thí nghiệm quá trình thiết bị Nghiền Rấy Trộn

1.

TRÍCH YẾU :
1.1. Mục đích thí nghiệm:
- Nghiền một loại vật liệu, dựa vào kết quả rây xác đònh
sự phân phối kích thước vật liệu sau khi nghiền, công suất
tiêu thụ và hiệu suất của máy nghiền.
- Rây vật liệu sau khi nghiền, xác đònh hiệu suất rây, xây
dựng giản đồ phân phối và tích lũy của vật liệu sau khi
nghiền, từ đó xác đònh kích thước vật liệu sau khi nghiền.
- Trộn hai loại vật liệu để xác đònh chỉ số trộn tại các thời
điểm, xây dựng đồ thò chỉ số trộn theo thời gian để xác
đònh chỉ số trộn thích hợp.
1.2. Phương pháp thí nghiệm:
- Nghiền: cho vật liệu vào máy nghiền để xác đònh thời
gian nghiền và cường độ dòng điện lúc có tải cực đại.
- Rây:

Xác đònh hiệu suất rây của rây có kích thước 0,25mm:
rây vật liệu 5 lần và cân lượng vật liệu lọt qua rây trong
mỗi lần đó.

Xác đònh sự phân phối kích thước vật liệu: rây vật liệu
qua nhiều rây và cân lượng vật liệu tích lũy ở mỗi rây.
- Trộn: trộn vai loại vật liệu. Dừng máy tại 6 thời điểm
khác nhau và lấy 8 mẫu tại mỗi thời điểm. Đếm số hạt.
1.3. Kết quả thí nghiệm:
1.3.1. Thí nghiệm nghiền:
Khối
lượng (g)

Thời gian
nghiền (s)

200

50

Cường độ dòng
điện (A)
Không
Có tải
tải
3.5
5.6

1.3.2. Thí nghiệm rây:
 Xác đònh hiệu suất rây: khối lượng đem rây M = 80g.
Lần
Thời gian
Khối lượng qua
rây
(phút)
rây (g)
1
5
47.3
2
5
0.6
3

5
0.2
4
5
0.1
5
5
0.1
 Kết quả phân tích rây: khối lượng đem rây M = 80g
Kích thước
Khối lượng trên
rây (mm)
rây  (g)
0.25
32.2
0.20
12.5

Trang 1


0.16
0.10

6.6
1.9

1.3.3. Thí nghiệm trộn:
5"

1
2
3
4
5
6

N
53
63
56
36
53
49

X
72
52
46
96
27
68

15"
N
X
49 40
60 41
41 41
37 41

49 54
41 45

7
8

36
60

32
35

53
41

Ma

40
25

30"
N
X
43 68
46 66
58 63
53 62
62 53
54 62
51

48

67
58

60"
N
X
51 65
63 74
69 57
34 73
66 73
31 10
3
56 34
60 60

120"
N
X
40 40
41 39
54 69
38 83
55 62
68 49

300"
N

X
46 72
45 89
67 61
62 94
54 60
48 96

42
51

46
59

42
52

88
61

1.4. Nhận xét kết quả thí nghiệm:
Kết quả thu được cho 3 phần nghiền, rây, trộn nhìn chung là
hợp lý.
2.

LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM :
2.1. Đập nghiền vật liệu:
2.1.1. Khái niệm:
Quá trình đập nghiền vật liệu là quá trình trong đó vật liệu
rắn được cắt hay làm vỡ ra thành những hạt nhỏ hơn.

Trong công nghiệp vật liệu được đập nghiền bằng các phương
pháp khác nhau nhằm các mục đích khác nhau. Các mảnh
quặng thô được nghiền ra thành các cỡ hạt có kích thước
thuận tiện cho quá trình xử lý quặng; hóa chất, ngũ cốc được
nghiền thành bột. Các sản phẩm thương mại thường phải đáp
ứng một cách nghiêm ngặt về kích thước và đôi khi cả hình
dạng hạt. Giảm kích thước hạt còn làm tăng hoạt tính phản ứng
của chất rắn; giúp phân tách các tạp chất bằng các phương
pháp cơ học; giảm khối lượng riêng xốp để vận chuyển dễ
dàng hơn.
2.1.2. Các thuyết về nghiền:
a) Thuyết bề mặt của P. R. Rittinger :
Công dùng cho quá trình nghiền tỉ lệ thuận với diện tích bề
mặt mới tạo thành của sản phẩm nghiền:
 1
1 
E K r 

D

 p2 D p1 
Trong đó:
P

E – công dùng cho quá trình nghiền: E =
T

P – công suất tiêu thụ, kW

T – năng suất, tấn/h


Kr – hằng số Rittinger
Trang 2


Dp1 – kích thước ban đầu của vật liệu, mm

Dp2 – kích thước của sản phẩm, mm
Thuyết này thích hợp nhất cho nghiền mòn đặc biệt là máy
nghiền bi.
b) Thuyết thể tích của Kick :
Công cần thiết để nghiền một lượng vật liệu cho trước là
không đổi ứng với cùng một mức độ nghiền, bất chấp kích
thước ban đầu của vật liệu.
E K k lgi
Trong đó i là mức độ nghiền và Kk là hằng số Kick.
 Năng lượng chi phí cho quá trình nghiền tỉ lệ nghòch với sự
giảm thể tích của bề mặt vật liệu.
D p1
E K k lg
D p2
Thuyết này dùng trong trường hợp đập nghiền thô và nghiền
mòn bằng va đập.
c) Đònh luật Bond và chỉ số công :
Công cần thiết để tạo nên hạt có đường kính D từ cục vật
liệu ban đầu rất lớn tỉ lệ với căn bậc hai tỉ số diện tích bề
6
mặt – thể tích của sản phẩm, S/V =
. Như vậy:
D

K
E b
D
 Năng lượng chi phí cho quá trình nghiền để nghiền vật liệu
có kích thước ban đầu D p1 thành sản phẩm có kích thước D p2
là:
 1
1 
E K b 

 D
D p1 
p2

4
Nếu nghiền khô thì E được nhân với .
3
60Wi
Với Kb =
 19Wi
10
Trong đó:

Kb – hằng số Bond.

Wi – chỉ số công, kW.h/tấn vật liệu nghiền
Chỉ số công Wi là lượng năng lượng cần thiết để nghiền vật
liệu có kích thước ban đầu rất lớn đến sản phẩm có 80% lọt
qua rây 100 micron.
Chỉ số công phụ thuộc vào loại máy nghiền (các máy khác

nhau nhưng cùng loại có W i xấp xỉ nhau) và vật liệu nghiền
(các vật liệu khác nhau có Wi khác nhau).
Đònh luật này dùng cho nghiền trung bình và mòn.
2.1.3. Công suất nghiền:
Trong bài thí nghiệm này ta áp dụng đònh luật Bond (trong
trường hợp nghiền khô) để tính công suất nghiền:


Trang 3


 1
4
1 
P  19Wi 

T
 D

3
D
p
2
p
1


2.1.4. Hiệu suất nghiền:
Công suất tiêu thụ cho động cơ của máy nghiền: P’ = U.I.cos
Trong đó:


U – điện thế, V

I – cường độ dòng điện, A

cos - hệ số công suất
Hiệu suất của máy nghiền:
P
H  100%
P'
2.2. Rây vật liệu:
2.2.1. Mục đích và công nghệ của quá trình:
Những sản phẩm sau khi nghiền thường là những hạt có kích
thước khác nhau, do đó đặt ra yêu cầu là phải phân loại hạt
rời đó thành những phân đoạn hạt có khoảng kích thước theo
yêu cầu.
Quá trình phân loại hỗn hợp vật liệu rời thành những phần
hạt có kích thước khác nhau, dựa vào sự khác nhau về kích
thước, dưới tác dụng của lực cơ học được gọi là quá trình rây.
Phương pháp phân loại bằng rây là phương pháp phổ biến
và đơn giản nhất. Nguyên tắc của nó là cho vật liệu đi qua hệ
rây có kích thước lỗ xác đònh. Các hạt có kích thước nhỏ hơn
lỗ rây sẽ lọt qua rây, các hạt có kích thước lớn hơn sẽ bò giữ
lại trên bề mặt rây.
Việc phân loại hạt có thể tiến hành theo 2 cách:

Phân loại kích thước từ nhỏ đến lớn : Tại đây các mặt
rây được xếp nối tiếp nhau. Mặt rây có kích thước lỗ nhỏ được
đặt trước, kích thước lỗ lớn đặt sau. Khi hỗn hợp vật liệu
chuyển động từ trái qua phải ta sẽ thu được phân loại như mong

muốn.
d1
d1 < d2 < d3

d2

d3
Phân loại kích thước từ lớn đến nhỏ : Tại đây các mặt
rây được xếp song song và chồng lên nhau. Mặt rây có kích
thước lỗ lớn đặt lên trên, kích thước lỗ nhỏ đặt dưới. Khi hỗn
hợp vật liệu chuyển động từ trên xuống dưới ta sẽ thu được sự
phân loại như mong muốn  Đây là kiểu phân loại được áp
dụng trong bài thí nghiệm này.


d1
d2
d3
Trang 4


d1 > d2 > d3
2.2.2. Phương trình biểu diễn đến sự phân phối kích thước đối
với hạt nhuyễn:
 d
KD bp
Phương trình vi phân:
dDp
Trong đó:


 - khối lượng tích lũy trên kích thước Dp, g

Dp – kích thước rây, mm

K, b – hai hằng số biểu thò đặc tính phân phối của khối hạt
Lấy tích phân từ  = 1 đến  = 2 tương ứng với Dp = Dp1 và Dp
= Dp2 ta có:
 K
(D bp11  D bp21)
2 - 1 =
b 1
Tổng quát ta xét giữa rây thứ n và rây thứ (n – 1) và giả
D pn 1
r = hằng số.
sử sử dụng rây tiêu chuẩn có
D pn
n = n - n-1 =

K .(r b1  1) b1
D pn K 'D bpn1
b 1

K .(r b1  1)
b 1
Hoặc: Logn = (b + 1)LogDpn + LogK’
LogK’ và (b + 1) được xác đònh bằng cách vẽ n theo Dpn trên
đồ thò Log – Log . Từ đó suy ra K và b.
2.2.3. Hiệu suất rây:
a) Công thức :
J

E  100
Fa
Trong đó:

F: khối lượng vật liệu ban đầu cho vào rây, g

J: khối lượng vật liệu dưới rây, g

a: tỉ số hạt có thể lọt qua rây, %
Tích số F.a trong thí nghiệm được xác đònh như sau:
- Đem rây một khối lượng F của vật liệu, khảo sát xác
đònh được J1. Lấy vật liệu còn lại trên rây (F – J 1) và rây lại
xác đònh được J2, tiếp tục lấy vật liệu trên rây F – (J 1 + J2)
và rây lại lần nữa.
- Tổng số J1 + J2 + J3 + … sẽ tiệm cận đến F.a
- Hiệu suất rây là 100% nếu J1 = F.a
b) Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất rây :
* Độ ẩm của vật liệu rây:
Độ ẩm của vật liệu rây ảnh hưởng lớn đến quá trình rây.
Khi các vật liệu chuyển động trên bề mặt rây, các hạt vật
liệu sẽ va chạm vào nhau, do đó nếu chúng có độ ẩm cao
chúng sẽ dễ dính vào nhau làm tăng kích thước hạt và sẽ
không lọt được qua rây. Mặt khác, vật liệu ẩm dễ kết dính vào
lỗ lưới, gây bít lỗ lưới rây. Độ ẩm lý tưởng của vật liệu để
hiệu suất rây đạt cao nhất là 5%.
Với: K’ =

Trang 5

* Bề dày lớp vật liệu trên bề mặt rây:
Chiều dày lớp vật liệu trên bề mặt rây cũng ảnh hưởng
đến hiệu suất rây. Nếu lớp vật liệu quá dày thì lớp vật liệu
nằm ở trên bề mặt sẽ khó đi xuống phía dưới để tiếp xúc
với bề mặt lưới rây và lọt qua rây. Có thể chọn chiều dày
lớp vật liệu trên rây phụ thuộc vào kích thước vật liệu.
- Khi d < 5mm thì bề dày lớp vật liệu h = (10  15)d.
- Khi d = (5  50)mm thì h = (5  10)d.
- Khi d > 50mm thì h = (3  5)d.
* Kích thước của vật liệu trên rây:
Khi vật liệu chuyển động trên bề mặt lưới rây, sẽ có một
số hạt vật liệu nằm lọt trong lỗ lưới rây. Để chúng không bít
lỗ rây và chuyển động ra ngoài thì cần phải tác dụng vào hạt
vật liệu một lực nào đó có giá trò thích hợp.
Giả thiết hạt vật liệu hình cầu, có đường kính là 2r nằm
trên lỗ lưới có kích thước là 2R và góc bít kín là . Để cho hạt
vật liệu bật ra khỏi lỗ ta có điều kiện:
a  g. tg
Trong đó:

a – gia tốc của rây, m/s2

g – gia tốc trọng trường, m/s2
r
1


 phụ thuộc vào tỉ số hai bán kính:
R sin
* Mặt rây:

Mặt rây phải phẳng thì hiệu suất rây mới cao.
* Hình dáng lỗ rây:
Hình tròn hoặc hình oval thì hiệu suất cao nhất còn các hình
dạng khác thì hiệu suất thấp.
2.3. Trộn vật liệu rời:
2.3.1. Mục đích:
Trộn là quá trình tạo một hỗn hợp đồng nhất từ các thành
phần rắn (hay lỏng) khác nhau dưới tác dụng của lực cơ học.
Hỗn hợp đồng nhất có thể là hỗn hợp vật liệu rời khi ta trộn
hai hay nhiều chất rắn với nhau hay là hỗn hợp bột nhão, dẻo
khi ta trộn chất rắn với chất lỏng. Thí dụ như sản xuất thức ăn
gia súc, xi măng, phân bón, mỹ phẩm, thực phẩm đóng hộp,…
Ngoài ra trong công nghiệp quá trình trộn còn giúp tăng
cường quá trình truyền nhiệt hay phản ứng giữa một chất rắn
với một chất khí, thí dụ như quá trình sấy, đốt quặng, polyme
hóa chất dẻo, sản xuất chất xúc tác. Quá trình trộn còn có
thể dùng để tạo một lớp áo bao quanh vật liệu rời như sản
xuất phẩm màu, thuốc nhuộm, dược phẩm, kẹo. Trong trường
hợp này một ít chất lỏng được thêm vào hỗn hợp trộn. Đôi khi
quá trình trộn được kết hợp với quá trình nghiền nhỏ vật liệu.
Khi đó máy trộn có kết cấu chi tiết khác với máy trộn thuần
túy.
2.3.2. Các tính chất ảnh hưởng đến quá trình trộn:

Trang 6


Sự khác biệt nhiều về tính chất của các loại vật liệu như: sự
phân phối cỡ hạt, khối lượng riêng, hình dạng và đặc trưng bề
mặt (như lực tónh điện) có thể làm cho quá trình trộn trở nên

rất khó khăn. Thực tế, các tính chất của vật liệu chi phối quá
trình trộn, những tính chất đó là:
- Sự phân phối cỡ hạt : Sự phân phối quá rộng cỡ hạt
sẽ ảnh hưởng xấu đến quá trình trộn.
- Khối lượng riêng xốp : Khối lượng riêng xốp thay đổi
trong quá trình trộn, có thể giảm do bọng khí trong khối hạt
hoặc tăng do rung động hoặc nén cơ học.
- Khối lượng riêng của vật liệu: Vật liệu đem trộn có
khối lượng riêng khác xa nhau sẽ ảnh hưởng xấu đến quá
trình trộn.
- Hình dạng hạt: Có thể có các dạng phiến, hình trứng,
khối lập phương, cầu, dóa, thanh, sợi, tinh thể hoặc dạng
bất kỳ.
- Đặc trưng bề mặt: Bao gồm diện tích bề mặt và khuynh
hướng tích điện. Lực tónh điện có ảnh hưởng xấu tới quá
trình trộn.
- Đặc trưng lưu chuyển: Đó là góc nghiêng tự nhiên và
khả năng lưu chuyển. Góc nghiêng tự nhiên càng lớn cho
thấy khả năng lưu chuyển càng thấp.
- Tính dễ vỡ (dòn): đây là tính dễ vỡ vụn của vật liệu
trong quá trình sử dụng. Nếu vật liệu chỉ cần trộn mà
không nghiền thì tính chất này ảnh hưởng xấu đến chất
lượng của sản phẩm trộn. Ngoài ra tính chất mài mòn cùa
vật liệu này trên vật liệu khác cũng có ảnh hưởng
tương tự.
- Tính kết dính: Các hạt cùng loại có khuynh hướng kết dính
lại với nhau sẽ cản trở quá trình trộn.
- Độ ẩm của vật liệu: Thường một lượng nhỏ chất lỏng
được thêm vào để giảm bụi hoặc đáp ứng một nhu cầu
đặc biệt (chẳng hạn dầu cho mỹ phẩm). Hỗn hợp vẫn ở

trạng thái khô chứ không phải dạng nhão.
- Khối lượng riêng: Độ nhớt và sức căng bề mặt của
chất lỏng thêm vào tại nhiệt độ làm việc.
- Nhiệt độ giới hạn của vật liệu: Phải chú ý đến sự
biến đổi nhiệt độ có thể xảy ra (như nhiệt phản ứng).
Trước khi chọn lựa một máy trộn cần xem xét kỹ các tính
chất trên của vật liệu đem trộn.
2.3.3. Các quá trình xảy ra trong máy trộn (cơ chế của quá
trình trộn):
Khi trộn vật liệu hạt, các hạt chòu tác dụng của những lực cơ
học có hướng khác nhau và dẫn tới chuyển động của các hạt
trong thể tích khối hạt. Quá trình chuyển động của các hạt phụ
thuộc vào cấu tạo máy trộn, phương pháp tiến hành quá trình
trộn. Trong máy trộn có năm quá trình cơ bản xảy ra:
- Tạo ra các lớp trượt với nhau theo các mặt phẳng trộn cắt.

Trang 7


Chuyển dòch một nhóm hạt từ vò trí này đến vò trí khác trộn đối lưu.
- Thay đổi vò trí từng hạt riêng rẽ – trộn khuếch tán.
- Phân tán từng phân tử do va đập vào thành thiết bò –
trộn va đập.
- Biến dạng và nghiền nhỏ từng bộ phận - trộn nghiền.
Những cơ chế trộn trên xảy ra riêng rẽ hay đồng thời với
những mức độ khác nhau tùy thuộc vào loại máy trộn và vật
liệu trộn.
2.3.4. Đánh giá mức độ đồng đều của hỗn hợp trộn:
Khi trộn một khối lượng a chất A với khối lượng b chất B để
tạo thành hỗn hợp đồng nhất AB thì thành phần của chất A và

B trong hỗn hợp đó là:
a
b
CA 
và C B 
a b
a b
Trong hỗn hợp lý tưởng, CA và CB sẽ như nhau ở mỗi phần
thể tích. Hỗn hợp lý tưởng này chỉ đạt được khi thời gian trộn
tiến tới vô cùng và không có các yếu tố chống lại quá trình
trộn.
Trong thực tế thời gian trộn bò giới hạn, do đó trong hỗn hợp
thực các thành phần CA và CB ở các phần thể tích khác nhau
của hỗn hợp sẽ khác nhau. Nếu sự khác nhau này càng ít thì
hỗn hợp càng gần với hỗn hợp lý tưởng.
Để đánh giá mức độ đồng đều của hỗn hợp thực ta có thể
sử dụng 2 đại lượng sau:
-

a) Độ sai lệch bình phương trung bình :
Nếu trong phần thể tích V i của hỗn hợp thực có thành phần
chất A là CiA và của chất B là CiB, lúc đó “độ sai lệch bình
phương trung bình” của hỗn hợp thực sẽ là:
N

sA 

 (C

A

i 1

N 1
N

sB 

 C iA )2

 (C

B

 C iB )2

i 1

N 1

Với N – số thể tích mẫu Vi
Như vậy sA và sB càng nhỏ thì mức độ đồng đều của hỗn
hợp càng cao (càng gần với hỗn hợp lý tưởng). Gía trò của s A
và sB phụ thuộc cơ bản vào thời gian . Quan hệ đó được biểu
diễn như sau:

s

Trang 8

, h

b) Chỉ số trộn :
Is =

e
s

Với  e : độ lệch chuẩn lý thuyết
CA CB
n
C A C B (N  1)

e 


Is 

N

n. (C A  C iA )2
i 1

Với n : số hạt trong một thể tích mẫu hỗn hợp.
Như vậy IS càng lớn thì mức độ đồng đều của hỗn hợp trộn
càng cao
. Quan hệ giữa chỉ số trộn
IS và thời gian trộn  được trình bày trên hình sau cho quá trình
trộn cát và muối trong máy trộn thùng quay:

IS

, ph
Các lực chống lại quá trình trộn thường là lực tónh điện, luôn
luôn hiện diện trong quá trình trộn bột khô và có ảnh hưởng
rất đáng kể. Các lực này có khuynh hướng chống lại quá trình
trộn hoàn toàn, khi thời gian trộn quá lâu, như trên hình vẽ cho
thấy, quá trình sẽ ngược lại, vật liệu khác nhau có khuynh
hướng tách rời và các vật liệu cùng loại sẽ kết dính lại.
3.

DỤNG CỤ – THIẾT BỊ & PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM :
3.1. Dụng cụ – thiết bò:
3.1.1. Máy nghiền:
Trang 9


Trong bài thí nghiệm này ta sử dụng máy nghiền mòn loại búa
đúc nạp liệu chiều trục.
a) Cấu tạo :
Cấu tạo của máy gồm có 2 bộ phận chính là: vít tải và bộ
phận nghiền.
Vít tải có tác dụng chuyển vật liệu vào bộ phận nghiền.
b) Nguyên tắc hoạt động của máy nghiền búa :
Vật liệu trong máy nghiền búa được nghiền nhỏ do sự va đập
của búa vào vật liệu và chà xát vật liệu giữa búa và
thành máy. Các hạt vật liệu sau khi nghiền có kích thước nhỏ
hơn lỗ lưới phân loại sẽ đi ra ngoài, các hạt có kích thước lớn
hơn lỗ lưới phân loại sẽ được tiếp tục nghiền.

* Máy nghiền được gắn với một Ampere kế để đo cường độ
dòng điện. Ngoài ra trong quá trình thí nghiệm ta còn sử dụng thì
kế để đo thời gian nghiền.
3.1.2. Máy rây:
Trong bài thí nghiệm này ta sử dụng máy rây rung.
a) Cấu tạo :
Gồm có 4 lưới rây: 0.25mm, 0.2mm, 0.16mm, 0.10mm và một
rây cuối cùng kín để hứng vật liệu.
c) Nguyên tắc hoạt động :
Sự rung động được tạo thành nhờ đối trọng quay. Các đóa có
đối trọng được gắn lên trục dẫn động của máy. Khi trục quay thì
các đóa này gây nên lực quán tính làm cho thùng sàng chuyển
động theo các hướng khác nhau  ở lưới trên các hạt lớn được
tách ra, còn ở lưới dưới là các hạt nhỏ.
* Máy rây được gắn với một thì kế để điều chỉnh thời gian
rây.
3.1.3. Máy trộn:
Trong bài thí nghiệm này ta sử dụng máy trộn thùng quay hình
trụ hoạt động gián đoạn.
a) Cấu tạo :
Gồm thùng chứa vật liệu được truyền động quay qua các gối
đỡ hay các trục được gắn với thùng.
Trên thân máy có chế tạo một cửa để nhập và tháo vật
liệu.
b) Nguyên tắc hoạt động :
Khi thùng quay, dưới tác dụng của lực ly tâm, vật liệu trong
thùng sẽ được nâng lên và rơi xuống tạo sự đảo trộn trong khối
vật liệu.
Máy trộn thùng quay có ưu điểm là do cấu tạo đơn giản,
năng suất lớn. Nhưng có nhược điểm là vật liệu có thể dập

nát khi trộn.
* Khi sử dụng máy trộn ta phải kết hợp với việc sử dụng thì
kế để xác đònh thời gian trộn.
3.1.4. Cân: gồm 2 loại là: 500g (với độ chính xác là 0.1g) và
1kg (với độ chính xác là 5g)

Trang 10


3.2. Phương pháp thí nghiệm:
3.2.1. Thí nghiệm nghiền:
- Cân 200g mẫu vật liệu gạo đem nghiền.
- Bật công tắc máy nghiền cho chạy không tải  đo cường
độ dòng điện lúc không tải.
- Cho gạo vào máy, bật công tắc vít tải nhập liệu, bấm thì
kế  đo cường độ dòng điện có tải cực đại. Khi cường độ
dòng điện trở lại giá trò không tải  bấm thì kế để xác
đònh thời gian nghiền.
- Tháo sản phẩm ra khỏi máy nghiền.
3.2.2. Thí nghiệm rây:
* Thí nghiệm xác đònh hiệu suất rây:
- Lấy 80g sản phẩm sau khi nghiền đem rây để xác đònh
hiệu suất rây có kích thước 0,25mm.
- Rây 5 lần, mỗi lần 5 phút, cân lượng vật liệu lọt qua rây.
* Thí nghiệm xác đònh sự phân bố kích thước vật liệu sau khi
nghiền:
- Lấy 80g sản phẩm còn lại đem rây 20 phút, cân lượng vật
liệu tích lũy ở mỗi rây.
3.2.3. Thí nghiệm trộn:
- Cân 1,5 kg đậu xanh và 2,985 kg đậu nành.

- Cho vật liệu vào máy trộn, khởi động máy trộn, bấm thì
kế xác đònh thời gian trộn.
- Dừng máy tại mỗi thời điểm 5" , 15", 30", 60", 120", 300" và
lấy mẫu.
- Lấy mẫu (8 mẫu) tại các điểm theo sơ đồ, đếm số hạt
đậu xanh và hạt đậu nành có trong mỗi mẫu.
Sơ đồ lấy mẫu :
1
2
3
4
5
6
7
8
4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM :
4.1. Thí nghiệm nghiền:
Công suất nghiền: P = 0.0825 (KW)
Hiệu suất máy nghiền: H = 8.37%
4.2. Thí nghiệm rây:
4.2.1. Xác đònh hiệu suất rây:
Lần
rây
1
2
3
4
5

Thời gian

(phút)
5
5
5
5
5

Khối lượng qua
rây Ji (g)
47.3
0.6
0.2
0.1
0.1
Trang 11

 Ji (g)
47.3
47.9
48.1
48.2
48.3


Hiệu suất rây: E = 97.78%
Giản đồ 1: GIẢN ĐỒ Ji THEO SỐ LẦN RÂY
Ji (g)
48.3
7548.
3

48.
2
48.
1
47.
9

47.
3
47.
2
0
Số lần rây

1

2

3

4

4.2.2. Kết quả phân tích rây:
Kích thước
rây (mm)
0.25

Khối lượng
trên rây 
(g)

32.2

0.20

12.5

0.16

6.6

0.10

1.9
Dpn
0.25

Khối lượng
tích lũy  (g)
32.2
12.5 + 32.2 =
44.7
6.6 + 44.7 =
51.3
1.9 + 51.3 =
53.2

LogDpn
-

 n

32.2

Trang 12

Log n
1.50786

Phần khối
lượng tích
lũy 
32.2/ 80 =
0.40250
44.7/ 80 =
0.55875
51.3/ 80 =
0.64125
53.2/ 80 =
0.66500

5


0.2
0.16
0.1

0.6020
6
0.6989
7

0.7958
8
1.0000
0

12.5

1.09691

6.6

0.81954

1.9

0.27875

Giản đồ 2: GIẢN ĐỒ Logn THEO LogDpn
Log
n

1.720
00
1.507
86

1.096
91
0.819
54

0.278
75
0.200
00
1.1000

1.0000

0.7958

0.6989

0.6020

0.5 LogDp
n

Giản đồ 3: GIẢN ĐỒ PHÂN PHỐI TÍCH LŨY CỦA SỰ PHÂN
PHỐI KÍCH THƯỚC CỦA VẬT LIỆU TRÊN RÂY

Trang 13


Dp (mm)

0.4
0.35
0.3
0.25

0.2
0.15
0.1
0.05
0
0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1



4.3. Thí nghiệm trộn:

Gọi A là đậu nành và B là đậu xanh.
CA = 0.66555
CB = 0.33445
Ma

A

B

1

53

72

2

63

52

3

56

46

4

36

96

5

53

27

6

49

68

7

36

32

8

60

35

Tại thời điểm 5"
CiA
(CiA –

(CiA – CA)2
2
CA)
0.424 0.05835
00
0.547 0.01386
83
0.549 0.01358
02
0.272 0.15431
73
0.32068
0.662 0.00001
50
0.418 0.06088
80
0.529 0.01853
41
0.631 0.00115
58

Trang 14

n

IS

834

0.07633

Ma

A

B

1

49

40

2

60

41

3

41

41

4

37

41

5

49

54

6

41

45

7

53

40

8

41

25

Ma

A

B

1

43

68

2

46

66

3

58

63

4

53

62

5

62

53

6

54

62

7

51

67

8

48

58

Ma

A

B

1

51

65

2

63

74

3

69

57

Taïi thôøi ñieåm 15"
CiA
(CiA –
(CiA – CA)2
2
CA)
0.550 0.01322
56
0.594 0.00511
06
0.500 0.02741
00
0.474 0.03655
36
0.16509
0.475 0.03603

73
0.476 0.03565
74
0.569 0.00915
89
0.621 0.00197
21
Taïi thôøi ñieåm 30"
CiA
(CiA –
(CiA – CA)2
2
CA)
0.387 0.07737
39
0.410 0.06494
71
0.479 0.03467
34
0.460 0.04189
87
0.37458
0.539 0.01598
13
0.465 0.04001
52
0.432 0.05445
20
0.452 0.04525
83

Taïi thôøi ñieåm 60"
CiA
(CiA –
(CiA – CA)2
CA)2
0.439 0.05103
0.48240
66
0.459 0.04231
85
0.547 0.01391
62
Trang 15

n

IS

698

0.11628

n

IS

914

0.06746

n

IS

969

0.05773


4

34

73

5

66

73

6

31

103

7

56

34

8

60

60

Ma

A

B

1

40

40

2

41

39

3

54

69

4

38

83

5

55

62

6

68

49

7

42

42

8

51

52

Ma

A

B

1

46

72

2

45

89

3

67

61

4

62

94

5

54

60

6

48

96

7

46

88

0.317
76
0.474
82
0.231
34
0.622
22
0.500

00
Taïi
CiA
0.500
00
0.512
50
0.439
02
0.314
05
0.470
09
0.581
20
0.500
00
0.495
15

0.12096
0.03638
0.18854
0.00188
0.02741
thôøi ñieåm 120"
(CiA –
(CiA – CA)2
2
CA)

0.02741

n

IS

825

0.07594

0.02342
0.05131
0.12355
0.03821

0.32746

0.00712
0.02741
0.02904

Taïi thôøi ñieåm 300"
CiA
(CiA –
n
(CiA – CA)2
2
CA)
0.389 0.07602
0.55810

1048
83
0.335 0.10872
82
0.523 0.02020
44
0.397 0.07189
44
0.473 0.03681
68
0.333 0.11037
33
0.343 0.10386
28

Trang 16

IS
0.05161


8

59

61

0.491
67

0.03024

Giản đồ 4: GIẢN ĐỒ CHỈ SỐ TRỘN THEO THỜI GIAN

IS
0.116
28

0.075
94
0.067
46
0.057
73
0.051
61
0.0
2



0
5 15

30

60

100

120

300
Dựa vào giản đồ 4  thời gian trộn thích hợp là 15".

5. BÀN LUẬN :
Câu 1 : Bàn luận sự thích nghi của đònh luật Bond để tiên
đoán công suất nghiền, đặc biệt chú trọng về các giả
thiết.
Dựa vào phần “Các thuyết về nghiền” đã trình bày trong
phần 2.1.2, ta thấy rằng:
- Thuyết bề mặt của P. R. Rittinger: chỉ có thể áp dụng
đúng đắn trong điều kiện năng lượng cung cấp cho một đơn
vò khối lượng chất rắn là không quá lớn và có thể được
dùng để ước tính cho quá trình nghiền thực với K r được xác

Trang 17


-

-

đònh bằng thực nghiệm trên máy nghiền cùng loại với
máy nghiền thực. Vì có điều kiện ràng buộc về năng
lượng và việc xác đònh hệ số K r rất phức tạp do phải xác
đònh hệ số này ứng với một loại vật liệu và một loại
máy nghiền xác đònh, cho nên thuyết này không có tính
thực tế cao trong việc tiên đoán công suất nghiền.
Thuyết thể tích của Kick: được dựa trên cơ sở của thuyết

phân tích ứng suất của biến dạng dẻo trong giới hạn đàn
hồi. Thuyết này cũng không có giá trò thực tế cao do việc
xác đònh hằng số Kk khá phức tạp.
Đònh luật Bond: đây là đònh luật có tính thực tế nhất trong
việc tiên đoán công suất nghiền. Vì chỉ số công W i đã
bao gồm cả ma sát trong máy nghiền. Đồng thời nó có
giá trò sai khác không nhiều khi tính công suất cho các
máy nghiền khác nhau nhưng cùng loại và dùng cho cả
quá trình nghiền khô lẫn nghiền ướt. Cho nên, đònh luật
này rất thuận tiện cho việc tính toán.

Câu 2 : Nhận xét về hiệu suất rây và nghiền đo được.
So sánh với kết quả trong sách. Giải thích các sai biệt.
* Hiệu suất nghiền: H = 8.37%
Hiệu suất nghiền được tính toán dựa trên các kết quả đo:
- Khối lượng vật liệu đem nghiền M (đo bằng cân).
- Thời gian nghiền (đo bằng thì kế).
- Khối lượng trên rây , để từ đó vẽ đồ thò và tính được
Dp2.
- Cường độ dòng điện lúc có tải cực đại đo bằng Ampere
kế.
Hiệu suất nghiền đo được không cao là do các nguyên nhân
sau:
- Nguyên nhân khách quan:

Do bản thân máy nghiền có hiệu suất không cao.

Do máy rây đã cũ nên trong quá trình hoạt động có
nhiều trục trặc. Đồng thời lưới rây có một vài lỗ thủng
ở giữa, phải bít lại bằng băng keo nên tại những vò trí đó

vật liệu không lọt qua được.
- Nguyên nhân chủ quan:

Do khối lượng vật liệu đem cân chưa được chính xác.

Do bấm thời gian chưa được chính xác.
Tuy nhiên, sai số do 2 nguyên nhân này là rất nhỏ, không
ảnh hưởng lớn đến kết quả.

Do quá trình cân sau khi rây vật liệu. Vì vật liệu lúc
này rất nhỏ và mòn nên rất dễ bay ra môi trường xung
quanh (do có gió). Bên cạnh đó cũng vì vật liệu rất nhỏ
nên còn bám nhiều trên bề mặt rây mà ta chưa lấy hết
ra được.

Trang 18


Do quá trình tính toán: không sử dụng phương pháp bình
phương cực tiểu mà dùng mắt để nhắm chừng đường
thẳng tốt nhất đi qua các điểm (giản đồ 2) cho nên kết
quả thu được có độ chính xác không cao. Tuy nhiên phương
pháp này lại rất nhanh và đơn giản.
Đây là 2 nguyên nhân có ảnh hưởng lớn nhất đến kết
quả tính toán.
* Hiệu suất rây: E = 97.78%
Hiệu suất rây được tính toán dựa trên các kết quả đo:
- Khối lượng vật liệu lọt qua rây sau lần rây thứ nhất (J 1).
- Khối lượng vật liệu có thể lọt qua rây J.a, được xác đònh
dựa vào giản đồ 1.

Hiệu suất rây đo được là cao. Nguyên nhân:
- Do độ ẩm của vật liệu thấp, thuận lợi cho quá trình rây.
- Do bề dày lớp vật liệu trên rây là vừa phải. Lớp vật
liệu nằm ở trên bề mặt sẽ dễ dàng đi xuống phía dưới
để tiếp xúc với bề mặt lưới rây và lọt qua rây.
- Do bề mặt rây phẳng, thuận lợi cho quá trình rây.


Câu 3 : Bàn luận về độ tin cậy của kết quả và các
yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất.
* Kết quả nghiền:
Độ tin cậy của kết quả nghiền là thấp.
Các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến kết quả nghiền:
(như đã trình bày trong phần “Hiệu suất nghiền” ở Câu 2)
* Kết quả rây:
Độ tin cậy của kết quả rây là cao.
Các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến kết quả rây:
- Độ ẩm của vật liệu rây thấp.
- Bề dày lớp vật liệu trên bề mặt rây vừa phải.
- Bề mặt rây phẳng.
- Do có lót lớp giấy ở rây dưới của rây 0.25mm nên khi
cân ta chỉ cần đem cả tờ giấy đi cân. Vì thế không có
việc vật liệu còn bám lại trên rây, cho nên độ chính xác
sẽ cao.
- Do quá trình tính toán đơn giản hơn rất nhiều so với phần
tính hiệu suất nghiền nên giảm được nhiều sai số.
Bên cạnh đó còn một số các yếu tố làm giảm độ tin cậy
của kết quả như: vật liệu mòn dễ bay vào không khí, việc
ước lượng J.a trên giản đồ 1 chưa được chính xác tuyệt đối,…
Nhưng các yếu tố này ảnh hưởng không đáng kể.

* Kết quả trộn:
Độ tin cậy của kết quả trộn là khá cao.
Các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến kết quả trộn:
- Sự phân phối cỡ hạt: vì hạt đậu xanh và đậu nành có kích
thước sai lệch nhiều nên sẽ ảnh hưởng xấu đến quá
trình trộn.
- Thời gian trộn: được xác đònh bằng thì kế (bấm bằng tay)
nên có sai số. Nhưng sai số này không đáng kể.

Trang 19


-

Khối lượng riêng của vật liệu: vì đậu xanh và đậu nành
có khối lượng riêng xấp xỉ nhau nên có tác động tốt
đối với quá trình trộn.
Tính dễ vỡ (dòn): đậu xanh và đậu nành không có tính
chất dễ vỡ vụn nên quá trình trộn diễn ra dễ dàng hơn.
Mẫu được lấy tại nhiều vò trí (theo sơ đồ) nên đảm bảo
được tính đặc trưng của mẫu lấy, làm tăng độ chính xác
của kết quả.
Quá trình tính toán kết quả đơn giản nên hầu như không
có sai số.

Câu 4 : Nhận xét về cách lấy mẫu trong thí nghiệm
trộn.
Mẫu trong thí nghiệm trộn được lấy tại 6 thời điểm khác nhau:
5" , 15", 30", 60", 120" và 300". Tại mỗi thời điểm ta lấy 8 mẫu
theo sơ đồ:

1
2
3
4
5
6
7
8
Ta phải lấy mẫu ở những vò trí như trên để đảm bảo có thể
khảo sát hết toàn bộ khối hạt, làm cho mẫu lấy có tính đặc
trưng và như vậy kết quả sẽ có độ chính xác cao. Bởi vì trong
quá trình trộn không phải tại mọi vò trí đều có sự phân bố các
hạt như nhau, cho nên ta phải lấy tại nhiều vò trí để tính trung bình
của nó. Khối hạt chỉ có sự phân bố đồng đều nhất tại một
thời điểm nào đó trong quá trình trộn mà thôi.
Bên cạnh đó, ta phải lấy mẫu tại 6 thời điểm khác nhau để
khảo sát sự thay đổi của chỉ số trộn theo thời gian. Từ đó tìm
ra được thời điểm mà khối hạt đạt được chỉ số trộn cao nhất.
Đó chính là thời gian mà ta nên tiến hành trộn khối hạt để đạt
được độ đồng đều cao nhất.
6.

PHỤ LỤC :
6.1. Tính toán thí nghiệm nghiền:
6.1.1. Xác đònh đường kính tương đương của hạt gạo:
- Đường kính tương đương của hạt gạo là đường kính của hạt
hình cầu có cùng tỉ số V/S.
V ( / 6)D3tđ D tđ



- Đối với hạt hình cầu:
S
6
D2tđ
- Kích thước trung bình của hạt gạo:
 Dài: L = 6mm
 Đường kính: D = 1.5mm
V
( / 4)D2L
DL


- Coi hạt gạo là hình trụ 
2
S DL  ( / 2)D
4L  2D
D
DL
3DL
31.56
 D tđ 

Nên: tđ 
= 2 (mm)
6
4L  2D
2L  D 26  1.5
Trang 20

Vậy: Dp1 = Dtđ = 2 (mm)
6.1.2. Giản đồ Logn theo LogDpn:
Phương trình đường thẳng: Logn = (b+1)LogDpn + logK’
(*)
Dựa vào giản đồ 2  (*) đi qua 2 điểm (-1.1; 0) và (-0.5; 1.72)
  1.1(b  1)  LogK'0
 b  1 2.86667
 b 1.86667


Nên: 
3.15333
  0.5(b  1)  LogK'1.72  LogK'3.15333  K '10
K (r b1  1)
b 1
D pn 1 0.25

1.25
Với: r =
D pn
0.2
Mà: K’=

K '(b  1) 103.153332.86667

= 4554.72
(r b1  1)
(1.252.86667 1)
6.1.3. Giản đồ phân phối tích lũy của sự phân phối kích
thước của vật liệu trên rây:

 d
KD bp
Phương trình vi phân:
dDp
Suy ra: K =



b
p

d  K D dD

p

 K b1
 4554
.72 b1
Dp  C 
D p  C  1588.854D2p.86667 C
b 1
2.86667
 : khối lượng tích lũy trên kích thước Dp, g
Gọi  là phần khối lượng tích lũy trên kích thước Dp


     19.86D2p.86667 C'
M 80
Khi Dp = 0 thì  = 1  C’ = 1
 =

0.34884

 1 
 1 D p 
   19.86D

  19.86
Theo đònh luật Bond : Dp2 là kích thước của hạt vật liệu sau khi
nghiền sao cho có 80% khối lượng lọt qua rây  Phần khối lượng
tích lũy  = 20% = 0.2
2.86667
p

0.34884

 0.2  1 
 D p2 
 0.326 (mm)

  19.86
6.1.4. Tính công suất nghiền:
Công suất để nghiền vật liệu (nghiền khô) có kích thước D p1
đến kích thước Dp2 là:
1
1
4
P = 19Wi (
)T
(KW)

D p2
D p1
3
Trong đó:
 Wi – chỉ số công. Theo đề bài, Wi = 13KW.h/tấn.
 T – năng suất nghiền, tấn/ phút
M
Với: T =
t
 M – khối lượng vật liệu đem nghiền, tấn
 t – thời gian nghiền, phút
Trang 21


Dp1, Dp2 – kích thước của nguyên liệu và sản phẩm, mm

1
1  20010 6
4
 
Nên: P = 19 13  
= 0.0825 (KW)
3
2
50/ 60
 0.326
6.1.5. Tính hiệu suất máy nghiền:
Công suất tiêu thụ cho động cơ của máy nghiền: P’ = U.I.cos
Trong đó:
 U – điện thế, V

 I – cường độ dòng điện lúc có tải cực đại, A
 cos - hệ số công suất
Nên: P’ = 220 x 5.6 x 0.8 = 985.6 (W) = 0.9856 (KW)
Vậy hiệu suất của máy nghiền:
P
0.0825
H  100% 
100% 8.37%
P'
0.9856


6.2. Tính toán thí nghiệm rây:
6.2.1. Giản đồ Ji theo số lần rây:
Dựa vào giản đồ 1  Đường cong tiệm cận đến đường thẳng Ji
= 48.375
Nên: F.a = 48.375
6.2.2. Tính hiệu suất rây:
J
47.3
E  1 100% 
100%= 97.78%
F.a
48.375
6.3. Tính toán thí nghiệm trộn:
Thành phần của chất A và B trong hỗn hợp lý tưởng là:
a
2.985
CA 


0.66555
a  b 2.985 1.5
CB = 1 – CA = 0.33445
C A C B (N  1)
Is 
N
Chỉ số trộn:
n. (C A  C iA )2
i 1

Trong đó:
 N – số thể tích mẫu Vi. Trong bài thí nghiệm này thì N = 8.
 n – là số hạt trong trường hợp trộn vật liệu rời.
7. TÀI LIỆU THAM KHẢO :
[1]. Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam, “Quá trình và Thiết bò trong
Công Nghệ Hóa Học – Tập 2: Cơ học vật liệu rời”, Nhà xuất
bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1998, 233tr.

Trang 22