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 dòng 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 quá trình nghiền, vật liệu được sấy khơ bởi khơng khí nóng trong quá 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 quá 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
L ảnh 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
41
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
dài (L) và đường kính thùng nghiền (D) có nhữn trị số nhất định phụ thuộc vào
cấu tạo máy nghiền:
Loại máy nghiền L/D
Đối với máy nghiền một ngăn 1.5
Đối với máy nghiền hai ngăn 3
Đối với máy nghiền ba ngăn 4.5
Tuy nhiên để chọn kích thước máy nghiền tối ưu còn 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 khơng 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 mòn.
Ở ngăn 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 cịn 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
tăng độ mịn của vật liệu nghiền và tăng năng suất máy nghiền, các tấm lót phân
loại thường được lắp ở ngắn thứ hai của máy nghiền.
Hình 2.4 Cấu tạo tấm lót máy nghiền bi
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
42
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
Thông 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.
Ở đầu 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, thông
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
43
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
+ 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 – 150C đi qua ổ trục. Ổ đỡ bị nóng lên do ma sát
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
44
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
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
ổ đỡ, 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 bơi 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 65C, bộ thứ hai để dừng máy nghiền bi khi lớp này nóng đến 80C. Việc sử dụng hệ thống làm lạnh bằng nước và sự tuần hoàn cưỡng bức của dầu bôi 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
45
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
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 quá trình sấy khô 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%.