Luận Văn Máy Đập Búa

Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
BỘ MÔN VẬT LIỆU SILICAT


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

GVHD:

Hoàng Trung Ngôn

SVTH:

Nguyễn Hữu Toàn

MSSV:

Đỗ Trọng Nguyên

V0202729
V0201758

Thành Phố Hồ Chí Minh - 2005

Chương I : TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu chung
Trong cuộc sống xã hội hiện đại ngày nay, con người luôn bận rộn trong việc làm giàu và
đổi đời, họ cố phát minh ra hàng loạt máy móc kỹ thuật và trang thiết bị hiện đại để giảm
bớt sức lao động của con người. Nhưng đồng thời, họ cũng cho ra đời hàng trăm tấn rác
thải mà không nghĩ về những hậu quả do nó gây ra. Mà phần lớn ở đây là rác thải rắn.


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

Sự hình thành chất thải rắn
Chất thải rắn sinh ra từ hoạt động hàng ngày của con người. Rác sinh hoạt thải ra mọi lúc
mọi nơi trong phạm vi thành phố hoặc khu dân cư, từ các hộ gia đình, khu thương mại,
chợ và các tụ điểm buôn bán, nhà hàng, khách sạn, công viên, khu vui chơi giải trí, các
viện nghiên cứu, trường học, các cơ quan nhà nước…
Cuộc cách mạng về công nghiệp đã mang về nhiều lợi ích cho con người như nâng cao
mức sống, công tác phục vụ ngày càng tốt hơn, nhưng đồng thời cũng sinh ra một lượng
rác thải rắn khá lớn. Những năm đầu thập kỷ 80, chất thải rắn công nghiệp đặc biệt là
chất thải độc hại đã trở thành vấn đề được quan tâm hàng đầu. Cho đến những năm 1990,
khi các thông tin khoa học đang trình bày các vấn đề có thể xảy ra thì rác thải rắn đã liên
tục gây ảnh hưởng đến môi trường và nhiều nước đã phải đầu tư không nhỏ để giải quyết
vấn đề bằng các chương trình môi trường đặc biệt.
Quản lý chất thải rắn là vấn đề then chốt của việc đảm bảo môi trường sống của con
người mà các đô thị phải có kế hoạch tổng thể quản lý chất thải rắn thích hợp mới có thể
xử lý kịp thời và có hiệu quả.


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

Những hợp thành chức năng của một hệ thống quản lý rác thải rắn.

1.2 Các kỹ thuật xử lý chất thải rắn sinh hoạt:
Các công nghệ chủ yếu được thực hiện để xử lý rác thải sinh hoạt bao gồm:


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

 Công nghệ phân loại rác thải:
Tách lọc hỗn hợp rác thải ra 10 nhóm nguyên liệu để phục vụ tái sinh, tái chế, tái sử
dụng, đóng rắn và đốt thu hồi nhiệt sinh. Tận dụng tài nguyên từ rác. Tạo nguyên liệu
cho các công nghệ tái chế tại nhà máy hay cung cấp cho các cơ sở tái chế chuyên
ngành sản xuất các sản phẩm đạt tiêu chuẩn thương mại hóa trên thị trường.
 Công nghệ xử lý tái chế phế thải chất dẻo:
Tách lọc, thu hồi từ rác. Sản xuất nhiều loại sản phẩm nhựa dẻo tái chế thân thiện môi
trường, phục vụ các nhu cầu sinh hoạt, sản xuất của cộng đồng và tạo nguyên liệu cho
ngành nhựa dẻo tái chế.
 Công nghệ xử lý nhiệt:
Đốt các chất thải hữu cơ khó phân hủy, tạo nhiệt cung cấp cho các khâu sấy khô, giảm
ẩm trong dây chuyền xử lý rác thải.
 Công nghệ đóng rắn áp lực:
Tận dụng các phế thải trơ, vô cơ thay thế một phần nguyên liệu để sản xuất các loại
gạch lát đường, bó vỉa hè đường và các loại gạch xây dựng công trình phụ.
 Công nghệ xử lý phân hủy chất thải hữu cơ:
Tái sinh mùn hữu cơ, sản xuất các loại phân bón hữu cơ (hữu cơ vi sinh, hữu cơ
khoáng đa vi lượng, mùn hữu cơ cải tạo đất,…)

Do chất thải rắn sinh hoạt có chứa các thành phần hữu cơ chiếm tỷ trọng lớn (từ 44-50%
trọng lượng) nên ta có thể tận dụng để sản xuất phân hữu cơ, cung cấp cho khu vực ngoại
thành để cải tạo đất nông nghiệp, và như vậy việc áp dụng phương pháp ủ sinh học với
các thành phần hữu cơ sẽ phù hợp.
Ở nước ta quá trình xử lý rác thải chủ yếu là gom thủ công và đem tập trung tại các bãi
rác và chôn lấp. Một bãi chôn rác vệ sinh có vẻ là một giải pháp ít tốn kém nhất, nhưng
thực ra đó chỉ là bề ngoài. Một bãi chôn rác vệ sinh và an toàn đòi hỏi phải được trang bị
các lớp lót đắt tiền để bảo vệ nguồn nước mặt và nước ngầm. Có hệ thống thu và xử lý
khí và nước thải rò rỉ (nước rỉ rác), cũng như hệ thống giám sát bảo đảm an toàn. Một bãi
chôn lấp cần phải đặt xa hơn, xa hơn nữa so với trung tâm thành phố, phí vận chuyển rác
sẽ tăng dần. Hơn thế nữa, quỹ đất dành cho các bãi chôn rác đang ngày càng bị thu hẹp
đến mức báo động và trở thành nguy cơ, bức xúc của toàn xã hội.


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

Vậy vấn đề đặt ra là cần một hệ thống thông minh để xử lý và tận dụng nguồn rác thải
này. Kết hợp hài hòa trong một dây chuyền công nghệ, các giải pháp công nghệ chuyên
biệt truyền thống và hiện đại như một công nghệ tích hợp đa tầng nhằm xử lý triệt để rác
thải phức hợp ở Việt Nam gồm:
 Công nghệ cơ khí để làm chủ, tự thiết kế, chế tạo máy móc, thiết bị, và kết nối liên
hoàn, giảm thiểu sức lao động thủ công nặng nhọc, độc hại
 Công nghệ hóa lý, để xử lý tái chế phế thải dẻo thành nguồn nguyên liệu và sản
phẩm hữu dụng
 Công nghệ hóa nhiệt, để xử lý, đốt các chất hữu cơ khó phân hủy.
 Công nghệ hóa sinh, để xử lý các chất hữu cơ dễ phân hủy, tái sinh mùn hữu cơ vi
sinh, sản xuất phân bón nhằm phục vụ nền công nghiệp bền vững.
 Công nghệ cơ lý, để xử lý đóng rắn các phế thải trơ và vô cơ thành các sản phẩm

hữu dụng, hạn chế chôn lấp.

Nguyên lý phân loại rác thải sinh hoạt


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

Nguyên lý xử lý tài nguyên hóa phế liệu thu hồi từ rác thải


Luận văn tốt nghiệp

2.1 Giới thiệu hệ thống phân loại rác thải

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

Một số hình ảnh của hệ thống tái chế rác của công ty CDEGlobal (Nguồn từ
)

Construction & Demolition Waste Recycling Plants


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

Construction & Demolition Waste Recycling Plants


Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống CD-Waste trong nước.

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

2.2 Các yếu tố làm căn cứ lựa chọn công nghệ xử lý chất thải rắn(CTR)
Để lựa chọn công nghệ xử lý chất thải rắn đô thị phải căn cứ:
-

-

Thành phần, đặc tính và khối lượng chất thải rắn của địa phương.
Điều kiện cụ thể của địa phương:
+ Khí hậu, thổ nhưỡng, địa chất công trình, địa chất thủy văn, thủy văn.
+ Phong tục tập quán.
+ Có diện tích đất đai đáp ứng cho nơi xử lý
Yêu cầu mức độ kỹ thuật, vệ sinh môi trường.
Trình độ KHKT và năng lực cán bộ, công nhân
Nhu cầu của thị trường về sử dụng các sản phẩm từ việc xử lý chất thải rắn

Khả năng tài chính địa phương (vốn đầu tư, vận hành, duy tu sửa chữa)
Độ tin cậy của công nghệ trong quá trình hoạt động

2.3 Các nguyên tắc và tiêu chí lựa chọn công nghệ xử lý chất thải rắn
Nguyên tắc lựa chọn công nghệ
-

Tiếp cận với những công nghệ tiên tiến và những kinh nghiệm trong xử lý rác thải
rắn ở trong và ngoài nước (phải hiểu rõ công nghệ trước khi chọn)
Công nghệ đơn giản nhưng không lạc hậu, bảm đảm xử lý có hiệu quả, an toàn và
không gây ô nhiểm môi trường.
Giá thành có thể chấp nhận trong điều kiện địa phương
Cố gắng tận thu những giá trị của chất thải rắn để tái tạo tài nguyên

Các tiêu chí cơ bản để đánh giá công nghệ khi lựa chọn
-

-

-

Sự thích hợp với điều kiện thực tế địa phương (khối lượng, thành phần, tính chất
CTR, điều kiện tự nhiên, tài chính, trình độ phát triển kinh tế - xã hội và khoa học
kỹ thuật, nhu cầu của thị trường tiêu thụ sản phẩm…v.v. )
Tiêu chí môi trường: Mức độ và hiệu quả giải quyết nhiệm vụ vệ sinh môi trường
của công nghệ (dựa theo tiêu chí môi trường và đánh giá nhanh tác động môi
trường)
Tiêu chí kinh tế: Ý nghĩa thiết thực của công nghệ xử lý định chọn trong nền kinh
tế quốc dân và riêng từng địa phương.
Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của công nghệ xử lý bao gồm:

+ Vốn đầu tư ban đầu
+ Chi phí vận hành
+ Hiệu quả và thời gian hoàn vốn của công trình xử lý
+ Số lượng việc làm được tạo ra
+ Mức tiêu thụ năng lượng điện, nước
+ Thời gian xây dựng và hoạt động


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

+ Công suất xử lý ở mức cao nhất và trung bình
+ Nhân công và mức độ cơ giới hóa sản xuất.

CHƯƠNG II:LÝ THUYẾT ĐẬP NGHIỀN
Các khái niệm cơ bản
1. Vai trò của đập nghiền
Đập nghiền vật liệu là quá trình làm cho các vật liệu rắn bị vỡ ra thành các vật liệu có
kích thước nhỏ hơn.


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

Trong quá trình đập nghiền, dưới tác dụng của ngọai lực hạt vật liệu bị phá vỡ thành
nhiều hạt vật liệu nhỏ hơn (làm tăng diện tích bề mặt riêng ) tạo điều kiện để dễ dàng
hòan thành tốt các quá trình hóa lý xảy ra liên tiếp theo sau đó.
Khi đập nghiền phải tiêu tốn năng lượng để phá vỡ liên kết hóa học giữa các phân tử và

tạo ra diện tích mới sinh của vật liệu. Lượng năng lượng này phụ thuộc vào các yếu tố
như: hình dạng và kích thước hạt vật liệu, bản chất và cơ cấu hoạt động của các máy
đập nghiền.
2. Các phương pháp đập nghiền cơ bản
Có 4 phương pháp cơ bản để làm thay đổi kích thước hạt vật liệu.
Va đập (impact): kết quả của sự va chạm tức thời của các vật liệu. Ở phương pháp này,
các vật liệu chuyển động va chạm với nhau bị vỡ thành các hạt có kích thước nhỏ hơn
hoặc vật liệu nằm trên một bề mặt rồi bị vật khác va chạm vào nó làm nó bị vỡ ra.
Mài (Attrition): vật liệu bị đập nhỏ nằm giữa 2 bề mặt chuyển động (thường là ngươc
chiều), lực đập nghiền là lực ma sát.
Trượt (Shear): có 2 hình thức là cắt (trimming) và bổ (cleaving), vật liệu bị đập bởi
các vật hình nêm tác động lên nó.
Ép (Compression): vật liệu bị kẹp giữa 2 mặt phẳng và bị ép bởi các lực tăng dần cho
đến khi nó bị vỡ ra, ứng dụng trong máy đập hàm.

4 phương pháp đập nghiền cơ bản

3. Các sơ đồ đập nghiền
Chu trình hở: vật liệu chỉ qua máy đập nghiền 1 lần.




Dùng cho đập thô và trung bình.



Nếu vật liệu có lẫn các hạt có kích thước phù hợp với yêu cầu người ta có
thể sàn phân loại trước rồi mới tiến hành đập.

Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

SƠ ĐỒ CHU TRÌNH HỞ
Chu trình kín: vật liệu có thể qua máy đập nghiền nhiều lần.




Sản phẩm sau khi đập nghiền được sàn phân lọai để tách các hạt thô quay
về đập nghiền tiếp tục.



Năng suất của quá trình đập nghiền tăng, giảm chi phí năng lượng.



Áp dụng khi yêu cầu kích thước hạt có độ đồng nhất cao, hay nghiền mịn.


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

SƠ ĐỒ CHU TRÌNH KÍN
4. Một số tính chất cơ bản của vật liệu
Độ bền và độ cứng.






Độ bền của vật liệu đặc trưng cho khả năng chống phá hủy của chúng dưới
tác dụng của ngọai lục. Độ bền được biểu thị bằng giới hạn chịu nén của R n
(kG/cm2) của vật liệu và được chia làm 4 lọai:
▬

Kém bền:

<100 (than đá, gạch đỏ…)

▬

Trung bình:

100-500 (cát kết)

▬

Bền:

500-2500 (đá vôi, hoa cương, xỉ lò cao…)

▬

Rất bền

>2500 (đá quazt, đá diabaz,…)

Độ cứng: hiện nay độ cứng chủ yếu xác định bằng thang 10 bậc do nhà
khoáng vật người Đức Fr. Mohs đề xuất với 10 vật liệu chuẩn từ mềm tới
cứng:


Luận văn tốt nghiệp
Lọai
Mềm
Trung bình

Cứng


GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu
Độ cứng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Vật liệu chuẩn

Talc
Thạch cao
Can xit
Florit
Apatit
Tràng thạch
Đá quắc
Topa
Corandong
Kim cương

Tính chất
Dễ vạch bằng móng tay
Vạch bằng móng tay
Dễ vạch bằng dao
Khó vạch bằng dao
Không vạch dược bằng dao
Cứng bằng kính cửa sổ
Vạch được thủy tinh
Vạch được thủy tinh
Cắt được thủy tinh
Cắt được thủy tinh

Độ giòn

-

Đặc trưng cho khả năng bị phá hủy của vật liệu dưới tác động của lực va đập. Độ
giòn khác rất lớn giữa giới hạn bền nén và bền kéo.

-

Cấu trúc và kích thước tinh thể ảnh hưởng đến tính giòn. Cấu trúc còn quyết định
hình dạng của hạt khi vỡ ra trong quá trình nghiền. Vd: Galen (PbS) vỡ thành hình
khối vuông, mica vỡ thành miếng mỏng, magnetit vỡ thành các hạt tròn.


Hệ số khả năng đập nghiền của vật liệu

-

Hệ số khả năng đập nghiền là tỷ số giữa năng lượng tiêu tốn riêng khi đập nghiền
vật liệu chuẩn và các loại vật liệu khác với cùng mức độ và trạng thái đập nghiền.

-

Hệ số này càng lớn, vật liệu càng dễ đập nghiền. Nếu lấy hệ số khả năng đập
nghiền của vật liệu chuẩn là 1.0 (clinker lò quay trung bình) thì hệ số khả năng đập
nghiền của một số vật liệu sau:

Vật liệu
Clinker lò quay trung bình
Clinker lò quay dễ đập nghiền
Clinker lò quay khó đập nghiền
Clinker lò đứng tự động
Clinker lò đứng thủ công
Diệp thạch
Xỉ lò cao trung bình
Cát
Đá hoa cương to hạt

Tràng thạch
Vôi sống
Talc
Than đá

Hệ số khả năng đập nghiền
1,0
1,1
0.8 - 0.9
1,15 - 1,25
1,3 – 1,4
0,9
1.0
0.6-0.7
0.9
0.8-0.9
1.64
1.04-2.02
0.75-1.34


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

Khi làm việc với các lọai vật liệu khác có độ giòn khác nhau thì tính năng này của
máy cũng thay đổi theo. Tính giòn tăng lên thì năng lượng nghiền giảm đi và năng suất
tăng lên.
5. Môt số tính toán cơ bản cho vật liệu rời
Kích thước hạt



Vật liệu trước và sau khi nghiền thường có hình dạng và kích thước khác nhau. Để tính
toán người ta đưa ra khái niệm kích thước (đường kính) trung bình.
Kích thước trung bình của một cục vật liệu tính theo một trong những công thức sau:


Trung bình cộng:
(II.1)



Trung bình nhân:
(II.2)
l,b,h: chiều dài, chiều rộng, chiều cao lớn nhất của cục vật liệu



Kích thước trung bình của một nhóm hạt.
(II.3)
Dmax, Dmin kích thước hạt vật liệu lớn nhất và bé nhất.



Kích thước trung bình của hỗn hợp nhiều nhóm hạt:
(II.4)
,,,: kích thước trung bình của nhóm i.
a1, a2,…, an: trọng lượng của nhóm 1,2,…,n trong hỗn hợp.
Mức độ đập nghiền




Đối với hạt vật liệu:
(II.5)



Đối với một nhóm hạt vật liệu:
(II.6)



Đối với hỗn hợp nhiều nhóm vật liệu:
(II.7)
với D, d là kích thước trước và sau khi đập.


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

Phân loại các máy đập nghiền
Tùy theo chỉ tiêu đánh giá người ta có thể phân loại các máy đập nghiền theo nhiều các
khác nhau.
1. Căn cứ vào kích thước sản phẩm
Người ta qui ước chia quá trình đập nghiền thành các giai đoạn sau:
Giaiđoạn
Đập thô

Đập trung bình
Đập
Đậpnhỏ
Đập mịn
Nghiền thô
Nghiền
Nghiền mịn

Kích thước sản phẩm (mm)
>100
100 – 30
30 – 3
3 – 0,5
0,5 – 0,1
<0,1

2. Căn cứ vào nguyên lí và kết cấu máy
Máy đập
Máy đập hàm
Máy đập nón
Máy đập trục
Máy đập búa
Máy đập va đập đàn hồi
Máy nghiền bánh xe

Máy nghiền
Máy nghiền bi
Máy nghiền con lăn
Máy nghiền búa
Máy nghiền khí nén

Máy nghiền rung
Máy nghiền tia năng lượng

3. Một số máy đập nghiền trong thực tế sản xuất

MÁY ĐẬP HÀM

Hệ số i
2–5
5 – 10
10 – 30
>30
>100
>500


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

MÁY ĐẬP CON LĂN

MÁY ĐẬP VA ĐẬP


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

MÁY NGHIỀN BI

MÁY ĐẬP NÓN


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

MÁY DẬP BÚA 1 ROTO

MÁY ĐẬP THÙNG QUAY


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

CHƯƠNG 3: MÁY NGHIỀN BÚA
Máy đập búa được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để đập các vật liệu mềm hoặc có
độ bền trung bình như: đá vôi, đá phấn, đất sét khô, than đá, samốt, mảnh thủy tinh,…
Nguyên lý làm việc: vật liệu bị đập vỡ thành các hạt nhỏ hơn do các nguyên nhân sau:
▬ Do búa quay quanh trục với động năng đủ lớn va đập vào vật liệu đồng thời các
vật liệu tự va đập vào nhau.
▬ Vật liệu văng vào tấm đập và bị vỡ ra.
▬ Khi búa quay vật liệu bị đập giữa búa và tấm lót, hoặc bị đập giữa búa và tấm
ghi.
I. Phân loại
Tùy theo cách thức làm việc, kết cấu máy,…người ta
phân loại máy đập búa như sau:
1. Theo số trục mang búa ( rôto)



Máy đập búa 1 rôto: máy chỉ có 1 trục và
các búa phân bố đều doc theo trục (i =
30 – 40).



Máy đập búa 2 rôto: 2 trục búa song
song và quay ngược chiều nhau.


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

2. Theo phương pháp treo búa vào rôto:


Búa lắp lỏng: để đập trung bình và đập nhỏ vật liệu.



Búa lắp cứng: để đập thô các vật liệu, cũng có trường hợp sử dụng làm máy
nghiền để nghiền mịn các vật liệu.

3. Theo cách tiếp liệu vào máy


Tiếp liệu theo phương tiếp



Cùng chiều quay rôto



Ngược chiều quay rôto



Tiếp liệu theo phương thẳng đứng.

II. Ưu nhược điểm
1. Ưu:


Cấu tạo đơn giản, trọng lượng nhỏ, kích thước bé.



Làm việc với độ tin cậy cao và liên tục.



Năng suất cao và mức độ đập nghiền lớn (i = 10 – 90).



Máy có ghi tức là có quá trình phân loại trong khi đập. Tránh lãng phí năng

lượng do đập nghiền các hạt đã đạt yêu cầu.

2. Nhược:


Các chi tiết máy, nhất là ghi và búa rất mau bị mòn.



Không đập được các vật liệu ẩm (w >15%) vì lúc đó khe ghi bị bịt kín.



Khi có dị vật cứng rơi vào máy rất dễ bị hỏng.



Rôto của máy quay với vận tốc lớn vì thế phải cân chỉnh Rôto thật cẩn thận
để tránh làm mất cần bằng máy.


Luận văn tốt nghiệp

GVHD:Ts.Bùi Trọng Hiếu

III. Cấu tạo chi tiết máy đập búa:
Tùy theo từng loại máy, loại vật liệu đem đập, yêu cầu của vật liệu khi ra khỏi máy mà
máy đập búa có cấu tạo rất khác nhau. Trong khuôn khổ ĐAMH này chỉ trình bày cấu
tạo chi tiết của máy đập búa 1 rôto nhiều đĩa búa có búa lắp lỏng là loại máy mà ta sẽ
thiết kế.

Các bộ phận chính của máy được mô tả như ở hình vẽ:

MẶT CẮT DỌC VÀ NGANG MÁY ĐẬP BÚA