Thiết lập sơ đồ nghiền clinker, nghiền bi theo chu trình kín (Thuyết minh+bản vẽ)

Đồ án M&TBSXVLXD

GVHD:Bùi Đức Vinh

LỜI MỞ ĐẦU
Việc thực hiện đồ án môn học giúp cho sinh viên củng cố và hệ thống các kiến
thức đã được hướng dẫn về máy, thiết bò sản xuất vật liệu xây dựng. Từ đó sinh viên
có thể làm quen với việc lựa chọn các máy, thiết bò thích hợp cho các quy trình sản
xuất vật liệu xây dựng và nắm vững kiến thức để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp
cũng như trong công tác sau này khi rời khỏi giảng đường đại học.Đồng thời qua việc
thực hiện môn nay giúp cho sinh viên có cái nhìn tổng quát hơn về kiến thức về công
nghệ sản xuất vật liệu cũng như kiến thức về máy ,kiến thức tự nhiên ,tập làm quen
với việc tự thiết kế một công nghệ sản suất .
Qua đây em xin chân thành biết ơn thầy Bùi Đức Vinh đã tận tình chỉ bảo,truyền
đạt cho em những kiến thức đầy bổ ích,để từ đó giúp em có những hiểu biết cần thiết
cho việc hoàn thành đồ án môn học cũng như công việc sau này….

SVTH:Trần Minh Tồn

MSSV:80202741

-1-


Đồ án M&TBSXVLXD

GVHD:Bùi Đức Vinh

I. BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI:
Từ xưa người Ai Cập cổ đại phải mài thật nhẵn những phiến đá lớn ghép lại với nhau để
làm thành công trình, sau này con người biết sử dụng những vật liệu thiên nhiên đất sét ,nhựa cây

mật mía(tháp Chàm –Bình Thuận)….Khoảng đầu thế kỉ XIX ,sau khi nghiên cứu tìm ra công thức
chính xác chế tạo ra xi măng thì nó trở thành chất kết dính quan trọng nhất trong xây dựng cơ bản
cũng như là một trong những vật liệu trụ cột của nền công nghiệp hiện đại bởi những ưu điểm mà
các chất dính khác không có như : nguyên liệu sản xuất dễ kiếm ,khi nhào trộn với nước có khả
năng gắn các loại vật liệu rời rạc (cát ,sỏi ,đá…),cường độ cao , rắn chắc nhanh…
Hiện nay ,xi măng được ứng dụng hết sức rộng rãi : đúc chậu hoa , đúc mộ bia …đặc biệt
trong lónh vực xây dựng :đúc bê tông ,vữa xây dựng …Và với sự phát triển kinh tế ,nhu cầu về xây
dựng nhà máy ,khu công nghiệp ,nhà ở ,đường xá ngày càng tăng …thì việc xây dựng nhà máy
nghiền xi măng là một giải pháp đúng đắn ,hợp lý nhằm đáp ứng nhu cầu trên .

I.1. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỒ ÁN:
- Mục đích: giúp cho sinh viên củng cố và hệ thống các kiến thức đã được hướng dẫn về máy,
thiết bò sản xuất vật liệu xây dựng. Từ đó sinh viên có thể làm quen với việc lựa chọn các máy,
thiết bò thích hợp cho các quy trình sản xuất vật liệu xây dựng và nắm vững kiến thức để hoàn
thành tốt luận văn tốt nghiệp cũng như trong công tác sau này khi rời khỏi giảng đường đại học.
- Nhiệm vụ và yêu cầu của đồ án :
¾ Biện luận đề tài.
¾ Thiết lập sơ đồ công nghệ sản xuất.
¾ Tính cân bằng vật chất và chọn lựa các thiết bò gia công thích hợp.
¾ Tính kiểm tra các thông số kỹ thuật cơ bản của thiết bò.
¾ Vẽ sơ đồ cấu tạo chính của các thiết bò.

II. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ:
_Khai thác &cung cấp nguyên liệu: các nguyên liệu được khai thác sẵn và được cung cấp
cho việc sản xuất với một số yêu cầu sau:
•

Đá vôi :hàm lượng CaCO3 phải có 75-100%

• Đất sét :mòn hạt nhỏ ,không lẫn tạp chất như đá ,cát rác rưởi ,yêu cầu SiO2= 50-80%

hàm lượng MgO < 5%.

• Thạch cao : do tại nước ta không có nên phải nhập từ nước ngoài ,thường là nhập từ
Thái Lan ,Lào...chứa trên 80% CaSO4.2H2O kích thước ≤ 300 mm.
SVTH:Trần Minh Tồn

MSSV:80202741

-2-


Đồ án M&TBSXVLXD

GVHD:Bùi Đức Vinh

• Puzơland thường được khai thác ở Trò An ,kích thước ≤ 300 mm.
- Chuẩn bò phối liệu:gòm hai phương pháp khô và ướt.
- Sấy và nung phối liệu : dùng lò quay cho cả 2 phương pháp khô và ướt.
Clinke sau khi nung được đưa khỏi lò quay ,làm nguội từ 1000oC xuống 100_200oC
trong các thiết bò làm nguội bằng không khí rồi được giữ trong kho khoảng 1_2 tuần cho ổn
đònh ,yêu cầu kích thước ≤ 25 mm.
_Nghiền clinke :thiết bò nghiền là máy nghiền bi làm việc theo chu trình kín . Clinker nghiền
chung với thạch cao (2%÷5%) và pozulan (<15%) tạo thành xi măng Portland.
- Độ mòn của xi măng sau khi được nghiền ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm . Xi măng
có độ mòn càng cao thì tốc độ đóng rắn càng nhanh và cho cường độ càng cao . Mặc khác chúng ta
cũng biết rằng trong sản xuất xi măng chừng 70% năng lượng dành cho các quá trình đập nghiền
nguyên liệu và clinke . Do đó việc nghiền clinke thành xi măng đóng một vai trò hết sức quan trọng
trong toàn bộ qui trình công nghệ trong sản xuất xi măng Porland .

SVTH:Trần Minh Tồn

MSSV:80202741

-3-


Đồ án M&TBSXVLXD

GVHD:Bùi Đức Vinh

II.1/ Thiết lập sơ đồ công nghệ nghiền clinke :
Thạch cao

Clinke

Puzơland

Kho chứa

Kho chứa

Máy đập búa

Vận chuyển

Vận chuyển

Vận chuyển

Gầu nâng

Gầu nâng

Gầu nâng

Bunke

Bunke

Bunke
Bunke

Thiết bò
đònh lượng

Thiết bò
đònh lượng

Thiết bò
đònh lượng

Băng tải chung
TB thu hồi bụi

Cylon

Quạt hút

Máy nghiền bi
Gầu nâng

Phân loại
(Tb phân li không khí)

Hạt thơ

LSTSN009 ≤8%

Hạt mịn
( hệ số Blaine 3800-4500)

Cylo chứa

SVTH:Trần Minh Tồn

MSSV:80202741

Xuất XM rời

-4-


Đồ án M&TBSXVLXD

GVHD:Bùi Đức Vinh

Kho đóng bao

Xuất xưởng

II.2/ TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT

II.2.1) Năng suất của máy nghiền tính theo năm:
-

Năng suất của nhà máy: 1200000 T/năm. Chọn lượng hao hụt trong quá trình nghiền là 1%
nên năng suất thực tế của nhà máy là:

Q = 1000000 x 1,01 = 1212000T/năm

-

¾ Lượng clinker :

Qcl = 1212000 x 0,81 = 981720 T/năm

¾ Lượng thạch cao:

Qtc = 1212000x 0.04 =48480 T/năm

¾ Lượng puzolan:

Qpu = 1212000x 0.15 =181800 T/năm

Nhưng trong vật liệu có hàm ẩm : Wcl=0,1%, Wtc=5%, Wpu=10%, do đó:
¾ Lượng clinker :

Qcl = 981720x 1,001 = 982701.72 T/năm

¾ Lượng thạch cao:

Qtc = 48480x 1,05 = 50904 T/năm

¾ Lượng puzolan:

Qpu = 181800x 1,1 =199980 T/năm

II.2.2) Năng suất của máy nghiền tính theo tháng
¾ Lượng clinker :

Qcl =

982701.72
= 81891.81 T/tháng
12

¾ Lượng thạch cao:

Qtc =

50904
= 4242 T/tháng
12

¾ Lượng puzolan:

Qpu =

199980
= 16665 T/tháng
12

II.2.3) Năng suất của máy nghiền tính theo ngày

-

Do năng suất của nhà máy tương đối lớn, ta chọn chế độ làm việc của máy nghiền là 3
ca/ngày và 1 năm làm việc 300 ngày (đã trừ 65 ngày gồm: tu sửa, nghỉ)
¾ Lượng clinker :

SVTH:Trần Minh Tồn

Qcl =

982701.72
= 3275.67 T/ngày
300
MSSV:80202741

-5-


Đồ án M&TBSXVLXD

GVHD:Bùi Đức Vinh

¾ Lượng thạch cao:

Qtc =

50904
= 169.68 T/ngày

300

¾ Lượng puzolan:

Qpu =

199980
= 666.6 T/ngày
300

II.2.4) Năng suất của máy nghiền tính theo giờ
¾ Lượng clinker :

Qcl =

3275.67
= 136.49 T/h
24

¾ Lượng thạch cao:

Qtc =

169.68
= 7.07 T/h
24

¾ Lượng puzolan:

Qpu =

666.6
= 27.78 T/h
24

II.2.5) Bảng cân bằng vật chất

Vật liệu

Năng suất tính theo khối lượng
T/h

T/ngày

T/tháng

T/năm

Clinker

136.49

3275.67

81891.81

982701.72

Thạch cao

7.07

169.68

4242

50904

Puzolan

27.78

666.6

16665

199980

Tổng

171.34

4111.95

102798.81

1233585.72

-

Với khối lượng thể tích của các cấu tử :
¾ γclinker =1.3 T/m3;
¾ γthạch cao = 2.2 T/m3;
¾ γPuzolan = 1.2T/m3;
Năng suất tính theo thể tích = Năng suất tính theo khối lượng / γ

Vật liệu

Năng suất tính theo thể tích
m3/h

m3/ngày

m3/tháng

Clinker

104.99

2519.75

62993.7

Thạch cao

3.21

77.13

1928.18

23138.18

Puzolan

23.15

555.5

13887.5

166650

Tổng

131.34

3152.38

78809.38

945712.58

SVTH:Trần Minh Tồn

MSSV:80202741

m3/năm
755924.4

-6-


Đồ án M&TBSXVLXD

GVHD:Bùi Đức Vinh

II.3/ LỰA CHỌN THIẾT BỊ GIA CÔNG :
* Dựa vào năng suất Qcl = 104.99 m3/h, Qtc = 3.21 m3/h, Qpu =23.15 m3/h
và ∑Q = 131.34 m3/h
1) Đối với thạch cao :
Thạch cao : do tại nước ta không có nên phải nhập từ nước ngoài ,thường là nhập từ Thái Lan ,
Lào...chứa trên 80% CaSO4.2H2O kích thước ≤ 300 mm
2)Đối vớiø puzolan:
Puzơland thường được khai thác ở Trò An , qua máy đập búa đập đến kích thước vật liệu yêu cầu

≤ 300 mm .
3)Đối với clinker :
Sau khi puzơland và thạch cao được gia công đạt yêu cầu thì đem nghiền chung với clinke tạo ra
ximăng.
* Sơ lược về máy nghiền bi:
SƠ ĐỒ HỆ THỐNG NGHIỀN BI THEO CHU TRÌNH KÍN
1-Phễu nạp liệu.,

2-Vít xoắn trong ngỗng trục., 3-Máy nghiền bi., 4-Ghi tháo .

5-Phễu tháo., 6-Gầu nâng., 7-Thiết bò phân ly không khí., 8-Đầu nạp liệu., 9-Quạt hút.
10-Cyclon., 11-Bộ lọc bụi điện.

7

10
12

11

9

6

1

3

8

I

4

II

2
5

SVTH:Trần Minh Tồn

MSSV:80202741

-7-

Đồ án M&TBSXVLXD

GVHD:Bùi Đức Vinh

*Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
Theo sơ đồ, vật liệu được nạp vào phễu nạp liệu (1),qua vít xoắn lắp trong ngỗng trục (2)vào máy
nghiền bi(3).Vật liệu qua ngăn I được nghiền mòn đi qua ghi tháo(tháo liệu xung quanh thành
máy)xuống phễu tháo (5).Nhờ gầu nâng (6),vật liệu đã nghiền mòn được chuyển lên thiết bò phân
ly không khí (7)(thiết bò phân ly không khí loại kín).Qua thiết bò phân ly không khí những hạt mòn
được tháoxuống thiết bò vận chuyển đi đên đầu nạp liệu (8),qua ngỗng trục đi vào ngăn II của máy
nghiền được nghiền mòn trở lại.Quá trình cứ tiếp diễn như thế theo một chu trình kín.
Mặt khác ,để khử bụi ,làm nguội bi đạn ,cũng như làm giảm hàm ẩm của vật liệu nghiền nhằm
tăng hiệu suất đập nghiền tốt hơn ,máy nghiền cần được thông khí.
Nhờ quạt hút (9) không khí mang theo bụi và hơi ẩm đi vào cyclon (10) tiếp tục qua lọc bụi điện
(11) ,hầu hết bụi được khử thu hồi trở lại ,còn không khí sạch qua quạt (9) vào ống khói thải ra
ngoài.
III)TÍNH TOÁN THIẾT BỊ :
Chọn 2 máy nghiền bi năng suất P = 100T/h đặc trưng kỹ thuật sau:

•

Dạng chuyển động chính tâm.

•

Đường kính thùng nghiền:

D = 3.6 m

•

Chiều dài thùng nghiền:

L = 9.5 m

•

Điện năng tiêu thụ:

P = 1250 kW

•

Trọng lượng bi đạn

G = 84 T

•

Trọng lượng máy nghiền và bi đạn K = 160 T

•

Số ngăn = 2

•

b=5.4m,h1=2.8m,h2=2.5m,l2=17.2m

SVTH:Trần Minh Tồn

MSSV:80202741

-8-


Đồ án M&TBSXVLXD

GVHD:Bùi Đức Vinh

III.1) Xác đònh số vòng quay tới hạn và số vòng quay hợp lí của máy
a. Số vòng quay tới hạn:

nth = 29.98 = 29.98 =22.35
1.8

R

R=

(vòng/ phút)

D
: bán kính của máy nghiền bi (m)
2

b. Số vòng quay hợp lí:

nhl =

22,7
R

=

22,7
1.8

= 16.92 (vòng/phút)

III2) Xác đònh hệ số đổ đầy bi đạn

ϕ=

G
G
=
2
V .µ.γ π .R .Lµ .γ

Trong đó:
G=84 : trọng lượng bi đạn (T)
V : thể tích hữu ích của máy nghiền bi (m3)
L=9.5 : chiều dài máy nghiền bi (m)
R=(1.8-0.3) : bán kính trong máy nghiền (m)

µ: hệ số rỗng của bi đạn ( bi cầu thép µ = 0,585).
γ: trọng lượng riêng của bi đạn (γ=7,85 T/m3)

ϕ=

SVTH:Trần Minh Tồn

84
2

3.14 x(1.8 − 0.3) x9.5 x0.585 x7.85
MSSV:80202741

= 0.272

-9-


Đồ án M&TBSXVLXD

GVHD:Bùi Đức Vinh

Vậy ϕ ∈ (0.25 ÷ 0.33) ⇒ Chọn bi cầu thép
III.3) Xác đònh trọng lượng bi đạn và trọng lượng vật liệu nạp vào máy
c. Trọng lượng bi đạn:
G = π.R2.L.µ.γ.ϕ (T)
G = 3.14*(1.8-0.3)2*9.5*0.585*7.85*0.272 = 83.88T ≅ 84 T
Trong đó:

µ : hệ số rỗng của bi đạn ( bi cầu thép µ = 0,585).
γ : trọng lượng riêng của bi đạn ( γ =7,85 T/m3)
d. Trọng lượng của vật liệu nạp vào máy:
Vật liệu nghiền khô: GVL = 0.15 x G = 0.15 x 84 = 12.6 T

III.4) Xác đònh kích thước bi đạn
Dbđ=28 3 d =28 3 30 =87(mm)
Trong đó:
Dbđ : đường kính bi đạn
d: kích thước cục vật liệu lớn nhất nạp vào máy (mm)
Vậy ta chọn:

- Ngăn I : bi cầu thép

φ = 45 ÷ 81.87 mm (nghiền thô)

- Ngăn II : bi trụ thép

φ = 19 ÷ 37 mm (nghiền mòn)

III.5)Tính năng suất máy nghiền bi

⎛ G ⎞ Q y xk p xη p xq n
⎟ x
Q = 6,7V D ⎜⎜
⎟
1000
⎝ V ⎠
Trong đó:

•

V: thể tích máy nghiền (m3)
V = πR2L = π x (1.8-0.3)2 x 9.5 = 67.15 ( m3)

•

G: trọng lượng bi đạn (T) (G=84 T)

•

Qy : năng suất riêng của máy nghiền (Qy =80 Kg/kWh)

•

Kp : hệ số khả năng đập nghiền của vật liệu (Kp =1.4)

•

D : đường kính máy nghiền (m)

•

ηp : hệ số đặc trưng cho hiệu quả đập nghiền
Máy nghiền bi nhiều ngăn ηp =1.0

•

qn : hệ số đặc trưng cho độ mòn

SVTH:Trần Minh Tồn

MSSV:80202741

- 10 -


Đồ án M&TBSXVLXD

GVHD:Bùi Đức Vinh

qn = 0,922 đối với lượng sót trên sàng N0,009 ≤ 8%

⎛ 83.88 ⎞ 80 x1.4 x1x0.922
⎟ x
⇒ Q = 6,7 x67.15 x 3.6 x⎜⎜
=98.52 (T/h)
⎟
1000
⎝ 67.15 ⎠
Sai số so với năng suất máy nghiền bi 1.48% < 5% ⇒ chấp nhận được.
III.6) Tính công suất của máy nghiền bi
* Công tiêu hao để nâng bi đạn:
A1 = Gxh=1.13xGxR
= 1.13x83.88x(1.8-0.3) = 142.18 (T.m)=142180 KG.m
Với:
h : chiều cao nâng trung bình của toàn khối bi đạn theo thực nghiệm h=1.13xR
G : Trọng lượng bi đạn (T)
R : Bán kính trong của máy nghiền bi (m)
* Công tiêu hao để tạo bi đạn có động năng
A2 = 0.1769xGxR = 0.1769x83.88x(1.8-0.3) = 22.26 (T.m)
= 22260 KGm
* Tổng công tiêu hao cho bi đạn
A = A1+A2 = 142.18+22.26 = 164.44 (T.m) =164440 KGm

* Công suất tiêu hao

N = 0,0118.G. R = 0,0118 x83.88 x 1.8 − 0.3 = 1.212 hp
* Công suất tiêu hao để khắc phục các sức cản khác được đặc trưng bằng hệ số η1 η2
Với η1 : hệ số tác động hữu ích của máy, phụ thuộc vào cấu tạo và sự chuyển
động của máy, thường η1 =0.90 ÷0.95

η2 : hệ số nâng cao công suất của động cơ, chú ý đến moment mở máy,
thường η2 =0.85÷0.95
Nđc =

N

η1η 2

=

1.212
= 1.50 hp
0,9 x0,9

(1hp=745w)

SVTH:Trần Minh Tồn

MSSV:80202741

- 11 -