Tính toán máy nghiền con lăn nhà máy đạm ninh bình

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TS. NGUYỄN ĐẶNG BÌNH THÀNH

MỤC LỤC

trang 1


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TS. NGUYỄN ĐẶNG BÌNH THÀNH

LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy TS. Nguyễn Đặng Bình Thành đã
tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn các
bước tính toán, cung cấp tài liệu tham khảo, sửa lỗi cho em.
Do kiến thức và kinh nghiệm có hạn nên đồ án tính toán máy nghiền con lăn
này của em còn nhiều thiếu sót, rất mong được thầy cô xem xét và góp ý. Em xin
chân thành cảm ơn!

trang 2


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TS. NGUYỄN ĐẶNG BÌNH THÀNH

LỜI MỞ ĐẦU
Hệ thộng khí hóa than Shell là trái tim của nhà máy đạm Ninh Bình. Với
công nghệ này, nhà máy góp phần không nhỏ vào việc gia tăng hiệu quả và tiết

kiệm nguồn tài nguyên than, tiết kiệm năng lượng cũng như giảm thiểu phát thải
gây ô nhiễm môi trường; cung cấp cho nhu cầu xuất khẩu, tiêu thụ trong nước các
mặt hàng phân bón, hóa chất có chất lượng cao. Khí hóa than là phương pháp toàn
diện và sạch nhất để chuyển hóa than, nguồn nguyên liệu rẻ và sẵn có ở nhiều nơi
trên thế giới thành các nguyên liệu hóa chất quan trọng, các dạng năng lượng như
nhiệt năng, điện năng.Vì vậy yêu cầu về than nguyên liệu vào lò khí hóa là rất cao.
Than dùng là than cám 4A phải đạt đủ yêu cầu chất lượng về kích thước hạt, độ
đồng đều, độ ẩm…
Vậy để đạt được chất lượng than như yêu cầu, công đoạn nghiền than cực kỳ
quan trọng, nó quyết định đến chất lượng của than. Và máy nghiền con lăn đã được
sử dụng để nghiền than trong công đoạn này. Chính vì vậy thầy TS. Nguyễn Đặng
Bình Thành đã hướng dẫn em làm đồ án tính toán máy nghiền con lăn ở nhà máy
Đạm Ninh Bình.

trang 3


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TS. NGUYỄN ĐẶNG BÌNH THÀNH

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH NGHIỀN

1.1 Các khái niệm cơ bản
Nghiền là một quá trình bao gồm một hoặc nhiều công đoạn nhờ ngoại lực tác
dụng vaò để phá vỡ nội lực liên kết giữa các phần tử của nó, nhằm làm giảm các
kích thước của vật liệu ban đầu cần nghiền đến kích thước yêu cầu.
Có nhiều phương pháp giảm kích thước khác nhau song phổ biến hơn cả là quá
trình nghiền cơ học. Các công cụ để thực hiện qúa trình nghiền gọi là các máy
nghiền.

Sản phẩm nghiền đa dạng, nó có thể là một nhóm có kích thước hạt gần giống
nhau như nhóm đá dăm sử dụng trong xây dựng, nó cũng có thể phải đáp ứng cả
tiêu chuẩn về độ hạt và sự phân bố của nó trong sản phẩm như nghiền liệu,nghiền
than trong công nghệ khí hóa, nghiền cliker trong công nghiệp xi măng…
Đặc trưng cho công đoạn nghiền là mức độ nghiền ( hay còn goị là tỉ số nghiền )
i
Mức độ nghiền i : Là tỉ số giữa kích thước lớn nhất của cục vật liệu trước khi
nghiền (Dmax) với kích thước lớn nhất của cục vật liệu sau khi nghiền (dmax), ký
hiệu là i:
i=

(1.1)

Thông thường i = và có thể lớn hơn.
Khi dùng kích thước trung bình của cục vật liệu trước khi nghiền (Dtb) và sau khi
nghiền (dtb) thì ta có mức độ nghiền chính xác hơn:
i=

(1.2)

Tùy theo kích thước của sản phẩm có thể phân quá trình nghiền thành quá trình
nghiền thô với sản phẩm có dạng hạt và nghiệt bột ( nghiền mịn ).
Nghiền thô được phân thành :
-

Nghiền thô to : có kích thước hạt trong khoảng (125mm – 250 mm)
Nghiền thô vừa : có kích thước hạt trong khoảng ( 20 mm – 125mm)
Nghiền nhỏ : có kích thước hạt trong khoảng (3 mm – 20mm)
trang 4

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TS. NGUYỄN ĐẶNG BÌNH THÀNH

Nghiền mịn được phân thành :
-

Nghiền bột thô : có kích thước hạt : (0,3 mm – 3 mm)
Nghiền bột mịn : có kích thước hạt (0,1 mm – 0,05mm)
Nghiền bột siêu mịn : có kích thước hạt (5.10-3 mm – 10.10-3 mm )

Với cách phân loại trên dễ thấy rằng quá trình nghiền nói chung và quá trình nghiền
mịn nó riêng là quá trình rất phổ biến trong công nghiệp hiện nay.

1.2 Tính chất vật lý
Tính chất cơ bản của vật liệu nghiền thường gặp trong sản xuất nguyên vật liệu
trong công nghiệp đó là : độ bền, độ cứng, độ giòn, độ mài mòn, khối lượng riêng,
môdun đàn hồi và độ hạt…
1.2.1 Độ bền
Độ bền là tính chất đặc trưng cho khả năng chống lại sự phá hủy của vật liêụ
dưới tác dụng của ngoại lực. Độ bền của vật liệu lại chia thành độ bền nén, độ bền
uốn, độ bền kéo…..
Trong công nghệ nghiền thì độ bền nén thường là đại lượng đặc trưng cho tính chất
của vật liệu. Theo đó vật liệu được chia thành :
-

Vật liệu có độ bền nén thấp : σn ≤ 10 MN /m2 .
Vật liệu có độ bền nén trung bình : : σn = (10 – 50 ) MN /m2 .
Vật liệu có độ bền nén cao : σn = (350 – 450 ) MN /m2 .

1.2.2 Độ cứng
Độ cứng của vật liệu là tính chất đặc trưng cho khả năng chống lại sự biến dạng
dưới tác dụng của ngoại lực.
Dựa vào độ cứng có thể phân loại vật liệu theo các loại sau :
-

Vật liệu mềm : có cấp độ cứng từ 1 – 4 ( cọ xước được bằng tay )
Vật liệu trung bình : có cấp độ cứng từ 5 – 8 ( cọ xước được bằng dao, kính )
Vật liệu cứng : có độ cứng từ 9 – 10 ( cắt được kính )

Độ cứng là một tính chất quan trọng của vật liệu và có ảnh hưởng lớn đến lực tác
dụng khi nghiền cũng như lựa chọn máy nghiền, tuy nhiên nó không thể dùng để
đánh giá khả năng nghiền của vật liệu.
1.2.3 Độ giòn
Độ giòn của vật liệu chính là tính chất đặc trưng cho khả năng vật liệu bị phá
hủy ( không còn có biến dạng dẻo ) dưới tác dụng của các tác động cơ học.

trang 5


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TS. NGUYỄN ĐẶNG BÌNH THÀNH

Ngược lại với độ giòn là độ dẻo. Vật liệu có độ giòn cao thường có tính nghiền tốt,
vật liệu càng dẻo việc nghiền nhỏ nó càng khó.
1.2.4 Độ mài mòn
Độ mài mòn là tính chất đặc trưng cho mài mòn bộ công tác của vật liệu cần
nghiền. Đại lượng đặc trưng cao độ mài mòn là tỷ số giữa lượng vật liệu bị mài mòn

các bộ công tác trên một tấn sản phẩm nghiền, được gọi là chỉ số hao mòn I (gam/
tấn ).
1.2.5 Khối lượng riêng
Khối lượng riêng cảu vật liệu nghiền nằm trong phạm vi khá rộng. Khối lượng
riêng càng lớn, khả năng chịu tác dụng của tải trọng càng tăng, và do đó tính nghiền
của vật liệu thay đổi theo.

1.3 Các định luật nghiền [1, 8]
Quá trình nghiền liệu nói chung cũng là một quá trình phá hủy liên kết giữa các
phần tử của vật liệu nghiền để tạo một quá trình phá hủy liên kết giữa các phần tử
của vật liệu nghiền để tạo ra các sản phẩm nghiền có kích thước nhỏ hơn kích thước
ban đầu. Đã có nhiều tác giả nghiên cứu các cơ chế phá hủy vật liệu cũng như năng
lượng tiêu hao cho nó, tuy vậy cho đến nay vẫn còn nhiều ý kiến chưa thống nhất ,
thậm chí còn trái ngược nhau. Dưới đây là một số quan điểm về vấn đề này :
1.3.1. Định luật Nghiền bề mặt
Do giáo sư Rittinger nêu ra năm 1867, phát biểu như sau: “Công cần thiết để
nghiền vật liệu tỉ lệ với diện tích bề mặt mới tạo thành của vật liệu trong quá trình
nghiền ”.
A = K∆F

Trong đó :

(1.3)

K: hệ số tỉ lệ
∆F: diện tích bề mặt được gia tăng.

Giả thiết viên đá đem nghiền là khối lập phương có cạnh bằng 1 và năng lượng
(công) cần để tách vỡ nó theo một mặt là A. Vậy khi nghiền viên đá đó với mức độ
nghiền i = 2, nghĩa là viên đá sản phẩm có các cạnh bằng ½ viên đá ban đầu. Cần

phải dùng ba mặt phẳng tách vỡ (hình 1.6), do đó công tiêu hao là 3A; số viên đá
thu được là 23 = 8.
trang 6


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TS. NGUYỄN ĐẶNG BÌNH THÀNH

Tương tự, nếu mức độ nghiền là i = 3 , cần 6 mặt tách và số công tiêu hao là
6A, số viên đá thu được là 33 =27.
Tổng quát, nếu mức độ nghiền là i = i n cần 3(i n – 1) mặt tách vỡ, trị số công
nghiền sẽ là An = 3A(i n – 1).
Cũng vậy nếu i = i m, công nghiền sẽ là A m = 3A(i m – 1)
An i n − 1
=
Am i m − 1

Do vậy ta có:

(1.4)
An i n
=
Am i m

Khi mức độ nghiền lớn, có thể viết :

Nếu các viên đá đem nghiền có kích thước như nhau và bằng D thì
im =

in d m
D
=
d m Ta có : i m d n =>>

An i n d m
= =
Am i m d n

in =

D
d n và

(1.5)

Công tiêu hao để nghiền tỉ lệ thuận với độ nghiền và tỉ lệ nghịch với kích
thước sản phẩm nghiền.
Một viên đá hình lập phương cạnh D (mm) có diện tích bề mặt là 6D 2. Khi
i =

nghiền khối đá đó đến kích thước d thì mức độ nghiền

D
d

và số viên sản phẩm

là i3 (hình lập phương)
Do diện tích bề mặt của mỗi viên sản phẩm hình lập phương là 6d 2 nên diện

tích bề mặt được gia tăng là :
∆F = 6d2 . i3 – 6D2 = 6D2(i-1)

(1.6)

Công để nghiền một viên đá D :
Hay :

A = K.∆F = 6KD2(i2 -1 )

(1.7)

A = K1D2(i -1)

(1.8)

Q
Nếu nghiền Q (kg) viên đá hay γ (m3) ( γ = kg/m3 là khối lượng thể tích ) và coi
Q
3
kích thước trung bình của các viên đá là Dtk thì số viên đá đem nghiền sẽ là γ .Dtk
trang 7


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TS. NGUYỄN ĐẶNG BÌNH THÀNH

Do công để nghiền một viên bằng

A = K .6.Dtk2 .( i − 1).

A=

K R .( i − 1).Q
Dtk

KR =

Ở đây :

Q
K .6.( i − 1)Q
=
3
γDtk
γ .Dtk

K .6
γ

(1.9)
(1.10)

Trong công thức trên có nhiều thông số phản ánh quá trình nghiền, song khó xác
định hệ số KR nên ý nghĩa thực tế của công thức bị giảm thấp.
1.3.2 Định luật Nghiền thể tích
Định luật nghiền thể tích hay còn gọi là định luật nghiền F. Kick, do GS. Ph.
KiK và V.L.Kipishep thiết lập trên cơ sở nghiên cứu sự phá hủy vật liệu nghiền
bằng lực nén. Khi tăng tải trọng nén, ứng suất tăng và do đó biến dạng của vật liệu

tăng. Khi ứng suất vượt quá giới hạn bền vật liệu sẽ bị phá hủy. Như vậy sự phá hủy
của vật liệu nghiền được giả thuyết phù hợp với lý thuyết đàn hồi. Trên cơ sở này,
thuyết nghiền thể tích được viết như sau :
A = k3.ΔV

(1.11)

Trong đó : A – công tiêu hoa cho quá trình nghiền (J)
k3 – hệ số tỷ lệ
ΔV – biến dạng thể tích của hạt vật liệu nghiền (m 3 )
Như vậy, năng lượng tiêu hoa cho quá trình nghiền tỉ lệ với độ giảm thể tích của
viên vật liệu.
Theo định luatạ Hook biến dạng của hạt vật liệu Δl khi nén được xác đinh như sau :
Δl =

(m)

(1.12)

Với : Δl – biến dạng dài của hạt vật liệu (m)
P – lực nén ( N)
l – Chiều dài ban đầu của hạt vật liệu (m)
F – Diện tích tiết diện ngang (m2 )
E – moondun đàn hôì (N/m2)

trang 8


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TS. NGUYỄN ĐẶNG BÌNH THÀNH

Hình 1.1. Hình minh họa
Khi đó công tiêu hoa cho quá trình dạng là :
A = (J)

(1.13)

trang 9


Hay A =

(J)

(1.14)

Từ quan hệ : σn = P/F (N/m2) suy ra : P = σ.F (N)
Ta có A = = k. V

(1.15)
(1.16)

Trong đó : k= - hệ số tỷ lệ
V- thể tích ban đầu của vật biến dạng.
Từ trên ta thấy năng lượng tiêu hao để thay đổi cấu trúc của hai vật nghiền như nhau và
có hình dạng tương tự nhau có thể viết như sau :
(1.17)
Trong đó : - V1, V2 : thể tích của vật nghiền.
- m1, m2 : khối lượng vật nghiền.

- A1, A2 : công nghiền tiêu hao tương ứng.
Giả sử vật nghiền có kích thước cạnh là li khi nghiền có biến dạng tương ứng là Δli
Khi đó công nghiền cho vật nghiền i được viết dưới dạng :
Ai = P. Δli
Hay

(1.18)

= =

Suy ra :
Như vậy công nghiền tỷ lệ với thể tích vật nghiền còn lực nghiền lại tỷ lệ với diện tích
tiết diện ngang của hạt vật liệu nghiền. Giả sử vật nghiền và sản phẩm có dạng lập
phương có cạnh là D và sản phẩm cạnh là d . Một cách tổng quát có thể viết công A
nghiền như sau :
A = k.D3

(1.19)

Trong đó : k là hệ số tỷ lệ.
1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền [8]
1.4.1 Ảnh hưởng của cơ tính vật liệu
Nghiền là qúa trình giảm kích thước vật liệu từ kichs thước ban đầu đến kích thươc
mong muốn dưới tác động cơ học. Nói khác đi nó cũng là một quá trình làm tăng diện
tích bề mặt của vật liệu. Trong quá trình nghiền lực tác dụng phải đủ lớn để tạo ra được
ứng suất phá hủy vật liệu. Ứng suất này một mặt phụ thuộc vào thông số của máy nghiền


như tác dụng, công suất máy, loại máy… Mặt khác phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật
liệu, độ mịn của sản phẩm..

Nói một cách đơn giản hóa, quá trình phá hủy vật liệu tuân theo đinhj luạt Hook :
σ = E.ɛ

(1.27)

trong đó : σ - ứng suất.
E – hệ số tỷ lệ hay còn gọi là mô đun đàn hồi.
ɛ - Hệ số biến dạng.
Khi hệ số E lớn dù biến dạng ɛ là rất nhỏ đã xuất hiện ứng suất khá lớn nghĩa là vật
liệu gần như không biến dạng đã có thể xảy ra quá trình phá hủy, nói khá đi đây chính là
trường hợp nghiền vật liệu dòn. Khi E nhỏ, vật liệu sẽ xảy ra biến dạng lớn khi ứng suất
không lớn. Đây chính là trường hợp nghiền vật liệu có tính đàn hồi cao.
1.4.2 Ảnh hưởng của độ ẩm đến qúa trình nghiền
Độ ẩm là thông số vật lý của vật liệu nghiền có ảnh hưởng rất lớn tới hiệu quả nghiền,
nhất là năng lượng tiêu hao cho quá trình nghiền.
Độ ẩm còn là một trong những nguyên nhân gây vón hạt vật liệu có kích thước nhỏ là
vật liệu dạng bột. Điều này tạo khả năng dính bám của vật liệu vào bộ phận nghiền, gây
khó khăn cho việc phân ly và do đó làm giảm nhanh năng suất nghiền của thiết bị. Chính
vì lý do này mà khi nghiền liệu hoặc là chọn phương pháp ướt hoặc là chọn phương pháp
khô. Trong trường hợp sản phẩm nghiền cần có dạng bột thì việc sấy khô vật liệu trước
khi nghiền sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn là việc sấy khô sản phẩm sau khi nghiền.
Việc tăng độ ẩm sẽ làm tăng năng lượng nghiền, đây chính là lý do cần phải sấy vật
liệu nghiền để giảm bớt năng lượng.
1.4.3. Ảnh hưởng của tính bám dính
Tính bám dính của vật liệu thể hiện khả năng bám dính của chúng vào các vật nghiền
( bi, đạn, bánh nghiền, mâm nghiền, trục nghiền…) cũng như khả năng tạo thành thành
mỏng khi có độ mịn nhỏ. Do tính chất này, khi nghiền ( kể cả trạng thái khô) một mặt vật
liệu sẽ bám dính vào vật thể nghiền làm giảm khả năng nghiền, mặt khác chúng tạo ra

khả năng vón hạt vật liệu dẫn đến quá trình phân ly xảy ra không hoàn toàn, làm giảm
đáng kể năng suất nghiền, nhất là khi vật liêụ cần nghiền có độ ẩm lớn.
1.4.4 Ảnh hưởng của độ cứng
Độ cứng của vật liệu liên quan mật thiết tới tính mài mòn vật thể nghiền khi máy làm
việc. Do tính không đồng nhất của vật liệu trong giai đoạn đầu các hạt mềm hơn trong
hỗn hợp bị nghiền do đó mật độ các hạt cứng còn lại tăng lên làm tăng khả năng mài mòn
vật thể nghiền.
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng do tính không đồng nhất của vật liệu, nên các hạt
cứng là một trong nhiều nguyên nhân cơ bản gây rung động có hại cho các máy nghiền
hoạt động theo nguyên lý uốn vỡ, xiết vỡ và ép vỡ vật liệu. Để tránh gây mòn quá nhanh
cho chi tiết máy hoặc vật nghiền và đưa đến chất lượng và hiệu quả nghiền giảm, phải
tìm cách đưa các hạt cứng hoặc định kỳ hoặc liên tục ra ngoài. Vì lý do này mà khi
nghiền liệu nên hạn chế kích thước tối đa của vật liệu cứng. Kích thước này thường
không lớn hơn 20 mm.
1.4.5 Ảnh hưởng của hình dáng và kích thước vật liệu
Cấu trúc hình dáng hình học, kích thước vật liệu có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và
hiệu quả nghiền. Về bản chất quá trình nghiền là quá trình chia nhỏ kích thước một cách
ngẫu nhiên và đa chiều, do vậy hạt kích thước các cạnh như nhau hoặc các hạt đều nhau
dễ dàng phân chia hơn so với các hạt với kích thước các cạnh có sự chênh lệch lớn ( như
dạng đĩa phẳng, dạng que…).

1.5 Các loại máy nghiền [1, 8 ]
1.5.1 Máy nghiền bi
Máy nghiền bi là loại máy nghiền mà bên trong có chứa hỗn hợp gồm cả vật liệu cần
nghiền và vật nghiền trong buồng nghiền .
Máy nghiền bi được hoạt động dựa theo nguyên lý nghiền bề mặt.
Máy nghiền bi gồm một thùng rỗng 1, hai đầu thùng có hai đáy 2 và 3, ở tâm hai đáy
có cổ trục rỗng 4 và 5. Các cổ trục được đặt trên hai gối và thùng được quay xung quanh
trục nằm ngang.

Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo nguyên lý máy nghiền bi [1]
1 – Thân thùng
2,3 – Đáy thùng
4,5 – Cổ trục rỗng
Khi làm việc vỏ máy quay, một số vật nghiền vừa quay cùng vỏ đồng thời vừa quay
cùng trục của chính nó, tạo nên chuyển động tương đối với vật liệu, nhờ vậy mà vật liệu
được nghiền nhỏ do bị ép và miết vỡ. Đồng thời, nhờ lực ma sát với vỏ máy và lực ly
tâm, một số vật nghiền khác được nâng lên đến độ cao nhất định và rơi xuống để nghiền
nhỏ vật liệu. Như vậy máy nghiền bi ,vật liệu nghiền chủ yếu do đập vỡ ( bi đập vào vật
liệu khi rơi từ trên cao xuống, vật liệu đập vào nhau, vật liệu tự đập vỡ do đập vào các
thành tang nghiền thùng nghiền ) và mài vỡ khi các viên vật liệu cọ xát vào nhau trong
quá trình chuyển động trong thùng nghiền.

Hình 1.3. Quỹ đạo rơi của bi nghiền.[8]
Máy nghiền bi thường được sử dụng rộng rãi vào các ngành nghiệp sản xuất như xi
măng, sản phẩm si-li-cát, vật liệu xây dựng kiểu mới, vật liệu chịu lửa, phân hóa học,


chọn quặng kim loại màu và đen,sản xuất thủy tinh, gốm sứ.... vv, nghiền các loại quặng
sắt và vật liệu đươc nghiền với kiểu khô hoặc kiểu ướt.
Các máy nghiền bi có thể làm việc theo chu trình kín hoặc hở, có thể nghiền khô hoặc
nghiền ướt. Kích thước vật liệu cho vào máy khoảng 25-70 mm. Mức độ nghiền có thể
đạt 50-100. Sản phẩm từ máy nghiền đi ra thường ở dạng bột có kích thước hạt nhỏ hơn
0,1mm.
- Ưu điểm: Máy có năng suất cao, sản phẩm rất mịn, có thể vừa nghiền vừa sấy vật
liệu, cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng, an toàn, có thể điều chỉnh mức độ đập nghiền.
- Nhược điểm: Tiêu thụ nhiều năng lượng, kích thước máy lớn, cồng kềnh và khi làm
việc ồn.
Máy nghiền bi được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau :

•

Theo tỉ lệ giữa chiều dài buồng nghiền L và đường kính D thì có thể phân ra
làm :
Khi L/D ≤ 2 : máy nghiền bi dạng tang
Khi L/D = 2÷6 : Máy nghiền bi dạng ống.
Theo phương pháp nghiền có hai loại:
- Nghiền khô
Nghiền ướt
Theo phương pháp nạp và xả liệu ta thường phân thành :
- Máy nghiền xả và nạp liệu ở một cửa
- Máy nghiền nạp vào một của và xả ra theo chu kỳ
- Máy nghiền nạp vả xả liệu qua hai cửa nằm ở cổ trục
- Máy nghiền nạp vào ở hai cổ trục và xả ở trung tâm.
Theo chế độ làm việc
- Máy nghiền bi làm việc gián đoạn
- Máy nghiền bi làm việc bán liên tục
- Máy nghiền bi làm việc liên tục
Theo kết cấu máy nghiền có :
- Maý nghiền bi hình trụ một buồng nghiền
- Máy nghiền bi hình trụ hai buồng nghiền
- Máy nghiền bi hình trụ nhiều buồng nghiền
- Máy nghiền bi hình nón
-

•

•

•

•

Trong thực tế thì người ta thường kết hợp nhiều yếu tố để phân loại máy nghiền như :


1.5.1.1 Máy nghiền bi thùng ngắn làm việc liên tục [1]

Hình 1.4 : Máy nghiền bi thùng ngắn làm việc liên tục.[1]
1 – cổ trục rỗng ; 2 – gối đỡ ; 3 - Thùng ; 4 – Hệ truyền động ; 5 – Cửa ; 6 – Cổ trục phía
nạp liệu ; 7- Vật nghiền.

Máy nghiền bi thùng ngắn khi tỉ số chiều dài với đường kính

L
D

< 2. Máy gồm có thân

thùng 3 ghép với đáy bằng bulông, mặt trong của thân thùng và đáy được lắp các tấm lót
làm bằng thép mangan để chịu mài mòn. Các cổ trục 1, 6 được đặt trên 2 gối đỡ, thùng
được quay xung quanh trục nằm ngang.
Vật liệu vào máy qua cổ trục rỗng 6 và sản phẩm đi ra theo cổ trục rỗng 1. Ở đây của 5
dùng để nạp vật nghiền vào thùng và để sửa chữa bên trong thùng.
Vật liệu đem nghiền và vật nghiền được cho vào bên trong thùng qua cửa nạp theo tỉ lệ
đã xác định. Bộ truyền động làm việc thì thùng quay và xảy ra sự nghiền vật liệu do va
đập, chà xát và ép.
Sự chuyển động của vật liệu dọc theo thùng khi thùng quay là do có độ chênh lệch mức
vật liệu ở đầu vào và đầu ra.

1.5.1.2 Máy nghiền bi thùng dài nhiều ngăn làm việc liên tục [1]

Hình 1.5 : Máy nghiền bi thùng dài nhiều ngăn. [1]
1- Bệ đỡ ; 2- cổ trục phía nạp liệu ; 3- thân thùng; 4- cửa ; 5 ,6 – các tấm ngăn ; 7- cổ

trục phía tháo liệu ; 8- vật nghiền ; 9 – bắng răng chuyển động.
Máy nghiền bi thùng dài có tỉ lệ chiều dài và đường kính thùng L/D= 2 ÷ 5. Thân
thùng được làm bằng thép có dạng hình trụ, trong thùng được chia ngăn bằng các tấm
ngăn ( hay còn gọi là vách ngăn ). Trên mỗi ngăn có một cửa 4 để cho vào hoặc lấy ra các
viên bi nghiền ( vật nghiền ).
Mỗi một ngăn có chứa các viên bi nghiền có kích thước khác nhau, ngăn ở phía nạp
liệu thì có kích thước lớn nhất và ở ngăn cuối cùng thì có kích thước bé nhất và thường
có dạng hình trụ. Hai đầu thùng có 2 đáy được đúc liền với cổ trục rỗng. Mặt trong của
thùng và hai đáy được lót bằng các tấm lót. Đáy được liên kết chặt với thùng bằng các
bulông. Truyền động cho máy có thể dùng cặp bánh răng vòng hoặc truyền động ở tâm.
Truyền động ở tâm thì máy làm việc êm hơn và có thể bố trí phần truyền động tách riêng
để tránh bụi bẩn.
Ưu điểm của máy nghiền bi nhiều ngăn là đạt được độ mịn cao, năng suất lớn, năng
lượng tiêu hao nhỏ
Nhược điểm là máy cấu tạo cồng kềnh, trọng lượng và kích thước lớn.
1.5.1.3 Máy nghiền bi đỡ liệu qua vỏ tang nghiền [8]
Các loại máy này dùng để nghiền bột thạch cao, đất sét, đá vôi và một số vật liệu
khác. Cấu tạo chung của máy.


Hình 1.6. Máy nghiền bi dỡ liệu qua vỏ tang
Vật liệu qua cửa nạp (1) vào tang nghiền (3), tang nghiền lắp trên trục (2), tất cả đặt
trên ổ (4).
Vật liệu nghiền lọt qua các lỗ của tấm lót (5) rơi vào sàng (7), các tấm lót (5) gắn với

các mặt bên (6) và xếp theo bậc, giữa chúng có khe hở để vật liệu có kích thước lớn hơn
khe hở của sàng có thể được đưa trở lại vùng nghiền. Sàng (8) được lựa chọn phụ thuộc
vào yêu cầu độ mịn của sản phẩm. Các hạt chưa lọt qua (8) được đưa lại nghiền tiếp.
Khi máy làm việc với chu trình hở, kích thước sản phẩm đạt được 0,5 mm
1.5.2 Máy nghiền trục [8]
Máy nghiền trục chủ yếu được dùng để nghiền vừa và nhỏ các vật liệu có độ bền trung
2
bình ( σ u ≤ 150 MN / m ) (khi này bề mặt trục nghiền nhẵn hoặc có gờ) và các vật liệu kém
2
bền ( σ u ≤ 80 MN / m ) (bề mặt trục nghiền có gân hoặc vấu). Mức độ nghiền bằng 4 đối

với đá bền chắc và bằng 5 ÷10 đối với đá kém bền và giòn.
Máy nghiền trục hoạt động dựa theo nguyên lý của thuyết nghiền thể tích.


Máy nghiền trục có bộ phận công tác chính là những trục nghiền hình trụ đặt nằm
ngang và quay tròn. Các trục này quay ngược chiều nhau. Hạt vật liệu được nạp vào giữa
các trục nghiền và bị ép vỡ nhờ lực ma sát bởi chính các trục nghiền quay tròn đó

Hình 1.7. Nguyên lý làm việc máy nghiền trục bánh trụ trơn.
a) Máy nghiền có một trục tâm cố định, một trục tâm động
b) Máy nghiền có hai trục tâm động.

1,2 – Trụ nghiền ; 2 – Trục quay cố định ; 3,4 – trục quay di động ; 5- vật liệu chưa
nghiền ; 6 – sản phẩm.
Trong máy nghiền trục, vận tốc vòng của hai trục nghiền có thể giống hoặc khác
nhau. Nếu vận tốc vòng hai trục khác nhau thì sẽ có sự chuyển động tương đối của lớp
vật liệu cần nghiền, do đó thích hợp cho vật liệu mềm, deỏ và dính. Khi cần nghiền vật
liệu có độ cứng cao, tỉ số nghiền lớn, khe hở theo phương hướng kính giữa hai trục
nghiền khá nhỏ, lực ép rất lớn ( đến 50 Mpa) thì máy nghiền được sử dụng thường là máy

có hai trục nghiền trơn. Đây là loại máy nghiền trục được dùng phổ biến trong nghiền mịn
xi măng, nghiền liệu, nghiền xỉ và thường được gọi là máy nghiền trục áp lực cao.
Một máy nghiền trục thông thường bao gồm các cụm chính sau :
-

Cụm trục nghiền : gồm hai trục nghiền hình trụ, trục gá trục nghiền và các ổ trục.
Cặp trục nghiền được chế tạo từ vật liệu chịu mòn, có trụ cố định hoặc di động

-

theo phương hướng kính.
Hệ dẫn động : bao gồm một động cơ ( nếu dẫn động chung ) hoặc hai động cơ
( nếu dẫn động riêng ), hộp giảm tốc ( hộp giảm tốc thường hoặc hộp giảm tốc
hành tinh )


-

Hệ thủy lực ( hoặc lò xo ) : đeẻ tạo lực ép cần thiết, bao gồm động cơ ,van, đường

-

ống, các xy lanh thủy lực và bộ tích áp.
Hệ cấp liệu : gồm phễu cấp liệu và hệ thống điều khiển cửa cấp liệu.
Máy nghiền trục cũng có nhiều loại khác nhau, song để phân loại chúng thì người ta

có thể dựa theo một số tiêu chí sau :
•

Theo số lượng trục :

- Máy nghiền một trục.
- Máy nghiền hai trục.
- Máy nghiền bốn trục ( chính là hai máy nghiền hai trục đặt chồng lên

nhau và được bao bởi cùng một vỏ ).
Theo tốc độ quay :
- Máy nghiền trục có các trục quay đồng trục.
- Máy nghiền trục có các trục quay khác trục.
• Theo khả năng di động của trục :
- Máy nghiền trục có hai trục di động
- Máy nghiền trục có hai trục, một trục di động, một trục cố định.
• Theo phương pháp bố trí trục :
- Máy nghiền có trục của một bánh trụ cố định, còn trục kia có thể dịch
•

-

chuyển theo phương hướng kính
Máy nghiền có vị trí trục của hai bánh trụ nghiền đều có thể thay đổi

được
• Theo kết cấu trục nghiền có :
- Máy nghiền trục trơn
- Máy nghiền trục có nhiều gân.
- Máy nghiền trục có răng ..
• Theo phương pháp dẫn động cho hai trục nghiền thì có thể phân thành :
- Máy nghiền trục có dẫn động chung, dẫn động riêng..
- Máy nghiền trục có dẫn động bằng đai, bằng trục các đăng.
- Máy nghiền trục có dẫn động bằng bánh răng…
Ưu điểm : Cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, ổn định . Tiết kiệm năng lượng hơn so

với máy nghiền nón
Nhược điểm : Chất lượng sản phẩm không đều, mức độ nghiền không cao nhiều hạt
dẹt và hạt thanh. Năng suất thấp, độ bền của đá đem nghiền thấp.


1.5.3 Máy nghiền xa luân [8]
Các máy nghiền xa luân được dùng để nghiền nhỏ (kích thước hạt sản phẩm d = 3 ÷ 8
mm) và nghiền bột thô (kích thước hạt sản phẩm d = 0,2 ÷ 0,5 mm); các loại vật liệu khác
nhau như đất sét, đá vôi, cát…
Máy nghiền xa luân tuân theo định luật nghiền của F.Bon
Máy nghiền xa luân được phân loại theo một số tiêu chí sau :
Theo kết cấu thì có :
- Máy nghiền có mâm nghiền cố định, mâm nghiền quay tròn
- Máy nghiền có bộ dẫn động đặt phía trên và đặt phía dưới mâm nghiền.
- Máy nghiền có lực ép bổ sung, hoặc không bổ sung
• Theo công dụng của máy nghiền thì có :
- Máy nghiền uớt ( nghiền vật liệu ẩm có độ ẩm > 15% ).
- Máy nghiền khô.
- Máy nghiền bán khô (để nghiền vật liệu có độ ẩm < 11%)
• Theo chế độ làm việc thì có :
- Máy nghiền làm việc liên tục ( vật liệu vào liên tục, sản phẩm lấy ra liên
•

-

tục )
Máy nghiền làm việc theo chu kỳ .

Bộ phận công tác chính của máy gồm gồm hai con lăn nghiền, lăn trên một mặt phẳng
nào đó, khi lăn nhờ sức nặng mà nghiền vật liệu nằm trên đường lăn.

Phía đầu trên của trục chính (1) có gắn khớp trục truyền (2), ở hai đầu trục truyền (2)
có lắp các khối lăn nghiền (3) và (4). Khi trục (1) quay làm các khối nghiền lăn trên mâm
cố định (5) đồng thời chúng tự quay trên trục truyền (2). Do gắn khớp trên trục truyền (2),
trục quay (1) nên các khối nghiền dễ dàng được nâng lên hạ xuống, khi gặp các cục vật
liệu quá cứng không nghiền nhỏ được, tránh cho trục nghiền (2) bị gãy. Ngoài ra các khối
nghiền còn có thể nâng lên, hạ xuống để đảm bảo chiều dày cần thiết của vật liệu trên
mâm, nhờ một cơ cấu cánh tay đòn phụ


Hình 1.8. Máy nghiền xa luân, nghiền ướt làm việc liên tục.[8]
1- Giá máy ; 2- mâm nghiền; 3- xà ngang ; 4- cối đỡ trục ; 5- trục chính; 6- bánh răng

côn ; 7- động cơ ; 8- hộp giảm tốc; 9- bánh răng côn; 10 – gối đỡ;

11- khối

nghiền ; 12- cánh gạt.
Trục chính đứng (1) quay nhờ động cơ truyền qua hộp giảm tốc tới cặp bánh răng nón
(6) Khối nghiền lăn trên mâm vừa nghiền nhỏ vừa miết vừa chà sát vật liệu, đồng thời ép
cưỡng bức vật liệu thoát qua các lỗ trên mâm nghiền. Trên trục còn gắn các càng có các
cánh gạt dùng để nạo sạch vật liệu dính bám ở thành bên và đáy mâm, hướng chúng
chuyển động vào đường lăn của khối nghiền. Vật liệu được nghiền qua lỗ, rơi vào phễu
xả liệu.
Ưu điềm : Kích thước nhỏ gọn hơn các loaị máy nghiền khác. Có thể dễ dàng thay đổi
áp lực tác dụng lên vật nghiền.


Nhược điểm : máy nghiền xa luân kém hiệu quả hơn so với các loại máy nghiền khác
(ví dụ như máy nghiền trục) do tiêu hao năng lượng nhiều, cấu tạo phức tạp, chi phí lắp
đặt, bảo dưỡng, sửa chữa lớn. Ngoài ra máy nghiền xa luân còn có năng xuất thấp do tốc

độ quay của trục chính thấp.
1.5.4 Máy nghiền đứng bánh lăn [1,8]
Quá trình nghiền vật liệu trong máy nghiền đứng bánh lăn là do lực ép và chà xát
giữa chậu và các con lăn với vật liệu.
Máy nghiền đứng bánh lăn gồm hai bộ phận chính là : con lăn và chậu ( mâm nghiền ).
Các con lăn thường tự quay xung quang trục của mình nhờ lực ma sát của nó với vật liệu
nằm trên chậu. Đối với các con lăn hình nón và hình cầu khi chuyển động chỉ có quay
đơn giản, còn đối với con lăn hình trụ thì các điểm ở giữa con lăn quay đơn giản, còn các
điểm khác thì vừa quay vừa trượt do đó sinh ra lực chà sát vật liệu.
Máy nghiền đứng bánh lăn tuân theo định luật nghiền của F.Bon .
Máy nghiền đứng bánh con lăn có một số ưu điểm như :
-

Kết cấu máy nhỏ gọn, không choán mặt bằng lớn bằng như máy nghiền bi

-

đạn.
Chi phí năng lượng thấp (thấp hơn khoảng 20-30% so với máy nghiền bi đạn
có cùng công suất), máy được tự động hoàn toàn từ khâu nạp liệu nghiền mịn
sấy khô-phân loại hạt sản phẩm thu gom, vận chuyển sản phẩm tới đầu ra

-

trong cùng một thiết bị nên hiệu suất nghiền được nâng
Tốc độ quay của mâm nghiền thấp và kết cấu khá cứng vững nên giảm được
độ ồn và rung khi làm việc, do đó độ an toàn cho người và cho môi trường

-

cao.
Phạm vi nghiền rất rộng ( < 0,05 ÷ 5mm)
Dễ kiểm tra hoạt động của máy và kiểm tra chất lượng sản phẩm.
Tháo lắp và sửa chữa khá dễ dàng .
Do vừa nghiền vừa được sấy khô nên vật liệu nghiền không bị dính bết, rất
phù hợp với điều kiện khí hậu ẩm của Việt Nam.

Dựa theo nguyên lý cấu tạo của mâm nghiền, bánh nghiền và cách bố trí giữa chúng
mà người ta phân máy nghiền đứng bánh lăn ra thành các nhóm sau :


1.5.4.1 Máy nghiền đứng bánh lăn nhóm 1
Nhóm này trục quay của các bánh nghiền được đặt nghiêng so với mặt phẳng ngang và
hệ treo của bánh nghiền có thể lắc quanh điểm O.

Hình 1.9. Máy nghiền nhóm 1.[8]
a-Cánh phân li ; b- khoang dẫn khí ; c- mâm nghiền ; d- côn hứng sạn ; e- hộp giảm tốc ;
f- bánh nghiền ; g- khoang chuyển hướng; h- buồng thu vật liệu rắn.
Máy nghiền nhóm này chủ yếu là các sản phẩm của Đức – Pháp – Mỹ chế tạo sản xuất.
Đặc điểm chung của loại máy nghiền này là:
-

Có 3 bánh nghiền dạng hình côn đường kính trung bình.
Điểm treo hệ bánh nghiền nằm trên trục nghiền.
Bề mặt tấm lót của mâm nghiền có dạng hình côn.
Việc nâng hạ các bánh nghiền được thực hiện độc lập.
Giữa các bánh nghiền và mâm nghiền luôn luôn có khe hở.
Vật liệu nghiền được cấp vào theo phương thẳng đứng trùng với tâm của máy

-

nghiền.
Có buồng thu vật liệu khó nghiền.


Với kết cấu mô tả trên đây máy nghiền loại này chủ yếu dùng để nghiền quặng, than có
độ ẩm cao.
1.5.42 Máy nghiền đứng bánh lăn nhóm 2
Máy nghiền nhóm này có trục quay của bánh nghiền được đặt nghiêng so với mặt phẳng
ngang và hệ treo của các bánh nghiền cũng có thể lắc quanh điểm O. Tuy nhiên máy này
do hãng Loesche sản xuất .

Hình 2.10. Máy nghiền bánh lăn nhóm 2 [8]
a- bộ phân ly ( kiểu lồng quay) ; b- ống cấp liệu; c- cửa kiểm tra; d- Mâm nghiền;

e- cửa cấp khí nóng.; f- cửa xả liệu rắn ; g- hộp số ; h- xi lanh thủy lực; j- bánh
nghiền ở vị trí bảo dưỡng; k- Cần nâng; l- bánh nghiền;
liệu.

m- cơ cấu đóng


Máy nghiền nhóm 2 này có một số đặc điểm như :
-

Bánh nghiền hình côn với đường kính lớn chịu lực nén của xi lanh thủy khí.

-

Tùy theo năng suất số lượng bánh nghiền có thể khác nhau

Điểm treo của hệ bánh nghiền nằm phía dưới của trục bánh nghiền.
Mâm nghiền có dạng phẳng.
Không có sự tiếp xúc giữa bánh nghiền và mâm nghiền nhờ đó mà quá trình
khởi động máy có thể thực hiện được cả khi có tải và không tải với sự tiêu hao

-

năng lượng rất thấp.
Có thể tạo lực ép khác nhau cho mỗi bánh, nhờ đó có thể hợp lí hóa quá trình

-

nghiền đồng thời tiết kiệm được năng lượng
Có thể thiết kế theo mô đun tùy theo năng suất yêu cầu.

1.5.4.3 Máy nghiền đứng bánh lăn nhóm 3.
Máy nghiền nhóm này có bánh nghiền được treo cùng trên một khung. Việc gia tải
cũng như việc hạ các bánh nghiền được thực hiện thông qua các xi lanh thủy lực hoặc nhờ
lò xo tác động vào khung treo.
Máy nghiền loại này chủ yếu do các hãng Babcock AG, Oberhausen, Pferffer (Đức)
chế tạo sản xuất.