THIẾT kế và CHẾ tạo hệ THỐNG sản XUẤT tự ĐỘNG THAN HOẠT TÍNH gáo dừa DẠNG VIÊN

HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG
THAN HOẠT TÍNH GÁO DỪA DẠNG VIÊN
Phạm Quang Trung1 , Lê Quang Trước1, Nguyễn Minh Ngọc2, Lê Thanh Long1
1

Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP HCM
2

Doanh nghiệp tư nhân Minh Nhựt

TÓM TẮT:
Cuộc sống ngày càng phát triển với các dịch vụ ăn
uống tiện lợi tại các thành phố lớn ngày một nhanh.
Vấn đề nhiên liệu phục vụ cho việc nấu nướng tại các
nhà hàng, quán tiện lợi ven đường, hàng quán,…
cũng được quan tâm theo hướng tiện lợi, rẻ, dễ sử
dụng. Than là loại nhiên liệu khá tiện lợi và gần gũi
không chỉ đối với chủ hàng quán mà cả các hộ gia
đình vì tính linh hoạt của nó. Than hoạt tính gáo dừa
là loại than mới bắt đầu được sử dụng gần đây với
các đặc tính thân thiện với môi trường, phù hợp sử
dụng cho các nhà hàng nướng, khu vực đông dân cư.
Tuy vậy, việc sản xuất than hoạt tính gáo dừa cung
cấp cho nhu cầu sử dụng của dân cư vẫn còn nhiều
yếu điểm về công nghệ sản xuất, mức độ tự động
hóa chưa cao, sản phẩm chưa đạt độ ổn định về mặt
hình dáng.

Với định hướng tự động hóa và nâng cao năng
suất chế tạo than hoạt tính gáo dừa, chúng tôi sẽ thực
hiện các giải pháp về thiết kế, cải tiến phương pháp
dập than viên từ bột than (dạng vô định hình) thành
dạng viên trụ lõi rỗng theo hướng tự động hóa sản
xuất từ khâu cấp liệu đến khâu nhận thành phẩm sau
dập nâng cao chất lượng sản phẩm phù hợp nhu cầu
sử dụng của con người. Thông qua bài viết, chúng tôi
muốn giới thiệu mọi người loại sản phẩm xanh – sạch
– an toàn, loại nhiên liệu thân thiện thay thế loại than
củi thông thường, kích thích sản xuất nông nghiệp địa
phương tạo nguồn cung cho công nghiệp phát triển
trên nền tảng nông nghiệp xanh.
Từ khóa: than hoạt tính gáo dừa, viên trụ lõi
rỗng, dập than

I. GIỚI THIỆU
1. Ứng dụng than hoạt tính gáo dừa trong đời sống
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại than hoạt
tính với các nguyên liệu khác nhau. Nhưng phổ biến
nhất đó là loại than hoạt tính làm từ gáo dừa do sự
hiệu quả và giá thành rẻ hơn rất nhiều so với các loại
than hoạt tính khác. Vì vậy, sau này khi nói đến than
hoạt tính người ta sẽ ngầm hiểu là than hoạt tính gáo
dừa vì sự phổ biến của loại nguyên liệu này.
Với đặc điểm khởi nguồn là nước nông nghiệp,
nước ta có nhiều lợi thế phát triển ngành trồng dừa,
đặc biệt là vùng trồng dừa tập trung đồng bằng sông
Cửu Long (Bến Tre, Tiền Giang,…). Vừa kích thích
phát triển nông nghiệp vừa tạo ra nguồn nguyên liệu

cung cấp cho ngành công nghiệp địa phương phát
triển.

Hình 1. Các sản phẩm làm từ dừa nguyên liệu
Các sản phẩm từ cây dừa hầu như toàn bộ đều
có giá trị kinh tế:
+ Thân dừa, gỗ dừa được dùng để sản xuất hàng
thủ công mỹ nghệ.
+ Cơm dừa thì được dùng chế biến các loại bánh
kẹo, đường, dầu,…
+ Vỏ dừa: dùng làm đồ mỹ nghệ, than hoạt tính.
+ Nước dừa được dùng nước giải khát, chế biến
món ăn,…

Trang 131


HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM

+ Quá trình than hóa:

Nguyên liệu gáo dừa khô

Lò đốt gáo dừa
Than gáo dừa (chưa hoạt tính)
Hình 2. Sản phẩm than hoạt tính làm từ gáo dừa
Ngoài ra, các bộ phận khác sẽ được dùng với
nhiều công dụng khác nhau phục vụ từng nhu cầu
của đời sống con người.

Than hoạt tính gáo dừa hiện nay sau khi sản xuất
có dạng miếng khởi nguyên ban đầu của gáo dừa,
ngoài ra còn có các sản phẩm bột than gáo dừa và
các mảnh than với nhiều kích thước khác nhau. Điều
này làm cho việc sử dụng với nhiều mục đích khác
nhau gặp khó khăn cũng như vận chuyển.
Với loại nguyên liệu hoàn toàn từ thiên nhiên, than
hoạt tính gáo dừa được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực: y tế, xử lý nước, dân dụng, quân sự,…
Vì vậy, hàng năm các quốc gia trên thế giới ngày
càng sử dụng và nhập khẩu loại than này bởi chất
lượng cao và giá thành rẻ.
Với lợi thế nông nghiệp ngày càng được chú
trọng, bên cạnh vấn đề phát triển công nghiệp và bảo
vệ môi trường thì phát triển ngành trồng dừa sẽ giải
quyết được các vấn đề kinh tế và môi trường như
hiện nay.
Có thể thấy chỉ riêng than hoạt tính làm từ gáo
dừa lại được ứng dụng vào các lĩnh vực phục vụ:
+ Y tế: khử độc kim loại, lọc nước, chế biến thuốc.
+ Công nghiệp, quân sự: mặt nạ phòng độc, lọc
nước thải, nhiên liệu cho các ngành công nghiệp, tẩy
màu nước, tẩy màu thực phẩm.
+ Dân dụng: phục vụ sinh hoạt cho người dân.

Nguyên liệu đầu vào: được thu gom từ vùng
trồng dừa hoặc qua các thương lái, công ty trung
gian. Kích thước có thể giữ nguyên hoặc tác động
làm thay đổi kích thước gáo dừa thành các miếng
nhỏ  tạo thêm nhiều không gian để cho vào lò đốt

than.

Hình 3. Gáo dừa khô
Lò đốt than: tại đây gáo dừa sẽ được xử lý nhiệt
độ để tạo thành than như các loại than ta thường
dùng. Gáo dừa sau khi được chọn cho vào lò nung
trong điều kiện yếm khí ở nhiệt độ cao khoảng 10001200oC trong thời gian 8 đến 12 ngày để loại bỏ nước
và các tạp chất hữu cơ.

2. GIỚI THIỆU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
CHẾ BIẾN THAN HOẠT TÍNH GÁO DỪA
Quy trình sản xuất than hoạt tính làm từ gáo
dừa
Quá trình sản xuất than hoạt tính gáo dừa
được chia ra làm 2 công đoạn: công đoạn than hóa
và công đoạn hoạt hóa than hoạt tính.

Trang 132

`
Hình 4. Lò hầm than gáo dừa
Ngày nay với công nghệ tiên tiến, người ta đã thay
thế các lò hầm thủ công (than củi) gây khói ô nhiễm
môi trường sống xung quanh bằng các lò hầm công
nghiệp không khối với năng suất nhiệt cao, tránh tạo
ra nhiều khói bụi. Làm cho quá trình sản xuất than
hoạt tính ngày càng trở nên thân thiện với môi trường.
Hứa hẹn sẽ là một loại nhiên liệu sạch thay thế các
loại nhiên liệu hóa thạch, than củi,…

HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM

Than gáo dừa sau khi than hóa:

Hình 5. Than gáo dừa dạng tiền hoạt tính
Lúc này than vẫn chưa được gọi là than hoạt tính
vì chỉ mới trải qua giai đoạn than hóa. Nó chỉ có tác
dụng như các loại than thông thường.
+ Quá trình hoạt hóa than: bằng phương pháp
hóa lý dùng các chất oxy hóa như hơi nước, CO2 làm
tác nhân tác dụng với than nguyên liệu. Than nguyên
liệu của quá trình này sẽ được nghiền nhỏ và cho vào
lò quay ở nhiệt độ 800-9500C tùy thuộc yêu cầu sử
dụng than hoạt tính.

Xay than nguyên
liệu

Lò quay hoạt hóa

Than hoạt tính thành
phẩm

Hình 6. Giai đoạn hoạt hóa than gáo dừa thành than
hoạt tính
Sau quá trình này, ta đã có than hoạt tính. Than
hoạt tính sẽ được cấp đi sử dụng cho các mục đích
khác nhau. Tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu công

nghệ dập than hoạt tính dạng viên phục vụ cho sinh
hoạt, dân dụng thay thế các loại than thông thường
nhằm đảm bảo vấn đề môi trường trong các khu dân
cư, khu đô thị.
3. Tình hình sử dụng than và sản xuất than hoạt
tính dùng cho sinh hoạt tại Việt Nam
Ngày nay, tại các nơi đông dân cư người ta
thường chọn lựa các loại than truyền thống: than đá,
than củi, than tổ ong,… nhưng bản thân khi dùng
những loại than này thường tạo ra khói gây ô nhiễm
môi trường. Đề tài này mong muốn có thể giúp tạo ra
một loại than sinh hoạt thân thiện, hầu như không gây
khói trong quá trình sử dụng để cho người dân sử
dụng cho các mục đích hằng ngày.

Trang 133


HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM

Hình 7. Than thông thường khi đốt sẽ gây ra khói
bụi gây ô nhiễm môi trường xung quanh
Việc sử dụng than góp phần thúc đẩy phát triển
nông nghiệp nói chung và ngành trồng dừa nói riêng
tại Việt Nam, chưa kể các sản phẩm từ dừa là nguồn
nguyên liệu cho các ngành công nghiệp sản xuất
khác ngoài công nghiệp sản xuất than đã trình bày.
Than hoạt tính hiện nay được sản xuất nhưng
chất lượng than không ổn định (than lẫn tạp chất, dễ

bị bể khi vận chuyển,…), năng suất sản xuất của các
máy cũng tương đối nhưng lại không ổn định về cơ
cấu hoạt động; gây hư hỏng trong quá trình vận hành
và chi phí bảo trì cao do phải thường xuyên sửa
chữa.
Với mục đích thiết kế và chế tạo ra một chiếc máy
sản xuất than ổn định, đạt hiệu quả cũng như tạo ra
viên than với chất lượng hình dáng tốt. Bài báo cáo
này sẽ trình bày chi tiết về các vấn đề của máy móc
hiện tại, giải quyết chúng trên cơ sở khoa học và làm
cơ sở để hướng tới một hệ thống sản xuất than viên
tự động hóa khép kín.

Hình 8.: Kết cấu máy in than

II. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TẠO VIÊN THAN
HOẠT TÍNH
1. Nguyên lý dập tạo viên than hoạt tính
Than hoạt tính sau khi được sản xuất có dạng bột
(dạng vô định hình) loại than này sẽ rất khó vận
chuyển và bảo quản. Nếu không xử lý loại than dạng
này thì than sẽ bị ảnh hưởng từ tự nhiên, tác động
vào môi trường xung quanh gây ảnh hưởng môi
trường sống.
Để giải quyết vấn đề này, chúng ta chế tạo ra máy
dập than viên, vừa cải giúp nâng cao giá trị sản phẩm
và tạo ra một loại nhiên liệu thân thiện với cuộc sống.
Bột than sẽ được cho vào máy khuôn với các lồng
khuôn hình trụ. Rồi nhờ các cơ cấu dập, tạo lỗ, ép
nằm trên cánh tay đòn tác động tạo ra các viên than

với hình dáng định sẵn theo khuôn. Với môi trường
đặc biệt như xưởng than việc dùng các máy thủy lực,
khí nén tuy cho công suất lớn nhưng ngược lại nó lại
không đảm bảo độ tin cậy làm việc vì các hạt than
nhỏ li ti sẽ bay vào trong các hệ thống làm việc gây
cản trở hoạt động của máy.

Trang 134

Hình 9. Nguyên lý tạo hình cho viên than
Than bột sẽ cho vào cối chứa, bên trong có cơ
cấu cánh gạt để than điền đầy các ống trên khuôn.
Sau khi cánh gạt đi qua, cơ cấu thanh truyền động sẽ
kéo bộ phận mang đi xuống, kéo chày ép đi xuống
làm cho than bị dầm chặt vào khuôn (đảm bảo đủ lực
liên kết giúp than không bị vỡ). Bên dưới cối sẽ có
một bánh cam ăn khớp với mâm xoay phối hợp
chuyển động đưa than đã được ép chặt đến vị trí bộ
nhong tạo lỗ để tạo các lỗ cho viên than. Tiếp đến, cơ
cam tiếp tục tác động đưa các dạng than được tạo lỗ
đến vị trí đẩy. Tại đây, mâm xoay làm thông suốt nên
than được đẩy rớt xuống phía dưới. Quá trình này
mất khoảng 20s, các viên than tiếp theo được ép


HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM

xuống trong khoảng 3s. Trung bình 1 giờ làm việc
máy có thể dập ra từ 4500-4800 viên than thành

phẩm.
Sau nhiều lần thử nghiệm với các cơ cấu tạo lực
như thủy lực, khí nén nhằm tăng công suất máy
nhưng với môi trường làm việc đặc biệt bụi như
xưởng than, chúng tôi chọn một giải pháp ổn định đó
là dùng máy với các cơ cấu cơ khí thuần túy. Vừa hạ
giá thành chế tạo, lại vừa đạt hiệu quả cao.

III. ĐỀ XUẤT THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG
HÓA SẢN XUẤT
Trên thị trường cũng đã sản xuất than
hoạt tính dạng viên nhưng năng suất vẫn còn rất
khiêm tốn và mang tính thủ công cao
( />Phương pháp này không điều chỉnh được hình
dạng viên than, kích thước khi có nhu cầu thay đổi.
Mặt trụ trên, mặt trụ dưới của viên than còn thô. Mức
độ liên kết các hạt than cũng còn yếu.
Có thể thấy độ ẩm vẫn còn khá cao. Phải qua quá
trình sấy khô làm tăng giá thành sản xuất. Không đảm
bảo tính cạnh tranh thị trường. Phần lớn phải thực
hiện thủ công do vậy sau đây chúng tôi đề xuất một
phương án mới tăng cao mức độ tự động hóa sản
xuất than hoạt tính.

Hình 10. Mô hình 3D máy dập than hoạt tính dạng
viên tự động kết hợp cấp phôi bằng băng tải
Với mục đích ứng dụng công nghệ tự động hóa
vào sản xuất, hiện nay chúng tôi đang nghiên cứu
thiết kế buồng sấy lắp đặt vào dây chuyền này nhằm
tạo ra một dây chuyền sản xuất công nghiệp đảm bảo

độ tin cây cao và chất lượng sản phẩm đầu ra. Khi
dây chuyền được sản xuất thành công chúng tôi tự tin
tạo ra được số lượng than hoạt tính lớn mà không lo
ảnh hưởng về thời tiết. Giúp chúng tôi chủ động được
khả năng cung ứng cho thị trường trong nước và
nước ngoài.
Chất lượng than sau khi được sản xuất từ máy in
than đã được kiểm nghiệm QUATEST với các thông
số thành phần.

Hình 11. Kiểm nghiệm QUATEST 3 với than hoạt tính
nhiệt lượng tổng 5980 kcal/kg
Thành phần hóa học của than hoạt tính gáo dừa:
Độ ẩm toàn phần :
13,5%
Hàm lượng tro:
8.4%
Hàm lượng lưu huỳnh S:
0.16%
Hàm lượng Cacbon C:
66.3%
Nhiệt lượng tổng: 5980 kcal/kg
Với tính năng hầu như không khói và được ứng
dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực thì nhu cầu sử
dụng than hoạt tính đã được mở rộng với nhiều thị
trường trên thế giới như Đức, Nga, Thái lan, Sri
Lanka,… ta có thể tham khảo qua báo cáo từ Hiệp
hội Dừa Bến Tre về xuất khẩu than hoạt tính gáo
dừa:
Quốc gia nhập

Tháng 1- 5/2017
khẩu
Sản lượng (tấn)
Giá trị
(1000USD)
4.493,216
6.309,980
Tổng sản lượng
Australia
252,000
2.771,830
Hà Lan
598,600
972,120
Nga
242,000
362,870
Nam Phi
387,200
596,890
Sri Lanka
806,060
677,790
Thái Lan
220,000
330,700
Đức
140,800
151,690
…

…
…
(Thống kê trên dựa trên số liệu từ báo cáo tình trạng
xuất khẩu dừa ở Bến Tre tháng 5/2017, Các số liệu
tính cộng dồn từ đầu năm cho đến tháng 5/2017)
Nhu cầu sử dụng than hoạt tính được dự báo sẽ
tăng cao trong tương lai. Điều này sẽ vừa là cơ hội
cho nông nghiệp cũng vừa là thách thức cho công
nghiệp sản xuất than hoạt tính tại Việt Nam. Nếu áp
dụng tốt công nghệ khoa học cũng như tận dụng

Trang 135


HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM

được thế mạnh nhân công, giá nguyên liệu, nền nông
nghiệp trồng dừa tại nước nhà ta sẽ tạo ra sản phẩm
chất lượng cao, mang tính cạnh tranh cao so với các
sản phẩm của các nước trên thị trường thế giới.

IV. KẾT LUẬN
Việc ứng dụng công nghệ tự động hóa vào sản
xuất than hoạt tính dạng viên sẽ giúp nâng cao năng
suất sản xuất, tăng hiệu quả kinh tế, giảm bớt khối
lượng công việc bảo trì máy, góp phần tăng cao tính
cạnh tranh cho sản phẩm.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Báo Thanh niên 21/07/2017
/>2. Trang báo điện tử Báo mới
/>3. Góc báo chí Betrimex
/>4. Các báo cáo thông tin sản xuất và xuất khẩu sản
phẩm dừa trên trang thông tin Hiệp hội Dừa Bến
Tre

Việc phát triển hệ thống hướng tới tự động hóa
hoàn toàn các khâu sẽ giúp doanh nghiệp quản lý
được khối lượng sản phẩm tạo ra, từ đó có kế hoạch
cạnh tranh thay thế các sản phẩm than truyền thống
gây ô nhiễm. Ngoài ra, việc phát triển công nghệ sản
xuất than hoạt tính gáo dừa sẽ tạo ra một ngành công
nghiệp mũi nhọn phục vụ cho sản phẩm từ nông
nghiệp (ngành trồng dừa). Góp phần phát triển kinh
tế, bảo vệ môi trường và tạo ra sản phẩm có giá trị
ứng dụng cao phục vụ đời sống.

5. PGS.TS Hoàng Tùng, TS Nguyễn Ngọc Thành,
Giáo trình công nghệ chế tạo phôi, Nhà xuất bản
Giáo dục Việt Nam.
6. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ
thống dẫn động cơ khí, tập 1&2, Nhà xuất bản
Giáo dục Việt Nam, 2015.
7. Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, Nhà xuất
bản Đại học Quốc gia TP HCM, 2013.
8. Huỳnh Văn Hoàng, Trần Thị Hồng, Nguyễn Hồng
Ân, Nguyễn Danh Sơn, Nguyễn Xuân Thiệp,
Huỳnh Văn Hoàng (chủ biên), Kỹ thuật nâng vận
chuyển phần 1&2, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia

TP HCM, 2017.

DESIGN AND MANUFACTURING MAKING ACTIVED COCONUT SHELL
CHOROAL MACHINE
ABSTRACT
The speed of urbanization is increasing as well as the
demand for fuel for living also increases. People tend to
choose cheap, convenient fuels but besides that they
cause environmental pollution, especially in developing
countries including Vietnam. In order to limit the pollution
of the surrounding environment, we introduce a friendly
fuel that is activated charcoal made from coconut shells.
It is also used in many fields such as health care, food

processing industry, water treatment, military,... With
high reliability and lowest cost compared to other fuels.
This article will present the technology of activated
carbon production, the production of activated carbon in
the form of hollow pillar in the direction of automation
closed to increase the productivity, quality and create a
stable production line. Serving human life with natural
charcoal activated charcoal.

Keywords: active charcoal, natural charcoal, automation closed

Trang 136