CHƯƠNG I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
2.4. Nghiền phối liệu
2.4.1. Nguyên lý cấu tạo máy nghiền bi
- Máy nghiền bi là một ống thép hình trụ bên trong làm bằng thép có
hình dạng
và kích thước khác nhau, khi thùng máy nghiề quay, các bi dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ được nâng lên đến độ cao nhất định, tại đó trọng lực của các viên bi lớn hơn lực ly tâm, các viên bi sẽ rơi xuống đập vỡ vật liệu nghiền. Sự quay của thùng nghiền còn làm các viên bi chuyển động trượt tương đối với nhau, gây ra sự chà sát vật liệu nghiền khi nó lọt vào giữa các viên bi. Vật liệu chuyển động dọc theo chiều dài của thùng nghiền do áp lực từ phía đầu của thùng nghiền tạo ra vởi dịng liệu nạp liên tục vào máy. Vật liệu nạp vào càng nhiều thì sản phẩm ở đầu ra càng lớn, tuy nhiên thời gian liệu ở trong thùng nghiền sẽ giảm, vì vậy sản phẩm nghiền sẽ có cỡ hạt nhỏ hơn.
-Để sấy khơ vật liệu, khơng khí nóng được đưa vào cùng chiều với vật liệu. Trong q trình nghiền, vật liệu được sấy khơ bởi khơng khí nóng trong q trình chuyển
động từ đầu đến cuối máy nghiền. Tùy theo sơ đồ nghiền có thể được đưa ra khỏi máy nghiền cùng với dịng khí hay khơng. Để tăng hiệu quả của q trình nghiền, hầu hết các máy nghiền bi làm việc có kết hợp với thiết bị phân ly.
2.4.1.1. Cấu tạo máy nghiền bi
Cấu tạo của máy nghiền bi bao gồm các bộ phận chủ yếu như thùng nghiền, tấm lót, bi và đạn.
+ Thùng nghiền: là một ống thép hình trụ được đặt trên hai ô đỡ, thông qua cơ cấu truyền động, thùng nghiền được chuyển động quay bởi động cơ điện. Thùng nghiền được truyền chuyển động quay bởi động cơ điện. Thùng nghiền được đặc trưng bởi các thông số là đường kinh D, chiều dài L và tốc độ quay n.
Đường kính D của thùng nghiền là yếu tố quyết định năng suất máy và chiều dài
Lảnh hưởng tới thời gian vật liệu lưu trong máy. Chiều dài máy càng lớn, thời gian vật liệu trong máy càng lâu, vì vậy độ mịn của sản phẩm nghiền có thể coi là tối ưu khi máy đạt được công suất yêu cần với khối lượng tối thiểu. Để thùng nghiền có khối lượng và diện tích bề mặt bên trong nhỏ nhất khi tỷ lệ giữa chiều
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
dài (L) và đường kính thùng nghiền (D) có nhữn trị số nhất định phụ thuộc vào cấu tạo máy nghiền:
Tuy nhiên để chọn kích thước máy nghiền tối ưu cịn phải xét đến ảnh hưởng của tỷ lệ L/D đến các chỉ tiêu kĩ thuật của thiết bị và tính chất của sản phẩm nghiền. Khi giữ chiều dài máy nghiền không đổi, nếu tăng đường kính của máy nghiền thì tiêu tốn điện năng cao hơn, diện tích cho một đơn vị năng suất giảm, độ mài mòn thép cho một tấn sản phẩm thấp hơn. Nếu tăng chiều dài (L) nhưng giữ ngun đường kính (D) thì giá thành lắp đặt thấp hơn, độ mịn sản phẩm cao hơn và hiệu quả năng lượng thấp hơn. Vì thế, tỷ lệ giữa độ dài và đường kính của máy nghiền là một yếu tố quan trọng khi thiết kế máy.
+Tấm lót: để bảo vệ thùng nghiền khỏi sự mài mịn, tồn bộ bề mặt bên trong
của nó được lót các hợp kim chịu mài mịn.
Ởngăn thứ nhất, bề mặt các tấm lót thường có gờ. Để giảm sự mái mòn và giúp nâng bi lên cao, bề mặt các tấm được chế tạo có các loại gờ khác nhau. Trong máy nghiền còn sử dụng các tấm lót hình dạng đặc biệt, có tác dụng phân loại bi nghiền và phân bố chúng theo chiều giảm kích thước bi nghiền dọc theo hướng ra của vật liệu nghiền. Nhờ các tấm lót này, các viên bi nghiền như vậy sẽ làm
Thơng thường, các tấm lót được gắn vào thùng nghiền bằng các bulong, mỗi một tấm lót thường có một hoặc hai bulong, số lượng bulong càng nhiều thì càng giảm độ bền của thùng nghiền và tăng chi phí bảo dưỡng bulong. Vì vậy, hiện nay các tấm lót thường được chế tạo với một bulong hoặc có cơ cấu đặc biệt có thể gắn chặt vào thùng nghiền mà khơng cần bulong.
Ởđầu vào của thùng nghiền cũng được lót các tấm lót chống mài mịn, chiều dài tấm lót phụ thuộc vào đường kính thùng nghiền và kích thước bi đạn, thơng thường nằm trong khoảng 30 – 63mm, các tấm lót có dạng hình chữ nhật, kích thước (300 – 400) (450 – 600) và khối lượng một tấm khoảng 50 – 125kg.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
+ Vách ghi và ổ đỡ: Máy nghiền có thể có một ngăn hoặc chia thành nhiều ngăn bằng các vách ngăn nhằm cải thiện hiệu suất của máy nghiền (hình), độ dài của các ngăn phụ thuộc vào khả năng nghiền của vật liệu, độ mịn và cấp hạt vật liệu khi ra khỏi ngăn nghiền.
Trong máy nghiền bi nhiều ngăn, các vách ngăn với các khe hở có tác dụng ngăn các bi và kích thước lớn hơn khe hở của vách ngăn đi sang ngăn kế tiếp. Cấu trúc và kích thước của vách ngăn sẽ ảnh hưởng tới độ mịn của sản phẩm và năng suất máy nghiền, thông thường ở đầu ra của máy nghiền cũng có vách ngăn.
Hình 2.6 Vách ngăn một lớp của máy nghiền bi
Khi máy nghiền bi làm việc, ổ đỡ có thể bị nóng lên nhanh do vật liệu nghiền ở đầu ra có nhiệt độ đạt tới 100 – 150 C đi qua ổ trục. Ổ đỡ bị nóng lên do ma sát (nhất là khi có bụi lọt vào) chính là ngun nhân làm cho máy bị dừng.
Hình 2.7 Ổ đỡ máy nghiền bi
Máy nghiền bi thường được trang bị các ổ guốc trượt (hình). Trước khi khởi động máy nghiền bi cần phải bơm dầu vào thân ổ đỡ và cổ trục máy nghiền để bôi trơn
ổđỡ, làm giảm mức cho phép ma sát giữa hai bề mặt kim loại. Trong quá trình máy nghiền làm việc cần phải đo và khống chế nhiệt độ ổ đỡ (đo trực tiếp) hay đo nhiệt độ ổ đỡ thông qua nhiệt độ dầu bôi trơn, nhưng nhiệt độ khơng chính xác cao vì dầu dẫn nhiệt kém. Ổ đỡ guốc trượt thường được trang bị hai bộ cảm biến nhiệt, một bộ để báo khi nhiệt độ lớp đệm đạt 65 C, bộ thứ hai để dừng máy nghiền bi khi lớp này nóng đến 80 C. Việc sử dụng hệ thống làm lạnh bằng nước và sự tuần hồn cưỡng bức của dầu bơi trơn cũng giúp làm giảm nhiệt độ của ổ đỡ.
+Bi nghiền: Công suất của máy nghiền bi phụ thuộc rất nhiều vào kích cỡ bi và hệ
số nạp đầy bi nghiền. Năng suất nghiền tốt nhất khi nạp vào máy nghiền các
viên bi có kích thước khác nhau. Tỷ lệ của các loại bi đạn có đường kính khác nhau phụ thuộc vào khả năng nghiền của vật liệu và được xác định bằng thực nghiệm.
Trong ngăn nghiền thứ nhất xảy ra va đập là chính, vì vậy sử dụng loại bi có đường kính lớn 100 − 110mm với khối lượng 25 − 30% tổng khối lượng bi đạn nạp. Trong ngăn nghiền thứ hai xảy ra đồng thời sự va đập và chà sát nên có thể nạp các loại bi có đường kính 35, 50 và 60mm với khối lượng khác nhau. Cơ chế nghiền trong ngăn thứ 3 chủ yếu do tác dụng chà sát nên có thể nạp loại bi cầu 20 − 300mm hoặc bi hình trụ. Bi nghiền hình trụ có đường kính 10 − 26mm và thơng thường chiều dài gấp đơi đường kính.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
Hình 2.8 Bi nghiền làm bằng thép pha Cr
+Hệ máy sấy nghiền bi liên hợp: là máy sấy nghiền bi nhưng có thêm một số
ngăn sấy bố trí ở đầu vào nghiền. Tác nhân sấy thường là khí thải từ tháp trao đổi nhiệt của lò nung hoặc dàn làm lạnh clinker. Khi vật liệu nghiền có độ ẩm càng lớn thì lượng khí nóng để sấy càng lớn và lượng khí này đủ để đưa vật liệu nghiền ra ngồi. Do đó, khi nghiền vật liệu có độ ẩm lớn (> 4%), máy nghiền bi tháo liệu bằng khí thường được sử dụng.
Khi sử dụng máy nghiền bi để kết hợp sấy nghiền, thì q trình sấy khơ diễn ra trong ngăn sấy được gắn trực tiếp với máy nghiền hoặc có thể một phần trong thiết bị phân ly, còn việc nghiền mịn thì xảy ra trong các ngăn nghiền diễn ra thuận lợi, khơng có hiện tượng vật liệu bám dính trên bi và lớp lót. Độ ẩm thích hợp của vật liệu đưa vào ngăn nghiền thường là 1 − 15%, còn khi ra khỏi máy nghiền là 0.5 − 0.8%.
các con lăn ép lên lớp liệu trên bàn nghiền thơng qua hệ thống lị xo hoặc xi lanh thủy lực. Áp lực của các con lăn thường dao động trong khoảng vài trăm bar và có thể tự động điều chỉnh tùy theo tính chất của vật liệu nghiền.
Hình 2.9 Máy nghiền đứng
- Vật liệu nghiền được máng dẫn liệu dẫn vào trung tâm bàn nghiền. Do tác động của thủy lực ly tâm sinh ra khi bàn nghiền quay, vật liệu nghiền sẽ chuyển động dần ra mép bàn nghiền và bị nghiền nát bởi các con lăn. Một vịng chặn bao quanh bàn nghiền có tác dụng dàn đều vật liệu nghiền thành một lớp trên rãnh nghiền. Vật liệu nghiền dần dần bị ép đẩy qua mép của vịng chặn thốt ra khỏi bàn nghiền. Tại đây vật liệu nghiền được dịng khí tạo ra bởi một quạt cuốn lên đưa tới máy phân ly đặt ngay ở phần trên của máy nghiền.
- Tại máy phân ly, vật liệu nghiền được phân loại, các hạt thô rơi trở xuống bàn nghiền, hạt mịn theo dịng khí thốt ra khỏi máy nghiền và được tách khỏi dịng khí bằng thiết bị lắng, lọc.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
- Về cấu tạo, máy nghiền con lăn đứng đều có các bộ phận chủ yếu là vỏ máy nghiền, bàn nghiền, các con lăn nghiền, hộp giảm tốc và động cơ, hệ thống thủy lực, bộ phận nạp liệu, vành chắn, vịng kim phun và máy phân ly.
+Vỏ máy nghiền có tác dụng bao che các bộ phận bên trong máy nghiền và tồn khơng chịu lực tác động của áp lực nghiền cũng như tải trọng của bàn nghiền và các con lăn. Vỏ máy nghiền bao gồm phần thân hình trụ và phần trên hình cơn. Ở phần trên của vỏ máy được lắp máy phân ly và đường ống thốt khí thải
đưa sản phẩm nghiền ra ngồi. Ở phần thân hình trụ của vỏ máy có bố trí máng nạp liệu.
+Bàn nghiền: có tiết diện hình chữ Y, bề mặt bàn nghiền được lót bởi các tấm lót tạo thành hình đĩa. Các tấm lót được làm từ hợp kim chống mài mịn và được cố định xuống bàn nghiền bằng các bu lông. Bàn nghiền được đỡ bởi một bệ đỡ thuỷ
lực. Tải từ bàn nghiền được truyền tới ổ đỡ qua một màng dầu do một bơm cao áp cung cấp.
+Các con lăn nghiền của máy nghiền gồm ba con lăn nghiền hình trụ, phân bố đều trên bàn nghiền. Đầu con lăn phía trong được nối với một vấu trong tâm, đầu trục phía ngồi được nối với thanh giằng chống xoay trịn liên kết với bệ máy qua các đệm cao su. Các con lăn nghiền có cấu trúc rỗng để có thể giảm khối lượng. Các ổ trục hình cầu cố định bởi vịng đệm hình nón tránh được độ dơ và
tăng tốc tải. Những vịng đệm hình nón sẽ làm cho việc tháo dỡ các con lăn được dễ dàng. Các trụ con lăn được bịt kín cả hai đầu bằng giăng kép có tác dụng chống bụi thâm nhập và được làm kín bằng khí nén cung cấp từ quạt đặt ở ngồi thân máy nghiền. Bề mặt các con lăn tiếp xúc với bàn nghiền được lót các tấm lót chống mài mịn. Các tấm lót này có thể đảo ngược vị trí khi bị mịn q nhiều, do đó làm tăng đáng kể tuối thọ của tấm lót.
+Hệ thống thủy lực của máy nghiền con lăn là ba xi lanh thủy lực tạo nên áp lực nghiền, mỗi xi lanh sử dụng cho một con lăn để đảm bảo tái phân bố đều trên bàn nghiền. Mỗi xi lanh đều được trang bị một bình kích áp, gồm một túi cao su chứa đầy khí nito trong vỏ hộp bằng thép, mỗi con lăn có một địn ghi
với xi lanh thủy lực. Địn ghi nằm bên ngồi của vỏ con lăn và được nối trực tiếp với đầu phía ngồi của trục con lăn, áp lực nghiền qua các địn ghi tác dụng lên bàn nghiền và qua nó truyền xuống nền bê tơng.
Hệ thống thủy lực tạo ra áp lực nghiền được thiết kế cho phép nâng các con lăn lên khi máy bắt đầu vận hành, các con lăn chỉ hạ xuống khi bàn nghiền quay, nên tránh được ma sát và rung động mạnh do cấp liệu đột ngột hoặc những thay đổi không mong muốn khác ảnh hưởng tới sự vận hành bình thường của máy nghiền.
+Bộ phận nạp liệu có tác dụng cung cấp đều vật liệu nghiền vào bàn nghiền, một chức năng khác của bộ phận này đảm bảo kín khí, hạn chế khí giả thâm nhập vào máy nghiền. Bộ phận nạp liệu của máy nghiền gồm một van quay và máng nạp liệu. Van quay có khả năng giảm thiểu lượng khí giả lọt vào, đồng thời đảm bảo dòng liệu vào máy nghiền ồn.
+Vành chắn và vành kim phun khí: Bàn nghiền được bao quanh bởi vành chắn và vành kim phun. Vành chắn xung quanh bàn nghiền có tác dụng dàn đều vật liệu thành một lớp có chiều dày nhất định. Vành phun khí có tác dụng phân bố
dịng khí xung quanh mép bàn nghiền để cuốn vật liệu nghiền tràn ra từ vành chắn lên phân ly.
So sánh máy nghiền bi và máy nghiền đứng
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
Nhược điểm
Tại các công ty sản xuất clinker xi măng lớn ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến hệ máy sấy nghiền đứng.
Vậy đề tài quyết định chọn hệ máy sấy nghiền đứng là phương pháp sản xuất cho nhà máy Clinker PCSR40 công suất 1.5 triệu tấn / năm.
CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN PHỐI LIỆU3.1. Các hệ số tính tốn phối liệu 3.1. Các hệ số tính tốn phối liệu
3.1.1. Các hệ số và modul đặc trưng của clinker xi măng bền nước biển
Trong tính tốn phối liệu sản xuất clinker XMP bền nước biển, người sử dụng các hệ số và modul cơ bản (KH, Hm, p, n) được xác định trên cơ sở hàm lượng % các oxit chính trong clinker XMP bền nước biển để đánh giá chất lượng của clinker về: khả năng đóng rắn, tính chất cường độ, độ bền nước, khả năng nung luyện, khả năng nghiền mịn,… Ngồi ra, chất lượng clinker cịn phụ thuộc vào tính ổn định của quy trình cơng nghệ sản xuất.
- Modul thủy lực (Hm): là các yếu tố thủy lực, hàm lượng các yếu tố này tăng
lên tính bền nước của xi măng tăng XMP có chất lượng tốt khi modul thủy lực Hm 2. XMP có Hm < 1.7 hầu như xi măng khơng có cường độ cao. XMP có Hm = 2.4 và lớn hơn thì xi măng có cường độ cao và kém ổn định thể tích, nhiệt thủy hóa lớn, tính bền nước thấp.
- Modul silicat (n): là tỷ số giữa hàm lượng SiO2 với tổng hàm lượng các oxit (Al2O3 + Fe2O3). Ngồi ra, cịn đặc trưng lượng khống (C3S + C2S) được tạo thành so với khoáng C3A và C4AF. Đối với XMP bền nước biển có n = 2.2 – 2.6 - Modul alumin (p): đặc trưng tỷ số giữa hàm lượng %Al2O3 và %Fe2O3 trong clinker xi măng bền nước biển, tỷ số alumin có giá trị thường p = 0.7 – 1.4
- Hệ số bảo hịa vơi (KH): Là tỷ lệ giữa phần trọng lượng CaO thực tế còn lại
để tạo thành C3S, C2S sau khi đã tác dụng bảo hịa hồn tồn với các oxit Al2O3, Fe2O3 tạo thành C3A và C4AF và phần khối lượng CaO lý thuyết cần thiết để bảo hịa hồn tồn SiO2 tạo thành C3A.
+ Nếu hệ số KH càng lớn hàm lượng C3S trong clinker càng cao, cho xi măng có cường độ cao, đóng rắn nhanh nhưng khó nung luyện vì nhiệt độ kết khối cao. Còn khi hệ số KH nhỏ hàm lượng C3S trong clinker thấp, cho chất lượng xi