Khái niệm vật liệu nghiền và máy nghiền

Tài liệu nghiên cứu các loại máy nghiền, máy sàng máy phan ly. Cụ thể chi tiết nhất.tài liệu dùng để tiềm hiểu, nghiên cứu, sửa chữa, học tập rất tốt. Được nguyên cứu từ cac chuyên ngành cơ khí máy xây dựng.

MÔN HỌC

MÁY SẢN XUẤT VẬT LIỆU VÀ CẤU

KIỆN XÂY DỰNG

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG

VỀ VẬT LIỆU NGHIỀN VÀ MÁY

NGHIỀN

NỘI DUNG CHƯƠNG 1

§1.1.Khái niệm chung về quá trình nghiền

§1.2.Các tính chất cơ bản của vật liệu nghiền

§1.3.Đặc tính của quá trình nghiền

§1.4.Năng lượng nghiền

§1.5.Các phương pháp nghiền và các loại máy nghiền

1.1 KHÁI NIỆN CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH NGHIỀN:

1.1.1 Định nghĩa quá trình nghiền:

Nghiền là quá trình làm giảm kích thước hạt vật liệu từ kích thước ban đầu đến kích

thước sử dụng Theo yêu cầu công nghệ, hạt vật liệu thường phải qua nhiều công đoạn

nghiền kế tiếp nhau như trong sản xuất xi

măng, sản xuất vật liệu chịu lửa…

1.1.2 Phân loại:

Tùy theo độ lớn của sản phẩm nghiền, người ta phân biệt giữa nghiền hạt và nghiền bột.

1.2 CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT

LIỆU NGHIỀN:

1.2.1 Độ bền:

Độ bền của vật liệu đặc trưng cho khả năng chống phá hủy của chúng dưới tác dụng của ngoại lực Độ bền được đặc trưng bằng giới hạn bền nén ( σn) và giới hạn bền kéo (σ k)

1.2.2 Độ giòn:

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

1.2.3 Tính mài:

Tính mài đặc trưng cho khả năng

của vật liệu làm mòn

bộ phận công tác khi

làm việc Thiết bị xác định tính

mài.

1–phễu nạp; 2–cửa đáy; 3–

máng trượt; 4–rôto có kẹp đầu

búa; 5–tấm chắn.

Khi chỉ số I được xác định ở vận tốc vòng v =

30m/s, người ta viết I30 Khi máy nghiền làm việc ở tốc độ khác nhau thì sự hao mòn của đầu búa

cũng sẽ khác nhau.

1.3 ĐẶC TÍNH CỦA QUÁ TRÌNH NGHIỀN:

1.3.1 Độ lớn của hạt:

Hạt vật liệu thường được xác định bởi các kích thước: a – chiều dài, b – chiều rộng, c – bề dày Ta coi vật liệu nghiền là khối cầu có đường kính quy

ước D và sản phẩm sau khi nghiền có đường kính quy ước d

Xác định đường kính quy ước d theo:

1.3.2 Thành phần hạt của sản phẩm:

Thành phần hạt của sản phẩm được biểu thị thông qua biểu đồ Trong đó đường 1 biểu thị lượng hạt lọt lỗ sàng, ký hiệu (–); đường 2 là lượng hạt nằm trên mặt sàng, ký hiệu (+)

Đồ thị đặc tính hạt của sản phẩm

Để xác định thành phần hạt của sản phẩm, lấy mẫu sản phẩm đem phân loại trên máy sàng

mẫu Khối lượng mẫu thử được xác định:

d – kích thước lớn nhất của hạt sản phẩm (mm)

1.3.3 Thành phần hạt của vật liệu đem

nghiền:

Nếu ta xác định thành phần hạt của vật liệu đem nghiền bằng phương pháp sàng mẫu thì khối lượng vật liệu phải sàng là rất lớn.

Vd: Nếu kích thước vật liệu D = 500mm thì khối lượng mỗi mẫu sàng P = 5,25 T, và nếu D

= 1000mm thì P = 20,5 T Khi đó người ta sử dụng phương pháp chụp ảnh hay phương pháp bình đồ

1.3.4 Mức nghiền (i):

Mức nghiền là tỷ lệ giữa kích thước của hạt vật liệu trước khi đem nghiền với hạt vật liệu thành phẩm sau khi nghiền Xác định:

– Theo kích thước lớn nhất của vật liệu: max

max

D i

n n tk

n

d C

d C d C d C d

d

=

– Đối với các máy đập có các kích thước khe nạp liệu và ra liệu đã xác định:

* Bài tập:

Ví dụ 1:

Các kết quả trung bình khi đo các cục vật liệu theo

3 phương vuông góc trước khi nghiền: chiều dài L =

457mm, chiều rộng B = 436mm, chiều cao H = 383mm; còn sau khi nghiền tương ứng là: l = 84mm, b = 79mm, h =

75mm Hãy tính mức nghiền theo một, hai, ba kích thước khi sử dụng để xác định Dtbmax, dtbmax qua các giá trị

trung bình cộng hoặc trung bình nhân

Ví dụ 2:

Hãy tính mức nghiền vật liệu theo kích thước trung bình trên lưới, nếu sau khi phân loại vật liệu trước và sau khi nghiền người ta nhận được các tỉ lệ phần trăm của các lớp và các kích thước trung bình của cục trong đó là:

Trước khi nghiền:

1.4 NHỮNG ĐỊNH LUẬT VỀ LÀM NHỎ VẬT

LIỆU

(NĂNG LƯỢNG NGHIỀN):

1.4.1 Định luật bề mặt của Rittinger:

Định luật: Công tiêu hao để nghiền vật liệu tỉ

lệ với diện tích bề mặt mới tạo ra trong quá trình

nghiền

K – hệ số tỉ lệ, ∆F – số lượng diện tích bề mặt gia tăng.Giả sử viên đá đem nghiền là khối lập phương và (m2)

năng lượng (công) cần tách vỡ nó theo một mặt là A

Khi nghiền viên đá có mức nghiền i = 2, cần dùng 3 mặt phẳng tách vỡ, công nghiền sẽ là 3A và số viên đá thu được là 2 Tương tự: i = 3 = 8

3, cần dùng 6 mặt

phẳng tách vỡ,

công nghiền là 6A

và số viên đá thu

được là:

33 = 27 (Hình b) i =

4, cần có 43 = 64

Tổng quát ta có: i = in cần 3(in – 1) mặt phẳng tách vỡ Trị số công nghiền là:

An = 3A(in – 1)Tương tự: i = im cần 3(im – 1) mặt phẳng tách vỡ Trị số công nghiền là:

Am = 3A(im – 1)1

Giả sử một viên đá hình lập phương cạnh D, diện tích

bề mặt là 6D2 Khi nghiền khối đá đến kích thước d,

mức nghiền là i = D/d và số viên thu được là i3

Diện tích bề mặt của mỗi viên sản phẩm là 6d2

Diện tích bề mặt được gia tăng:

Khi nghiền khối đá với khối lượng Q (kg) hay Q

γ

γ – trọng lượng riêng vật liệu nghiền.(kg/m3)

1.4.2 Định luật thể tích của Kirpitrev – Kik:

Định luật: Lực cần thiết để làm nhỏ vật liệu

tỉ lệ thuận với diện tích mặt cắt, còn công tiêu tốn

tỉ lệ thuận với thể tích vật liệu

Dựa vào định luật biến dạng đàn hồi Hook ta có: .

.

P l l

E F

∆ = (m) Công biến dạng vật liệu và ứng suất biến dạng:

.

; 2

3 3

n n n

m m m

A V l

A = V = l

Ngoài ra công tiêu tốn A còn được xác định:

A = P.S

S – chiều dài biến dạng của vật liệu

(m)

Với cục vật liệu có hình lập phương theo định luật

Hook, biến dạng S tỉ lệ thuận với kích thước l của

K K

γ

= – hệ số tỉ lệ

1.4.3 Định luật Bond:

Định luật Bond có thể xem là kết hợp giữa định luật Rittinger và Kirpitrev – Kik

lúc đầu sẽ được phân bố theo khối lượng, như vậy sẽ

tỉ lệ với D3 , nhưng khi dần xuất hiện trên bề mặt vết

nứt thì năng lượng này sẽ tập trung vào các bề mặt ở

các cạnh các vết nứt khi đó nó sẽ tỉ lệ với D2 Trên

cơ sở này cho rằng công để phá vỡ vật thể sẽ tỉ lệ

n – số cục vật liệu cho trước

Các chỉ số Các định luật làm nhỏ

Công thay đổi

phụ thuộc

vào Kirpitrev – Kik Rittinger Bond

Công làm nhỏ

cục vật liệu

Phân tích các định luật kể trên ta nhận

ngoài, trong và năng lượng mất mát do sóng âm, điện và hiện tượng nhiệt Vì vậy định luật này sử dụng cho quá trình nghiền thô

* Định luật Rittinger ngược lại, không tính đến năng lượng cho biến đổi đàn hồi, dẻo của vật

thể mà chỉ tính đến năng lượng tạo ra bề mặt

mới và các hiện tượng liên quan tới nó Vì vậy

định luật này được sử dụng trong quá trình nghiền mịn.

* Định luật Bond được sử dụng cơ bản ở vùng giữa.

1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN VÀ CÁC LOẠI MÁY NGHIỀN:

1.5.1 Các phương pháp nghiền cơ bản:

Quá trình nghiền vật liệu có thể chia làm 2 giai đoạn:

1 – Sự đập vỡ (trong đó có đập lớn, trung bình và nhỏ)

2 – Sự nghiền nhỏ (nghiền thô, mịn và cực mịn)

Phương pháp làm nhỏ vật liệu rất khác nhau, sử dụng các cách sau:

Việc lựa chọn phương pháp này hay phương pháp khác phụ thuộc các yếu tố:

– Cơ tính của vật liệu đem nghiền

– Kích thước của vật liệu trước khi nghiền

– Mức nghiền cần thiết

Tùy theo độ bền cơ học của vật liệu, chia ra làm 3 loại:

Đối với vật liệu có độ bền cơ học thấp dùng phương

pháp va đập và miết Vật liệu có độ bền cơ học

trung bình dùng phương pháp va đập, miết và bổ Vật

liệu có độ bền cơ học cao dùng phương pháp ép và

bổ

1.5.2 Các loại máy nghiền vật liệu xây dựng:

1.5.2.1 Máy nghiền hạt:

Máy nghiền má thường được sử dụng để nghiền các loại vật liệu có kích thước hạt lớn và trung bình Hạt vật liệu bị phá vỡ do tác dụng ép, uốn và miết vỡ

cục bộ khi hai má nghiền tiến sát vào nhau

b) Máy nghiền côn (Cone Crusher):

Bộ phận làm việc là hai nón, nón ngoài cố định và nón trong có chuyển động lệch tâm so với nón ngoài Hạt vật liệu nằm trong khoảng không gian giữa hai nón sẽ bị phá vỡ do đồng thời ép, uốn và miết vỡ cục bộ

c) Máy nghiền trục:

Bộ phận làm việc gồm hai trục đập quay ngược chiều nhau Vật liệu được nạp vào giữa hai trục và bị ép vỡ, khi hai trục có tốc độ quay khác nhau cục vật liệu còn bị miết vỡ

d) Máy nghiền búa (Hammers Crusher):

Bộ phận làm việc chủ yếu là các búa treo trên các cánh búa quay trên trục quay nằm ngang Vật

liệu sẽ bị đập nhỏ bởi các búa quay

1.5.2.2 Máy nghiền bột:

a) Máy nghiền đứng con lăn (Vertical Rollers Mill):

Bộ phận làm việc là các con lăn quay trên chậu có định (hoặc ngược lại) Vật liệu được cho vào chậu và bị nghiền nhỏ dưới đường chạy của các con lăn, sau đó

vật liệu thoát qua các lỗ trên chậu và xuống phễu gom liệu

b) Máy nghiền bi (tube mill or ball mill):

Đây là loại máy dùng để nghiền mịn và cực mịn

vật liệu Bộ phận làm việc chủ yếu là một cái thùng rỗng đặt nằm ngang và tỳ lên 2 ổ đỡ, ở bên trong có chứa bi nghiền và vật liệu để nghiền Khi thùng quay thì vật liệu sẽ bị bi nghiền tiến hành va đập và chà xát

Lắp đặt máy nghiền bi UMS 5.4x15.5 tại trạm nghiền xi măng Hạ Long – Nhà Bè – Tp.HCM.

c) Máy nghiền rung (Vibrating Mill):

Bộ phận làm việc tương tự như máy nghiền bi nhưng có thêm thiết bị gây rung