Nghiên Cứu Xác Định Mô Hình Máy Nghiền Than Đá MNTĐ – 2 và Thông Số Tối Ưu

• Tác giả: Lê Công Minh
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Thị Thanh
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Mô Hình Máy Nghiền Than Đá MNTĐ – 2 Và Các Thông Số Tối Ưu
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Đồng Nai

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng luận các công trình đã công bố về quá trình nghiền vỡ vật thể và ứng dụng máy nghiền than đá vào sản xuất ở ngoài nước
• 1.1.1. Tổng luận các công trình đã công bố về quá trình nghiền vỡ vật thể
• 1.1.2. Tổng luận các công trình đã công bố về ứng dụng máy nghiền than đá vào sản xuất
• 1.2. Tổng luận các công trình đã công bố về quá trình nghiền vỡ vật thể và ứng dụng máy nghiền than đá vào sản xuất ở trong nước
• 1.2.1. Tổng luận các công trình đã công bố về quá trình nghiền vỡ vật thể
• 1.2.2. Tổng luận các công trình đã công bố về ứng dụng MNTĐ vào sản xuất

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Máy Nghiền Than Đá MNTĐ 2 Hiệu Quả

Nghiên cứu về máy nghiền than đá có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh Việt Nam sở hữu trữ lượng than đá lớn. Việc chế biến than đá, đặc biệt là than đá xuất khẩu, đòi hỏi công nghệ nghiền hiệu quả để tạo ra sản phẩm với kích thước và chất lượng phù hợp. Các phương pháp nghiền truyền thống thường gặp vấn đề về hiệu suất, tiêu thụ năng lượng và tạo bụi. Luận văn này tập trung vào việc nghiên cứu mô hình máy nghiền than đá MNTĐ-2 nhằm tìm ra các thông số tối ưu, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và kỹ thuật trong chế biến than đá. Theo Lê Công Minh, đây là công trình nghiên cứu độc lập và cam kết tính trung thực của số liệu. Luận văn này đặt mục tiêu ứng dụng vào sản xuất tại công ty Cổ phần Trà Bắc, Trà Vinh. Mục đích là nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật trong chế biến than đá xuất khẩu.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Công Nghệ Nghiền Than Đá Hiện Đại

Than đá đóng vai trò quan trọng trong an ninh năng lượng quốc gia, cung cấp nguyên liệu cho sản xuất điện, xi măng và thép. Việc nâng cấp công nghệ nghiền than đá, như máy nghiền than đá MNTĐ-2, giúp tăng giá trị gia tăng cho sản phẩm xuất khẩu. Than đá được phân loại ngay trong khai thác theo tình chất của từng mỏ than như than mỡ, than kìp lê. Do than đá được khai thác từ mỏ tự nhiên nên có các kìch thước khác nhau, từ kìch thước rất bé dạng bụi đến những cục rất lớn. Việc áp dụng các giải pháp nghiền tối ưu không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

1.2. Giới Thiệu Về Máy Nghiền Than Đá MNTĐ 2 Ưu Điểm Và Ứng Dụng

Máy nghiền than đá MNTĐ-2 là đối tượng nghiên cứu chính của luận văn. Việc xác định các thông số tối ưu cho mô hình này có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc cải thiện hiệu suất và giảm chi phí sản xuất. Phạm vi nghiên cứu về thiết bị là hệ thống nghiền than đá hoàn chỉnh có bộ phận nghiền làm việc theo nguyên tắc kiểu búa va đập tự do. Máy nghiền này có thể được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy chế biến than đá, đáp ứng nhu cầu về than đá nghiền với kích thước và chất lượng ổn định.

II. Phân Tích Vấn Đề Nghiền Than Đá Và Yêu Cầu Cải Tiến

Việc nghiền than đá gặp nhiều thách thức do tính chất vật liệu đặc biệt của than đá. Than đá có cấu tạo vô định hình, độ bền thấp nhưng độ cứng cao. Điều này dẫn đến việc các phương pháp nghiền truyền thống thường tạo ra nhiều bụi và tiêu thụ năng lượng lớn. Các phương pháp nghiền truyền thống thường gặp vấn đề về hiệu suất, tiêu thụ năng lượng và tạo bụi. Đồng thời, việc lựa chọn phương pháp nghiền phù hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng sản phẩm nghiền. Cần phải cải tiến công nghệ nghiền để giảm thiểu các nhược điểm này và nâng cao hiệu quả sản xuất.

2.1. Hạn Chế Của Công Nghệ Nghiền Búa Thông Thường Với Than Đá

Máy nghiền búa thông thường khi nghiền than đá thường tạo ra nhiều phần tử có kích thước bé, gây lãng phí và ô nhiễm môi trường. Việc phân loại sản phẩm sau nghiền trở nên phức tạp và tốn kém. Đồng thời những sản phẩm nghiền có kìch thước quá nhỏ lại trở thành thứ phẩm vừa gây bụi tạo nguồn ô nhiễm, vừa làm thất thoát sản phẩm nên không mang lại hiệu quả kinh tế cao. Do việc ứng dụng nguyên lý nghiền búa không mang lại hiệu quả kinh tế, nhiều cơ sờ chế biến than đá trong nước đã áp dụng các nguyên lý nghiền khác như nghiền trục, chậu con lăn,…để hạn chế lực va đập gây bụi bột.

2.2. Giải Pháp Thay Thế Nghiền Trục Và Chậu Con Lăn Ưu Điểm Nhược Điểm

Các phương pháp nghiền trục và chậu con lăn giúp giảm thiểu lượng bụi tạo ra so với nghiền búa. Mặc dù các nguyên lý nghiền này có giảm tỉ lệ sản phẩm nghiền than đá dạng bụi bột, nhưng vẫn còn cao. Mặt khác do than đá là loại vật liệu có độ cứng cao (nên cũng rất giòn, dễ vỡ vụn), làm nhanh hư hỏng các chi tiết tạo lực nghiền như bề mặt trục nghiền. Tuy nhiên, chúng lại có nhược điểm về tiêu thụ năng lượng và độ bền của thiết bị. Đồng thời các nguyên lý nghiền này cho mức tiêu thụ điện năng lớn, năng suất thấp. Cần có nghiên cứu sâu hơn để tối ưu hóa các phương pháp này.

III. Nghiên Cứu Mô Hình Máy Nghiền Than Đá MNTĐ 2 Phương Pháp

Nghiên cứu sử dụng kết hợp các phương pháp điều tra thống kê, tra cứu tài liệu và quy hoạch thực nghiệm (QHTN) để xây dựng mô hình toán học mô tả quá trình nghiền than đá. Các mô hình này được sử dụng để tối ưu hóa các thông số công nghệ, như tỷ lệ cấu tử bột nghiền có kích thước từ 0,6  8 mm và chi phí điện năng riêng để nghiền. Các thông số tối ưu được xác định bằng tối ưu hóa các mô hính toán học được lập theo phương pháp tối ưu hóa đơn và đa mục tiêu. Mục đích của quá trính phân loại nhằm hạn chế nghiền lại các phần tử nghiền đạt kìch thước yêu cầu phải nghiền đi, nghiền lại nhiều lần.

3.1. Ứng Dụng Quy Hoạch Thực Nghiệm QHTN Trong Nghiên Cứu

QHTN là phương pháp hiệu quả để xây dựng mô hình toán học mô tả quá trình nghiền than đá, cho phép xác định ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm (QHTN) để xây dựng hai mô hính toán học nhằm điều khiển quá trính công nghệ nghiền than đá yêu cầu là tỷ lệ cấu tử bột nghiền có kìch thước từ 0,6  8 mm TL [%] và chi phì điện năng riêng để nghiền Ar [kWh/t]. Đây là cơ sở để tối ưu hóa các thông số công nghệ.

3.2. Tối Ưu Hóa Đơn Và Đa Mục Tiêu Xác Định Thông Số Tối Ưu

Quá trình tối ưu hóa đơn và đa mục tiêu giúp tìm ra các thông số công nghệ phù hợp, đảm bảo hiệu suất nghiền cao và chi phí năng lượng thấp. Quá trính tình toán TƯH được tiến hành trên máy tình điện tử bằng phần mềm của các tác giả Nguyễn Như Nam, Trần Thị Thanh, Nguyễn Trì Tấn (1998) và kiểm tra lại bằng thực nghiệm. Các thông số này có thể là vận tốc búa, khe hở sàng, và các yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình nghiền.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Và Ứng Dụng Thực Tế Của MNTĐ 2

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc tối ưu hóa các thông số của máy nghiền than đá MNTĐ-2 giúp nâng cao hiệu quả chế biến than đá xuất khẩu. Các mô hình toán học xây dựng được có thể điều khiển quá trình nghiền than đá một cách hiệu quả, đảm bảo chất lượng sản phẩm. Các kết quả nghiên cứu của đề tài đã được ứng dụng trực tiếp vào sản xuất chế biến than đá tại công ty Cổ phần Trà Bắc Thành phố Trà Vinh, tỉnh Trà Vinh đã nâng cao được hiệu quả chế biến than đá phục vụ yêu cầu xuất khẩu sang Nhật Bản làm nguyên liệu cho các ngành xử lý nước và năng lượng. Điều này góp phần tăng cường năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp.

4.1. Xây Dựng Mô Hình Toán Học Mô Tả Công Nghệ Nghiền Than Đá

Mô hình toán học giúp mô tả và điều khiển quá trình nghiền than đá, phục vụ chế biến than đá cho xuất khẩu sang Nhật Bản làm nguyên liệu cho các ngành xử lý nước và năng lượng là tỷ lệ cấu tử bột nghiền có kìch thước từ 0,6  8 mm TL [%] và chi phì điện năng riêng để nghiền Ar [kWh/t]. Điều khiển “tĩnh” quá trính công nghệ nghiền than đá phục vụ chế biến than đá cho xuất khẩu.

4.2. Ứng Dụng Thực Tiễn Tại Công Ty Cổ Phần Trà Bắc Trà Vinh

Việc ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào sản xuất thực tế tại công ty Cổ phần Trà Bắc, Trà Vinh đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả của mô hình máy nghiền than đá MNTĐ-2. Xác định được các thông số tối ưu hóa cho quá trính và thiết bị nghiền than đá cho máy nghiền than đá MNTĐ – 2 do công ty TNHH. Sản xuất – Thương mại – 4 Cơ khì – Như Thành chế tạo chuyển giao lắp đặt tại công ty Cổ phần Trà Bắc Thành phố Trà Vinh, tỉnh Trà Vinh.

V. Tổng Quan Nghiên Cứu Nghiền Than Đá Nước Ngoài Kinh Nghiệm

Các nước có nền khai thác than đá phát triển như Anh, Đức thường có quy trình tuyển lựa và nghiền than đá theo kích thước và loại than. Quá trình nghiền thường kết hợp máy đập ngàm (đập sơ bộ), máy nghiền búa (nghiền nhỏ) và hệ thống sàng phân loại. Việc cơ giới hóa và tự động hóa được áp dụng rộng rãi. Tuy nhiên, khó có thể sao chép hoàn toàn công nghệ nước ngoài do yêu cầu công nghệ khác nhau. Với than đá có kìch thước quá lớn được đập sơ bộ bằng máy đập ngàm. Sản phẩm than đá sau khi nghiền thô được đưa đi nghiền nhỏ theo kìch thước yêu cầu bằng máy nghiền búa và cũng được tiếp tục sàng để có sản phẩm nghiền theo kìch thước quy định.

5.1. Quy Trình Nghiền Than Đá Tiêu Chuẩn Tại Các Nước Phát Triển

Quy trình nghiền than đá thường bao gồm nhiều giai đoạn: đập sơ bộ, nghiền nhỏ, và sàng phân loại. Mục đìch của quá trính phân loại nhằm hạn chế nghiền lại các phần tử nghiền đạt kìch thước yêu cầu phải nghiền đi, nghiền lại nhiều lần. Việc kiểm soát kích thước và chất lượng sản phẩm nghiền là yếu tố quan trọng. Sản phẩm than đá sau khi nghiền thô được đưa đi nghiền nhỏ theo kìch thước yêu cầu bằng máy nghiền búa và cũng được tiếp tục sàng để có sản phẩm nghiền theo kìch thước quy định. Máy nghiền sử dụng chủ yếu là máy nghiền búa có các hệ thống xử lý bụi hoàn chỉnh, cơ giới hóa và tự động hóa hoàn toàn các khâu nạp liệu và tháo sản phẩm nghiền.

5.2. Bài Học Kinh Nghiệm Từ Công Nghệ Nghiền Than Đá Nước Ngoài

Việc nghiên cứu công nghệ nghiền than đá nước ngoài giúp Việt Nam học hỏi kinh nghiệm và áp dụng các giải pháp phù hợp với điều kiện thực tế. Do đối tượng khách hàng tương đối đa dạng, nên các yêu cầu công nghệ đặt ra chỉ với mục tiêu là hiệu quả nghiền cao, đảm bảo các quy định nghiêm ngặt về môi trường. Ví vậy, rất khó “giải mã” máy nghiền than đá của nước ngoài để kế thừa cả về tình toán thiết kế lẫn chế tạo sử dụng. Cần chú trọng đến việc điều chỉnh và cải tiến công nghệ để phù hợp với đặc điểm than đá Việt Nam.

VI. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Máy MNTĐ 2

Luận văn đã nghiên cứu thành công mô hình máy nghiền than đá MNTĐ-2 và xác định các thông số tối ưu, góp phần nâng cao hiệu quả chế biến than đá. Cần tiếp tục nghiên cứu các yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình nghiền, như độ ẩm và thành phần khoáng vật của than đá. Trước năm 1986, than đá được thương mại cho tiêu dùng trong nước và xuất khẩu ngay sau khi khai thác và tuyển than. Việc phát triển các hệ thống điều khiển tự động và tích hợp công nghệ thông tin cũng là hướng đi tiềm năng.

6.1. Đánh Giá Giá Trị Khoa Học Và Thực Tiễn Của Nghiên Cứu

Đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong việc nâng cao hiệu quả chế biến than đá phục vụ xuất khẩu. Các kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy chế biến than đá.Các kết quả nghiên cứu của đề tài đã được ứng dụng trực tiếp vào sản xuất chế biến than đá tại công ty Cổ phần Trà Bắc Thành phố Trà Vinh, tỉnh Trà Vinh đã nâng cao được hiệu quả chế biến than đá phục vụ yêu cầu xuất khẩu sang Nhật Bản làm nguyên liệu cho các ngành xử lý nước và năng lượng. Cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện hơn.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Tự Động Hóa Và Công Nghệ Thông Tin

Việc tích hợp công nghệ thông tin và tự động hóa vào hệ thống nghiền than đá giúp nâng cao hiệu quả, giảm chi phí và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các hệ thống điều khiển thông minh cho máy nghiền than đá. Nên tiếp tục nghiên cứu các yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình nghiền, như độ ẩm và thành phần khoáng vật của than đá. Việc phát triển các hệ thống điều khiển tự động và tích hợp công nghệ thông tin cũng là hướng đi tiềm năng.