Chuong 15 co luu chat

CHƯƠNG 15
NGHIỀN, ĐẬP
1. KHÁI NIỆM
Quá trình làm giảm kích thước hạt vật liệu nhờ ngoại lực tác động vào để phá tan mối
liên kết cơ học giữa các phần tử chất rắn gọi là quá trình nghiền đập. Công cụ thực hiện quá
trình này gọi là máy nghiền, máy đập.
1.1.

Phân loại quá trình nghiền đập

Dựa theo kích thước sản phNm đầu và sản phNm cuối để phân loại quá trình như sau,
xem bảng 15.1
Bảng 15.1
Kích thước sản

Kích thước sản

ph m đầu D1 (mm)

ph m cuối D2 (mm)

Đập thô

1000

250

Đập trung bình

250

20

Đập nhỏ

20

1÷5

1÷5

0,1 ÷ 0,05

Nghiền trung bình

0,1 ÷ 0,05

0,05 ÷ 0,015

Nghiền mịn

0,1 ÷ 0,04

0,01 ÷ 0,005

Nghiền keo

0,005

0,001

Quá trình

Nghiền thô

1.2.

Bậc nghiền (còn gọi là mức độ nghiền)

Là tỉ số giữa kích thước sản phNm đầu và sản phNm cuối i =

Phân loại theo bậc nghiền, xem bảng 15 – 2 dưới đây:
Bảng 15 – 2
Quá trình

Bậc nghiền i

Nghiền thô

3÷5

Nghiền trung bình

5 ÷ 10

Nghiền nhỏ

10 ÷ 20

Nghiền mịn

20 ÷ 100
233

D1
D2

(15 – 1)


1.3.

Cấu trúc vật liệu

Ngoại trừ một số ít vật liệu có tinh thể phát triển điều hoà, nghĩa là cơ cấu phát triển
của các phân tử đều đặn, còn tuyệt đại đa số vật liệu tinh thể phát triển không đều hoà, có
nơi khuyết tật hoặc thiếu ion hay nguyên tử, nhữnng nơi đó có xu hướng dễ vỡ khi có ngoại
lực tác động vào. Vật liệu có tinh thể càng lớn càng dòn thì càng dễ nứt vỡ, ngược lại càng
nhỏ thì độ bền cơ học càng cao và độ cứng cực đại khi mức độ nghiền càng nhuyễn. Ngoài
độ cứng ra khi nghiền vật liệu cần xét một số tính chất khác như độ Nm, độ dính, độ trơn v.v
2. ĐNNH LUẬT VỀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG NGHIỀN

Năng lượng tiêu hao cho quá trình nghiền chủ yếu là dựa vào phương trình thực
nghiệm sau đây:
dE
= −CD P
dD
Vớ i

(15 – 2)

C, P: hằng số và số mũ tìm bằng thực nghiệm
Công thức (15 – 2) phát biểu như sau “Sự biến thiên năng lượng dE để làm giảm kích

thước dD của một đơn vị khối lượng vật liệu là một hàm số mũ theo kích thước.
Sau đây là các thuyết nghiền vật liệu:
2.1.

Thuyết bề mặt của Rittinger

Thuyết bề mặt của Rittinger được phát biểu như sau: “Công suất cần thiết để nghiền
vật liệu tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt mới tạo thành của sản phNm nghiền”
 1
N
1 

= K R .
−
G
 D 2 D1 

Trong đó

(15 – 3)

KR: hằng số Rittinger, xác định bằng thực nghiệm
N: năng lượng tiêu hao; kW
G: năng suất nhập liệu; kg/s
D1, D2: kích thước sản phNm đầu và cuối; mm

2.2.

Thuyết thể tích của Kick

Thuyết Kick được phát biểu như sau: “Công suất cần thiết để nghiền vật liệu với thể
tích cho trước và mức độ nghiền i là một đại lượng không đổi”
N
= K k . lg i
G
Trong đó

KK: hằng số Kick, xác định bằng thực nghiệm
i: mức độ nghiền, xem công thức (15 – 1)

234

(15 – 4)


Nhận xét: Nhìn chung, thuyết của Rittinger sử dụng tốt cho nghiền mịn đặc biệt là máy
nghiền bi, còn thuyết của Kick thì sử dụng tốt cho quá trình nghiền thô.
2.3.

Định luật Bond

Định luật Bond phát biểu như sau: “Công suất cần thiết để nghiền vật liệu tỉ lệ với căn

bậc hai của sản phNm đầu và cuối”

 1
N

1 
= K B .
−
 D
G
D1 
2

Với

(15 – 5a)

KB = 18,97ϕi: hằng số Bond tìm bằng thực nghiệm
kW.h
ϕi: gọi là chỉ số công suất;
T
ϕi được định nghĩa là năng lượng cần thiết để nghiền vật liệu có kích thước ban đầu D1

ra kích thước D2 sao cho đạt 80% vật liệu lọt qua rây 100µm. Bảng (13 – 5) cho giá trị chỉ số
công suất của một số vật liệu thông dụng.
-

G: năng suất nhập liệu; Tấn/phút

-

Nếu nghiền khô, vật liệu cứng và chu trình nghiền gián đoạn (nghiền hở), xem hình
(H15.1a) thì công suất tăng hơn 4/3 lần so với nghiền liên tục (nghiền kín), xem hình
(H15.1b)

-

Tóm lại công suất tính theo Bond là:
 1
4
1 
.G ; kW
N = .18,97.ϕ i .
−
 D

3
D
2
1


(15 – 5b)

Nhận xét: Với chu trình hở thì sau khi sàng đưa vào máy nghiền cho ra sản ph m
không đều. Chu trình nghiền kín thì sau khi nghiền hạt thô sẽ cho hoàn lưu lại máy nghiền,
còn sản ph m qua sàng cho kích thước đều hơn.

235


Bảng 15.3
Tên vật liệu
Boxit
Clinke

Dolimit
Đá vôi
Đất sét
Granite
Graphite
Mica
Phosphate
Quặng bạc
Quặng chì
Quặng Crom
Quặng đồng

Khối lượng
riêng;
kg/m3

Chỉ số
công suất

2380
3090
2820
2690
2230
2680
1750
2890
2650
2720
3440

4060
3020

9,45
13,49
11,31
11,61
7,10
14,39
45,03
134,50
13,03
17,30
11,40
9,60
13,13

Tên vật liệu

ϕi; kW.h
T

Quặng kẽm
Quặng măngan
Quặng nickel
Quặng pirit
Quặng sắt
Quặng titan
Quặng thiếc
Quặng vàng

Thạch anh
Than đá
Thuỷ tinh
Ximăng thô

Khối lượng
riêng;
kg/m3

Chỉ số
công suất

3680
3740
3320
3480
3960
4230
3940
2860
2640
1630
2580
2670

12,42
12,46
11,88
8,90
15,44

11,88
10,81
14,83
12,77
11,37
3,08
10,57

ϕi; kW.h
T

3. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN ĐẬP

Có 4 phương pháp thông dụng sau: xem hình (H15.2)

Hình 15.2a: Nghiền bằng phương pháp ép
Vật liệu khi ép thì thể tích của nó sẽ biến dạng và khi lực ép F vượt qua ứng suất nội
của vật liệu thì chúng sẽ bị vỡ.
- Hình H15.2b: Nghiền bằng phương pháp bổ
Khi lực bổ F lớn hơn ứng suất nội của vật liệu thì chúng sẽ vỡ. Sản phNm cho ra đồng
đều hơn so với ép và có thể điều chỉnh kích thước của sản phNm được.
- Hình H15.2c: Nghiền bằng phương pháp va đập
-

236


Vật liệu bị vỡ do lực F va đập trực tiếp, khi tải trọng động tập trung thì giống như
phương pháp bổ, còn khi dàn đều thì giống như phương pháp ép.
- Hình H15.2d: Nghiền bằng phương pháp chà xát

Vật liệu bị vỡ tung do lực nén F, sản phNm ở dạng bột, kích thước nhỏ và đều
Muốn chọn một trong bốn phương pháp trên thì dựa vào hai yếu tố sau:
• Kích thước sau khi nghiền thuộc loại nào: thô, trung bình hay mịn?
• Xét ứng suất nội (độ cứng) của vật liệu đem nghiền:
+ Vật liệu mềm có giới hạn bền σ < 107 N/m2
+ Vật liệu cứng vừa có giới hạn bền σ =(1 ÷5).107 N/m2
+ Vật liệu cứng, rất cứng có giới hạn bền σ > 5.107 N/m2
• Đối với vật liệu có độ bền cơ học thấp thì chọn phương pháp va đập, chà xát.
Vật liệu có độ bền cơ học cao thì chọn phương pháp ép, bổ
• Khi chọn máy nghiền nên lưu ý
+ Đảm bảo máy đạt năng suất
+ Năng lượng tiêu hao đúng mức
+ Kích thước sản phNm đều
+ Thao tác đơn giản, ít sự cố, giá thành vừa phải.
4. GIỚI THIỆU MÁY NGHIỀN
4.1.

Máy nghiền thô

4.1.1. Máy đập má

Máy đập má chủ yếu dùng để nghiền thô, mức độ nghiền i = (3÷5). Có nhiều loại máy
đập má khác nhau, nhưng thông dụng nhất là máy đập má treo phía trên (hình H15.3a) và
máy đập má treo phía dưới (hình H15.3b)

Không gian làm việc của máy là khoảng trống giữa má cố định 1 và má di động 2.
Khi má di động lùi ra xa má cố định thì đó là lúc tháo sản phNm (loại treo trên) hoặc nhập

237

nguyên liệu (loại treo dưới) và lúc hai má gần nhau thì xảy ra quá trình nghiền. Do vậy
máy đập má làm việc theo phương pháp va đập.
Đặc biệt trên bề mặt làm việc của hai má có gắn thêm các gân tăng cứng để tăng
tuổi thọ của má đồng thời làm tăng ma sát giữa hai má và vật liệu, giữ không cho vật liệu
văng ra ngoài khi máy làm việc. Dưới đây là các thông số chính của máy đập má:
• Góc kẹp α: là góc tạo bởi má cố định và má di động khi má di động tiến tới vị trí gần
nhất so với má cố định. Muốn giữ cho vật liệu không bị văng ra khi làm việc thì điều kiện là
góc kẹp α nhỏ hơn hai lần góc ma sát của vật liệu.
• Xác định số vòng quay trục lệch tâm n
tan α
n = 66,5.
; vòng/phút
(15 -6)
S
S = (5 ÷ 30)mm : khoảng dịch chuyển má di động:
• Xác định năng suất máy đập má
60.n.D 2 .S.L.k.ρ.g T
(15 – 7)
;
G=
tan α
h
n: số vòng quay trục lệch tâm; v/p
D2: kích thước sản phNm sau khi nghiền; m
S = (5 ÷ 30)mm, khoảng dịch chuyển má di động
L: chiều dài khoang nhập liệu; m
k = (0,25 ÷ 0,6), hệ số thực nghiệm
ρ: khối lượng riêng vật liệu nghiền; T/m3
g: gia tốc trọng trường; m/s2

α: góc kẹp
• Công suất nghiền: đại lượng này khó xác định chủ yếu là tìm bằng thực nghiệm. Ví
dụ theo Olevski B.A thì công suất nghiền
N = 11,7.K K .L.H.S.n ; kW
(15 – 8)

KK = (0,56 ÷ 0,6), hệ số cấu tạo của khoang nhập liệu
H = (2,25 ÷ 2,65)B: chiều cao của khoang nhập liệu; m
B: chiều rộng khoang nhập liệu; m
L, S, n: sách đã dẫn
4.1.2. Máy nghiền nón

Làm việc theo phương pháp ép, máy nghiền nón có thể dùng để nghiền thô hoặc
nghiền trung bình. Mức độ nghiền i = (3 ÷ 10)
Quá trình nghiền xảy ra trong khoảng không gian giữa hai mặt nón cố định và di
động.
- Nón cố định lắp thẳng vào thân máy

238


- Nón di động lắp vào trục lệch tâm
Khi trục lệch tâm quay thì sẽ tạo khe hở giữa hai mặt nón, mà khe hở này thay đổi
tuần hoàn trong một vòng quay từ trạng thái nhỏ nhất đến trạng thái lớn nhất. Quá trình
nghiền xảy ra khi khe hở nhỏ dần ngược lại khi khe hở lớn dần thì xảy ra quá trình tháo
liệu. Rõ ràng quá trình nghiền và tháo liệu xảy ra luân phiên trên các vị trí của chu vi mặt
nón.
Nón cố định làm việc ở bề mặt trong
Nón di động làm việc ở bề mặt ngoài
Để tăng cứng và tăng ma sát cho vật liệu nghiền và bề mặt nón người ta tạo thêm

các đường gân tăng cứng trên bề mặt nón. Hình (H15.4) mô tả cấu tạo máy nghiền nón

Các thông số chính của máy nghiền nón gồm:
• Góc kẹp α: là góc tạo bởi mặt nón cố định và mặt nón di động khi chúng ở vị trí gần
nhất
Với máy nghiền thô α = (21 ÷ 23)0
Với các loại máy nghiền khác α = (12 ÷ 18)0
α = α1 + α2
• Xác định số vòng quay nón di động
tan α1 + tan α 2
; v/phút
(15 – 9)
n = 47
r
r = (5 ÷ 20)mm: khoảng cách chuyển động lệch tâm của nón di động
• Năng suất máy nghiền nón
-

239


G=

188,4.D 2 .n.S.(D'2 −D 2 ).K.ρ.g
; T/h
tan α1 + tan α 2

D2: kích thước sản phNm sau khi nghiền; m
n, S = 2r: sách đã dẫn
D’2: Đường kính dưới của nón cố định; m

K = (0,4 ÷ 0,7) hệ số thực nghiệm
ρ, g: sách đã dẫn
• Xác định công suất máy nghiền nón:
n.σ 2 D"22 − D 22 .D'2
Với nghiền thô: N =
; kW
0.14.10 6 E.η
Các chế độ nghiền khác: N = 12,6.n.D"2 ; kW

(

)

(15 – 10)

(15 – 11)
(15 – 12)

D2: kích thước sản phNm sau khi nghiền; m
D’2: đường kính đáy dưới nón cố định; m
D”2: đường kính đáy dưới nón di động; m
σ: ứng suất nội của vật liệu nghiền; N/cm2
E: module đàn hồi của vật liệu nghiền; N/cm2
n: số vòng quay, sách đã dẫn
η = (80 ÷ 90)%: hiệu suất nghiền
4.2.

Máy nghiền trung bình

4.2.1. Máy nghiền trục

Gồm hai trục hình trụ quay ngược chiều và vận tốc quay mỗi trục khác nhau để tạo
ra lưc chà xát. Vật liệu nghiền chuyển vào khe hở giữa hai trục mà độ lớn của khe hở có
thể điều chỉnh được. Trên bề mặt làm việc của trục nếu không tạo răng ma sát thì vận tốc
quay tối đa là (4 ÷ 6) m/s, còn có răng ma sát thì vận tốc quay (1 ÷ 2) m/s, mức độ
nghiền i = (5 ÷ 10). Đặc biệt có thể dùng hai, ba, hoặc nhiều cặp trục xếp chồng lên nhau
theo khe hở từ lớn tới nhỏ để mức độ nghiền có thể đạt cao hơn. Hình (H15.5) biểu diễn
máy nghiền loại một cặp trục

240


Các thông số chính của máy nghiền trục:
• Góc kẹp α: là góc ứng với hệ số ma sát của vật liệu với bề mặt làm việc
α = (32 ÷ 48)0 ↔ f = (0,3 ÷ 0,45)
Góc kẹp xác định như sau
R+a
cos α =
(15 – 13)
R+r
Và bán kính trục R loại trục trơn
r cos α − a
(15 – 14)
R=
1 − cos α
Bán kính trục khi có ma sát
r cos α
R=
(15 – 15)
1 − cos α

R: bán kính trục; m
r: bán kính trung bình vật liệu nhập vào máy; m
a: nửa khe hở giữa hai trục; m
• Vận tốc quay của trục

n = 1,78

σ 2 .K.α
; v/phút
E.ρ.D.(D1 − D 2 )

D = 2R: đường kính trục nghiền; m
Các đại lượng khác sách đã dẫn
• Xác định năng suất máy nghiền trục:
Q = 188,4.L.D.a.n.K.ρ.g ; T/h
L, D: chiều dài và đường kính trục; m
K = (0,2 ÷ 0,6) hệ số thực nghiệm
n: số vòng quay của trục; v/phút
Các đại lượng khác sách đã dẫn
• Xác định công suất máy nghiền
0,736.L.D.n  D1
D 2 
; kW
N=
+
26.103  2 24.103 

(15 – 16)

(15 – 17)

(15 – 18)

4.2.2. Máy nghiền búa

Hoạt động trên nguyên tắc dùng lực va đập và chà xát. Trên rotor 2 có gắn nhiều búa 3,
khi rotor quay thì búa sẽ đập trực tiếp và vật liệu, vật liệu sau khi nghiền nếu đạt kích thước
theo yêu cầu thì sẽ chui qua lỗ sàng 4 để thoát ra ngoài. Còn nếu kích thước lớn sẽ chịu
thêm lực chà xát giữa vật liệu và thân máy cho đến lúc lọt lỗ sàng rơi xuống dưới. Loại máy
này nghiền vật liệu khô dòn là hiệu quả nhất, nghiền vật liệu Nm kém vì nghẹt máy, có thể
nghiền mịn đạt kích thước D2 khoảng 100µm. Hình (H15. 6) mô tả máy nghiền búa.
241


Các thông số chính của máy nghiền búa:
• Thông số kỹ thuật:
- Đường kính rotor: D = 3D1 + 0,5; m
- Chiều rộng rotor: B = (0,8 ÷ 1,5)D; m
- Chiều dài búa: ℓB = (0,4 ÷ 0,5)R; m
- Trọng lượng búa: (2 ÷ 7) kg, v = (15 ÷ 25) m/s ⇒ cho D2 ≥ 20mm
- Trọng lượng búa: (3 ÷ 5)kg, v = (25 ÷ 60) m/s ⇒ cho D2 = (1 ÷ 5)mm
- Trọng lượng búa: (0,5 ÷ 1)kg, v = (80 ÷ 100) m/s ⇒ cho D2 = (10 ÷ 100) µm
• Xác định năng suất
B.D 2 .n 2
; T/h
(15 – 19)
G = K.
3600(i − 1)

K = (0,3 ÷ 0,7) hệ số thực nghiệm

B, D, n, i: sách đã dẫn
• Tính lượng búa cần thiết
n.σ 2 .D13
m≥
; kg
6.E.v 2 . 1 − ε 2

(

)

(15 – 20)

Khi v = (15 ÷ 25) m/s ⇒ nghiền trung bình
Khi v = (25 ÷ 60) m/s nghiền mịn (gọi là vận tốc đầu búa)
ε = (0,3 ÷ 0,9): độ đàn hồi của vật liệu nghiền
σ, D1, E: sách đã dẫn
• Xác định công suất máy nghiền búa
Z.m.v 2 .n
; kW
N = K 1.
120.103
K1: hệ số thực nghiệm phụ thuộc vận tốc đầu búa v

v (m/s)
K1

17
0,285

23
0,130

242

30
0,039

40
0,02

(15 – 21)


m: khối lượng búa, xem công thức ( 15 – 20); kg
v: vận tốc đầu búa; m/s
n: số vòng quay của rotor; v/phút
Z: số lượng búa
4.3.

Máy nghiền mịn

4.3.1. Máy nghiền răng

Máy nghiền răng làm việc trên nguyên tắc dùng lực chà xát và va đập. Gồm có hai loại:
loại một rôtor quay và đĩa cố định, loại hai rotor quay ngược chiều nhau.
Hình (H15.7) mô tả cấu tạo máy nghiền răng loại một rotor và đĩa cố định, trên đĩa cố
định 3 cũng gắn các hàng răng 4, khi rotor 7 quay thì hàng răng sẽ đập trực tiếp vào vật liệu,
vật liệu chuyển động theo quỹ đạo zíc zắc từ hàng răng này sang hàng răng khác, hạt nào đạt
kích thước yêu cầu thì lọt qua lỗ sàng 5 ra ngoài, còn chưa đạt thì tiếp tục va đập cho đến lúc

phải lọt lỗ sàng. Hình (H15.8) biểu diễn quỹ đạo của vật liệu nghiền

Các thông số chính của máy nghiền răng
• Số vòng quay của Rotor:
Loại một rotor
30σ
1
n≥
; v/phút
π.R1 E.ρ 1 − ε12

(

)

Loại hai rotor quay ngược chiều nhau
15σ
1
; v/phút
n=
πR1 E.ρ 1 − ε12

(

)

243

(15 -22)

(15 – 23)


R1: Bán kính hàng răng trong cùng; m
σ, E, ρ: sách đã dẫn
ε1 = (0,18 ÷ 0,3) hệ số bền vật liệu nghiền
• Xác định bán kính lớn nhất của rotor
R max = R1 + a (n + 1); m

(15 – 24)

R1: sách đã dẫn
a = (2 ÷ 3)D1: khoảng cách giữa mỗi hàng răng; m
n: số lượng hàng răng
• Xác định năng suất
G = 7200.π.R1.ε.ρ.B.v r ; kg/h

(15 – 25)

R1, ρ: sách đã dẫn
ε = (0,5 ÷ 0,6): độ xốp vật liệu nghiền
B: chiều dài răng; m
vr: vận tốc va chạm của vật nghiền, tính từ hàng răng thứ 2 có R2, chọn vr =
30m/s
• Công suất nghiền
N=
Ở đây

Nn =

(N n + N ms ) .K
η

d;

M.n 3 .R 2tb

kW

; kW
10,8.10 7
M.π.n.d.f
N ms =
; kW
60.103
M: khối lượng rotor; kg
n: số vòng quay của rotor; v/p
d: đường kính trục quay; m
f = (0,03 ÷ 0,1) hệ số ma sát cơ học của ổ trục
Kd = (1,2 ÷ 1,5) hệ số dự trữ
Rtb: bán kính trung bình của rotor; m
η = (75 ÷ 90)% hiệu suất.

(15 – 26)
(15 – 27a)
(15 – 27b)

4.3.2. Máy nghiền bi

Máy nghiền bi làm việc dựa trên nguyên tắc lực va đập và chà xát, hình (H15. 9) mô tả

cấu tạo máy nghiền bi. Gồm thùng chứa vật liệu hình trụ và bi nghiền. Thùng chứa quay
theo phương xác định với số vòng quay n (v/p), lực ly tâm ép viên bi cùng vật liệu vào thùng
đưa lên một độ cao xác định, khi trọng lực lớn hơn lực ly tâm thì bi và vật liệu cùng rơi tự do
và quá trình nghiền xảy ra. Có hai loại máy nghiền bi

244


• Loại thùng ngắn:
L
≤2
D
- dbi = (50 ÷ 100)mm
- Mức độ nghiền i = (10 ÷ 15)
• Loại thùng dài
L
= (6 ÷ 10)
D
L
- Trong đó dài 1 ngăn là 1 = (1,5 ÷ 2)
D
- Số ngăn sử dụng (3 ÷ 4)
- Mức độ nghiền i = 100
- Kích thước nhỏ dần từ ngăn đầu đến cuối.
- L, D: chiều dài và đường kính thùng nghiền; m
Các thông số chính của máy nghiền bi
• Đường kính bi bằng kim loại
d bi = 6. lg D 2 . D1 ; mm

(15 – 28)

D2: kích thước sản phNm sau khi nghiền; µm
D1: kích thước sản phNm nhập liệu; mm
• Lượng bi nạp vào thùng nghiền
Vbi = (60 ÷ 65)%.Vth ; m3

(15 – 29)

• Với bi hình trụ, chiều dài bi là
l bi = 1,5d bi

(15 – 30)

• Khối lượng bi trong thùng
M bi = Vth .ρ bi .ε.ϕ ; kg

(15 – 31)

Vth: thể tích thùng nghiền; m3

245


ε = (0,62 ÷ 0,85): hệ số rỗng của bi trong thùng nghiền
ρbi: khối lượng riêng của vật liệu làm bi; kg/m3
ϕ: hệ số chứa với bi kim loại ϕ = (0,25 ÷ 0,33), bi sứ ϕ = (0,3 ÷ 0,4)
• Vận tốc quay của thùng
Nếu thùng quay quá nhanh hoặc quá chậm thì quá trình nghiền sẽ không xảy ra, do vậy
tính toán sao cho góc rơi α là 54,40 (xem hình H15.10)

• Số vòng quay ứng với góc rơi α = 54,40 là
22,8
n=
; v/p
R
R: bán kính thùng; m
Đặc biệt với nghiền ướt và nghiền gián đoạn nếu:
35
D ≥ 1,25m ⇒ n =
; v/p
D
40
D < 1,25m ⇒ n =
; v/p
D
• Xác định năng suất
Loại máy nghiền thùng ngắn 1 ngăn
G = 0,785.K1.L.D 2,6 ; T/h

(15 – 32)

(15 – 33a)
(15 – 33b)

(15 – 34)

Loại máy nghiền thùng dài nhiều ngăn
0,8

 M bi 

 .q.K 2 ; T/h
(15 – 35)
G = 6,45.Vtb . D .

V
th 

L, D: sách đã dẫn
Mbi: xem công thức (15 – 31)
Vth: thể tích thùng nghiền; m3
K1: hệ số nghiền mịn thùng ngắn (xem bảng 15 – 4)
q: năng suất riêng của máy; T/kW.h (xem bảng 15 – 5)
K2: hệ số nghiền mịn thùng dài nhiều ngăn (xem bảng 15 – 6)

246


Bảng 15 – 4
Kích thước vật liệu
trước khi nghiền
(mm)
25
19
12
6

Giá trị hệ số K1
Kích thước vật liệu sau khi nghiền (mm)
0,20
0,15

0,075
1, 31
0,95
0,41
1,57
1,01
0,51
1,91
1,25
0,58
2,40
1,50
0,66

Bảng 15 – 5
Giá trị q (tấn/kW.h)
Nghiền ướt
Nghiền thô

Vật liệu nghiền
Đá vôi có:
- Độ cứng cao
- Độ cứng trung bình
- Độ cứng thấp
Hỗn hợp đá vôi, đất sét có:
- Độ cứng cao
- Độ cứng trung bình
- Độ cứng thấp
Clinke
Xỉ lò cao

Cát thạch anh

0,04 ÷ 0,05
0,07÷ 0,09
0,10 ÷ 0,12

0,04 ÷ 0,05
0,06 ÷ 0,07
0,08 ÷ 0,10

0,05 ÷ 0,07
0,07÷ 0,09
0,10 ÷ 0,15

0,05 ÷ 0,06
0,07÷ 0,08
0,08 ÷ 0,10
0,036 ÷ 0,04
0,035 ÷ 0,04
0,03

Bảng 15 – 6
Phần trăm khối lượng tích
luỹ trên rây 0,085 mm
2
3
4
5
6
7

8
9
10
• Tính công suất

K2
0,59
0,65
0,71
0,77
0,82
0,86
0,91
0,95
1,00

Phần trăm khối lượng tích
luỹ trên rây 0,085 mm
11
12
13
14
15
16
18
20

247

K2

1,04
1,04
1,13
1,17
1,21
1,25
1,34
1,42


Bao gồm công suất nghiền và công suất thắng ma sát cơ học của các ổ đỡ, xác định
bằng thực nghiệm.
N = 0,736.C.∑ G. D ; kW
(15 – 36)
ΣG: Tổng khối lượng gồm thùng, bi, vật liệu; kg
C: hệ số thực nghiệm, phụ thuộc vào hệ số chứa đầy xem bảng (15 – 7)
Bảng 15 – 7. Giá trị hệ số C
Hệ số chứa đầy
10%
20%
30%
40%
50%
Bi sứ
13,3
12,25
11,1
9,5
7,8
Bi thép nhỏ

11,9
11,1
9,9
8,5
7,0
Bi thép lớn
11,5
10,6
9,5
8,2
6,8
Tính kích thước D1 và D2 đối với chu trình nghiền liên tục (kín). Xem sơ đồ hình (H15.
1b) với các loại máy nghiền
Loại bi nghiền

Tính D1: D1 = x hl .d hl + x nl .d nl
Tính D2: D 2 = x hl .d hl + x sp .d sp

Trong đó

(15 – 37a)
(15 – 37b)

xhl, dhl: phần trăm vật liệu và kích thước hoàn lưu
xnl, dnl: phần trăm vật liệu và kích thước nhập liệu
xsp, dsp: phần trăm sản phNm và kích thước sản phNm

248

5. BÀI TẬP
Bài 1. Một máy nghiền vật liệu có kích thước trung bình nhập liệu D1 = 19mm và kích
thước sau khi nghiền D2 = 5mm. Biết công suất nghiền 12 tấn/h là 9,3Hp (sức ngựa). Nếu
nghiền 10 tấn/h cho ra kích thước D2 = 4mm và D1 vẫn giữ 19mm thì cần công suất là bao
nhiêu. Biết hiệu suất cơ học không đổi.
Bài giải
Theo công thức (15 – 3)
9,3
1 1 
Trường hợp thứ nhất:
= KR  − 
12
 5 19 
N
1 1 
Trường hợp thứ hai:
= KR  − 
10
 4 19 
1 1
−
N 12 4 19
Chia hai phương trình ta có:
. =
⇒ N = 10,4Hp
9,3 10 1 − 1
5 19
Đáp số: N = 10,4Hp
Bài 2. Một máy nghiền bi thùng ngắn đường kính thùng D = 1,6m dài L = 2m dùng để
nghiền cao lanh, kích thước đầu vào D1 = 20mm, sản phNm sau khi nghiền chọn ra 3kg mNu

đem rây, phân tích cho kết quả
60
80
100
150
Số mesh
80
100
150
200
Khối lượng vật
0,1
0,3
2,5
0,1
liệu trên rây, (kg)
Hỏi:
1. Tính kích thước bi nghiền dbi?
2. Tính số vòng quay tối ưu?
3. Tính năng suất?
4. Tính lượng bi cần nạp vào thùng nghiền. Biết hệ số chứa đầy ϕ = 0,25, hệ số
rỗng ε = 0,65, ρbi = 8000kg/m3
Bài giải
Tra số liệu từ bảng (14 – 2) trang 217 ta lập bảng sau
Dh; (mm)
0,2115
0,161
0,1255
0,089
∆φh

0,033
0,1
0,833
0,033
n
∆φ
0,033
0,1
+
+ ...
∑ 2i
2
0,2115
0,1612
i =1 D h
Công thức (14 – 10): D = n
=
= 0,124mm = D 2
0,033
0,1
∆φi
∑ 3 0,21153 + 0,1613 + ...
i =1 D h

249


Công thức (15 – 28): d bi = 6. lg .D 2 . D1 = 6.0,124.103. 20 = 56,34mm

Công thức (15 – 32): n =

22,8
= 25,5 v/p
0,8

Tính năng suất (công thức 15 – 34):
G = 0,785.K1.L.D 2,6 = 0,785.1,01.2.1,6 2,6 = 5,3 T/h
Ở đây K1 hệ số mịn tra bảng (15 – 4) có K1 = 1,01
Tính lượng bi cần nạp vào thùng theo công thức (15 – 31)

3,14.1,6 2.2
.8000.0,65.0,25 = 5225kg
4
Đáp số: dbi = 56,34mm; n = 25,5v/p; G = 5,3T/h; Mbi = 5225kg

M bi = Vth .ρ bi .ε.ϕ =

L

Bài 3. Máy nghiền bi thùng dài  = 6  hoạt động liên tục nghiền clinke năng suất
D

15T/h, nguyên liệu có kích thước nhập liệu 50mm, sản phNm sau khi nghiền đạt yêu cầu là
80% qua rây 0,085mm, phần không qua rây cần hoàn lưu trở lại máy nghiền, biết tỉ lệ dòng
hoàn lưu và dòng nhập liệu là 1: 5, kích thước dòng hoàn lưu 0,2mm. Biết bi thép có khối
lượng riêng là 7800kg/m3, các thông số khác tra bảng. Hỏi:
Tính công suất nghiền, biết hiệu suất 80% và nghiền vật liệu cứng
Tính kích thước máy nghiền (L, D)?
Bài giải
Tóm tắt

Dòng hoàn lưu 1 phần
Dòng nhập liệu 5 phần
Tổng cộng 6 phần trong đó:
1
x hl = ; d hl = 0,2mm
6
5
x nh = ; d nl = 50mm
6
5
x sp = ; d sp = 0,085mm
6
Năng suất 15 T/h
L
= 6; η = 80% ; vật liệu cứng
D
5
1
Từ công thức (15 – 37a): D1 = .50 + .0,2 = 41,7 mm
6
6
1
5
Và công thức
D 2 = .0,2m + .0,085 = 0,104mm
6
6

250

• Công suất nghiền tính theo công thức (15 – 5b)

 1
4
1 
4
1  15
 1
N = .18,97.ϕi 
−
G = 18,97.13,49.
+
 = 251,7; kW
 D

3
3
0
,
104
41
,
7
D

 60
2
1


Trong đó: ϕ tra bảng (15 – 3) = 13, 49 kWh/T
• Tính kích thước máy nghiền theo công thức (15 – 35)
0,8

 M bi 
 .q.K 2 ; T/h
G = 6,45.Vth . D .

V
th 

πD 2
π.6D 3 3
Trong đó:
mà
Vth =
L = 6D ⇒ Vth =
L
;m
4
4
K2 tra bảng (15 – 6) = 1,42 với 20% trên rây 0,085
q = 0,038 chọn bảng (15 – 5) T/kW.h
ϕ = 0,3 chọn thép hình cầu
ε = 0,7: hệ số rỗng, xem công thức (15 – 3) – chọn ε = 0,7
ρ = 7800 kg/m3, đề cho


Thế vào ta có: 15 =

⇔ 15 =

0,8
2

3,14.D .6 
4

3

3,14.D .6

4


1  7800.0,3.0,7.
3,14.6 3 2 
6,45.
.D .D .

4

3





7
2D 2

⇒ D = 1,78 ⇒ L = 6.1,78 = 10,8
Đáp số: N = 251,7 kW; L = 10,8m; D = 1,78m

251

.0,038.1,42


6. CÂU HỎI ÔN TẬP

1. Thế nào là quá trình nghiền, đập?
2. Nêu ba định luật về sử dụng năng lượng nghiền, đập?
3. Có bao nhiêu phương pháp nghiền đập?
4. Nguyên tắc cấu tạo và các thông số kỹ thuật máy đập má?
5. Nguyên tắc cấu tạo và thông số kỹ thuật máy nghiền nón?
6. Nguyên tắc cấu tạo và thông số kỹ thuật máy nghiền trục?
7. Nguyên tắc cấu tạo và các thông số kỹ thuật máy nghiền búa?
8. Nguyên lý cấu tạo và các thông số kỹ thuật máy nghiền răng?
9. Nguyên lý cấu tạo và các thông số kỹ thuật máy nghiền bi?
10. Cách tính kích thước nhập liệu và sản phNm của chu trình nghiền kín?

252