Chương 1:

ĐẬP NGHIỀN VẬT LIỆU

•

Nguyên lý của quá trình

• Các chu trình nghiền
• Các thiết bị đập nghiền


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

I. ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐẬP NGHIỀN

Vai trò của đập nghiền vật liệu
- Là quá trình làm giảm kích thước của khối vật liệu rắn, dưới tác dụng

của ngoại lực nhằm phá vỡ nội lực liên kết giữa các phần tử trong khối
vật liệu đem nghiền.

-Khi đập nghiền phải tiêu tốn năng lượng để phá vỡ liên kết liên kết
giữa các phần tử, và tạo ra diện tích mới sinh của vật liệu. Năng lượng
này phụ thuộc vào các yếu tố như:
+ tính chất cơ lý của VL nghiền: độ cứng, độ ẩm, hình dạng và kích
thước….

+ bản chất và cơ cấu hoạt động của các máy đập nghiền

Chương 1: Đập nghiền vật liệu

I. ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐẬP NGHIỀN

Va đập

Nén ép

Bổ/chẻ

Mài/chà xát

Các phương pháp tác dụng lực cơ bản


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

I. ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐẬP NGHIỀN

Trong thực tế:
- Để tăng hiệu quả đập nghiền, các máy đập nghiền được cấu tạo
bởi hai hoặc nhiều phương pháp tác dụng lực đồng thời.
VD: Đập + mài, Ép + Đập...
Trong quá trình chế tạo thiết bị:

Việc lựa chọn phương pháp tác dụng lực phụ thuộc vào các yếu tố :
• Tính chất cơ lý của vật liệu (độ bền, độ giòn, tính mài mòn…)
• Kích thước ban đầu của vật liệu
• Mức độ đập nghiền i của vật liệu
Ví dụ: Vật liệu có độ cứng lớn (hoa cương): ép + đập

Vật liệu giòn: bổ + đập
Vật liệu dẻo: ép + mài


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

I. ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐẬP NGHIỀN

Mục đích của đập nghiền:
- Làm vật liệu đạt được kích thước mong muốn (phù hợp)
+ Khai thác quặng sắt, manhezit, cromit..
+ Khai thác đá vôi, đôlômit…
+ Nghiền hóa chất, ngũ cốc thành bột…
- Làm đồng nhất nguyên vật liệu, tạo độ mịn cho sản phẩm...
+ Sản xuất sản phẩm gốm sứ...
- Làm tăng diện tích bề mặt riêng
- Giúp phân tách các tạp chất bằng phương pháp cơ học
- Giảm khối lượng riêng xốp để vận chuyển dễ dàng hơn


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

II. Những khái niệm cơ sở
Đường kính trung bình
Kích thước trung bình của từng cục (hạt) vật liệu:

dTb 

lbh
3


Trong đó: l,b,h - chiều dài, chiều rộng và chiều cao tương ứng của cục vật liệu.
Kích thước trung bình của nhóm cục (hạt) vật liệu:
Trong đó:

dN 

dmax - kích thước hạt to nhất
dmin - kích thước hạt bé nhất

dmax  dmin
2

Kích thước trung bình của hỗn hợp nhiều nhóm hạt vật liệu

dHH 

dN1.a1  dN2 .a2  .......  dNn .an
a1  a2  a3  ...an

Trong đó: a1, a2,...an: hàm lượng % mỗi nhóm trong hỗn hợp vật liệu
dN1, dN2,...dNn: kích thước trung bình của mỗi nhóm hạt vật liệu.


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

Mức độ đập nghiền
Là tỷ số kích thước trung bình của hạt, của nhóm hạt hay hỗn hợp
nhóm hạt vật liệu trước và sau khi đập nghiền.


i

Dtb
dTb

hạt vật liệu

i

DN
dN

nhóm hạt vật liệu

i=

DHH
dHH

hỗn hợp hạt vật liệu

Trong đó: D, d - kích thước vật liệu trước và sau khi đập nghiền


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

Mức độ đập nghiền
Mức độ nghiền
Nghiền hạt:
-Thô

-Trung bình
-Nhỏ
Nghiền bột :
-To
-Vừa
-Mịn
-Rất mịn

Đường kính trung bình (mm)

i = Dh / dh
Dh

dh

1000-200
250-50
50-25

250-40
40-10
10-1

3-5
5-6
6-25

5-1
0,2-0,04
0,1-0,04

0,1-0,04

0,01-0,04
0,015-0,005
0,05-0,001
0,001

500-400
13-8
20-40
100-400


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

III. Một số tính chất cơ bản của vật liệu

Độ bền của vật liệu: đặc trưng cho khả năng chống phá hủy của
chúng dưới tác dụng của ngoại lực
Tính chất vật liệu
Kém bền

Giới hạn bền chịu nén (kG/cm2)
<100 (than đá, gạch đỏ)

Trung bình

100 – 500 (cát kết)

Bền


500 – 2500 (đá vôi, đá hoa cương)

Rất bền

2500 – 4500 (đá quazt, đá diabaz)


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

Độ rắn của vật liệu
Thang độ rắn Mohs của một số vật liệu

Loại

Độ rắn

Vật liệu chuẩn

Tính chất

Mềm

1
2
3

Hoạt thạch
Thạch cao
Tinh thạch vôi


Dễ vạch bằng móng tay
Vạch được bằng móng tay
Dễ vạch bằng dao

Trung
bình

4
5
6
7

Fluorin
Apatit
Tràng thạch
Thạch anh

Khó vạch bằng dao
Không vạch được bằng dao
Rắn bằng thủy tinh thường
Vạch được thủy tinh thường

Rắn

8

Topazơ

Vạch được thủy tinh thường


9

Corindon

Cắt được thủy tinh

10

Kim cương

Cắt được thủy tinh


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

III.Một số tính chất cơ bản của vật liệu

Độ giòn : đặc trưng cho khả năng bị phá hủy của vật liệu dưới tác
dụng của lực va đập
- 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.
+ Galen (PbS) vỡ thành hình khối vuông
+ Mica vỡ thành miếng mỏng

+ Magnetit vỡ thành các hạt tròn


Chương 1: Đập nghiền vật liệu


Hệ số khả năng đập nghiền của vật liệu
“Là tỷ số giữa năng lượng tiêu tốn riêng khi đập nghiền vật liệu chuẩn

so với loại vật liệu thường khác, có cùng một mức độ và trạng thái đập
nghiền.”

Hệ số khả năng đập nghiền của một số vật liệu
Tên vật liệu
Đá vân mẫu
Đá vôi rắn
Tràng thạch
Clinker lò quay
Clinker lò đứng
Vôi sống

Hệ số khả năng đập nghiền
0,75
0,8-0,9
0,8-0,9
1
1,3-1,4
1,64

Ví dụ: năng suất của máy nghiền bi khi nghiền clinker lò quay là 15T/h.
Xác định năng suất của máy nghiền đó khi nghiền vôi sống.
Tra bảng -> Hệ số khả năng đập nghiền của clinker lò quay = 1 và của vôi
sống =1,64. ==> Năng suất của máy khi nghiền vôi sống

Q  15  1,64 1,0  24,6



Chương 1: Đập nghiền vật liệu

IV. Cơ sở lý thuyết về đập nghiền
• Trong quá trình đập - nghiền, hiệu quả của quá trình được xác

định bằng năng lượng tiêu hao cho 1 đơn vị sản phẩm.
• Các thuyết về quá trình đập nghiền.
• Thuyết bề mặt của P. R. Rittingger

• Thuyết thể tích của Kick
• Định luật Bond và chỉ số công


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

Một số thuyết cơ bản
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 ”.
•P – công suất tiêu thụ (kW)

 1

P
1

E   K r .


 d

T
D
h
h



•T– năng suất (tấn/h)
• Kr – hằng số Rittinger

•Dh – kích thước ban đầu của vật liệu

(mm)
•dh – kích thước của sản phẩm (mm)


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

Thuyết thể tích 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 . lg i
• i – mức độ nghiền


•Kk – hằng số Kick


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

Định luật Bond và chỉ số công
Công suất nghiền: nghiền khô

 1

4
1
 *T
P  * 18,97Wi * 

 d

3
D
h
h


Công suất nghiền: nghiền ướt

 1

1
 *T
P  18,97Wi * 


 d
Dh 
 h
• Wi - chỉ số công, (kW.h/tấn VL nghiền) – năng lượng cần thiết để

nghiền VL có kích thước ban đầu rất lớn đến sản phẩm có 80% lọt qua
rây 100 micron.


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

V. Các chu trình nghiền
Chu trình nghiền hở


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

V. Các chu trình nghiền
Chu trình nghiền kín


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

V. Các chu trình nghiền
Nghiền khô

Nghiền ướt

+ Sinh nhiều bụi bẩn


+ Ít bụi bẩn và ồn ào

+ Tiêu tốn nhiều năng lượng

+ Tiêu tốn năng lượng ít hơn

+ Ma sát lớn làm nóng thiết bị

+ Giảm lực ma sát  thiết bị ít bị
nóng  tăng tuổi thọ

+ Vật liệu sau khi nghiền không
cần sấy lại
+ Cần sấy khô sau khi nghiền


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

VI. Phân loại các máy đập nghiền

Máy nghiền thô và trung bình
Máy nghiền má đập
Máy nghiền nón
Máy nghiền trục

Máy nghiền mịn
Máy nghiền chậu con lăn
Máy nghiền bi


Máy nghiền búa

Máy nghiền răng
Lựa chọn thiết bị nghiền phụ thuộc vào:
• Đặc tính của vật liệu nghiền
• Yêu cầu của sản phẩm nhận được

• Năng suất sản xuất


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

Máy nghiền má đập
- Công dụng:

+ Dùng để nghiền thô và trung bình các loại vật liệu rắn
+ Kích thước vật liệu vào máy: 200 - 1500mm và
+ Kích thước vật liệu ra khỏi máy: 5- 250 mm


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

Máy nghiền má đập
• Phương pháp tác dụng lực là ép đập giữa 2 má.


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

Máy nghiền má đập


Ưu điểm
- Cấu tạo đơn giản
- Dễ vận hành
- Năng suất cao và ổn định

Nhược điểm
- Ồn
- Nhiều bụi


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

Máy nghiền nón
- Công dụng:
+ dùng để nghiền thô và trung bình các loại vật liệu rắn

Máy hoạt động dựa trên nguyên tắc chèn ép và ma sát khi bề mặt nón di động
chuyển động tới gần bề mặt nón cố định. Chuyển động trên được thực hiện nhờ
chuyển động lắc hay quay tròn của cơ cấu lệch tâm.


Chương 1: Đập nghiền vật liệu

Ưu điểm
- Máy hoạt động đều, êm, ít bị rung

- Năng lượng tiêu tốn cho một đơn vị VL
nghiền nhỏ hơn so với máy nghiền má đập
Nhược điểm
-Kết cấu máy phức tạp


-Giá thành cao