Tính toán thiết kế máy nghiền đá hai cối — từ đường kính cối tới công suất mô tơ

Đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của bài toán thiết kế

Máy nghiền hai cối về bản chất là hai mặt nghiền ép và chà vật liệu: một mặt quay, một mặt đứng yên hoặc quay ngược chiều. Kiểu cối đá truyền thống dùng một cối trên quay trên một cối dưới, đường kính cối trên thường 120 - 140 cm, khối lượng 500 - 1600 kg, tốc độ 70 - 120 vòng/phút. Ở quy mô công nghiệp, nguyên lý này được kế thừa trong máy nghiền đứng: mâm quay 25 - 35 vòng/phút, đường kính mâm tới vài mét, con lăn ép lên lớp vật liệu.

Dữ liệu thiết kế bắt đầu từ vật liệu chứ không phải từ máy. Cần biết độ cứng Mohs, độ mài mòn, độ ẩm, cỡ hạt lớn nhất và chỉ số Bond của đá. Đá vôi có chỉ số Bond khoảng 10 - 13 kWh/t, thạch anh cao hơn nhiều. Chỉ số này quyết định phần lớn công suất mô tơ và số cối cần thiết cho một năng suất cho trước.

Các bước tính toán chính

1. Chọn đường kính mặt nghiền D theo năng suất mục tiêu và cỡ hạt lớn nhất cho phép; cỡ hạt vào không nên vượt 1/10 đường kính mặt nghiền đối với kiểu cối đá.
2. Tính tốc độ tới hạn. Với cối dạng tang quay dùng quan hệ Nc = 76,6 / √D với D tính bằng mét, sau đó lấy tốc độ làm việc bằng 60 - 80% giá trị này.
3. Xác định áp lực nghiền: cối đá chạy vành làm việc khoảng 1,5 - 3 MPa; máy nghiền đứng ép lớp trên 50 MPa.
4. Ước năng suất theo công thức thực nghiệm Q tỉ lệ với khối lượng con lăn, số vòng quay và đường kính mâm, chia cho chỉ số Bond của vật liệu.
5. Kiểm tra chiều dày lớp vật liệu trên mâm, thường 30 - 80 mm; quá mỏng thì kim loại chạm nhau, quá dày thì áp lực không tới hạt.
6. Tính công suất mô tơ từ điện năng riêng nhân năng suất, rồi cộng hệ số dự phòng khởi động.

Một điểm dễ bị bỏ qua là quan hệ giữa tốc độ quay và độ mịn. Tăng vòng quay làm tăng năng suất nhưng giảm thời gian lưu, hạt ra thô hơn; giảm vòng quay cho hạt mịn hơn nhưng năng suất tụt. Vì vậy tốc độ tới hạn không phải mục tiêu để chạm tới mà là giới hạn trên, còn điểm vận hành nằm ở vùng cân bằng giữa năng suất và cỡ hạt.

Cấu hình thiết bị theo kết quả tính

Khi các con số đã chốt, việc chọn máy là ánh xạ năng suất và độ mịn sang model. Dây 5 - 25 t/h độ mịn 80 - 325 mesh hợp với máy châu Âu MTW nhờ đường kính con lăn vừa, dễ chỉnh cỡ. Dây 30 - 200 t/h nên dùng máy nghiền đứng LM, nơi đường kính mâm lớn cho phép tăng số con lăn và giảm vòng quay, kéo điện năng riêng xuống. Với sản phẩm siêu mịn cần đường kính hạt nhỏ, máy đứng siêu mịn LUM hoặc máy SCM được tính riêng vì áp lực và số vòng quay phân ly khác hẳn.

Pha trộn thiết bị phụ cũng nằm trong bài toán: quạt hút phải thắng trở lực của lốc và lọc túi, cấp liệu định lượng phải giữ lớp vật liệu ổn định, tủ điện phải liên động để khi áp lực tăng thì giảm bớt cấp liệu thay vì để máy rung.

Câu hỏi thường gặp