Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu xác định mô hình máy nghiền than đá MNTĐ – 2 và một số thông số tối ưu cho mô hình

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:102

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm lựa chọn mô hình máy nghiền than đá và một số thông số kết cấu và công nghệ tối ưu của máy để ứng dụng vào sản xuất tại công ty Cổ phần Trà Bắc Thành phố Trà Vinh tỉnh Trà Vinh nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật trong chế biến than đá xuất khẩu của doanh nghiệp. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu xác định mô hình máy nghiền than đá MNTĐ – 2 và một số thông số tối ưu cho mô hình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ CÔNG MINH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MÔ HÌNH MÁY NGHIỀN THAN ĐÁ MNTĐ – 2 VÀ MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU CHO MÔ HÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỒNG NAI, NĂM 2016
CỘN G HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng lặp với bất kỳ công trình nghiên cứu nào đã công bố, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và tuân thủ kết luận đánh giá của luận văn của Hội đồng khoa học. Đồng Nai, ngày 12 tháng 05 năm 2016 Người cam đoan Lê Công Minh
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này tôi xin chân thành cảm ơn đến: Quý cô PGS.TS. Trần Thị Thanh, giảng viên khoa Cơ khí – Công nghệ, Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh là giảng viên hướng dẫn đề tài .Thầy đã tận tình chỉ bảo giúp đở tạo mọi điều kiện thuận lơi cho tôi trong suốt quá trình làm đề tài. Qua thời gian làm việc cùng thầy, tôi đã có những kiến thức nghiên cứu khoa học, cách nhận định đánh giá một vấn đề ...Đó là nền tảng cho tôi tiếp bước vững chắc trong công tác giảng dạy của mình sau này. Quý thầy PGS.TS.Dương Văn Tài, chủ nhiệm khoa Cơ điện và Công trình, Chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ và máy chuyên dùng. Trường Đại Học Lâm nghiệp. Quý thầy PGS.TS Nguyễn Phan Thiết, trưởng phòng Đào tạo Sau Đại Học, Trường Đại Học Lâm Nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện và giúp đỡ cho tôi trong quá trình làm việc và thực hiện luận văn. Ban Giám Hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, Ban Giám đốc cơ sở II, Ban Chủ nhiệm khoa Cơ điện và Công trình, Lãnh đạo phòng Đào Tạo Sau Đại Học cùng toàn thể giảng viên đã giảng dạy và hướng dẫn các môn học ở chương trình cao học ngành kỹ thuật cơ khí của trường đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện luận văn này. Xin cảm ơn các quý Thầy, Cô đã phản biện đề tài, cho những lời nhận xét quý báu để qua những phản hồi đó, tôi có thể hoàn thiện tốt luận văn và công trình nghiên cứu của mình. Tác giả. Lê Công Minh
1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Than đá là nguồn năng lượng hóa thạch có ở nhiều quốc gia trên thế giới. Nước ta là một trong những quốc gia có trữ lượng than đá vào loại lớn trên thế giới. Các mỏ than đá của nước ta nằm tập trung ở các tỉnh Phìa Bắc như Quảng Ninh, Thái Nguyên, Ninh Bính, Hòa Bính. Trong số này có nhiều mỏ than đã được khai thác hàng trăm năm nay. Hiện tại qua thăm dò, cho thấy vỉa than nằm trên lưu vực sông Hồng mà chủ yếu ở hai tỉnh Thái Binh và Hưng Yên có trữ lượng dự đoán lên tới hàng tỷ tấn. Than đá được phân loại ngay trong khai thác theo tình chất của từng mỏ than như than mỡ, than kìp lê,… Do than đá được khai thác từ mỏ tự nhiên nên có các kìch thước khác nhau, từ kìch thước rất bé dạng bụi đến những cục rất lớn. Tùy theo mục đìch sử dụng mà người ta cần chủng loại than đá và kìch thước yêu cầu khác nhau. Nên sau khai thác, than đá tiếp tục được phân loại theo kìch thước (tuyển than) để đáp ứng mục tiêu của thị trường. Than đá có vị trì, vai trò quan trọng trong an ninh năng lượng để sản xuất điện năng, xi măng, thép…hoặc sử dụng nhiệt trực tiếp. Trước đây việc xuất khẩu than thường chỉ là xuất khẩu thô không qua chế biến nên mang lại giá trị kinh tế không cao. Vì dụ với than đá cục nặng, giá xuất khẩu từ 180  220 USD/tấn, nhưng nếu qua chế biến thành than đá nặng có kìch thước hạt từ 0,6  8,0 mm thí giá xuất khảu lên tới 250  280 USD/tấn. Mặc dù có giá bán cao, trong xuất khẩu cũng không thể lấy than cám có giá bán rất thấp chỉ vào khoảng 100  140 USD/tấn để sàng phân loại ra than đá có kìch thước hạt từ 0,6  8,0 mm. Ví trong than cám có lẫn nhiều bụi đất làm giảm chất lượng (đặc biệt là nhiệt trị và có các thành phần khác không phải than). Than đá là loại vật liệu có cấu tạo vô định hính, độ bền rất thấp nhưng độ cứng rất cao. Theo Nguyễn Đính Tuyển, đường cong phân bố các phần tử khi nghiền than đá có dạng đường cong lôgarit [6] hay sản phẩm nghiền bởi tác động va
2 đập sẽ sinh ra nhiều phần tử có kìch thước bụi bột. Ví vậy với máy nghiền búa thông thường dùng nghiền than đá thí sản phẩm nghiền có tỉ lệ các phần tử nghiền kìch thước bé rất cao, ví vậy sau khi nghiền phải chi phì nhiều cho công việc phân loại. Đồng thời những sản phẩm nghiền có kìch thước quá nhỏ lại trở thành thứ phẩm vừa gây bụi tạo nguồn ô nhiễm, vừa làm thất thoát sản phẩm nên không mang lại hiệu quả kinh tế cao. Do việc ứng dụng nguyên lý nghiền búa không mang lại hiệu quả kinh tế, nhiều cơ sờ chế biến than đá trong nước đã áp dụng các nguyên lý nghiền khác như nghiền trục, chậu con lăn, …để hạn chế lực va đập gây bụi bột. Mặc dù các nguyên lý nghiền này có giảm tỉ lệ sản phẩm nghiền than đá dạng bụi bột, nhưng vẫn còn cao. Mặt khác do than đá là loại vật liệu có độ cứng cao (nên cũng rất giòn, dễ vỡ vụn), làm nhanh hư hỏng các chi tiết tạo lực nghiền như bề mặt trục nghiền. Đồng thời các nguyên lý nghiền này cho mức tiêu thụ điện năng lớn, năng suất thấp. Ví vậy, việc nghiên cứu tím ra mô hính máy nghiền than đá hợp lý theo yêu cầu công nghệ để từ đó xác định một số thông số tối ưu cho mô hính có tình cấp thiết cao, ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc. Được sự chấp thuận của phòng Sau đại học, khoa Cơ điện và Công trính, Ban Giám hiệu trường Đại học Lâm nghiệp Hà Nội và dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Trần Thị Thanh, tôi xin thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xác định mô hình máy nghiền than đá và một số thông số tối ưu cho mô hình”. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài Lựa chọn mô hính máy nghiền than đá và một số thông số kết cấu và công nghệ tối ưu của máy để ứng dụng vào sản xuất tại công ty Cổ phần Trà Bắc Thành phố Trà Vinh tỉnh Trà Vinh nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật trong chế biến than đá xuất khẩu của doanh nghiệp. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là quá trính và thiết bị nghiền than đá phục vụ chế biến than đá xuất khẩu.
3 Phạm vi nghiên cứu về thiết bị là hệ thống nghiền than đá hoàn chỉnh có bộ phận nghiền làm việc theo nguyên tắc kiểu búa va đập tự do. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Áp dụng các phương pháp điều tra thống kê, tra cứu tài liệu để nghiên cứu phần nội dung tổng luận và cơ sở lý luận của đề tài. Dựa trên kết quả nghiên cứu tổng quan và vận dụng lý thuyết tình toán máy nghiền búa, lý thuyết tình toán vìt tải, lý thuyết tình toán xyclon, lý thuyết tình toán bộ phận lọc túi vải để xác định mô hính máy nghiền than đá theo yêu cầu công nghệ sản xuất chế biến than đá. Áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm (QHTN) để xây dựng hai mô hính toán học nhằm điều khiển quá trính công nghệ nghiền than đá yêu cầu là tỷ lệ cấu tử bột nghiền có kìch thước từ 0,6  8 mm TL [%] và chi phì điện năng riêng để nghiền Ar [kWh/t]. Các thông số tối ưu hóa TƯH được xác định bằng tối ưu hóa các mô hính toán học được lập theo phương pháp TƯH đơn và đa mục tiêu. Quá trính tình toán TƯH được tiến hành trên máy tình điện tử bằng phần mềm của các tác giả Nguyễn Như Nam, Trần Thị Thanh, Nguyễn Trì Tấn (1998) và kiểm tra lại bằng thực nghiệm. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài  Ý nghĩa khoa học của đề tài là: + Xây dựng được hai mô hính toán học mô tả công nghệ nghiền than đá phục vụ chế biến than đá cho xuất khẩu sang Nhật Bản làm nguyên liệu cho các ngành xử lý nước và năng lượng là tỷ lệ cấu tử bột nghiền có kìch thước từ 0,6  8 mm TL [%] và chi phì điện năng riêng để nghiền Ar [kWh/t]. + Điều khiển “tĩnh” quá trính công nghệ nghiền than đá phục vụ chế biến than đá cho xuất khẩu. + Xác định được các thông số tối ưu hóa cho quá trính và thiết bị nghiền than đá cho máy nghiền than đá MNTĐ – 2 do công ty TNHH. Sản xuất – Thương mại –
4 Cơ khì – Như Thành chế tạo chuyển giao lắp đặt tại công ty Cổ phần Trà Bắc Thành phố Trà Vinh, tỉnh Trà Vinh.  Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là: Các kết quả nghiên cứu của đề tài đã được ứng dụng trực tiếp vào sản xuất chế biến than đá tại công ty Cổ phần Trà Bắc Thành phố Trà Vinh, tỉnh Trà Vinh đã nâng cao được hiệu quả chế biến than đá phục vụ yêu cầu xuất khẩu sang Nhật Bản làm nguyên liệu cho các ngành xử lý nước và năng lượng.
5 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng luận các công trình đã công bố về quá trình nghiền vỡ vật thể và ứng dụng máy nghiền than đá vào sản xuất ở ngoài nƣớc 1.1.1. Tổng luận các công trình đã công bố về quá trình nghiền vỡ vật thể Quá trính nghiền là một trong những quá trính cơ học được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất công nghiệp như chế biến thực phẩm, dược phẩm cho người và gia súc, khai thác mỏ, công nghiệp hóa chất,…Ví vậy lý thuyết nghiền nói chung và cho từng nguyên lý nghiền được xây dựng thành hệ thống hoàn chỉnh. Với mục đìch xác định chi phì năng lượng phục vụ cho việc tình toán thiết kế máy nghiền, nên các thuyết nghiền lần lượt ra đời. Năm 1867 nhà bác học người Đức P.Rv.Ritingon [6] đã đề xuất thuyết bề mặt với nội dung: "Công dùng cho quá trính nghiền với bề mặt mới tạo thành của vật liệu đem nghiền". Biểu diễn định luật nghiền diện tìch dưới dạng biều thức toán học là: As  f S  [J] (1.1) Trong đó : As – công chi phì để nghiền vỡ vật thể, tạo bề mặt mới, [J]; S – diện tìch bề mặt mới được tạo thành (sự gia tăng diện tìch riêng bề mặt). Thuyết diện tìch của P.Rv.Ritingon tương đối đúng với các quá trính nghiền khi sản phẩm nghiền có dạng bột. Tuy nhiên khi nghiền cho sản phẩm có kìch thước lớn trong các ngành sản xuất than đá, hay đá làm vật liệu xây dựng, giao thông thí biều thức (1.1) có sai số lớn. Phát hiện bằng thực nghiệm cho thấy thuyết diện tìch có sai số lớn khi nghiền cho sản phẩm nghiền có kìch thước lớn ( nghiền thô), năm 1874 nhà bác học người Nga V.L.Kirpitrev đề xuất thuyết thể tìch và được giáo sư người Đức Ph.Kik kiểm tra bằng thực nghiệm trên máy nghiền kiểu búa vào năm 1885 [6]. Nội dung cơ bản của thuyết thể tìch là : "Công cần thiết để nghiền vật liệu tỉ lệ thuận với mức biến đổi thể tìch của vật liệu". Biểu thức biểu diễn thuyết nghiền thể tìch là:
6 Av  f V  [J] (1.2) Trong đó : Av – công chi phì để nghiền vỡ vật thể, [J]; V – phần thể tìch vật thể bị biến dạng. Phần thể tìch bị biến dạng V lại tỉ lệ thuận với thể tìch ban đầu V của tất cả các cục vật liệu, nghĩa là V  k1 .V . Cho nên : Av = k.k1.V = k2.V = Kv.D3 (1.3) Hay Av = k2.V = k2  m = kv.m (1.4) Trong đó: k1,k2 – các hệ số tỉ lệ trong các công thức theo thuyết thể tìch. m – khối lượng cục vật liệu nghiền. Trái ngược với thuyết diện tìch, thuyết thể tìch lại có sai số lớn khi giải thìch về chi phì năng lượng cho quá trính nghiền mịn đến siêu mịn, đặc biệt là cho các ngành sản xuất xi măng, bột đá mịn vốn rất thịnh hành trong thời kỳ này. Ví vậy nằm 1952, nhà bác học người Đức Ph.C.Bon [6] đã đề xuất một thuyết nghiền thứ ba để dung hoà hai thuyết trên. Nội dung của thuyết dung hoà cho rằng:" Công nghiền tỉ lệ với trung bính nhân giữa thể tìch (V) và bề mặt (S) của vật liệu đem nghiền". Adh = k S.V = k kv D3 . k s D 2 (1.5) Sau khi biến đổi ta nhận được: Adh = kdh  1  1  (1.6)  d D Sau này còn có công trính nghiên cứu của nhà bác học Nga A.K.Rungbixt (1956) và nhà bác học người Mỹ R.Trarlz (1958) [6]. Các nhà bác học này đã giới thiệu phương trính: d dA = -cd (1.7) z Trong đó: A – công biến dạng, [J];  – kìch thước đặc trưng (đối với cục vật liệu là D và các phần tử bột nghiền là d), (mm). c và z – các hệ số.
7 Lấy tìch phân phương trính (1.7) và khi cho các giá trị rời rạc z = 1; 2; 3/2 bằng sự tình toán đến giá trị cuối cùng của các kìch thước chúng ta sẽ nhận được giá trị gần đúng tìch phân có dạng: A = k. Dq (1.8) Khi đó chỉ số mũ q có các giá trị 3; 2 và 2,5. Tương ứng với các biểu thức sau: Av = kv.D3 – Thuyết thể tìch của Kirpitrev – Kik. As = ks.D2 – Thuyết diện tìch của Ritigo. Adh =kdhD2,5 – Thuyết dung hoà của Bon. Dựa vào các tìch chất cơ lý của vật liệu nghiền trong biến dạng và thiếu sót của hai thuyết diện tìch và thể tìch khi, năm 1928 viện sỹ người Nga P.A.Rebinder [6] lần đầu tiên đã đưa ra thuyết nghiền tông hợp còn gọi là thuyết nghiền cơ bản với nội dung như sau: "Công nghiền vật liệu bao gồm tiêu hao để tạo ra bề mặt mới và công để làm biến dạng vật liệu". Biểu diễn toán học của thuyết nghiền tổng hợp là: Ath = f( V ) + f( s ) = Av + As = k.  V + .S (1.9) Trong đó:  V – phần thể tìch bị biến dạng của vật nghiền;  S – diện tìch riêng bề mặt được gia tăng; Av – công chi phì cho sự biến dạng của vật liệu; As – công chi phì cho sự hính thành các bề mặt mới; k – hệ số tỉ lệ;  – hệ số tỉ lệ có tình đến năng lượng sức căng bề mặt của vật thể cứng. Từ phương trính (1.9) cho thấy công đầy đủ để nghiền vỡ vật thể băng tổng công chi phì cho biến dạng lẫn tạo ra bề mặt mới. Dựa trên các thuyết nghiền đã nêu và quá trính cơ học trong máy nghiền kiểu búa, nhiều kết quả nghiên cứu nhằm xây dựng thành hệ thống lý thuyết nghiền hoàn chỉnh cho máy nghiền búa. Theo đó mô hính toán học của quá trính nghiền vật liệu
8 ở máy nghiền kiểu búa đã được X. V. Melnhikov (1978) [45] đưa ra mô hính toán học biểu diễn chỉ số nghiền  theo thời gian t: α ln(t 1) λe n (1.10) Trong đó: n – thông số của quá trính; t – thời gian hạt nằm trong buồng nghiền. Và mô hính toán học đặc trưng cho quá trính động học nghiền có dạng: α .ln(t 1)  μ.t G  G 0 .e n (1.11) Trong đó: G0 – số mảnh nguyên liệu có trong buồng khi t=0, tức thời điểm đầu của quá trính; G – số mảnh hiện có sau thời gian nghiền;  s – thông số của quá trính sàng. Bằng thực nghiệm V.R.Aleskin (1978) [45] đã tím được  =0,11 ÷ 0,12; n = 0,37÷0,06 với xác suất tin cậy 0,95. Nghiên cứu về hệ động lực học rô to – búa nghiền, nhằm xác định điều kiện ổn định của búa trong quá trính làm việc đã được nhiều tác giả tiến hành. Đáng chú ý là mô tả phương trính dao động của búa có dạng phương trính vi phân cấp II gồm các tọa độ suy rộng, vận tốc và lực tác dụng trong hệ rô to – búa nghiền. Năm 1962, M. M. Gernhet cùng các công sự N. N. Kazansev và V. A. Elisev [45] đã chứng minh rằng, rô to – búa nghiền dù có được cân bằng, khi va đập cũng mất ổn định nếu khoảng cách từ trục rô to đến trục chốt treo búa bằng khoảng cách từ trục chốt treo búa đến đầu búa. Theo X. V. Melnhikov (1978) [45] cho rằng sự phá hủy vật liệu trong quá trính nghiền ở máy nghiền búa xẩy ra tác dụng đập – mài của các bộ phận làm việc khi lực cản của lớp không khì lẫn vật liệu nghiền chuyển động vòng trong buồng nghiền không đổi. Trong quá trính làm việc, búa nghiền sẽ thắng lực cản của lớp vật liệu nghiền chuyển động tuần hoàn để từ vị trì lệch hướng kinh về vị trì cân bằng. Tuy nhiên trong trường hợp này búa vẫn dao động với biên độ rất nhỏ có được bởi sự không đồng nhất của lớp vật liệu nghiền.
9 Quá trính tuần hoàn của lớp vật liệu nghiền được đánh giá bởi số vòng tuần hoàn của nguyên liệu trong buồng nghiền. Đây là thông số đặc trưng cho vật liệu nghiền đã thực hiện được bao nhiêu vòng tuần hoàn trong buồng nghiền sau thời gian t để có kìch thước nghiền theo yêu cầu đã được Ph. G. Plokhov (1969) [45] đề xuất công thức tình: t.Vcl M t .Vcl K  (1.12) π.Db q.π.π b Trong đó: t – thời gian nghiền, thời gian hạt tồn tại trong buồng nghiền, [s]; Vcl – vận tốc của nguyên liệu trong buồng nghiền, [m/s]; Db – đường kình buồng nghiền, [m]; Mt – khối lượng lớp nguyên liệu tuần hoàn, [kg]; Q – lượng cung cấp, [kg/s]. Bằng thực nghiệm, V.R.Aleskin [45] đã tím được: Vcl=( 0,4 ÷ 0,5).Vb (1.13) Với Vb là vận tốc cánh búa. Theo Ph. G. Plokhov, để tăng năng suất máy nghiền, ngoài việc tăng vận tốc búa cần tạo giá trị khe hở giữa đầu búa và bề mặt lưới sàng thìch hợp. Bởi ví khe hở này xác định dung tìch làm việc của buồng nghiền; néu nhỏ quá thí sự tăng vận tốc búa chỉ ảnh hưởng chủ yếu đến chỉ số nghiền. Bởi vậy khi tăng vận tốc búa nhất thiết phải tăng khe hở giữa đầu búa và mặt sàng. Cũng nghiên cứu vận tốc dài búa nghiền, E.A. Silver [36] cho rằng: “vận tốc búa nghiền hữu hiệu nhất nằm trong khoảng 35,6 ÷ 45,7 m/s”. E.A. Silver cũng đưa ra ý kiến, khi vận tốc thấp thí hiẹu quả của các máy nghiền búa khá giống nhau. Còn theo Bruhn [36] lại đưa ra ý kiến: “vận tốc búa nghiền cần thiết từ 61,0 ÷ 76,2 m/s”. Sử dụng lý thuyết sóng ứng suất, H.Rumpf và Ing. Friedrich đã đề nghị vận tốc búa nghiền thìch hợp là 64,0 ÷ 100,6 m/s. Tuy nhiên chỉ sau khi nghiên cứu hiện tượng lưu chuyển trong buồng nghiền, thí kết quả tình toán lý thuyết vận tốc búa nghiền mới gần với thực tế hơn. Tổng hợp các ý kién trên, H. B. Pfost thuộc trường đại học Quốc gia Bang Kanscas [36] đã đề nghị vận tốc búa nghiền có thể lầy từ
10 35,2 ÷ 127,0 [m/s] khi nghiền hạt nông sản. Đồng thời H. B. Pfost đề xuất dùng quạt để vận chuyển bột nghiền vừa làm mát bột, vừa tăng khả năng qua sàng. Để giảm việc gây ô nhiễm không khì do hệ thống khì động tạo ra, ông đề nghị đưa không khì hồi lưu vào bên trong buồng nghiền. Cũng trong công trính khoa học đã nêu, Ing. Friedrich [36] đã chứng minh rằng việc cấp liệu theo hướng tiếp tuyến làm tăng năng suất lên tới 20 % cùng với sự tăng tương ứng về hiệu suất nghiền. Theo Ing. Friedrich nếu cấp liệu tiếp tuyến thí vật liệu nghiền có sự trợ giúp của không khì bên ngoài buồng nghiền sẽ trực tiếp rơi vào vùng có tốc độ búa nghiền lớn nhất (tương ứng với tốc độ đầu búa). Còn nếu cấp liệu dọc trục thí vật liệu nghiền chuyển động theo đường xoắn ốc làm giảm hiệu quả va đập. 1.1.2. Tổng luận các công trình đã công bố về ứng dụng máy nghiền than đá vào sản xuất Ở các nước có nền khai thác than đá phát triển như Anh, Công Hòa Liên Bang Đức, than đá sau khi khai thác cũng được tuyển lựa theo từng loại than và kìch thước. Theo mục đìch sử dụng, than đá có kìch thước nhỏ yêu cầu cũng được nghiền từ than đá cục lớn. Với than đá có kìch thước quá lớn được đập sơ bộ bằng máy đập ngàm. Mỗi lần vật liệu được nghiền thí sản phẩm nghiền sau đó đều được tiến hành sàng phân loại bằng các loại thiết bị sàng thùng quay (phổ biến là sàng lục lăng), hoặc với kìch thước hỗn hợp sản phẩm nghiền khá nhỏ ( 15  20 mm) có thể dùng sàng lắc phẳng hoặc sàng rung để phân loại theo kìch thước. Mục đìch của quá trính phân loại nhằm hạn chế nghiền lại các phần tử nghiền đạt kìch thước yêu cầu phải nghiền đi, nghiền lại nhiều lần. Sản phẩm than đá sau khi nghiền thô được đưa đi nghiền nhỏ theo kìch thước yêu cầu bằng máy nghiền búa và cũng được tiếp tục sàng để có sản phẩm nghiền theo kìch thước quy định. Máy nghiền sử dụng chủ yếu là máy nghiền búa có các hệ thống xử lý bụi hoàn chỉnh, cơ giới hóa và tự động hóa hoàn toàn các khâu nạp liệu và tháo sản phẩm nghiền. Do đối tượng khách hàng tương đối đa dạng, nên các yêu cầu công nghệ đặt ra chỉ với mục tiêu là hiệu quả nghiền cao, đảm bảo các quy định nghiêm ngặt về môi trường. Ví vậy, rất khó “giải
11 mã” máy nghiền than đá của nước ngoài để kế thừa cả về tình toán thiết kế lẫn chế tạo sử dụng. 1.2. Tổng luận các công trình đã công bố về về quá trình nghiền vỡ vật thể và ứng dụng máy nghiền than đá vào sản xuất ở trong nƣớc 1.2.1. Tổng luận các công trình đã công bố về quá trình nghiền vỡ vật thể Trong nước có khá nhiều công trính nghiên cứu về quá trính nghiền nói chung và máy nghiền búa nói riêng. Ngay từ năm 1971, tác giả Nguyễn Thành Bang đã có công bố “báo cáo về vấn đề thông số thiết kế máy nghiền” [13] tại hội nghị bàn về “Dao động máy”. Năm 1993, Trần Minh Vượng [25] cùng các công sự đã công bố về công trính nghiên cứu động lực học máy nghiền búa trục ngang cũng như trục đứng. Hệ “rô to – búa nghiền” được các tác giả mô phỏng là hệ đàn hồi “đĩa – búa nghiền” có hai bậc tự do như một con lắc vật lý kép. Trong đó con lắc I là đĩa (dãn đàn hồi) và con lắc II là búa nghiền chuyển động lắc trong trường lực ly tâm. Năm 1997, các tác giả Hoàng Tam Ngọc và Nguyễn Thị Hồng thuộc Viện Cơ Điện Nông nghiệp Hà Nội [8] đã đề xuất mẫu máy nghiền không sàng nhằm. Mẫu máy nghiền này rất giống sáng chế của các tác giả A. V. Timanovski, A. N. Pilinpenko, V. Ie. Khrapatr (Liên Xô cũ) cấp có số hiệu SU – 1065010 A đăng ký ngày 12/05/1982 và được công nhận bằng sáng chế ngày 27/01’1984 [47]. Thực tế mẫu máy nghiền không sàng đề xuất là mẫu máy nghiền có sàng phân ly ngoài buồng nghiền được thiết kế nhằm hạn chế quá trính nghiền lại các sản phẩm nghiền đủ nhỏ và gia tăng diện tìch sàng nhời bố trì bên ngoài buồng nghiền. Mẫu máy nghiền này hiện đang được dùng phổ biến trong các trang trại chăn nuôi ở Liên Bang Nga. Theo các ý kiến của các tác giả Nguyễn Như Thung, Lê Nguyên Đương, Phan Lê [24] thí để tăng hiệu quả và mức độ nghiền cần tăng cường má nghiền phụ vào tất cả các vị trì không bố trì lưới sàng trong buồng nghiền. 1.2.2. Tổng luận các công trình đã công bố về ứng dụng MNTĐ vào sản xuất Trước năm 1986, than đá được thương mại cho tiêu dùng trong nước và xuất khẩu ngay sau khi khai thác và tuyển than. Với việc nhập công nghệ mới trong sản
12 xuất gạch nung bằng lò tuy nel, đã chuyển đổi từ việc sử dụng nhiên liệu đốt bằng dầu FO sang nhiên liệu là than đá dạng bột nhỏ có kìch thước từ 0  1 mm. Nhờ chuyển đổi nhiên liệu sử dụng không chỉ giảm chi phì, giá thành sản xuất gạch nung mà còn giảm một lượng lớn ngoại tệ nhập khẩu dầu FO. Đổi mới công nghệ này có tác động kinh tế không nhỏ trong ngành xây dựng trong thập niên 1980 đến năm 2010 và cho đến ngày hôm nay. Lượng than đá sử dụng trong sản xuất gạch nung bằng lò tuy nel, tùy theo nhiệt trị của than đá sử chiếm bằng 4  6 % khối lượng gạch. Nên chỉ tình riêng lượng than đá sử dụng trong sản xuất gạch nung ở nưuớc ta hàng năm lên tới hàng trăm ngàn tấn. Trong số than đá sử dụng thí than đá phun vào lò chiếm 5 % lượng than đá sử dụng và có kìch thước từ 0  0,5, còn than đá trộn cùng với đất để tạo hính gạch nung chiếm 95 % lượng than đá sử dụng và có kìch thước từ 0,2  1,0 mm. Hính 1.1. MNTĐ của công ty Quang Minh.(*) (*) Nguồn: (http://www.maynghien.com/hang-san-xuat/may-nghien-da-binh-quan) Từ nhu cầu này than đá sử dụng trong sản xuất gạch nung bằng lò tuy nel đã có hàng trăm máy nghiền than đá được thiết kế, chế tạo trang bị cho các doanh nghiệp sản xuất gạch nung bằng lò tuy nel hay tại các bãi than tại các vùng mỏ than, bến cảng. Hính 1.1, giới thiệu MNTĐ do công ty Quang Minh sản xuất chế tạo.
13 MNTĐ của công ty Quang Minh chế tạo có các thông số kỹ thuật trính bày như bảng 1.1. Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của MNTĐ Quang Minh. TT Thông số kỹ thuật Đơn vị tình Giá trị 1 Công suất động cơ kW 20 2 Năng suất tấn/h 24 3 Độ nhỏ sản phẩm nghiền mm 03 4 Kìch thước máy (Dài x Rộng x Cao) mm 1800 x 800 x 1.500 MNTĐ của công ty Quang Minh là mẫu máy nghiền kiểu búa làm việc theo nguyên lý va đập tự do, có sàng lắp trong buồng nghiền. Máy có vận tốc đầu búa từ 60  70 m/s. Với bề rộng buồng nghiền khá rộng lên tới 420 mm nên cho năng suất khá cao. Điều chỉnh độ nhỏ sản phẩm nghiền bằng sàng có kìch thước lỗ tương ứng. Do máy nghiền than đá của công ty Quang Minh không có bộ phận lọc bụi, nên khì bụi thoát ra từ của máng cấp liệu, các khe hở của buồng nghiền và cửa thu hồi sản phẩm nghiền gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Cho đến nay các máy nghiền này cung cấp ra thị trường (chủ yếu là các tỉnh Phìa Bắc) hàng chục máy. Tuy nhiên, ngoại trừ các đơn vị sản xuất có sân bãi hay nhà xưởng đủ lớn, xa vùng dân cư, là còn sử dụng máy nghiền than đá do công ty Quang Minh sản xuất, còn lại bị cấm sử dụng. Điểm lưu ý là mặc dù có thể thay đổi kìch cỡ sản phẩm nghiền bằng cách dùng sàng có kìch thước lỗ phù hợp, nhưng dù thay đổi sàng có kìch thước đến đâu chăng nữa thí sản phẩm nghiền có kìch thước nhỏ hơn 0,6 mm vẫn chiếm tới trên 30 %. Ví vậy có thể nói, mô hính máy nghiền do công ty Quang Minh không thỏa mãn mục tiêu của đề tài. Vào năm 1997, tác giả Nguyễn Như Nam cùng với các công sự của trường đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chì Minh phối hợp với công ty TNHH. Sản xuất – Thương mại – Cơ khì Như Thành nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công nhiều mẫu MNTĐ như MNTĐ – 3 (hính 1.2), MNTĐ – 5 (hính 1.3), phục vụ công nghệ sản xuất gạch nung bằng lò tuy nel. Kể từ đó cho đến nay đã có trên 50 MNTĐ – 3
14 và hàng chục MNTĐ – 5 được chế tạo trang bị cho hầu hết các công ty sản xuất gạch nung bằng lò tuy nel trên khắp cả nước. Hính 1.2. MNTĐ – 3. Hính 1.3 giới thiệu MNTĐ – 5 do công ty TNHH. Sản xuất – Thương mại – Cơ khì Như Thành chế tạo, lắp đặt cho công ty Cổ Phần Gạch Ngói Đồng Nai (tỉnh Đồng Nai). Điểm khác biệt giữa MNTĐ – 3 và MNTĐ – 5 về năng suất và kết cấu buồng nghiền. Ở MNTĐ – 3, cấp liệu kiểu tiếp tuyến còn MNTĐ – 5 cấp liệu kiểu hướng kình. MNTĐ – 3 chỉ có 1 sàng kìch thước Dài x Rộng = 920 [mm] x 300 [mm] bao quanh buồng nghiền với góc 1650, còn MNTĐ – 5 có hai sàng, mỗi sàng có kìch thước Dài x Rộng = 780 [mm] x 450 [mm] bao quanh buồng nghiền với góc 1350. Như vậy không chỉ có diện tìch sàng lớn hơn mà góc bao quanh buồng nghiền của sàng MNTĐ – 5 cũng lớn hơn nhiều so với MNTĐ – 3. Ví vậy năng suất của MNTĐ – 5 lớn hơn rất nhiều so với MNTĐ – 3, và quá trính nghiền ìt sinh bụi bột. MNTĐ – 3 cấp liệu vào nghiền còn thủ công, nhưng ở MNTĐ – 5 việc cấp liệu tự động bằng băng tải, nên chi phì lao động giảm hơn nhiều. Đồng thời hệ thống lọc bụi của MNTĐ – 5 hoàn chỉnh hơn, nên hạn chế sinh bụi bột gây ô nhiễm môi trường tốt hơn so với MNTĐ – 3.
15 Hính 1.3. MNTĐ – 5. Các thông số kỹ thuật của MNTĐ – 3 và MNTĐ – 5 trính bày như bảng 1.2. Bảng 1.2. Các thông số kỹ thuật của MNTĐ – 3 và MNTĐ – 5. TT Thông số kỹ thuật, [đơn vị tình] MNTĐ – 3 MNTĐ – 5 1 Công suất động cơ truyền động cho rô to 15 30 nghiền, [kW] 2 Công suất động cơ truyền động cho vìt tải 2,2 3,75 sản phẩm nghiền, [kW] 3 Công suất động cơ truyền động cho quạt 1,5 2,2 hút bụi, [kW] 4 Năng suất, [kW] 34 57 5 Kìch thước (đường kình ) lỗ sàng, [mm] 6  10 6  10 6 Độ nhỏ sản phẩm nghiền, [mm] 01 01 7 Kìch thước máy (Dài x Rộng x Cao), 4.200 x 800 x 6.200 x 4.800 [mm] 3.200 x 5.200 Ưu điểm của máy nghiền MNTĐ – 3 và MNTĐ – 5 đều là các hệ thống nghiền hoàn chỉnh có cả bộ phận lọc và thu hồi bụi, vận chuyển sản phẩm nghiền ra khỏi khu vực máy hoạt động. Nhờ bố trì quạt hút sau buồng nghiền nên tăng khả năng phần tử nghiền phân ly qua sàng làm giảm chi phì năng lượng riêng để nghiền, tăng hiệu quả nghiền.
16 Tồn tại của máy nghiền MNTĐ – 3 là không đáp ứng được công nghệ chế biến than đá thành nguyên liệu cho ngành xử lý nước phục vụ xuất khẩu sang Nhật Bản. Ví kìch thước sản phẩm nghiền quá nhỏ, lượng bụi bột nghiền có kìch thước nhỏ hơn 0,6 mm vẫn chiếm tới hơn 30 %. Đối với MNTĐ – 5, mặc dù tăng thêm sàng, diện tìch sàng và không có má đập phụ, nhưng vẫn cho kìch thước sản phẩm nghiền quá nhỏ, lượng bụi bột nghiền có kìch thước nhỏ hơn 0,6 mm có cải thiện hơn, nhưng vẫn còn chiếm tới hơn 20 % 1.3. Kết luận chƣơng 1 1) Yêu cầu công nghệ đặt ra cho mô hính máy nghiền than đá nghiên cứu là: + Năng suất:  2 tấn/h; + Độ nhỏ sản phẩm nghiền: Độ nhỏ sản phẩm nghiền  8 mm, trong đó có trên 90 % độ nhỏ nằm trong khoảng từ 0,6  8,0 mm; + Đảm bảo quá trính sản xuất không gây ô nhiễm môi trường. + Thuận tiện cho việc cơ giới hóa và tự động hóa quá trính sản xuất. 2) Nguyên lý nghiến trục (trục có bề mặt trơn hay trục có bề mặt cắt răng) không phù hợp cho nghiền than đá ví máy nghiền trục cho năng suất thấp. Than đá đưa vào nghiền có kìch thước lớn sẽ khó nghiền ví khả năng kéo vật liệu vào nghiền kém. Đồng thời ví than đá có độ cứng cao nên yêu cầu vật liệu chế tạo trục phải có độ bền cao và kìch thước lớn. Nếu chọn trục nghiền là loại trục có bề mặt cắt răng gây khó khăn cho gia công chế tạo. Đồng thời tuổi thọ của trục nghiền kém. Nên có thể kết luận rắng dùng nguyên lý nghiền trục không có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật trong nghiền than đá. 3) Các máy nghiền búa hiện tại đạt hiệu quả nghiền không cao do vật liệu nghiền được nghiền nhiều lần trong buồng nghiền, làm cho thành phần sản phẩm nghiền có nhiều phần tử kìch thước nhỏ dạng bụi bột. 4) Vận tốc búa nghiền là yêu tố quan trọng dùng để điều khiển chế độ nghiền. 5) Quá trính làm việc của máy nghiền búa phát sinh khì động nên đã tạo ra ô nhiễm không khì không gian làm việc của máy nghiền búa và gây tổn thất sản phẩm
17 nghiền. Ví vậy mô hính máy nghiền than đá nghiên cứu cần phải có hệ thống xử lý khì bụi.