Máy nghiền đá cổ Trung Quốc — từ cối đá đến nghiền công nghiệp

Đặc điểm kết cấu của cối đá cổ

Cối đá cổ dùng hai phiến đá tròn cùng đường kính: phiến dưới cố định, phiến trên quay quanh trục giữa. Mặt phiến khắc rãnh chia khu vực, sớm là rãnh rời rạc, muộn ổn định thành kiểu tám khu vực đường chéo. Hạt rơi qua lỗ giữa phiến trên vào khoang nghiền, bị ép và trượt giữa hai mặt rãnh rồi đẩy dần ra vành ngoài.

Chất liệu đá thường là sa thạch hạt mịn hoặc đá hoa cương — cứng, hạt đều, không sinh mùi để bột không nhiễm cặn. Đường kính cối từ dưới 40 cm cho loại quay tay đến hơn một mét cho loại kéo bằng sức vật, nhưng tốc độ vẫn chỉ vài chục vòng mỗi phút. Tốc độ thấp chính là đặc trưng và cũng là ưu điểm lớn nhất của công nghệ này.

Từ cối đá sang máy nghiền công nghiệp

Điều đáng học ở cối đá nằm ở nguyên lý chịu lực: hạt bị ép trong lớp đệm gồm nhiều hạt, lực phá vỡ truyền từ hạt này sang hạt kia nên năng lượng dùng đúng chỗ hơn kiểu đập từng hạt riêng lẻ. Máy nghiền đứng và máy nghiền con lăn ngày nay kế thừa tư duy đó: con lăn ép vật liệu thành lớp đệm trên mâm quay, vận tốc bề mặt thấp, thời gian lưu vật liệu trong buồng nghiền dài.

Song song, cối đá cũng bộc lộ giới hạn: muốn ra bột mịn phải cho hạt qua nhiều lần, năng suất chỉ vài chục kg một giờ, rãnh đá mòn thì phải đục lại thủ công. Từ thế kỷ 20, cối đá được cơ giới hóa thành hai nhánh: loại phiến (bề mặt nghiền là hai khối đá tròn kiểu cũ, chỉ thay động lực bằng động cơ điện) và loại con lăn đá (bộ nghiền là trục đá hình trụ khắc rãnh, gần với máy nghiền con lăn hiện đại). Nhánh thứ hai là cầu nối trực tiếp giữa cối đá truyền thống và thiết bị công nghiệp ngày nay.

Nguyên lý và quy trình nghiền

1. Vật liệu thô được sàng sơ bộ để loại tạp chất và hạt quá cỡ, sau đó đưa vào phễu cấp trên đỉnh cối.
2. Hạt chảy qua lỗ trung tâm xuống khoang nghiền, phân bố đều theo các rãnh của phiến trên.
3. Phiến trên quay với tốc độ thấp, ép và chà hạt dọc theo rãnh; hạt bị vỡ dần và bị đẩy ra vành ngoài.
4. Bột thoát ra khe giữa hai phiến, rơi xuống mâm thu, sau đó được đưa sang sàng phân loại.
5. Phần hạt chưa đạt cỡ được hồi lưu và nghiền lại, phần đạt cỡ đi tiếp sang công đoạn thu gom và đóng bao.

Điểm cần lưu ý là cối đá chỉ chạy ổn định khi vật liệu đủ khô. Khi độ ẩm vượt khoảng 6%, bột dính vào rãnh, giảm ma sát và khiến cối kêu ù, sản lượng tụt rõ rệt. Các dây hiện đại xử lý việc này bằng luồng khí nóng sấy ngay trong buồng nghiền, hoặc phối trộn vật liệu khô trước khi vào máy.

Cấu hình thiết bị gợi ý

Với đơn vị muốn giữ đặc tính nghiền chậm, nhiệt thấp cho vật liệu khoáng, máy nghiền đứng LM là lựa chọn hợp lý ở dải 10 - 100 t/h: cụm con lăn ép vật liệu thành lớp đệm trên mâm, vận tốc bề mặt thấp nên nhiệt độ buồng nghiền ổn định. Với dây nhỏ, máy nghiền châu Âu MTW cho dải 80 - 325 mesh và bộ phân ly điều khiển bằng biến tần phù hợp cơ sở quy mô vừa.

Cần chú ý thiết kế khoang nghiền và đường thoát bột. Muốn giảm hiện tượng bột đóng bánh trong rãnh như cối đá gặp ẩm, nên dùng phễu cấp liệu có sấy nhẹ hoặc chọn máy nghiền đứng tích hợp sấy để giữ độ ẩm đầu vào dưới 6%. Xem thêm các dòng thiết bị tại danh mục máy nghiền bột.

Câu hỏi thường gặp