Nghiên cứu tính toán thiết kế thiết bị rửa và tách nước trong dây chuyền sản xuất muối công nghiệp

luận văn, tiến sĩ, thạc sĩ, báo cáo, khóa luận, đề tài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-


    -

NGUYỄN TRƯỜNG THƠ

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ

RỬA VÀ TÁCH NƯỚC TRONG DÂY CHUYỀN

SẢN XUẤT MUỐI CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá

nông, lâm nghiệp

Mã số : 60.52.14

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS HOÀNG ðỨC LIÊN

HÀ NỘI - 2010

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này

ñã ñược cảm ơn và các trích dẫn trong luận văn này ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc tên tài liệu và tên tác giả

Tác giả

Nguyễn Trường Thơ

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại khoa Cơ ñiện và Viện ñào tạo sau ðại học trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội Tôi ñã ñược các thầy giáo, cô giáo trong nhà trường giảng dạy và giúp ñỡ sự nhiệt tình Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo trong nhà trường, các thầy, cô trong khoa Cơ ñiện, các thầy cô trong bộ môn Máy nông nghiệp

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới PGS – TS Hoàng ðức Liên, Giám ñốc trung tâm thư viện, và các thầy, cô giáo trong bộ môn Máy Nông nghiệp ñã quan tâm, tận tình hướng dẫn, tạo ñiều kiện giúp ñỡ tôi

về mọi mặt ñể tôi hoàn thành ñề tài nghiên cứu

Quá trình thực hiện ñề tài không thể tránh khỏi những thiếu xót, rất mong tiếp tục nhận ñược sự ñóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và bạn bè ñồng nghiệp ñể ñề tài ñược hoàn thiện hơn

Học viên

Nguyễn Trường Thơ

4.2 Cơ sở lí thuyết của quá trình sàng 19

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

3.7 Sơ ñồ cấu tạo Sàng 34

1.MỞ đẦU 1.1 Tắnh cấp thiết của ựề tài

Việt Nam có bờ biển dài 3000 km, ựiều kiện tự nhiên thuận lợi cho sản xuất muối Diêm dân cần cù và có nhiều kinh nghiệm trong sản xuất muối Nhưng những lợi thế ựó chưa ựược phát huy ựầy ựủ

Muối của chúng ta sản xuất ra chất lượng kém, sản lượng thấp và chưa

ựủ ựể cung cấp cho nhu cầu trong nước do vậy hàng năm chúng ta vẫn phải nhập khẩu muối cho sản xuất công nghiệp, ựời sống của ựại bộ phận diêm dân còn gặp nhiều khó khăn đó là ựiều bất cập cho một ựất nước có có nhiều tiềm năng ựể phát triển nghề muối như ựất nước ta

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều phương pháp ựể rửa muối sau thu hoạch, thiết bị rửa phổ biến là: Vắt xoắn; Sàng tĩnh; Xắch cào; Xyclôn thuỷ; Tháp rửa ngược; Băng tải lưới, máy ly tâm liên tục,Sàng rungẦvv tuỳ theo công nghệ lựa chọn ựể áp dung thiết bị rửa và tách nước cho phù hợp song nhìn chung các phương pháp rửa muối phổ biến trên thế giới chỉ phù hợp với các ựồng muối lớn sản lượng nhiều, quy mô hàng ngàn héc ta

Hình 1 Rửa vắt xoắn & Ly tâm muối

Hình 2 Tháp rửa ngược và ly tâm muối

Hình 3 Rửa muối trong máy ly tâm

Hình 4 Máy rửa muối kiểu vít kép (2 vít xoắn)

Hình 5 Dây chuyền rửa muối công nghiệp của hãng MIDI Pháp dùng thiết bị chính là bơm rắn lỏng, sàng tĩnh và máy ly tâm liên tục

Những dây chuyền thiết bị rửa, tách muối của các nước tiên tiến trên thế giới nêu trên chỉ áp dụng phù hợp với những cánh ñồng muối có qui mô sản xuất muối lớn, trang bị cơ giới hoá ñồng bộ, hiện ñại, mà chưa thể áp dụng ñược trong ñiều kiện sản xuất của nước ta Thiết bị tách ly tâm (có thêm ñộng

cơ, treo cao nặng nề ) còn tách nước kiểu Xyclon thuỷ: đòi hỏi năng lượng tạo áp lực lớn , tách thoát nước kém

Từ những nhận xét ựánh giá trên, ựể góp phần nâng cao năng suất, chất lượng muối sau thu hoạch ựồng thời phù hợp với các ựồng muối ở nước ta, vấn ựề ựược ựặt ra ở ựây là cần thiết phải nghiên cứu tắnh toán thiết kế thiết bị rửa, tách nước kiểu sàng tĩnh là có cơ sở ựáp ứng yêu cầu kinh tế và kỹ thuật ựặt ra cho hệ thống thiết bị vận chuyển và ựánh ựống muối biển Vì những lắ

do nêu trên, chúng tôi tiến hành thực hiện ựề tài ỘNghiên cứu tắnh toán thiết

kế thiết bị rửa và tách nước trong dây chuyền sản xuất muối công nghiệpỘ đề tài ựược thực hiện dưới sự hướng dẫn giúp ựỡ trực tiếp của

PGS -TS Hoàng đức Liên

1.2 Mục ựắch, yêu cầu của ựề tài:

- Mục ựắch: Tắnh toán thiết kế thiết bị rửa tách nước (sàng tĩnh) làm mô hình thử nghiệm

- Yêu cầu: Khi nghiên cứu, thiết kế sàng tĩnh phải ựạt các yêu cầu sau: + Thiết bị tách ựược 60 tấn muối/giờ ra khỏi hỗn hợp muối và nước chạt;

+ Tạp chất không tan và muối bột tách ra theo nước rửa có kắch thước

< 1,2 mm;

+ Kết cấu và hình dáng: Hình dạng, kết cấu sàng tĩnh phù hợp với việc lắp ghép với thiết bị ựánh ựống ở trên cao và di ựộng

2.TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI

VÀ Ở VIỆT NAM 2.1 Tình hình sản xuất và thu hoạch muối phơi nước trên Thế Giới

Trong quy trình sản xuất muối phơi nước, công ựoạn thu hoạch muối nặng nhọc và tốn nhiều nhân công nhất Ở các nước có nền công nghiệp phát triển, người ta nghiên cứu ựưa thiết bị vào thu hoạch muối thay thế lao ựộng thủ công Các nước áp dụng cơ giới hóa cao, thiết bị hiện ựại phải kể ựến: Úc, Pháp, Tây Ban Nha, đứcẦ

Các nước có sản xuất muối công nghiệp quy mô lớn áp dụng cơ giới hóa trong thu hoạch nhưng còn sự dụng nhiều lao ựộng thủ công phải kể ựến

là Trung Quốc, Ấn độ, Việt NamẦ

đặc ựiểm công nghệ thu hoạch muối công nghiệp ở tất cả các nước trên thế giới ựều trải qua các công ựoạn sau:

2.1.1 Thu muối

Tuỳ theo tiềm lực kinh tế, công nghệ sản xuất, sản lượng ựồng muối ựể lựa chọn công nghệ & thiết bị thu hoạch sao cho phù hợp, chẳng hạn trong công ựoạn thu muối chia ra hai loại:

a Thu muối nhiều bước

Do lớp muối kết tinh dày, sau khi tháo hết nước ót ra khỏi ô kết tinh người ta dùng máy phay phá vỡ lớp muối kết tinh trên cùng, tiếp theo dùng máy vun luống, xe xúc ựưa muối từ luống lên thùng xe chuyên dùng ựể chuyển muối ựến ựổ vào máng của băng tải nghiêng ựưa muối lên cao rót xuống thùng ô tô tải chờ sẵn trên bờ ựể chuyển ựến thiết bị rửa muối

Thu muối Vận chuyển Rửa, tách nước đánh ựống

Sau khi thu xong lớp muối trên cùng người ta lại tiếp tục phay, thu gom lớp muối tiếp theo tương tự như trên Lớp muối (khoảng 3cm) sát ñáy ô thường ñược ñể lại tạo cho nền cứng và bảo ñảm tạp chất (bùn, ñất) ở ñáy ô không lẫn vào muối khi thu hoạch Công nghệ này chỉ thích nghi với ñồng muối có sản lượng nhỏ (khoảng 300.000 tấn/năm) với năng suất suất thu hoạch, rửa, ñánh ñống khoảng 250 tấn/h là phù hợp (Như ñồng muối Quán Thẻ ở Ninh Thuận, Việt Nam)

Hình 1.1: Gom muối thành luống

Hình 1.2: Xúc muối lên xe chuyên dùng

Hình 1.3: Chuyển muối lên xe xe tải b.Thu muối một bước

Với ñồng muối có quy mô hàng nghìn héc ta, sản lượng trên 1 triệu tấn việc thu muối nhiều bước không còn phù hợp Người ta dùng máy thu hoạch

liên hợp bao gồm luôn cả ba thao tác: cắt lớp, thu và chuyển muối lên xe tải chạy song song hoặc lên băng tải di ñộng ñi theo Với ñồng muối có sản lượng ñến 4 triệu tấn người ta ñã sử phải dùng ñến máy thu hoạch liên hợp có năng suất lên ñến 1.500 tấn/h (Công ty Dampier- Australia)

Hình 1.4: Máy liên hợp thu hoạch muối và xe tải

Hình 1.5: Máy liên hợp thu hoạch muối và băng tải

2.1.2 Vận chuyển muối

- Băng tải tuy cồng kềnh không cơ ñộng nhưng có ưu thế chế tạo ñơn giản, năng suất vận chuyển lớn nên thường ñược dùng vận chuyển muối tại các ñồng muối lớn

- Dùng ô tô vận chuyển muối rời rất phù hợp với mọi ñịa hình ñồng muối, ñể ñáp ứng cho vận chuyển muối sau thu hoạch về nhà máy rửa muối, ô tô tải thường dùng là xe ben tự ñổ có tải trọng lớn

Hình 1.6: Băng tải vận chuyển muối

Hình 1.7: Ô tô Tải chuyển muối

2.1.3 Rửa muối và tách nước

Trong sản xuất muối thì khâu rửa và tách nước quyết ựịnh ựến chất

với khâu rửa muối, tách nước và làm sạch muối người ta dùng nước chạt

công nghiệp là nhà máy rửa muối tập trung

2.1.4 đánh ựống muối

Do sản lượng muối rất lớn nên việc dùng kho tập trung, ựánh thành những ựống muối cả triệu tấn, dài cả kilômét ở ngoài trời (sau ựó ựược che phủ bằng tấm màng nhựa PVC ựể bảo quản, che mưa như ựồng muối đồng

Cô, Hán Cổ Trung quốc) là hoàn toàn phù hợp cho những ựồng muối công nghiệp có quy mô lớn Việc dùng băng tải ựánh ựống hình chóp nón, ựánh ựống dài, vòng cung hay dùng máy xúc nâng kết hợp băng tải tuỳ thuộc ựịa hình ựồng muối và công nghệ mỗi nước ựưa vào áp dụng

Hình 1.8: đánh ựống muối bằng băng tải

2.2 Tình hình sản xuất muối công nghiệp hiện nay ở Việt Nam

2.2.1 ðặc ñiểm sản xuất muối công nghiệp hiện nay ở Việt Nam

ðồng muối công nghiệp ở nước ta hiện ñang sản xuất hầu hết thuộc loại quá nhỏ, tập trung ở 3 tỉnh Khánh Hoà, Ninh Thuận, Bình Thuận với 8 ñồng muối: Cam Nghĩa 69,4ha; Cam Ranh 95ha; Hòn Khói 196ha; Cà Ná 392ha; ðầm Vua 314,5ha; Tri Hải 375 ha; Vĩnh Hảo 510ha; Thông Thụân 300 ha

- Phần lớn các ñồng muối ñã ñược thiết kế hoặc cải tạo lại theo công nghệ kết tinh phân ñoạn ñể thu ñược 3 sản phẩm là muối, thạch cao và nước ót Phương pháp công nghệ này là phương pháp phơi nước ñã ñược công nhận phù hợp với ñiều kiện tự nhiên ñược dùng ñể thiết kế các ñồng muối phơi nước của nước ta Phương pháp này còn tạo ñược nguồn nước chạt nguyên bão hòa dùng cho công ñoạn rửa muối tại ñồng muối ñể loại trừ các tạp chất tan và không tan lẫn trong muối, là ñiều kiện cần thiết ñể sản xuất muối chất lượng cao cho công nghiệp Tuy nhiên, do ñiều kiện thời tiết có mưa xen kẽ trong vụ mùa sản xuất nên thường bố trí các ô kết tinh với diện tích 1 hecta trở xuống

Sản xuất muối ở Việt Nam hiện ñang sử dụng công nghệ phơi nước, theo phương pháp phân ñoạn kết tinh Phương pháp này gồm có các công ñoạn sau:

- Cấp nước biển: Nước biển (là một loại nước thiên nhiên chứa 49 loại nguyên tố hóa học, trong ñó có NaCl tồn tại trong nước biển dưới dạng ion) ñược lấy từ ngoài biển, cấp vào kênh, mương thông qua hệ thống trạm bơm cấp nước biển và ñược bơm tiếp ñến kênh, mương dẫn;

- Khu bốc hơi: Sau khi nước biển ñược dẫn qua các kênh cấp, ñưa vào khu có các ô chứa (khu bốc hơi) ñể phơi bốc hơi, tách nước ra khỏi nước biển Tại khu này nước biển nhận ñược nhiệt năng từ năng lượng mặt trời, sẽ dần mất nước, tăng nồng ñộ và các loại muối có trong nó sẽ lần lượt tách ra Thứ

tự kết tinh trước hay sau của các loại muối phụ thuộc vào ñộ hòa tan và hàm lượng của mỗi loại muối có trong nước biển Do ñó, giai ñoạn này tách ra các khu kết tinh thạch cao, khu kết tinh muối thô, nước ót

- Khu kết tinh: Nước biển sau khi qua khu bốc hơi ñạt ñến nồng ñộ nhất

ñịnh sẽ ñược ñưa vào các ô kết tinh ñể tiếp tục phơi cho bay hơi Tại ñây các hạt muối sẽ ñược hình thành, kết tinh thành từng lớp dưới ñáy các ô kết tinh, tùy theo yêu cầu muối sẽ ñược thu hoạch hoặc ñể lại dưới ruộng dài hay lâu hay sớm, thời gian có thể dài dến hàng năm

Hiện nay, các ñồng muối công nghiệp ở Việt Nam ñược sản xuất theo quy trình Công nghệ PHABA, sự bố trí nồng ñộ và tỷ lệ diện tích các khu bốc hơi; khu kết tinh thạch cao; khu kết tinh muối như sau:

QUY TRÌNH SẢN XUẤT MUỐI CÔNG NGHIỆP

Nước biển Trạm bơm cấp nước biển

Kênh, mương dẫn

Khu bốc hơi (Từ nồng ñộ nước biển ñến 14oBe)

Khu kết tinh thạch cao (Từ 14 oBe ñến 25 oBe)

Khu kết tinh muối thô (Từ 25 oBe ñến 30 oBe)

Thu hoạch muối thô

Muối thô

Nguyên liệu cho

công nghiệp hóa

Nguyên liệu cho

công nghiệp hóa

Thạch cao thô

Nước ót

2.2.2 Cơ sở hạ tầng các ñồng muối công nghiệp

Về cơ sở hạ tầng các ñồng muối công nghiệp ở Việt Nam hiện còn thô

sơ ít ñược chú trọng ñầu tư nâng cấp Phần lớn các công trình ñầu mối ñều xuống cấp, hầu hết nhà nước không ñầu tư cải tạo nâng cấp cơ sở hạ tầng mà

do vốn tự có của doanh nghiệp Trong ñó khối lượng cần nâng cấp cải tạo ñê mặn là nặng nhất chiếm trên 52%, còn lại các công trình khác khối lượng cần sửa chữa chiếm khoảng 40% Phần nội ñồng nhìn chung hư hỏng ít hơn, công trình cần cải tạo chủ yếu là kênh cấp II với khối lượng cần sửa chữa trung bình khoảng 50% Về trang thiết bị của ñồng muối chủ yếu là sử dụng các trạm bơm ñể cấp nước biển, trong công ñoạn thu hoạch muối thì sử dụng một

số máy kéo, máy xúc, máy cào (chỉ áp dụng ở một số ñồng muối) còn ña phần

là sử dụng sử dụng sức lao ñộng thủ công trong công ñoạn cào muối, ñánh ñống muối và vận chuyển muối Việc hiện ñại hóa các ñồng muối hiện chưa ñược quan tâm ñúng mức, hầu hết các ñồng muối chưa sử dụng cơ giới hóa,

tự ñộng hóa cao ñộ, liên hoàn trong tất cả các khâu, mà chỉ tập trung vào một vài khâu nặng nhọc nhất

2.2.2.1 Thu hoạch vận chuyển, ñánh ñống muối bằng thủ công

Muối sau khi kết tinh 10÷15 ngày lớp muối dày 10-20 mm, nước ót ñược rút ra khỏi ô kết tinh, dùng lao ñộng phổ thông cào lật phá vỡ lớp muối rồi vun thành luống hoặc ñống nhỏ Công ñoạn tiếp theo xúc muối vào rổ, gánh lên bờ ñánh thành ñống lớn cao khoảng 3 mét với công khoán bình quân

2 tấn/người/ngày Khi bán muối, tuỳ theo số lượng và yêu cầu muối hạt ñược ñóng bao thủ công (50kg/bao) vác lên xe tải, hoặc dùng xẻng, dùng máy xúc muối rời lên xe tải (hiện công ñoạn này còn ñược sử dụng ở trên 50 % các ñồng muối công nghiệp ở nước ta

Hình 1.9: Thu muối ñánh ñống bằng thủ công tại ruộng ñồng muối

công nghiệp nước ta

a Thu hoạch bằng cơ giới kết hợp thủ công

Muối sau khi kết tinh 30÷35 ngày lớp muối dày 30-40 mm, khi thu hoạch nước ót ñược rút bỏ bớt ñể lại chiều cao 10÷40 mm trên bề mặt lớp muối Dùng phay lưỡi thẳng hoặc cày không lật lắp trên máy kéo MTZ 50 hoặc Kubota 30hp ñể phá vỡ lớp muối kết tinh

Hình 1.10: Thu hoạch bán cơ giới kết hợp thủ công

Sau khi phay, muối ñược cào vun thành luống chủ yếu bằng lao ñộng phổ thông với công khoán bình quân 0,257 công/tấn Tiếp theo xúc muối vào rổ, gánh

lên bờ ñánh thành ñống lớn cao khoảng 3 mét với công khoán bình quân 2 tấn/người/ngày hoặc xúc muối lên băng tải di ñộng gắn trên máy kéo nhỏ 4 bánh lốp Kubota L2022 với ñịnh mức 0,15 công/tấn, ñể chuyển muối lên xe tải ben, chuyển về ñánh ñống tại kho tập trung nhờ hệ thống băng tải ñánh ñống

b Thu hoạch bằng cơ giới nhiều công ñoạn

Hình 1.11:Phay muối

Hình 1.12: Thu hoạch muối bằng cơ giới tại ñồng muối Vĩnh Hảo

Muối sau khi kết tinh 30÷35 ngày lớp muối dày 30-40 mm, khi thu hoạch nước ót ñược rút bỏ bớt ñể lại chiều cao 10÷40 mm trên bề mặt lớp muối kết tinh Dùng phay lưỡi thẳng hoặc cày không lật lắp trên MTZ 50 hoặc Kubota 30hp ñể phá vỡ lớp muối kết tinh Muối ñược máy ủi thành luống và xúc lên xen tải ben có trọng tải 5 tấn chở về kho sau khi ñã tháo hết phần nước ót còn lại Muối ñược hệ thống băng tải nghiêng ñánh thành ñống muối cao 14 m (hiện phương pháp này chiếm tỷ lệ không cao trên các ñồng muối công nghiệp ở Việt Nam)

Mức ñộ cơ giới này còn quá thấp, mới chỉ ñạt khoảng 20 %, và hầu hết chưa có hệ thống rửa muối thô ngay sau thu hoạch muối, nên chưa có tác dụng ổn ñịnh và nâng chất lượng cũng như sản lượng muối Mặt khác, do ñiều kiện khí hậu thời tiết, trong vụ sản xuất thường có mưa ñột xuất dạng dông nhiệt, nên thời gian kết tinh thường ngắn ngày (10÷15 ngày hoặc 30÷35 ngày), chiều sâu nước chạt tại ô kết tinh nông (10cm÷15cm) nên muối kết tinh nhanh, chiều dày lớp muối kết tinh mới 30- 40 mm ñã thu hoạch Dẫn ñến hạt muối xốp, ñộ ẩm cao (7% ÷ 8% nước) tạo ñiều kiện cho tạp chất tan

và không tan trú ngụ ở bên trong và bám ở bên ngoài hạt muối Khi thu hoạch thủ công hoặc có kết hợp với cơ giới nhưng thiếu ñồng bộ dẫn ñến tăng thêm nhiều tạp chất (cát, bùn, ñất ) trong khi thu hoạch

c Tình hình ñầu tư các ñồng muối công nghiệp

Trong những năm qua nhà nước ñã chú trọng và có những chính sách

ưu ñãi rất lớn ñối với ngành muối như quyết ñịnh số 153/1999/Qð-TTg ngày 15/7/1999 về một số chính sách ñầu tư phát triển sản xuất muối, quyết ñịnh số 161/Qð-TTg ngày 05/02/2007 về Quy hoạch phát triển sản xuất muối ñến năm 2010 và 2020 Với các quyết ñịnh trên, Nhà nước ñầu tư nâng cấp cơ sở

hạ tầng cho các ñồng muối ñang sản xuất bị xuống cấp, ñầu tư mới toàn cơ sở

hạ tầng cho ñồng muối công nghiệp mới xây dựng Tuy nhiên, do nguồn kinh phí của Chính phủ còn hạn hẹp, nên việc ñầu tư cơ sở hạ tầng cho các ñồng muối còn rất khiêm tốn, việc ñầu tư nâng cấp hạ tầng ñồng muối công nghiệp chủ yếu do các doanh nghiệp tự bỏ vốn ñầu tư nâng cấp Trong vòng mười năm trở lại ñây toàn ngành muối mới chỉ ñầu tư ñược hai ñồng muối công nghiệp mới với tổng kinh phí ñầu tư khoảng 700 tỷ ñồng cho 3.500 ha Hiện mới có một ñồng muối 250 ha hoàn chỉnh và ñi vào hoạt ñộng (ñồng muối Thông Thuận) còn một ñồng muối ñang thi công mới ñưa một phần vào sản xuất Các ñồng muối xây dựng mới hầu hết ñều ñầu tư ñồng bộ với mức ñộ áp

dụng cơ giới hóa cao từ khâu cấp nước biển, ựến khâu thu gom, vận chuyển,

và ựánh ựống, tuy vậy về phần ựầu tư cơ giới hóa ựồng muối của những ựồng muối mới cũng như các ựồng muối công nghiệp cũ về cơ bản vẫn chưa có bước ựột phá mới về công nghệ, chất lượng muối thu hoạch vẫn không ựược nâng cao nếu không qua công ựoạn rửa muối và phần vốn ựầu tư ban ựầu còn ựòi hỏi rất lớn

d đánh giá chung

Nhìn chung, vấn ựề còn tồn tại hiện nay trong sản xuất muối công nghiệp ở nước ta là ựang sử dụng quá nhiều lao ựộng thủ công cho công ựoạn nặng nhọc nhất nên năng suất, chất lượng muối thấp so với các nước sử dụng công nghệ tiên tiến trên thế giới như Tây Ban Nha, Úc, Israel mặc dù là công nghệ tiên tiến so với công nghệ sản xuất muối phơi cát và phơi nước phân tán ựang sử dụng tại Việt Nam Mặt khác, những nơi có ựiều kiện ựưa máy vào

hỗ trợ lao ựộng thủ công nhưng không ựồng bộ, thiếu sự gắn kết với nhau, và chưa tạo nên công nghệ hoàn chỉnh phù hợp với ựặc thù sản xuất muối công nghiệp ở nước ta Hầu hết muối sau khi thu xong, không có công ựoạn làm sạch mà ựánh ựống ngay nên chất lượng muối không ựạt yêu cầu để khắc phục những tồn tại trên cũng là nhiệm vụ chắnh của chuyên ựề là lựa chọn ựược ỘCông nghệ thu gom ựánh ựống muối tại ruộng phù hợp với vận chuyển ựánh ựống muối bằng thủy lựcỢ

3 ðỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1.ðối tượng:

ðối tượng nghiên cứu là sàng tĩnh, nguyên liệu là hỗn hợp muối và nước chạt

3.2 Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp lý thuyết:

Ứng dụng các kiến thức về cơ lí thuyết và sức bền vật liệu ñể nghiên cứu lý thuyết xác ñịnh kích thước và ñộ bền cho thiết bị rửa, tách nước (sàng tĩnh) trong dây chuyền sản xuất muối công nghiệp, từ ñó xác ñịnh kích thước, hình dáng và vật liệu cho thiết bị

Phương pháp thực nghiệm:

- Chế tạo và thử nghiệm kiểm tra, ñánh giá khả năng và chất lượng làm việc của thiết bị rửa, tách nước

- ðo năng suất ñể kiểm tra công suất làm việc của thiết bị

- Lấy mẫu muối ñể ñem phân tích ñể xác ñịnh ñộ sạch của muối sau rửa

4.NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ ðẠT ðƯỢC

4.1 Sơ ñồ dây chuyền thiết bị thu gom, vận chuyển, ñánh ñống muối

bằng phương pháp thuỷ lực

1 Maý xúc nặng (KOMITSHU) 6 Có sẵn

2 Bồn thuỷ lực (chứa muối và nước rửa) 1 Thiết kế ,chế tạo mới

3 Bơm thuỷ lực 40-60 t/h 1 Thiết kế ,chế tạo mới

4 ðường ống dẫn hỗn hợp muối nước 1 Thiết kế ,mua sắm

5 Thiết bị ñánh ñống muối 1 Thiết kế ,chế tạo mới

6 Thiết bị rửa và tách muối 1 Thiết kế ,chế tạo mới

8 ðường ống dẫn nước rửa hồi lưu 1 Thiết kế ,mua sắm

9 Hồ mương chứa nước rửa 1 Xây mới

10 Bơm nước rửa ≥ 120m3/h 1 Mua sắm

4.2 Cơ sở lí thuyết của quá trình sàng

Sàng là bộ phận ñược lắp trên ñường ra của hỗn hợp muối, nước có nhiệm vụ lọc các chất bẩn như bùn, ñất cát…vv sàng phải có ñủ ñộ thoáng ñể cho các chất bẩn có thể lọt xuống phía dưới Tuy nhiên các ô lưới cũng không ñược rộng quá vì nếu như thế thì muối sẽ lọt xuống phía dưới qua ñó làm giảm năng suất sàng ðồng thời do ñặc thù của thiết bị cho nên sàng cần thiết

kế phải là loại sàng tĩnh Hỗn hợp muối và nước sau khi ñược bơm vận chuyển ñến bề mặt sàng thì chúng phải tự trượt trên bề mặt sàng, qua sự

chuyển ñộng tương ñối của muối và mặt sàng thì các chất bẩn sẽ lọt qua bề mặt sàng và ta sẽ có sản phẩm muối chất lượng hơn ðể làm ñược như vậy thì cần phải thiết kế các góc ma sát hợp lí ñể hỗn hợp muối có thể trượt trên bề mặt sàng mà không bị tắc ðồng thời kích thước lỗ sàng ảnh hưởng trực tiếp ñến khả năng lọc chất bẩn Tuy nhiên vấn ñề cần quan tâm là kích thước lưới sàng cần bao nhiêu ñể ñủ và kịp thời cho các chất bẩn ñủ nhỏ theo quy ñịnh lọt qua mà không ảnh hưởng ñến chất lượng và năng suất của sản phẩm

4.2.1 Các chỉ tiêu ñánh giá quá trình phân loại, làm sạch

a Khả năng phân loại của hỗn hợp:

Cơ sở ñể chọn phương pháp làm việc cho máy phân loại, làm sạch là dựa vào các tính chất vật lí của các cấu tử trong hỗn hợp muối và nước chạt Kết quả nghiên cứu tính chất cơ lí cho phép chọn ñược cách tách hỗn hợp ñã cho theo một trong những thông số vật lí ñã nêu sao cho cấu tử ñược tách ra ñảm bảo tính ñồng nhất, nghĩa là xác ñịnh khả năng phân chia của hỗn hợp Hình 6 biễu diễn ñồ thị phân chia

hỗn hợp hai cấu tử Trục hoành biểu

diễn tính chất cơ lí x chọn làm phương

pháp phân loại Trục y biểu diễn tần

suất Khi phân loại hỗn hợp có 3 trường

hợp xảy ra như sau:

Khi ∆ < 0 khi hai cấu tử có chung

một số phần tử tính chất cơ lí x Hỗn

hợp này khó phân loại

Khi ∆ = 0 khi hai cấu tử theo tính

chất cơ lí x khác nhau hoàn toàn Hỗn

hợp này dễ phân loại

chất cơ lí x hoàn toàn giống nhau Hỗn

hợp này không thể phân loại

Khả năng phân loại của 2 cấu tử

b Hiệu suất làm sạch và phân loại:

Hiệu suất làm sạch và phân loại

ñược ñánh giá theo các chỉ tiêu sau:

cấu tử

A - tỷ lệ tạp chất trong hỗn hợp muối, nước ban ñầu [%] B- tỷ lệ tạp chất trong hỗn hợp muối ñã ñược làm sạch [%]

ðược ñánh giá qua hai chỉ tiêu chất lượng α và số lượng β

Y

D

21

∆o

+ Chỉ tiêu chất lượng α tính bằng cách lấy 100g muối ñã ñược phân loại ñưa vào sàng thí nghiệm ñể kiểm tra

1 100, (% )

o o

q

Trong ñó:

+ Chỉ tiêu số lượng ββββ cũng ñược tính thông qua ño ñạc bằng sàng kiểm tra:

1 2.100, (% )

Q Q

Trong ñó:

+ Hiệu suất phân loại ηpl :

ηpl = α - β (%)

4.2.2 Cơ sở của quá trình sàng

a Lựa chọn bề mặt làm việc của sàng:

Bề mặt làm việc của sàng là bộ phận chính ñể phân loại sản phẩm Hiện nay người ta thường sử dụng 3 loại sàng chủ yếu ñó là: lưới ñan, tấm ñục và thanh ghi

Do ñặc ñiểm của quá trình sàng tách muối biển cần sử dụng bề mặt sàng phải có ñộ rỗng, thoáng ñể có thể cho nước và tạp chất có thể thoát tốt nên ta chọn bề mặt làm việc của sàng là lưới ñan

Lưới ñan ñược sử dụng ñể sàng mịn và sàng nhỏ các vật liệu xốp, rời

Lưới ñan có các lỗ dạng hình vuông, hình chữ nhật và hình lục giác Các loại dây kim loại dùng ñể ñan lưới thường có ñường kính nhỏ hơn kích thước của

sản phẩm dưới sàng d = (0,6 - 0,7)l (l - kích thước lỗ)

b Kích thước lỗ lưới và tốc ñộ vật liệu:

Giả thiết các loại tạp chất (bùn, ñất, cát…) có dạng hình cầu Sàng ñặt nghiêng một góc α Khi tạp chất di chuyển trên bề mặt sàng dưới tác dụng của trọng lực nó sẽ rơi thẳng ñứng qua lỗ sàng, nên ta phải tìm lỗ lưới sao cho

d - kích thước của tạp chất dưới sàng, [mm]

l - chiều dài của lỗ lưới sàng, [mm]

Khi hỗn hợp muối, nước có vận tốc ≠ 0 thì các loại tạp chất sẽ chuyển

ñộng theo một ñường parabol ðể cho các loại tạp chất(bùn, ñất, cát…) lọt qua lỗ thì ñiểm chạm cần phải bằng hoặc thấp hơn ñiểm B, còn ñiểm rời của

nó là ñiểm A Phương trình quỹ ñạo chuyển ñộng rơi của tạp chất là:

l

lcosα α

V

A

B

2cos

g t

α α

Trong ñó: r là bán kính của các hạt cát hoặc hạt bùn, ñất

Thay (2) vào (1), sau khi biến ñổi ta có vận tốc cần thiết của hỗn hợp muối, nước là:

c Chiều dày lớp muối và kích thước sàng

Chiều dày lớp vật liệu trên sàng có ảnh hưởng ñến hiệu suất phân loại Nếu hỗn hợp muối và nước chạt quá dày thì các loại tạp chất nằm trên bề mặt sẽ khó lọt qua sàng, mặc dù kích thước nhỏ Vì vậy lớp hỗn hợp muối và nước càng mỏng thì hiệu quả của quá trình sàng càng cao nhưng năng suất sàng lại càng giảm ñi Trong thực tế thường sử dụng như sau:

- Khi kích thước của vật liệu d < 5 mm, thì bề dày lớp vật liệu h = (10 ÷15)d;

- Khi kích thước của vật liệu d = 5 ÷ 50mm, bề dày vật liệu h = (5 ÷10)d;

- Khi kích thước của vật liệu d > 50 mm thì bề dày lớp vật liệu h = (3

÷ 5)d

Với giả thiết các hạt tạp chất d = 1 mm nên ta chọn công thức (1) ñể

tích với khoảng tính bằng 10 Vậy chiều dày lớp vật liệu trên sàng

h = 12.1 =12 (mm)

Chiều dài sàng có ảnh hưởng rất lớn ñến hiệu quả của quá trình sàng Hiệu suất phân li của sàng phụ thuộc vào chiều dài sàng , có dạng hàm số mũ Chiều dài sàng ñược tính theo công thức:

2 0

mg

α

ma

thước của lưới cho phù hợp Căn cứ vào ñặc ñiểm ñộng học của quá trình sàng tách muối biển ta chọn lưới sàng có các lỗ hình vuông ðể nâng cao năng suất cũng như ñộ bền của sàng ta chọn sàng gồm 2 lớp lưới Chọn sơ bộ kích thước lỗ lưới như sau:

- Lưới trên có kích thước 1,2 x 1,2 mm

- Lưới dưới có kích thước 0,9 x 0,9 mm

Hình 3.4:Kích thước lưới

600

Lượng hỗn hợp bùn, cát nhỏ lọt qua sàng ñược biểu diễn bằng phương trình ñộng học như sau:

G - số hạt cát,bùn trong hỗn hợp muối,nước ở thời ñiểm xét;

Khi chế ñộ làm việc ổn ñịnh, hai quá trình tạo ra ñộ nhỏ và lọt qua sàng

sẽ cân bằng tĩnh, nghĩa là diễn biến với tốc ñộ tương ñương nhau: bao nhiêu cát và bùn ñều thoát hết qua sàng

f Xác ñịnh các góc làm việc của khung lưới (ñường biên dạng của lưới)

Góc làm việc có ảnh hưởng ñến năng suất, chất lượng của quá trình sàng Nếu góc nghiêng quá bé thì sẽ dẫn ñến hiện tượng ùn tắc muối trong quá trình

sàng Cách xác ñịnh góc làm việc của khung lưới ñược xác ñịnh như sau:

Cách ño: Cho nguyên liệu hoặc hỗn hợp muối lên tấm 2 ban ñầu góc

hỗn hợp muối bắt ñầu chuyển ñộng ñi xuống thì dừng lại

ðo góc nghiêng α giữa tấm ngang và tấm nghiêng hoặc ño khoảng cách từ ñầu tấm 2 ñến hình chiếu vuông góc của nó trên tấm 1 ñược giá trị h, khoảng cách từ hình chiếu vuông góc của ñầu tấm 2 trên tấm 1 ñến ñầu còn lại của tấm 1 ñược giá trị l

Hệ số ma sát ñược xác ñịnh theo công thức:

l h

Qua tính toán xác ñịnh ñược các góc làm việc của khung lưới cụ thể như sau:

Hình 3.6: Biên dạng làm việc của lưới

4.3 Tính toán thiết kế sàng lọc, tách nước

4.3.1 Chọn vật liệu chế tạo sàng

Mặt sàng là nơi tiếp xúc trực tiếp với hỗn hợp muối, nước chạt, ảnh hưởng trực tiếp ñến năng suất và chất lượng của quá trình sàng Vì muối có khả năng ăn mòn tương ñối lớn trong môi trường kim loại nói chung và thép nói riêng do ñó việc lựa chọn vật liệu chế tạo sàng phải ñảm bảo các yêu cầu sau:

- Phải có tính chống ăn mòn ñiện hoá tốt (Phải có khả năng chống ăn mòn trong môi trường nước biển);

- Có cơ tính tổng hợp tốt, tính chống mài mòn cao

ðể ñảm bảo các yêu cầu trên thì vật liệu sử dụng là thép INOX Sau ñây là kí hiệu và cơ tính của một số các Mác thép INOX theo tiêu chuẩn Hoa

Kỳ và của một số quốc gia khác

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 31

Bảng 3.1 Kí hiệu và thành phần hoá học của một số loại mác thép INOX

Tiêu chuẩn quốc gia Thành phần hoá học(%)