Tài liệu Thiết kế thiết bị nghiền bi liên tục dạng ống, ứng dụng vào nghiền đá vôi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ  ------ ------ ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG NGHIỀN BI GIÁN ĐOẠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Ngô Trương Ngọc Mai SINH VIÊN THỰC HIỆN Tháng 5/2019 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn trường Đại học Cần Thơ, quý thầy cô Khoa Công nghệ đã tạo điều kiện cho em hoàn thành môn học Đồ án quá trình thiết bị với đề tài “Thiết kế hệ thống nghiền bi gián đoạn”. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Ngô Trương Ngọc Mai đã trực tiếp hướng dẫn đề tài, tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn thành đồ án này. Mặc dù em đã cố gắng để hoàn thành đồ án một cách hoàn chỉnh nhất, nhưng do hạn chế về kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm nên quá trình tính toán và bản vẽ của thiết bị không thể tránh được sai sót. Vì thế, em rất mong nhận được sự góp ý nhận xét của quý thầy cô để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn. Xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN...............................................................................................................2 MỤC LỤC..................................................................................................................... 3 TÓM TẮT..................................................................................................................... 5 DANH MỤC HÌNH......................................................................................................6 DANH MỤC BẢNG.....................................................................................................7 CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU.................................................................................................8 1.1 Lý thuyết về phương pháp nghiền............................................................................8 1.1.1 Khái niệm về phương pháp nghiền...............................................................8 1.1.2 Các loại máy nghiền......................................................................................8 1.1.2.1 Máy nghiền hạt......................................................................................8 1.1.2.2 Máy nghiền bột....................................................................................10 1.2 Giới thiệu về nguồn nguyên liệu............................................................................11 1.2.1 Trữ lượng đá vôi ở Việt Nam......................................................................11 1.2.2 Các tính chất của đá vôi..............................................................................12 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN VÀ SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.............................................................................................................14 2.1 Chọn phương pháp nghiền.....................................................................................14 2.2 Sơ đồ quy trình công nghệ.....................................................................................14 2.2.1 Sơ đồ...........................................................................................................14 2.2.2 Thuyết minh quy trình................................................................................14 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CHI TIẾT.........................................................................15 3.1 Quy trình tính toán.................................................................................................15 3.2 Tính toán thiết bị chính..........................................................................................16 3.2.1 Thiết kế kết cấu máy...................................................................................16 3.2.1.1 Tính đường kính trong và chiều dài vỏ máy nghiền.............................16 3.2.1.2 Tính bề dày của thùng..........................................................................17 3.2.1.3 Tấm lót.................................................................................................17 3.2.1.4 Vách ngăn (ghi)....................................................................................20 3.2.1.5 Cửa thăm..............................................................................................21 3.2.1.6 Tính toán cơ cấu nạp liệu và tháo liệu..................................................21 3.2.1.7 Mặt bích...............................................................................................22 3.2.1.8 Tính ổ trượt..........................................................................................23 i 3.2.2. Thiết kế động học cho máy........................................................................25 3.2.2.1 Xác định số vòng quay tới hạn của thùng............................................25 3.2.2.2 Xác định số vòng quay thích hợp của thùng nghiền.............................26 3.2.2.3 Xác định kích thước bi nghiền và lượng bi cần thiết trong máy nghiền ......................................................................................................................... 29 3.2.2.4 Tính khối lượng vật liệu trong thùng...................................................30 3.3 Tính thiết bị phụ trợ...............................................................................................31 3.3.1 Tính hộp giảm tốc.......................................................................................31 3.3.1.1 Chọn động cơ điện...............................................................................31 3.3.1.2 Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí...............................................31 3.3.1.3 Chọn vật liệu thiết kế...........................................................................32 3.3.1.4 Chọn các thông số bánh răng trong hộp giảm tốc................................32 3.4 Kiểm tra bền..........................................................................................................34 3.4.1 Tính trọng lực của phần quay......................................................................34 3.4.1.1 Trọng lượng của ống nghiền cùng các tấm lót.....................................34 3.4.1.2 Trọng lượng của hai mặt bích đầu ống nghiền:...................................35 3.4.1.3 Trọng lượng của hai vách ngăn:...........................................................36 3.4.2 Tính trọng lượng của bi và vật liệu.............................................................36 3.4.3 Tính lực ly tâm............................................................................................36 3.4.4 Tính toán bền..............................................................................................37 3.4.4.1 Tính bền cho thân thùng.......................................................................37 3.4.4.2 Tính bền cho bulông ghép mặt bích.....................................................38 3.5 Tính toán chi phí lắp đặt thiết bị.............................................................................39 3.6 So sánh với các động cơ được bán trên thị trường.................................................40 CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ.................................................................41 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................42 TÓM TẮT Đồ án này tập trung vào thiết kế thiết bị nghiền bi liên tục dạng ống, ứng dụng vào nghiền đá vôi phục vụ cho sản xuất gốm sứ. Thiết bị được thiết kế tương đối hoàn chỉnh phù hợp với các thông số của một số thiết bị được công bố trên thị trường. Với công suất 13 tấn/giờ, máy nghiền bi này có khả năng cung cấp một số lượng lớn bột đá vôi cho các cơ sở sản xuất gốm sứ. iii DANH MỤC HÌNH Hình 1-1 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền má chuyển động đơn giản.................................8 Hình 1-2 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền nón trục neo......................................................9 Hình 1-3 Máy nghiền đĩa.............................................................................................10 Hình 1-4 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền bi....................................................................11 Hình 3-1 Sơ đồ quy trình tính toán..............................................................................15 Hình 3-2 Tấm lót ngăn một..........................................................................................18 Hình 3-3 Tấm lót ngăn hai...........................................................................................19 Hình 3-4 Vách ghi.......................................................................................................20 Hình 3-5 Kiểu lắp mặt bích..........................................................................................23 Hình 3-6 Mô tả sự chuyển động của viên bi trong thùng nghiền.................................26 Hình 3-7 Quỹ đạo chuyển động của bi trong thùng nghiền..........................................27 Hình 3-8 Mặt bích........................................................................................................36 Hình 3-9 Biểu đồ phân bố nội lực trong thùng nghiền.................................................37 DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1 Các tính chất vật lý của đá vôi.....................................................................12 Bảng 1-2 Các thành phần hóa học chủ yếu trong đá vôi..............................................13 Bảng 3-1 Kết quả tính toán các thông số cơ bản của thùng nghiền..............................17 Bảng 3-2 Các thông số kích thuật của mặt bích...........................................................23 Bảng 3-3 Công suất – Tỷ số truyền – Số vòng quay – Mômen....................................32 Bảng 3-4 Các thông số kỹ thuật của bộ truyền bánh răng nghiêng..............................33 Bảng 3-5 Công thức tính các thông số của bánh răng..................................................34 Bảng 3-6 Chi phí của các chi tiết trong máy nghiền bi................................................39 Bảng 3-7 Các thông số của máy..................................................................................40 Bảng 3-8 Các loại máy được bán trên thị trường.........................................................40 v CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý thuyết về phương pháp nghiền 1.1.1 Khái niệm về phương pháp nghiền Nghiền là quá trình làm giảm kích thước của vật liệu rắn dưới tác dụng của ngoại lực nhằm phá vỡ lực liên kết giữa các phân tử trong vật liệu. Mức độ đập nghiền là tỉ số kích thước lớn nhất của vật liệu trước khi đập (Dmax) và kích thước lớn nhất của vật liệu sau khi đập (dmax) . Trong công nghiệp xi măng tỉ số này nằm trong khoảng giới hạn từ 5 đến 15. Quá trình đập nhỏ có thể thực hiện theo 1, 2 hay 3 giai đoạn phụ thuộc vào yêu cầu của nguyên vật liệu sau khi đập và đặc tính kỹ thuật của thiết bị đập sử dụng. Năng lượng tiêu tốn phải nhỏ nhất, chỉ đập nghiền đến mức độ cần thiết, dễ sửa chữa và thay thế các chi tiết bị hư hỏng trong máy, sản phẩm thu được phải tương đối đồng đều về kích thước, phải có khả năng điều chỉnh mức độ đập nghiền dễ dàng, khi lựa chọn máy cần căn cứ vào tính chất vật liệu cần đập nghiền để lựa chọn máy thích hợp. 1.1.2 Các loại máy nghiền 1.1.2.1 Máy nghiền má (máy đập hàm) Trong máy nghiền má, sự giảm kích thước vật liệu nạp vào là do vật liệu bị ép giữa hai má được lót bằng các tấm lót có khía làm bằng thép cứng. Một má cố định còn một má chuyển động tịnh tiến qua lại nhờ trục khủy. Tùy theo hình dạng quỹ đạo chuyển động của má nghiền có thể phân thành:  Máy nghiền má chuyển động đơn giản: má nghiền di động được treo trên trục cố định, vì vậy quỹ đạo chuyển động của mỗi điểm trên má nghiền là một đường cong, lực nén ở phần cửa nạp là lớn, tấm lót ít bị mài mòn do đó thời gian sử dụng tấm lót được kéo dài. Nhưng do hành trình ép nhỏ nên khả năng ép vở vật liệu giảm, thời gian phá vở vật liệu tăng lên, năng suất máy giảm.  Máy nghiền má chuyển động phức tạp: má nghiền được treo trực tiếp vào trục lệch tâm. Quỹ đạo chuyển động của các điểm trên máy nghiền là 1 những đường cong khép kính, càng gần điểm treo của trục thì quỹ đạo chuyển động càng gần có dạng hình tròn. Do có hành trình chuyển động lớn nên khả năng ép và mài mòn tăng, khả năng nghiền nhỏ tăng nhưng lại làm tăng nhanh sự mài mòn tấm lót và tăng công suất động cơ. Công dụng: chủ yếu dùng để đập thô và đập trung bình các vật liệu có độ bền nén trên 2000 kg.cm-3. Ưu điểm: năng suất cao, kết cấu đơn giản, giá thành hạ và không yêu cầu công nhân có tay nghề cao, kích thước máy gọn, có thể đập nghiền được các vật liệu có độ cứng cao. Nhược điểm: máy chỉ làm việc nửa chu kỳ, rung và lắc do vật liệu di chuyển không cân bằng, vì thế móng máy cần phải xây chắc chắn, tiêu hao năng lượng lớn. 1.1.2.2 Máy nghiền nón Trong máy nghiền nón, sự đập vỡ vật liệu xảy ra giữa nón cố định (buồng đập và nón di động (nón đập) nằm trong buồn đập. Có hai loại máy nghiền nón là máy nghiền nón trục treo (còn gọi là máy nghiền gates và máy nghiền nón trục côngson (còn gọi là máy nghiền simons). Trong cả hai loại máy này, khoảng cách giữa bề mặt của hai nón điều giảm xuống theo hướng ra của vật liệu. Công dụng: được sử dụng để đập thô, đập trung bình và đập nhỏ các vật liệu rắn. Ưu điểm: năng lượng tiêu hao riêng cho một tấn sản phẩm nhỏ hơn máy nghiền má, vì trong máy này vật liệu không nhưng bị ép mà còn bị uốn. Năng suất cao, chuyển động êm vì không có tải trọng động và quá trình làm việc liên tục trong cả vòng quay nên không cần đến vô lăng trượt tải. Kích thước sản phẩm đồng nhất. Nhược điểm: kết cấu máy phức tạp, nặng nề, giá thành cao và sữa chữa máy phức tạp. Chiều cao của máy lớn. Với cùng một năng suất, máy đập hàm có thể đập được vật liệu to hơn. 1.1.2.3 Máy nghiền trục Quá trình nghiền vật liệu dựa trên cơ sở vật liệu được nghiền nhỏ dưới áp lực của hai trục khi vật liệu rơi vào khe giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau. Kích thước của vật liệu ra khỏi máy phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai trục và có thể điều chỉnh được. Máy đập trục có thể có loại đập trục đơn, loại đập trục đôi và loại đập trục ba. Công dụng: dùng để đập lần hai (đập trung bình và đập nhỏ) các loại vật lệu như: đá vôi, đá sét, đá phấn, than….. đã nung. Máy này cũng được sử dụng rộng rải để nghiền các vật liệu mềm hoặc dẻo nhớt như đất sét, cao lanh. Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, ổn định, tiêu hao năng lượng ít so với máy nghiền nón. Nhược điểm: nghiền đập vật liệu kém hiệu quả. Khi đập trục nhẵn sản phẩm có khi ra ở dạng tấm phẳng không mong muốn, năng suất thấp, mức độ nghiền và chất lượng không cao. 1.1.2.4 Máy đập búa Trong máy đập búa, vật liệu nạp vào được đập nhỏ do tác dụng va đập của các búa đập rắn trên rôto quay với tốc độ cao, do sự va đập của vật liệu với thành máy đập hoặc do tác dụng va đập của vật liệu với nhau. Máy đập búa là máy đập rất phổ biến trong công nghiệp xi măng được sử dụng để đập đá vôi và đá phấn. Máy đập búa có hai dạng là máy đập búa thông thường (một rôto hay hai rôto) và máy đập búa phản kích:  Máy đập búa một hay hai rôto: đây là thiết bị được sử dụng rộng rải trong công nghiệp xi măng để đập đá vôi, đất sét hay than. Vật liệu nạp vào được đập sơ bộ bằng các búa đập, các hạt nhỏ lọt qua ghi còn các hạt lớn nằm trên ghi lại được đập tiếp lần hai. Kích thước sản phẩm phụ thuộc vào khoảng cách giữa các ghi và có thể điều chỉnh được.  Máy đập búa phản kích: quá trình đập nhỏ vật liệu trải qua ba quá trình. Quá trình đập đầu tiên chủ yếu xảy ra khi các phân tử đập gắn trên rôto đập vào vật liệu. các tấm chắn lắp trong máy đập búa có tác dụng giữ vật liệu ở trong buồng đập, tại đó nó lại chịu tác động của các búa đập, cứ thế cho đến khi các hạt lọt qua khe hở giữa rôto và mép dưới của tấm chắn. Quá trình đập thứ hai khi vật liệu đập va vào tấm chắn. Quá trình thứ ba khi các hạt vật liệu 3 va vào nhau. Với loại máy đập này, va đập là lực chủ yếu phá vỡ vật liệu và sự phá vỡ xảy ra theo các vết nứt hình thành trong cục vật liệu. 1.1.3 QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ NGHIỀN MỊN 1.1.3.1 Máy nghiền đĩa Công dụng: máy nghiền đĩa được sử dụng trong ngành chế biến lương thực, thực phẩm, sản xuất tinh bột, sản xuất giấy. Ưu điểm: kích thước sản phẩm nhỏ, độ mịn cao. Nhược điểm: công suất nghiền thấp, năng lượng tiêu hao riêng lớn so với các loại máy nghiền khác nên khả năng và phạm vi sử dụng ngày càng hạn chế. Chỉ để nghiền những loại vật liệu khô. 1.1.3.2 Máy nghiền bi Công dụng: máy có thể dùng nghiền khô, nghiền mịn hoặc rất mịn. Trong lĩnh vực công nghiệp sản xuất vật liệu xậy dựng, máy nghiền bi là máy chủ đạo để nghiền bột vật liệu. Ưu điểm: có thể sấy nghiền đồng thời trong cùng một máy, cấu tạo tương đối đơn giản, làm việc ổn định và tin cậy. Sử dụng dễ dàng và mức độ đập nghiền cao, ổn định. Vật liệu nghiền được trộn khá đồng nhất. Nhược điểm: tốc độ chuyển động của bi đạn nhỏ, làm hạn chế số vòng quay của máy nghiền. Tất cả bi đạn trong máy nghiền không đồng thời tham gia làm việc. Kích thước lớn, máy nặng và làm việc ồn, tiêu hao năng lượng điện riêng lớn, momen mở máy lớn. Nguyên lý làm việc: máy nghiền bi là một ống thép hình trụ, bên trong có vật liệu nghiền làm bằng thép hình dạng và kích thước khác nhau. Khi thùng máy nghiền quay, các viên bi dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ nâng lên đến một độ cao nhất định, khi đó trọng lượng của các viên bi sẽ lớn hơn so với lực ly tâm, các viên bi sẽ rơi suống đập vở vật liệu nghiền. sự quay của thùng nghiền còn làm các viên bi chuyển động trược tương đối với nhau, gây ra sự trà xát vật liệu nghiền khi nó bị lọt vào giữa các viên bi. Vật liệu chuyển động dọc theo chiều dài của thùng nghiền do áp lực từ phía đầu vào của thùng nghiền tạo ra bởi dòng nạp liên tục vào máy. Vật liệu nạp vào càng nhiều thì sản phẩm nghiền ở đầu ra càng lớn, tuy nhiên thời gian vật liệu ở trong máy nghiền sẽ giảm, do đó sản phẩm nghiền sẽ có kích cở hạt thô hơn. 1.1.3.3Máy nghiền bánh xe Công dụng: dùng để nghiền nhỏ và nghiền bột thô các loại vật liệu khác nhau như đất sét đá vôi, cát…. Ưu điểm: làm việc tin cậy, thay thế các chi tiếc bị hỏng nhanh. Có thể nghiền vật liệu kích thước khá lớn, mức độ đập nghiền lớn, dể điều chỉnh độ mịn trong khoảng tương đối rộng. Có thể nghiền được vật liệu dẻo, ẩm, đồng thời cải thiện tính chất của chúng khi nghiền trộn. Nhược điểm: cấu tạo máy cồng kềnh, nặng nề, sữa chữa máy phức tạp. năng lượng tiêu hao lớn, năng suất máy thấp hơn so với trọng lượng máy và giá thành. 1.2 Giới thiệu về nguồn nguyên liệu 1.2.1 Trữ lượng đá vôi ở Việt Nam Ở Việt Nam, có khoảng 125 tụ khoáng đá vôi đã được tìm kiếm và thăm dò, trữ lượng ước đạt 13 tỷ tấn, tài nguyên dự báo khoảng 120 tỷ tấn. Hầu hết các mỏ đá vôi ở nước ta phân bố tập trung ở các tỉnh phía Bắc và cực Nam. Đá vôi ở Bắc Sơn và Đồng Giao phân bố rộng và có tiềm năng lớn hơn cả [3]. Tại Kiên Giang có 440 triệu tấn đá vôi, có khả năng khai thác 342 triệu tấn. Trong đó, trữ lượng phục vụ cho công nghiệp là 235 triệu tấn, đủ nguyên liệu để sản xuất 4,6 triệu tấn clinker/năm trong suốt 40 năm. Nghệ An là một trong số ít tỉnh ở Việt Nam có trữ lượng đá vôi rất lớn khoảng 2.361 triệu mét khối, phân bố hầu hết khắp các huyện trong tỉnh. Bốn vùng ở Nghệ An có trữ lượng đá vôi tập trung lớn, có chất lượng cao là: vùng Tân Kỳ khoảng 2,7 tỷ tấn, vùng Hoàng Mai trữ lượng 558 triệu tấn; vùng Anh Sơn - Đô Lương khoảng 300 triệu tấn, hiện nay mới khảo sát thêm được 4 mỏ tổng lượng 157 triệu tấn. Ngoài ra, còn phân bố rải rác ở các huyện Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Yên Thành, Diễn Châu,… Trên 4 tỷ tấn đá vôi chất lượng cao để sản xuất xi măng, hằng năm Nghệ An cho phép sản xuất ở mức 15-20 triệu tấn xi măng chất lượng cao. Tuy nhiên, chỉ mới sản xuất được 2 triệu tấn/năm. Hiện nay, Nghệ An có nhiều nhà máy sản xuất xi măng nhưng hầu hết đều có những khó khăn, chỉ duy nhất Nhà máy xi măng Hoàng Mai hoạt động có hiệu quả, đạt công suất thiết kế 1,5 triệu tấn/năm. Hải Dương, đá vôi được phân bố chủ yếu trong phạm vi giữa sông Bạch Đằng và sông Kinh Thày. Những núi có quy mô lớn như núi Han, núi Áng Dâu, núi Nham Dương đã được thăm dò tỉ mỉ. Đá vôi đôlômit tập trung ở dãy núi Han, núi dãy Hoàng Thạch - Hải Dương với trữ lượng lên tới 150 triệu tấn. Hải Phòng, đá vôi tập trung chủ yếu ở Trại sơn 5 và Tràng kênh thuộc huyện Thuỷ Nguyên. Ngoài ra còn có những mỏ đá vôi phân bố rải rác ở Dương Xuân - Pháp Cổ, Phi Liệt, Thiếm Khê, Mai Động và Nam Quan. 1.2.2 Các tính chất của đá vôi Bảng 1-1 mô tả các tính chất vật lý cơ bản của đá vôi như: độ cứng, khối lượng thể tích độ hút nước,... Bảng 1-1 Các tính chất vật lý của đá vôi Thông số Giá trị Đá vôi có độ cứng 3 Khối lượng thể tích 2600 ÷ 2800 kg.m Cường độ chịu nén 1700 ÷ 2600kg.cm Độ hút nước 0,2 ÷ 0,5% Độ chịu nén 60-->180 MPa -3 -2 Bảng 1-2 liệt kê các thành phần trong đá vôi như: MgCO 3, SiO2, Al2O3,... Trong đó, thành phần chiếm phần trăm chủ yếu là CaCO3 trên 97% [3]. Bảng 1-2 Các thành phần hóa học chủ yếu trong đá vôi Thành phần hóa học chủ yếu Đặc tính vật lý CaCO3 98% Min Độ trắng 97% Min Fe2O3 0,01% Max Độ sáng 92% Min MgO 0,3% Max Độ ẩm 0,3% Max Al2O3 0,03% max Mật độ 2,7g.cm SiO2 0,1% Max Độ cứng 3 mohs Na2O 0,05% Max Mất khi nung 43,1% -3 1.2.3 Ứng dụng đá vôi trong ngành công nghiệp gốm sứ Đá vôi được ứng dụng mạnh mẽ trong nhiều ngành công nghiệp, ví dụ như sản xuất kính, thuỷ tinh, nhựa và cao su,.. và một ngành được ứng dụng nhiều hơn hết đó là gốm sứ. Ngành này đang phát triển mạnh mẽ, bột Canxi cacbonat được sử dụng như một phụ gia trong ngành gốm sứ. Nguyên liệu sản xuất gốm sứ phải có Canxi Oxit (CaO). Nguyên liệu để sản xuất gốm cần phải có canxi oxit bởi CaO nóng chảy ở 1050 o C (điều này giúp cho quá trình nung giảm được độ co rút, nâng cao độ bền cơ học và hóa học của sản phẩm gốm sứ). Canxi Cacbonat CaCO 3 chính là nguồn cung cấp đó. Cách thức sử dụng thì CaCO3 được trộn lẫn với 1 lượng lớn gốm sứ, nhằm tạo được độ giãn nở cần thiết giữa mảnh gốm và lớp men, phục vụ cho quá trình nung, cũng như cung cấp nguồn CaO chủ yếu. Vì vậy kích thước của CaCO3 sau khi nghiền phải thích hợp trong việc làm gốm sứ ( < 0.089 cm). Thiết kế máy nghiền bi gián đoạn công suất 10 tấn/mẻ nghiền nguyên liệu là đá vôi giúp chúng ta thu được lượng đá vôi dồi dào phục vụ cho ngành gốm sứ cũng như một số ngành khác. 7 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN VÀ SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 Chọn phương pháp nghiền Trong lĩnh vực sản xuất gốm sứ, nghiền bột vật liệu tới kích thước dưới 1/100 mm là bắt buộc và tốn rất nhiều năng lượng. Trong qúa trình nghiền, tận dụng các thiết bị sẵn có , hợp lí chúng ta sẽ chọn được phương pháp nghiền phù hợp. Máy nghiền bi là lựa chọn hàng đầu trong việc nghiền vật liệu, cụ thể ở đây là đá vôi. Máy nghiền bi gián đoạn với năng suât 10 tấn/mẻ được thiết kế và ứng dụng vào vật liệu gốm sứ. Máy nghiền bi thùng ngắn làm việc gián đoạn có cấu tạo đơn giản gồm thùng quay hình trụ bằng thép quay trên 2 ổ đỡ. Máy quay nhờ động cơ truyền động qua đai (hay qua hộp giảm tốc) tới bộ ly hợp và cặp bánh răng truyền động. Vật liệu nghiền và bi được cho vào và lấy ra khỏi thùng qua của hông trên thân thùng. Bộ ly hợp giúp cho máy chạy êm và tránh quá tải tức thời. Quá trình nghiền vật liệu xảy ra nhờ lực va đập và ma sát của vật liệu với bi nghiền và thùng nghiền. Máy có thể dùng dể nghiền ướt hay khô, chu trình kín và hở [2]. Máy làm việc gián đoạn theo từng mẻ nên năng suất thấp chỉ dùng cho qui mô nhỏ. Loại máy nghiền gián đoạn thường được dùng trong các nhà máy gốm sứ. Máy nghiền bi gián đoạn thường được dùng để nghiền ướt, không dùng để nghiền khô vì khó tháo liệu . , Hình 3. 1 Sơ đồ máy nghiền bi gián đoạn 2.1.1 Ưu điểm  Cấu tạo đơn giản, làm việc ổn định.  Nghiền trộn tương đối đồng đều.  Có thể kết hợp được quá trình sấy và nghiền (nếu nghiền khô)  Vận hành dễ dàng, mức độ đập nghiền cao. 2.1.2 Khuyết điểm  Thể tích sử dụng chỉ chiếm khoảng 50% thể tích thùng.  Tất cả bi đạn không đồng thời tham gia làm việc.  Kích thước lớn, cồng kềnh. Gây tiếng ồn khi làm việc.  Mômen mở máy lớn, dễ cháy động cơ. 9  Tiêu tốn năng lượng lớn vì ở cuối chu kỳ dù chỉ còn mộtb số ít hạt chưa đạt kích thước yêu cầu máy vẫn tiêu tốn năng lượng để nghiền toàn bộ vật liệu nẳm trong máy. 2.1.3 Nguyên lý hoạt động Vật liệu được cân sau đó cho vào máy. Động cơ được khởi động từ từ tránh quá tải khi mở máy. Khi thùng chuyển động quay tròn thì bi nghiền và vật liệu chịu lực ly tâm được đưa lên một độ cao nào đó rồi rơi xuống. Trong cả quá trình chuyển động tương đối với nhau giữa bi nghiền và vật liệu sinh ra lực ma sát làm mài nhỏ vật liệu. Đồng thời động năng sinh ra do bi đạn rơi tạo lực va đập đập nhỏ vật liệu. Bên cạnh đó vật liệu được mài nhỏ còn nhờ ma sát giữa vật liệu và tấm lót thân thùng nghiền. Sau một thời gian ta kiểm tra thấy vật liệu đã đạt được độ mịn yêu cầu thì cho tháo liệu. Ta thay cửa bằng một tấm ghi, và cho quay thùng sau cho miệng cửa hướng xuống. Vật liệu sẽ thoát ra qua lỗ ghi còn bi nghiền sẽ được giữ lại. Sau một thời gian có thể vật liệu không thể thoát ra ngoài được vì hai lý do: Lỗ ghi bị bít do bi lấp kín miệng lỗ → giải quyết bằng cách lấy gậy đẩy bi ra.Áp suất trong thùng cân bằng nên không tạo được lực dẩy vật liệu ra ngoài → giải quyết bằng cách thiết kế một lỗ nhỏ trên thân thùng để áp suất trong thân thùng tăng lên, giúp dẩy vật liệu ra ngoài [2]. 2.2 Sơ đồ quy trình công nghệ 2.2.1 Sơ đồ SƠ ĐỒ Hình 2-1 Sơ đồ quy trình công nghệ Chú thích: 1234567- Cối đập Cyclo 1 Máy nghiền má đứng Cyclo 2 Máy sàng Cyclo 3 Cân định lượng 8- Máy nghiền bi 9- Bồn chứa 10-Đường ống 11-Máy đóng gói 12- Xe tải 13-bao bì thành phẩm 2.2.2 Thuyết minh quy trình Đá vôi sau khi khai thác tại núi được cho vào cối đập (1) nhằm tạo ra các mảnh đá vôi với kích thước thô (khoảng 1 – 10 cm). Sau đó, đá vôi được trữ trong các cyclo 1 (2) để thực hiện cho các quá trình tiếp theo. Vận chuyển nguyên liệu từ các cyclo 1 cho vào máy nghiền nón đứng (3) bằng băng tải, sản phẩm ra với kích thước trung bình khoảng 20 – 50 mm được trữ trong các cyclo 2 (4). Sử dụng băng tải để vận chuyển nguyên liệu từ máy sàng (5) để phân loại đá vôi từ các cyclo 2 với kích thước sản phẩm ra là 20 – 25 mm vào cyclo 3 (6), nếu kích thước sản phẩm không phù hợp thì cho hồi lưu lại máy nghiền nón đứng. Sau quá trình sàng, đá vôi đạt kích thước thì cho vào cân (7), xác định khối lượng cần nghiền mới cho vào máy nghiền bi để tạo ra sản phẩm với kích thước mong muốn (0,074 – 0,4). Đá vôi đạt kích thước được lấy ra ở cửa tháo liệu, dùng máy hút vận chuyển đến bồn chứa(9). Từ bồn chứa, đá vôi được chia ra hai ống, ống (10) một đến kho để vận chuyển bằng xe tải (12), ống còn lại đến máy đóng gói(11), thực hiện đóng gói thành bao bì thành phẩm (13). CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CHI TIẾT 3.1 Quy trình tính toán Quy trình tính toán các thông số trong máy nghiền bi được tóm tắt trong sơ đồ bên. dướ Lựa chọn vật liệu nghiếền Xác định các thống sốế vật lý của vật liệu. Thiếết kếế kếết cấếu của máy Tính L, Dt, S, tấếm lót, vách ngăn, cửa thăm, cơ cấếu nạp tháo liệu, mặt bích, ổ trượt. Thiếết kếế động học Tính sốế vòng quay tới hạn, sốế vòng quay hợp lý, tổng khốếi lượng bi và vật liệu trong thùng, kích thước bi, cống suấết động cơ. Thiếết kếế hệ thốếng dấẫn động Tính và chọn hộp giảm tốếc; tnh bánh răng dấẫn động. Kiểm tra bếền Tính bếền cho thấn thùng và ổ trượt, tnh bếền cho bu lống mặt bích 11 Hình 3-1 Sơ đồ quy trình tính toán