Chương 1: ĐẬP NGHIỀN VẬT LIỆU

ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐẬP NGHIỀN Vai trò của đập nghiền vật liệu - Là quá trình làm giảm kích thước của khối vật liệu rắn, dưới tác dụng của ngoại lực nhằm phá vỡ nội lực liên kết giữa các phần

ĐẬP NGHIỀN VẬT LIỆU

• Nguyên lý của quá trình

• Các chu trình nghiền

• Các thiết bị đập nghiền

Chương 1: Đập nghiền vật liệu

I ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐẬP NGHIỀN

Vai trò của đập nghiền vật liệu

- Là quá trình làm giảm kích thước của khối vật liệu rắn, dưới tác dụng của ngoại lực nhằm phá vỡ nội lực liên kết giữa các phần tử trong khối vật liệu đem nghiền

-Khi đập nghiền phải tiêu tốn năng lượng để phá vỡ liên kết liên kết giữa các phần tử, và tạo ra diện tích mới sinh của vật liệu Năng lượng này phụ thuộc vào các yếu tố như:

+ tính chất cơ lý của VL nghiền: độ cứng, độ ẩm, hình dạng và kích thước…

+ bản chất và cơ cấu hoạt động của các máy đập nghiền

Va đập Nén ép

Bổ/chẻ Các phương pháp tác dụng lực cơ bản

Mài/chà xát

Trong thực tế:

Trong quá trình chế tạo thiết bị:

- Để tăng hiệu quả đập nghiền, các máy đập nghiền được cấu tạo bởi hai hoặc nhiều phương pháp tác dụng lực đồng thời

VD: Đập + mài, Ép + Đập

Việc lựa chọn phương pháp tác dụng lực phụ thuộc vào các yếu tố :

• Tính chất cơ lý của vật liệu (độ bền, độ giòn, tính mài mòn…)

• Kích thước ban đầu của vật liệu

• Mức độ đập nghiền i của vật liệu

Ví dụ: Vật liệu có độ cứng lớn (hoa cương): ép + đập

Vật liệu giòn: bổ + đập

Vật liệu dẻo: ép + mài

I ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐẬP NGHIỀN

Mục đích của đập nghiền:

- Làm vật liệu đạt được kích thước mong muốn (phù hợp)

+ Khai thác quặng sắt, manhezit, cromit

+ Khai thác đá vôi, đôlômit…

+ Nghiền hóa chất, ngũ cốc thành bột…

- Làm đồng nhất nguyên vật liệu, tạo độ mịn cho sản phẩm

+ Sản xuất sản phẩm gốm sứ

- Làm tăng diện tích bề mặt riêng

- Giúp phân tách các tạp chất bằng phương pháp cơ học

- Giảm khối lượng riêng xốp để vận chuyển dễ dàng hơn

II Những khái niệm cơ sở

Đường kính trung bình

Kích thước trung bình của từng cục (hạt) vật liệu: Tb

l b hd

3

 



Trong đó: l,b,h - chiều dài, chiều rộng và chiều cao tương ứng của cục vật liệu

Kích thước trung bình của nhóm cục (hạt) vật liệu: max min

Trong đó: a1, a2, an: hàm lượng % mỗi nhóm trong hỗn hợp vật liệu

dN1, dN2, dNn: kích thước trung bình của mỗi nhóm hạt vật liệu

Trong đó: D, d - kích thước vật liệu trước và sau khi đập nghiền

5-1 0,2-0,04 0,1-0,04 0,1-0,04

250-40 40-10 10-1

0,01-0,04 0,015-0,005 0,05-0,001 0,001

3-5 5-6 6-25

500-400 13-8 20-40 100-400

III Một số tính chất cơ bản của vật liệu

Độ bền của vật liệu: đặc trưng cho khả năng chống phá hủy của

chúng dưới tác dụng của ngoại lực

Tính chất vật liệu Giới hạn bền chịu nén (kG/cm2)

Kém bền Trung bình Bền Rất bền

<100 (than đá, gạch đỏ)

100 – 500 (cát kết)

500 – 2500 (đá vôi, đá hoa cương)

2500 – 4500 (đá quazt, đá diabaz)

Độ rắn của vật liệu

Thang độ rắn Mohs của một số vật liệu

Loại Độ rắn Vật liệu chuẩn Tính chất

Mềm 1

2

3

Hoạt thạch Thạch cao Tinh thạch vôi

Dễ vạch bằng móng tay Vạch được bằng móng tay

Khó vạch bằng dao Không vạch được bằng dao Rắn bằng thủy tinh thường Vạch được thủy tinh thường

Rắn 8

9

10

Topazơ Corindon Kim cương

Vạch được thủy tinh thường Cắt được thủy tinh

Cắt được thủy tinh

III.Một số tính chất cơ bản của vật liệu

Độ giòn : đặc trưng cho khả năng bị phá hủy của vật liệu dưới tác dụng của lực va đập

- Cấu trúc và kích thước tinh thể ảnh hưởng đến tính giòn Cấu trúc còn quyết định hình dạng của hạt khi vỡ ra trong quá trình nghiền

+ Galen (PbS) vỡ thành hình khối vuông

+ Mica vỡ thành miếng mỏng

+ Magnetit vỡ thành các hạt tròn

Hệ số khả năng đập nghiền của vật liệu

“Là tỷ số giữa năng lượng tiêu tốn riêng khi đập nghiền vật liệu chuẩn

so với loại vật liệu thường khác, có cùng một mức độ và trạng thái đập nghiền.” Hệ số khả năng đập nghiền của một số vật liệu

Tên vật liệu Hệ số khả năng đập nghiền

Đá vân mẫu

Đá vôi rắn

Tràng thạch Clinker lò quay

Clinker lò đứng Vôi sống

0,75 0,8-0,9 0,8-0,9

1

1,3-1,4 1,64

Ví dụ: năng suất của máy nghiền bi khi nghiền clinker lò quay là 15T/h

Xác định năng suất của máy nghiền đó khi nghiền vôi sống

Tra bảng -> Hệ số khả năng đập nghiền của clinker lò quay = 1 và của vôi sống =1,64 ==> Năng suất của máy khi nghiền vôi sống

Q 15 1,64 1,0 24,6  

IV Cơ sở lý thuyết về đập nghiền

• Trong quá trình đập - nghiền, hiệu quả của quá trình được xác định bằng năng lượng tiêu hao cho 1 đơn vị sản phẩm.

• Các thuyết về quá trình đập nghiền

• Thuyết bề mặt của P R Rittingger

• Thuyết thể tích của Kick

• Định luật Bond và chỉ số công

Một số thuyết cơ bản

Thuyết bề mặt của P.R Rittinger:

r

D d

K T

Thuyết thể tích Kick

"Công cần thiết để nghiền một lượng vật liệu cho trước là không đổi ứng với cùng một mức độ nghiền, bất chấp kích thước ban đầu của vật liệu“

• i – mức độ nghiền

• Kk – hằng số Kick

Định luật Bond và chỉ số công

• Wi - chỉ số công, (kW.h/tấn VL nghiền) – năng lượng cần thiết để

nghiền VL có kích thước ban đầu rất lớn đến sản phẩm có 80% lọt qua rây 100 micron

T D

d

W P

h h

97 , 18

* 3

Công suất nghiền: nghiền khô

Công suất nghiền: nghiền ướt

T D

d

W P

h h

97 ,

V Các chu trình nghiền

Chu trình nghiền hở

V Các chu trình nghiền

Chu trình nghiền kín

V Các chu trình nghiền

+ Sinh nhiều bụi bẩn

+ Tiêu tốn nhiều năng lượng

+ Cần sấy khô sau khi nghiền

VI Phân loại các máy đập nghiền

Máy nghiền thô và trung bình

Máy nghiền má đập

Máy nghiền nón

Máy nghiền trục

Máy nghiền búa

Máy nghiền răng

Máy nghiền mịn

Máy nghiền chậu con lăn Máy nghiền bi

Lựa chọn thiết bị nghiền phụ thuộc vào:

• Đặc tính của vật liệu nghiền

• Yêu cầu của sản phẩm nhận được

• Năng suất sản xuất

Máy nghiền má đập

• Phương pháp tác dụng lực là ép đập giữa 2 má

-Kết cấu máy phức tạp

-Giá thành cao

Ưu điểm

- Máy hoạt động đều, êm, ít bị rung

- Năng lượng tiêu tốn cho một đơn vị VL nghiền nhỏ hơn so với máy nghiền má đập

Nhược điểm

- Công dụng:

+ dùng để đập nghiền lần 2 (nghiền trung bình và nhỏ) các loại vật liệu như đá vôi, đá phấn, than, xỉ…

+ nghiền các loại vật liệu mềm hay dẻo như đất sét, cao lanh…

+ sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm để nghiền các loại ngũ cốc, các loại hạt có dầu…

-Độ đồng đều không cao -Khi trục nghiền trơn tạo sản phẩm có dạng tấm phẳng không mong muốn

Nguyên lý làm việc

-Vật liệu được nghiền nhỏ do sự va đập của búa vào VL và chà xát giữa búa và thành máy

Máy nghiền búa

- Ưu điểm

+ cấu tạo đơn giản

+ năng suất cao, mức độ đập nghiền lớn (i=10-90) + có quá trình phân loại VL khi đập nghiền

Máy nghiền răng

- Quá trình nghiền được thực hiện do tác dụng va đập của các răng với

VL đem nghiền

- Dùng cho nghiền mịn

- Quá trình nghiền xảy ra do va đập và chà xát giữa các viên bi với VL nghiền

Cấu tạo

- Máy nghiền gồm một thùng rỗng đặt trên bệ đỡ

- Bên trong thùng chứa các viên bi nghiền và VL nghiền

- Để tạo chuyển động cho các viên bi, người ta tạo ra chuyển động rung hay quay của thùng chứa

Máy nghiền bi

- Bi nghiền có hình trụ, hình cầu hay hình khối

- Được làm từ gang, thép, đá, thủy tinh…