Việt Nam cũng nh− các n−ớc khác trên thế giới, các loại máy đập đ−ợc sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực khai thác và sản xuất vật liệu phục vụ cho ngành xây dựng và giao thông. Một số ít đ−ợc sử dụng trong lĩnh vực khai khoáng.
Những năm tr−ớc 1990, n−ớc ta là một n−ớc có trình độ cơ khí kém phát triển, sản xuất manh mún, hầu hết các thiết bị cơ khí đều nhập ngoại. Các thiết bị công nghiệp trong đó có các loại máy đập đá, đập than sử dụng tại Việt Nam hầu hết do các n−ớc trong phe XHCN sản xuất. Các hệ thống máy nghiền sàng đá trong các dây chuyền sản xuất vật liệu xây dựng đều do Liên Xô (cũ), Trung Quốc và một số n−ớc XHCN khác chế tạo. Các máy đập trong các dây chuyền này chủ yếu là đập má, đập côn và đập búa.
Trong thời gian này, có một số máy đập trục răng pháp tuyến do Liên Xô (cũ) chế tạo đ−ợc nhập về cho ngành Than Việt Nam. Các răng nghiền của các máy này bị mòn trong quá trình làm việc thì đ−ợc bù lại bằng hàn đắp que hàn hợp kim. Các máy đập này đ−ợc đ−a vào dùng đập than tại một số đơn vị của nghành than nh− Vàng Danh, Mạo Khê.
ở Việt Nam sau khi xóa bỏ bao cấp chuyển sang kinh tế thị tr−ờng, vẫn còn một thời gian dài sử dụng các máy đập do Liên Xô (cũ) và các n−ớc XHCN sản xuất tồn đọng trong nền kinh tế. Khi kinh tế phát triển mạnh, nhu cầu về xây
dựng tăng cao và nguồn hàng viện trợ từ thời bao cấp còn tồn kho cạn kiệt thì các loại máy đập đá bắt đầu đ−ợc nhập khẩu về chủ yếu từ Trung Quốc, một phần từ Hàn Quốc và CHLB Nga.
Với −u thế về giá cả cộng với điều kiện thuận lợi về địa lý, sau một thời gian ngắn các loại máy đập đá do Trung Quốc sản xuất tràn ngập thị tr−ờng Việt Nam.
Qua một thời gian sử dụng thiết bị nhập khẩu chủ yếu từ Trung Quốc, một số công ty của Việt nam nh− Hòa Phát, Thiên hòa An cũng bắt đầu chế tạo các loại máy đập má, máy đập côn, máy đập roto và máy đập búa phục vụ cho các dây chuyền sản xuất vật liệu xây dựng. Nh−ng số l−ợng sản phẩm tiêu thụ đ−ợc ngay tại thị tr−ờng Việt Nam vẫn còn rất khiêm tốn. Sản phẩm của các công ty này th−ờng đ−ợc chế tạo theo nguyên mẫu của các máy do Trung Quốc sản xuất. Một số bộ phận quan trọng của của các máy đập đá do các công ty này sản xuất cũng do Trung Quốc chế tạo. Một vài nhà máy và đơn vị cơ khí nhỏ lẻ còn sản xuất các máy đập búa, đập trục răng pháp tuyến theo các mẫu máy của Liên Xô (cũ) phục vụ cho việc nghiền chế biến than cung cấp cho các mỏ than vùng Quảng Ninh
Ngoài những máy đập đá do Trung Quốc sản xuất, một số công ty, đơn vị sản xuất đá, vật liệu xây dựng, xi măng, khai khoáng còn nhập về Việt Nam các máy đập má, đập roto của một số n−ớc công nghiệp phát triển nh− Hàn Quốc, Italia, CHLB Đức với chất l−ợng cao nh−ng giá thành rất đắt.
Những năm gần đây ở Việt nam, do kinh tế phát triển mạnh đòi hỏi các ngành sản xuất đều phải tăng năng suất. Để đáp ứng yêu cầu đó, các hệ thống vận tải bằng băng tải với năng suất cao, giá thành rẻ thay thế cho vận tải bằng ôtô đ−ợc sử dụng ngày càng nhiều trong nhiều ngành của nền kinh tế, nhất là trong các lĩnh vực khai thác và sản xuất vật liệu xây dựng. Thêm vào đó là vấn đề bảo vệ môi tr−ờng đ−a đến việc hạn chế vận tải bằng ô tô. Tại một vài tuyến băng tải vận tải đá của ngành xi măng cũng đã sử dụng các máy đập má, máy đập roto để xử lý cỡ hạt tr−ớc khi rót lên băng tải. Năm 2003, ngành Xi măng đã nhập về Việt Nam một máy đập răng tiếp tuyến, cỡ máy 500 của hãng MMD (Anh Quốc) dùng xử lý cỡ hạt cho tuyến băng tải đá vôi.
Cũng nh− các ngành khác, do yêu cầu tăng sản l−ợng mà các đơn vị trong Vinacomin đã đ−a nhiều hệ thống băng tải vào dùng để vận tải đá. Vì nhiều lý do mà các thiết bị xử lý đá quá cỡ tại các tuyến băng tải này vẫn ch−a đ−ợc trang bị.
Trong điều kiện vị trí không gian và chiều cao đổ tải cho phép, một vài đơn vị trong Vinacomin cũng có dùng các máy đập má để đập than và đá kẹp quá cỡ tại các dây chuyền sàng tuyển và chế biến than.
Gần đây, một số công ty trong Vinacomin nhập một số loại máy đập trục do Trung Quốc chế tạo; trên các trục đập gắn các tấm răng với các răng có mũi theo h−ớng tiếp tuyến nh− đã giới thiệu ở mục 2.2 Các máy này đ−ợc dùng để đập đá kẹp và than trong các dây chuyền chế biến than. Đầu năm 2010, Viện Cơ
khí Năng l−ợng và mỏ - Vinacomin cũng đã chế tạo thành công trọn bộ loại máy đập dạng này cung cấp cho Công ty Cổ phần Than Vàng Danh - Vinacomin sử dụng trong một dây chuyền chế biến than.
Ch−ơng 3
Lựa chọn mô hình thiết kế 3.1. Lựa chọn loại máy
Qua quá trình tìm hiểu, nghiên cứu thực tế sản xuất tại các đơn vị khai thác than hầm lò trong Tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam, nhóm đề tài chúng tôi thấy các máy đập đá phục vụ cho xử lý đá quá cỡ làm việc trong hầm lò cần phải đáp ứng đ−ợc các yêu cầu cơ bản sau:
- Kết cấu máy phải chắc chắn, kích th−ớc bao của các máy đập đá phải nhỏ gọn sao cho không gian chiếm chỗ của chúng trong các đ−ờng lò là nhỏ nhất. Chiều ngang của máy phải đủ nhỏ để máy có thể làm việc song song và nhận tải đ−ợc từ các thiết bị bốc xúc tại các g−ơng lò. Đặc biệt, chiều cao chất tải cho máy không đ−ợc lớn hơn chiều cao rót tải của các thiết bị bốc xúc.
- Các máy đập đá phải nghiền đ−ợc đá có độ bền cao, có khả năng chống quá tải khi gặp các vật khó nghiền.
- Các máy đập đá phải có khả năng khởi động đ−ợc khi đá đã đ−ợc nạp trong buồng nghiền.
- Các máy đập đá làm việc trong hầm lò có thể đặt cố định hay di chuyển theo các g−ơng đào lò lên chúng cần có khả năng nhận tải trực tiếp từ các thiết bị bốc xúc nh− máy cào đá, xúc đá các loại mà không cần thông qua các máy cấp liệu.
- Nhiệm vụ của các máy đập đá là xử lý đá quá cỡ sau nổ mìn tr−ớc khi rót lên băng tải nên việc xả tải trên cửa ra của máy cần phải đều và liên tục nh− một máy cấp liệu cho băng tải.
- Do có thể phải th−ờng xuyên di chuyển, chuyển diện làm việc trong các đ−ờng lò lên các máy đập đá phải có khả năng tháo rời thành các mô đun; kích th−ớc của các mô đun phải đủ nhỏ để vận chuyển dễ dàng trong các đ−ờng lò. Các chi tiết mau mòn chóng hỏng trong quá trình làm việc của máy cần có kết cấu dễ tháo lắp khi thay thế.
- Trong quá trình nghiền phá đá, khả năng làm phát sinh tia lửa là nhỏ nhất.
Trên cơ sở các yêu cầu về tính năng của máy kết hợp với nguyên lý làm việc, đặc điểm của các loại máy đập trong phần tổng quan về các loại máy đập đá, ta sẽ lựa chọn đ−ợc loại máy đập phù hợp với mục tiêu của đề tài.
Loại máy đập má có −u điểm là kết cấu đơn giản, dễ sửa chữa thay thế và có thể nghiền đ−ợc vật liệu có độ rắn chắc trung bình và cao, nghiền đ−ợc cả vật liệu khô và vật liệu −ớt. Nh−ợc điểm của máy đập má là do năng l−ợng đ−ợc tích lũy vào bánh đà trong nửa chu kỳ không tải và đ−ợc giải phóng trong nửa chu kỳ nghiền nên trọng l−ợng của máy khá lớn. Quan sát trên hình 2-2 và hình 2-4 thấy, khi má nghiền tiếp xúc nghiền ép đá, lực ép của má nghiền th−ờng đi qua
mặt cắt (mặt phá hủy) có tiết diện lớn nhất nằm giữa hai má nghiền của viên đá bị nghiền lên theo công thức (1-16), ta sẽ thấy chi phí năng l−ợng cho quá trình ép vỡ đá rất lớn.
Trong quá trình làm việc luôn lặp lại chu kỳ không tải - chu kỳ có tải nên năng suất nghiền thấp; máy làm việc rung lắc mạnh, không ổn định. Do đặc điểm nghiền của máy là nghiền theo kiểu kẹp đá với góc kẹp α = 19 ữ230 nên chiều dài má kẹp theo ph−ơng thẳng đứng t−ơng đối lớn dẫn tới chiều cao chất tải cho máy rất lớn. Đây là nh−ợc điểm lớn nhất không phù hợp với các máy đập xử lý đá quá cỡ trong quá trình khai thác mỏ nhất là với máy làm việc trong hầm lò. Một nh−ợc điểm nữa của máy đập má là rất khó khởi động do phải khắc phục quán tính của các chi tiết có trọng l−ợng lớn, đặc biệt khi buồng nghiền đã đ−ợc nạp đá. Khi buồng nghiền đã đ−ợc nạp đá, việc dừng máy đột xuất sẽ gây ra phiền toái và tốn phí thời gian bởi vì muốn khởi động lại máy thì phải lấy hết đá ra khỏi buồng nghiền.
Các máy đập côn có −u điểm là nghiền đ−ợc đất đá có độ rắn chắc rất cao (tới 300 Mpa) nh−ng kết cấu máy khá phức tạp, giá thành của các côn nghiền khá cao. Kích th−ớc, trọng l−ợng và chiều cao rót tải của máy nghiền côn khá lớn không phù hợp với không gian tại các khai tr−ờng khai thác mỏ nhất là các mỏ hầm lò. Kết cấu máy đập côn phức tạp, khó chế tạo thành các mô đun để tháo lắp đ−ợc khi cần phải chuyển diện làm việc trong các đ−ờng lò. Công tác bảo d−ỡng sửa chữa, thay thế các chi tiết mau mòn chóng hỏng khó thực hiện trong điều kiện hầm lò.
Trong các máy đập roto và đập búa sử dụng ph−ơng pháp nghiền va đập. Roto của máy đập roto và các đầu búa ở máy đập búa khi làm quay với vận tốc khá lớn để tạo ra các xung lực va đập với đá lên ph−ơng pháp này sẽ khó đ−ợc chấp nhận khi sử dụng để nghiền đá trong các mỏ hầm lò do khả năng phát sinh tia lửa. Các máy đập roto có chiều cao máy khá lớn nên việc chất tải cho máy trong quá trình khai thác rất khó khăn, chỉ phù hợp với các vị trí cố định. Các máy nghiền búa không sử dụng đ−ợc với các vật liệu dính −ớt, không phù hợp với đá sau nổ mìn trong mỏ hầm lò.
Các loại máy đập kể trên không có khả năng nhận tải trực tiếp từ các máy xúc đá mà bắt buộc phải có máy cấp liệu
Máy đập trục răng tiếp tuyến có thể đáp ứng đ−ợc tất cả các yêu cầu cho một máy đập đá xử lý đá quá cỡ hầm lò nêu trên. Xét về điều kiện không gian, tính chất vật liệu nghiền và yêu cầu của môi tr−ờng làm việc thì ta thấy các máy trục răng tiếp tuyến cũng là loại máy phù hợp nhất cho việc xử lý đá quá cỡ tại các khai tr−ờng khai thác mỏ nhất là các mỏ than hầm lò. So sánh về kích th−ớc và trọng l−ợng, chiều cao rót tải của các loại máy đập đã kể trên, có thể tham khảo thông tin bằng hình ảnh trên hình 3-1. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3-1 là tài liệu của hãng MMD bằng hình ảnh so sánh kích th−ớc, chiều cao rót tải và trọng l−ợng các máy đập 2 trục răng pháp tuyến (Double- Roll crusher), máy đập má (Jaw Crusher), máy đập Roto (Impactor), máy đập
côn (Gyratory Crusher) và máy đập trục răng tiếp tuyến do hãng MMD (Anh Quốc) chế tạo. Các máy đập này có cùng các thông số về kích cỡ vật liệu đầu vào là 750 mm, cỡ sản phẩm ra là 250 mm, năng suất 1000 tấn/giờ, vật liệu nghiền có cùng độ rắn chắc.
Trên hình 3-1, ta thấy với cùng thông số về năng suất và cỡ hạt đầu vào - đầu ra thì máy đập trục răng tiếp tuyến có trọng l−ợng nhỏ nhất; nếu so sánh với chiều cao của cùng một ng−ời thì ta thấy các kích th−ớc và đặc biệt là chiều cao rót tải cho máy của máy đập kiểu trục răng nhỏ hơn rất nhiều so với các loại máy còn lại.
Một trong những −u điểm nữa của máy đập trục răng tiếp tuyến là hai trục nghiền quay ng−ợc nhau với tốc độ thấp lên khi làm việc rất ổn định, không tạo ra các rung rật. Do vận tốc dài của các l−ỡi đập chỉ khoảng 0,6 - 1,2 m/s nên khả năng phát sinh tia lửa trong quá trình phá vỡ đá gần nh− đ−ợc loại trừ.
Các trục nghiền của máy đập trục răng tiếp tuyến th−ờng đ−ợc thiết kế với tốc độ quay thấp và mô men quay rất lớn giúp cho máy có thể khởi động đ−ợc ngay cả khi đã nạp đầy tải.
Qua những thông tin đã nêu trên đây, chúng tôi lựa chọn loại máy đập trục răng tiếp tuyến làm mục tiêu tính toán thiết kế cho các máy đập đá phục vụ cho việc xử lý đá quá cỡ trong khai thác mỏ tại các mỏ than và khoáng sản Việt Nam. Sau đây gọi tắt là máy đập đá kiểu trục hay máy đập trục.