rây (F – J 1) rây lại xác định J 2, tiếp tục lấy vật liệu rây F – (J1 + J2) rây lại lần - Tổng số J1 + J2 + J3 + … tiệm cận đến F.a - Hiệu suất rây 100% J1 = F.a 16.Mục đích thí nghiệm rây trình rây Mục đích thí nghiệm rây: để xác định hiệu suất rây, xây dựng giản đồ phân phối tích lũy vật liệu sau nghiền, từ xác định kích thước vật liệu sau nghiền Mục đích trình rây: tạo phần hạt có kích thước đồng để dễ gia công, dễ chế biến 17.Ứng dụng trình trộn vật liệu - Tạo hỗn hợp đồng từ thành phần rắn (hay lỏng) khác tác dụng lực học VD : sản xuất thức ăn gia súc, xi măng, phân bón, mỹ phẩm, thực phẩm đóng hộp … - Giúp tăng cường trình truyền nhiệt hay phản ứng chất rắn chất khí VD : trình sấy, đốt quặng, polymer hoá chất dẻo, sản xuất chất xúc tác… - Tạo lớp áo quanh vật liệu rời VD : sản xuất phẩm màu, thuốc nhuộm, dược phẩm, kẹo 18.Các tính chất ảnh hưởng đến trình trộn - Sự phân phối cỡ hạt : Sự phân phối rộng cỡ hạt ạnh hưởng xấu đến tình trộn - Khối lượng riêng xốp : Khối lượng riêng xốp thay đổi trình trộn, thay giảm bọng khí khối hạt tăng rung động hoặcnén học - Khối lượng riêng vật liệu: Vật liệu đem trộn có khối lượng riêng khác ảnh hưởng xấu đến trình trộn - Hình dạng hạt: có dạng phiến, hình trứng, khối lập phương, cầu, dóa, thanh, sợi, tinh thể dạng -Đặc trưng bề mặt: bao gồm diện tích bề mặt khuynh hướng tích điện Lực tónh điện có ảnh hưởng xấu tới trình trộn - Đặc tính lưu chuyển: góc nghiêng tự nhiên khả lưu chuyển Góc nghiêng tự nhiên lớn cho thấy khả lưu chuyển thấp - Tính dễ vỡ: tính dễ vỡ vụn vật liệu trình sử dụng Nếu vật liệu cần trộn mà không nghiền tính chất ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm trộn Ngoài tính chất mài mòn cùa vật liệu vật liệu khác có ảnh hưởng tương tự - Tính kết dính: Các hạt loại có khuynh hướng kết dính lại với cản trở trình trộn - Độ ẩm vật liệu: thường lượng nhỏ chất lỏng thêm vào để giảm bụi đáp ứng nhu cầu đặc biệt Hỗn hợp dạng trạng thái khô dạng nhão - Khối lượng riêng: độ nhớt sức căng bề mặt chất lỏng thêm vào nhiệt độ làm việc - Nhiệt độ giới hạn vật liệu: phải ý đến biến đổi nhiệt độ xảy -> Trước chọn lựa máy trộn cần xem xét kỹ tính chất vật liệu đem trộn 19.Các trình xảy máy trộn (cơ chế trình trộn) - Tạo lớp trượt với theo mặt phẳng trộn cắt - Chuyển dịch nhóm hạt từ vị trí đến vị trí khác - trộn đối lưu - Thay đổi vị trí hạt riêng rẽ – trộn khuếch tán - Phân tán phân tử va dập vào thành thiết bị – trộn va đập - Biến dạng nghiền nhỏ phận - trộn nghiền Những chế trộn xảy riêng rẽ hay đồng thời với mức dộ khác tuỳ thuộc vào loại máy trộn vật liệu trộn 20.Giải thích đồng giảm dần trộn lâu Trong trình trộn có lực chống lại trình trộn, thường lực tónh điện, luôn diện trình trộn bột khô có ảnh hưởng đáng kể Các trình có khuynh hướng chống lại trình trộn hoàn toàn, thời gian trộn lâu qúa trình trộn ngược lại, vật liệu có khuynh hướng tách rời vật liệu loại kết dính lại đồng giảm 21.Ý nghóa cách lấy mẫu trộn Ta phải lấy mẫu vị trí khác thời điểm khác để đảm bảo khảo sát hết khối vật liệu vị trí khác máy đảm bảo cho mẫu lấy có tính đặc trưng 22.Phân loại máy trộn - Loại máy trộn thùng quay - Loại máy trộn cánh - Loại máy trộn vít tải 23.Tiến trình thí nghiệm trộn Cân 1,5 kg đậu xanh kg đậu nành Cho vật liệu vào máy trộn, khởi động máy trộn, bấm kế xác định thời gian trộn Dừng máy thời điểm 5” , 15”, 30”, 60”, 120”, 300” lấy mẫu Lấy mẫu (8 mẫu) điểm theo sơ đồ, đếm số hạt đậu xanh hạt đậu nành có mẫu Sơ đồ lấy mẫu : 24 Cách tính số trộn Chỉ số trộn: σe Is = s Với σ e= √ σalignl¿e¿¿¿: độ lệch chuẩn lý thuyết ⇒ I s= C A CB n C A C B ( N −1) √ n ∑ ( C A −CiA )2 n : số hạt trường hợp trộn vật liệu rời 25 Đánh giá sai số thí nghiệm trộn Giá trị sai biệt bình phương trung bình hỗn hợp thực là: sA = √ N ∑ ( C A −CiA )2 i =1 N−1 s B= √ N ∑ ( C B−C iB )2 i =1 N −1 Với CA, CB thành phần chất A, B hỗn hợp, ta thấy s A, sB nhỏ hỗn hợp gần với hỗn hợp lý tưởng; s A sB phụ thuộc vào nhiều yếu tố định thời gian troän