I. Tổng quan về Quy trình
Các nhà máy sản xuất cát granit thường sử dụng quy trình nghiền và sàng lọc nhiều giai đoạn. Thông qua cấu hình thiết bị được tối ưu hóa khoa học và kiểm soát các thông số quy trình, phương pháp này đạt được sản lượng cát nhân tạo hiệu quả và chất lượng cao. Quy trình bao gồm các giai đoạn quan trọng như nghiền sơ cấp, nghiền thứ cấp/ba cấp, tạo hình cát, rửa và tách nước. Mỗi giai đoạn được tích hợp liền mạch để đảm bảo chất lượng cát thành phẩm.
II. Các bước quy trình cụ thể
1. Giai đoạn nghiền sơ cấp
Xử lý nguyên liệu thô: Các khối granit lớn (≤1500mm) được đưa vào dây chuyền sản xuất trước. Những khối vật liệu rời này được đặt trên một máy cấp liệu rung, rung đều để đưa granit vào máy nghiền hàm với tốc độ ổn định và chảy vào máy nghiền hàm. Ví dụ, trong một nhà máy cát granit xử lý 2000 tấn mỗi ngày, máy cấp liệu rung vận chuyển đều khoảng 250 tấn nguyên liệu granit mỗi giờ.
Hoạt động nghiền thô: Máy nghiền hàm sử dụng lực ép giữa hàm di động và hàm cố định để thực hiện nghiền thô các khối granit lớn. Sau khi nghiền thô, sản phẩm đầu ra là cốt liệu thô với kích thước hạt ≤300mm. Trong sản xuất thực tế, công suất xử lý của máy nghiền hàm liên quan chặt chẽ đến độ cứng và kích thước hạt của nguyên liệu thô. Thông thường, đối với đá granit có độ cứng trung bình, máy nghiền hàm có thể xử lý 300–500 tấn nguyên liệu thô mỗi giờ, tạo ra khoảng 200–350 tấn cốt liệu thô.
Thận trọng: Việc kiểm soát chặt chẽ kích thước cấp liệu là rất cần thiết trong giai đoạn này. Kích thước cấp liệu quá lớn vượt quá công suất định mức của máy nghiền hàm sẽ làm giảm hiệu suất của các thiết bị tiếp theo. Ví dụ, khi kích thước cấp liệu vượt quá 1500mm, hiệu suất của máy nghiền giảm khoảng 20%, đồng thời làm tăng độ mài mòn của thiết bị và rút ngắn tuổi thọ của máy.
2. Giai đoạn nghiền trung bình và mịn
Vận chuyển và nghiền vật liệu: Vật liệu từ quá trình nghiền thô được vận chuyển qua băng tải đến máy nghiền hình nón để nghiền trung bình và mịn. Sử dụng nguyên lý nghiền nén lớp, máy nghiền hình nón nghiền vật liệu xuống ≤60mm thông qua quá trình quay và nén hình nón. Trong một nhà máy cát granit cỡ trung bình, máy nghiền hình nón xử lý 200–300 tấn vật liệu nghiền thô mỗi giờ, tạo ra khoảng 180–270 tấn sản phẩm nghiền trung bình đến mịn.
Thiết kế mạch kín: Để đảm bảo tuân thủ kích thước hạt, giai đoạn này được tích hợp một sàng rung để vận hành theo mạch kín. Sàng rung tách vật liệu đã nghiền: các hạt đạt yêu cầu được chuyển sang quy trình tiếp theo, trong khi các hạt quá khổ được đưa trở lại máy nghiền hình nón qua băng tải để nghiền lại. Ví dụ, với khẩu độ sàng 60mm, khoảng 10–15% vật liệu bị trả lại do quá khổ.
3. Sản xuất và định hình cát
Quy trình sản xuất cát: Vật liệu nghiền mịn trung bình đi vào máy nghiền cát va đập trục đứng, tại đây vật liệu được nghiền theo chế độ "đá trên đá" hoặc "đá trên sắt". Chế độ "đá trên đá" phù hợp với đá granit có độ cứng cao, đạt được độ phân mảnh thông qua va chạm lẫn nhau giữa các hạt. Chế độ "đá trên sắt" lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu hình dạng hạt vượt trội, tận dụng sự va chạm giữa vật liệu và lớp lót kim loại để tinh chỉnh hình dạng hạt. Sau khi xử lý, vật liệu được sản xuất dưới dạng cát nhân tạo có kích thước 0–5 mm. Trong một nhà máy cát granit quy mô lớn, máy nghiền va đập trục đứng có thể xử lý 150–200 tấn vật liệu nghiền mịn trung bình mỗi giờ, cho ra khoảng 130–180 tấn cát nhân tạo.
Tối ưu hóa cấp phối cát: Máy nghiền con lăn áp suất cao tối ưu hóa cấp phối cát và tăng cường mô đun độ mịn. Thông qua quá trình nén áp suất cao, các máy nghiền này đạt được sự phân bố kích thước hạt đồng đều hơn, tăng mô đun độ mịn thêm 0,1–0,2. Ví dụ, sau khi xử lý bằng máy nghiền trục lăn áp suất cao, mô đun độ mịn của cát nhân tạo có thể tăng từ 2,8 lên khoảng 3,0, đáp ứng tốt hơn các yêu cầu kỹ thuật xây dựng về cấp phối hạt cát.
4. Rửa và tách nước
Quy trình ướt: Đối với cát có hàm lượng bùn cao, cần rửa bằng máy rửa cát. Máy rửa cát sử dụng dòng nước để loại bỏ đất, tạp chất và các chất gây ô nhiễm khác khỏi cát. Cát đã rửa sau đó được tách nước qua sàng tách nước, tạo ra cát cao cấp với độ ẩm ≤15%. Trong một nhà máy sản xuất cát xử lý 1.000 tấn cát cao cấp mỗi ngày, máy rửa cát có thể xử lý 120–150 tấn cát có hàm lượng bùn cao mỗi giờ, trong khi sàng tách nước làm giảm độ ẩm từ 30%–40% xuống dưới 15%.
Quy trình khô: Quy trình khô thay thế rửa nước bằng thiết bị loại bỏ bụi. Sử dụng quạt, thiết bị này hút bụi ra khỏi cát để đạt được độ tinh khiết. Quy trình khô phù hợp với các khu vực khan hiếm tài nguyên nước, đồng thời giảm thiểu xả thải nước thải và giảm áp lực môi trường.
III. Cấu hình thiết bị chính
1. Thiết bị cốt lõi
Máy nghiền hàm (Nghiền sơ cấp): Máy nghiền hàm đóng vai trò là thiết bị cốt lõi cho quá trình nghiền sơ cấp, mang lại những ưu điểm như cấu trúc đơn giản, vận hành đáng tin cậy và tỷ lệ nghiền cao. Công suất xử lý của máy nghiền hàm thay đổi tùy theo model, với các máy nghiền hàm thông thường có thể xử lý 100–1000 tấn nguyên liệu thô mỗi giờ.
Máy nghiền hình nón (Nghiền trung bình/mịn): Máy nghiền hình nón phù hợp cho các giai đoạn nghiền trung bình và mịn, đặc trưng bởi hiệu suất nghiền cao và kích thước hạt sản phẩm đồng đều. Công suất xử lý của máy nghiền này thường dao động từ 100 đến 800 tấn mỗi giờ, với các model khác nhau có thể được lựa chọn dựa trên yêu cầu sản xuất.
Máy nghiền va đập trục đứng (Định hình): Máy nghiền va đập trục đứng là thiết bị chính cho giai đoạn định hình cát, sản xuất cát nhân tạo với hình dạng hạt tuyệt vời và độ phân cấp hợp lý. Công suất xử lý của máy nghiền hàm thường dao động từ 50 đến 500 tấn mỗi giờ, có thể được lựa chọn dựa trên độ cứng của nguyên liệu thô và yêu cầu đầu ra.
2. Hệ thống phụ trợ
Sàng rung: Sàng rung được sử dụng để phân loại vật liệu nghiền, tách các sản phẩm đạt yêu cầu khỏi các sản phẩm không đạt yêu cầu. Các loại phổ biến bao gồm sàng rung tròn và sàng rung tuyến tính, đạt hiệu suất sàng lọc trên 90%.
Băng tải: Băng tải đóng vai trò là thiết bị xử lý vật liệu chính, cho phép vận chuyển vật liệu liên tục và ổn định giữa các quy trình. Công suất vận chuyển của chúng thay đổi tùy theo chiều rộng và tốc độ băng tải, với các mẫu phổ biến có thể xử lý 50–2000 tấn mỗi giờ.
Thiết bị loại bỏ bụi/rửa cát: Hệ thống loại bỏ bụi loại bỏ các hạt vật chất khỏi cát trong quy trình khô, trong khi thiết bị rửa cát làm sạch cát trong quy trình ướt. Hiệu suất loại bỏ bụi vượt quá 95% và tỷ lệ thu hồi sau rửa cát vượt quá 90%.
3. Quy trình chuyên biệt
Nghiền đá granit cứng: Đối với đá granit cứng, nên sử dụng quy trình nghiền ba giai đoạn gồm "máy nghiền hàm + máy nghiền hình nón + máy tạo cát". Quy trình này tối đa hóa sức mạnh của từng thiết bị, nâng cao hiệu suất nghiền và chất lượng sản phẩm. Ví dụ, khi nghiền đá granit có độ cứng 120–140 MPa, quy trình ba giai đoạn giúp tăng sản lượng cát thành phẩm lên 15%–20%, đồng thời giảm hàm lượng hạt kim và hạt vảy xuống 20%–30%.
Nghiền đá mềm: Đối với đá mềm, quy trình nghiền có thể được đơn giản hóa bằng quy trình nghiền hai giai đoạn: "máy nghiền hàm + máy tạo cát". Đá mềm có độ cứng thấp hơn và dễ nghiền hơn. Quy trình hai giai đoạn này đáp ứng yêu cầu sản xuất, đồng thời giảm chi phí đầu tư thiết bị và vận hành.
IV. Các Điểm Kiểm Soát Chất Lượng Chính
1. Kiểm Soát Tỷ Lệ Nghiền
Tỷ Lệ Nghiền Thô: Tỷ lệ nghiền thô được khuyến nghị kiểm soát trong khoảng từ 4 đến 6. Tỷ lệ nghiền thô hợp lý đảm bảo hiệu quả nghiền của máy nghiền hàm, đồng thời cung cấp kích thước hạt liệu phù hợp cho các công đoạn nghiền trung bình và mịn tiếp theo. Ví dụ, khi tỷ lệ nghiền thô là 5, máy nghiền hàm đạt được công suất xử lý tối ưu và hoạt động của các thiết bị tiếp theo tương đối ổn định.
Tỷ Lệ Nghiền Trung Bình và Tinh: Tỷ lệ nghiền trung bình và tinh được khuyến nghị kiểm soát trong khoảng từ 3 đến 4. Tỷ lệ nghiền trung bình-mịn thích hợp giúp giảm lượng hạt dạng kim và dạng vảy, cải thiện chất lượng cát thành phẩm. Nghiên cứu chỉ ra rằng khi tỷ lệ nghiền trung bình-mịn là 3,5, hàm lượng hạt dạng kim và dạng vảy có thể giảm xuống dưới 10%.
2. Tối ưu hóa Kích thước Nguyên liệu
Nguyên liệu Nghiền Trung Bình-Mịn: Kiểm soát kích thước nguyên liệu nghiền trung bình-mịn ở mức ≤50mm có thể giảm 38% hàm lượng hạt dạng kim và dạng vảy. Trong sản xuất thực tế, việc lắp đặt thiết bị sàng lọc phù hợp giữa máy nghiền sơ cấp và máy nghiền côn đảm bảo tuân thủ quy định về kích thước cấp liệu. Ví dụ, tại một nhà máy cát granit, việc tối ưu hóa kích thước lưới sàng để kiểm soát cấp liệu nghiền mịn trung bình ≤50mm đã giảm tỷ lệ hạt kim dạng vảy trong cát thành phẩm từ 18% xuống còn 11%.
3. Thiết kế mạch kín
Tuần hoàn sàng: Việc đưa vật liệu quá khổ trở lại để nghiền lại giúp tăng năng suất. Thiết kế mạch kín cho phép tuần hoàn các hạt quá khổ để tái chế, đảm bảo nghiền và định hình kỹ lưỡng để cải thiện quy định về sản phẩm. Ví dụ, một nhà máy cát sản xuất 800 tấn cát thành phẩm mỗi ngày đã đạt được mức tăng năng suất từ 85% lên 92% sau khi áp dụng thiết kế mạch kín.
4. Tiêu chuẩn Chất lượng Thành phẩm
Quy trình này đạt hơn 90% sản lượng cát thành phẩm dưới 5mm, đáp ứng tiêu chuẩn cát cho bê tông C30 trở lên. Bê tông C30 trở lên đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt về kích thước hạt cát, cấp phối, hàm lượng sét và các chỉ số khác. Thông qua quy trình và biện pháp kiểm soát chất lượng nêu trên, có thể sản xuất ra cát nhân tạo chất lượng cao, đạt tiêu chuẩn.
