Thuyết minh máy khuấy trộn tinh bột cao lanh

Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
CHƯƠNG 1 :
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CAO LANH :
1.1.1 Nguồn gốc tạo thành cao lanh.
Cao lanh là sản phẩm phong hóa tàn dư của các loại đá gốc chứa trường thạch
như pegmatite, granit, gabro, banzan, ryolit hoặc các cuộn sỏi thềm biển đệ tứ hay đá
phun trào axit như keratophyr, felsit. Ngoài kiểu hình thành phong hóa tàn dư, còn có
sự hình thành do phong hóa biến chất trao đổi các đá gốc cộng sinh nhiệt dịch
quarphophia, chính là quarzit thứ sinh như mỏ cao lanh Tấn mài Quảng Ninh.
Kiểu phong hóa tàn dư và biến chất trao đổi hình thành các mỏ cao lanh tại mỏ
đá góc – là cao lanh nguyên sinh (tức cao lanh thô). Nếu sản phẩm phong hóa tàn dư,
nhưng bị nước băng hà, gió cuốn đi rồi lắng đọng lại chổ trũng hình thành nên các mỏ
cao lanh hay đất sét trầm tích - còn gọi là cao lanh thứ sinh.
Sự hình thành các mỏ cao lanh ngoài yếu tố cơ bản là có đá gốc chứa trường
thạch phải kể tới yếu tố địa mạo, cấu tạo nên vùng chứa đá gốc và yếu tố môi trường
(độ ẩm, nhiệt độ).
Qua nhiều tài liệu đều thống nhất phần lớn các mỏ cao lanh nằm ở vùng đồi
núi dốc thoải hay thung lủng giữa các núi.Qúa trình nghiên cứu sự hình thành trái đất
người ta cho rằng sự thành tạo các mỏ cao lanh xảy ra ở thời kỳ đầu đệ tứ và mạnh
nhất ở thời kỳ đệ tứ muộn. Giai đoạn này khí hậu rất ẩm và mưa nhiều, thảm thực vật
phát triển mạnh tạo môi trường thuận lợi cho sự phong hóa đá gốc bằng các quá trình
hóa học. Mặt khác cũng chính thời kỳ này sự vận động của trái đất xãy ra rất mạnh
bao gồm sự nâng lên hay tụt xuống của vỏ trái đất phần tiếp xúc với khí quyển (còn
gọi là lớp silicat) tạo nên nhiều nếp uốn và khe nứt (lớp silicat có chiếu sâu từ 36 – 50
km).
Như vậy sự hình thành các mỏ cao lanh là do chịu sự tác dụng tương hổ của
các quá trình hóa học, cơ học (kể cả sinh vật học) bao gồm các hiện tượng phong hóa,
rửa trôi và lắng đọng trong thời gian dài.
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 2
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
Về mặt hóa học, bản chất của nó rất phức tạp nhưng để đơn giản hơn, ta coi đá
gốc trực tiếp phong hóa thành cao lanh là trường thạch.Lấy trường thạch kali làm thí
dụ thì cơ chế phản ứng có thể như sau:
Nếu môi trường co độ pH = 3 – 4:
2KAlSi
3
O
8
+ 8 H
2
O ----- > 2KOH + 2 Al(0H)
3
+ 2 H
4
Si
3
O
8
----- >
Al
2
(OH
4
)Si
2
O
5
+ K
2
O + 4SiO
2
+ 6H
2
O
Khi môi trường có độ pH = 8 – 9 thì khoáng chính hình thành không phải do
caolimit mà là momorilonit: Al
1.67
Mg
0.33
((OH)
2
/Si
4
O
10
)
0.33
Na
0.33
(H
2
O)
4
.
Rõ ràng: H
2
CO
3
, H
2
O và một số axit hữu cơ khác đóng vai trò rất quan trọng
trong quá trình phong hóa đá góc thành cao lanh.
Quá trình tạo thành cao lanh có thể còn qua mức độ trung gian. Thí dụ trường
thạch bị cerusit hóa tức là chuyển thành mica ngâm nước mà dạng phổ biến là: K
2
O
3
Al
2
O
3
.6Si0
2
.2H
2
O rồi mới chuyển thành caolinit.
Trong nhiều trường hợp xảy ra sự thay thế đồng hình của Fe
3+
thay Al
3+
thì cơ
chế còn phức tạp hơn.
1.1.2 Thành phần hóa và khoáng vật:
Theo thành phần hóa và khoáng vật cũng như cấu trúc của nó thì cao lanh bao
gồm rất nhiều loại khác nhau, trong đó có 28 loại đơn khoáng phổ biến. Trong thiên
nhiên do thành phần khoáng vật của đá gốc khác nhau, điều kiện tạo thành cao lanh
cũng không giống nhau (độ pH, độ ẩm, nhiệt độ) nên sản phẩm phong hóa cũng khác
nhau.
Trong thực tế, các khoáng vật của mỗi mỏ cao lanh ít khi là một đơn khoáng.
Mặc dù có nhiều đơn khoáng song nếu cấu trúc hoặc tính chất của chúng gần giống
nhau thì người ta xếp chúng vào một nhóm. Sau đây là một số nhóm khoáng quan
trọng đối với ngành gốm sứ:
- Nhóm CAOLINIT: Phần lớn các mỏ cao lanh chứa khoáng chủ yếu là caolinit.
Khoáng caolinit có công thức là: Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O thành phần hóa của khoáng này
là: Al
2
O
3
: 39,48%; SiO
2
: 46,60%; H
2
O : 13,92%.
Thành phần hóa học của hầu hết các mỏ cao lanh ít khi vượt qua giới hạn trên.
Nếu mỏ cao lanh nào chứa chủ yếu là khoáng caolinit thì chất lượng nó rất cao.
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 3
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
- Nhóm MONMORILONIT : Công thức hoá học là:
Al
2
O
3
.4SiO
2
. H
2
O + nH
2
O.
Mạng lưới tinh thể khoáng này gồm 3 lớp (hai tứ diện SiO
4
và một bát diện
AlO
6
). So với caolinit thì khoáng này có lực liên kết yếu hơn, ở đây các lớp OH nằm
bên trong, 3 lớp trên tạo thành gói kiểu kín.
- Nhóm khoáng chứa ALKALI:
Công thức hóa học: K
2
O.3AL
2
O
3
.6SiO
2
.2H
2
O
Về mặt cấu trúc các khoáng này có mạng lưới tinh thể tương tự như các silicat
3 lớp nên các tính chất của chúng rất giống nhau: độ phân tán cao, độ trương nở
trong nước lớn, khả năng hấp thụ trao đổi ion cũng lớn.
Trong nhóm này có một số khoáng khác có cấu trúc và tính chất tương tự illit
đó là khoáng hyddrophylit, vermiculite và các dạng thủy mica khác.
1.1.3 Tính chất kỹ thuật:
-Thành phần hạt: Nhiều tính chất kỹ thuật của cao lanh phụ thuộc vào kích thước,
hình dạng và tỉ lệ các cỡ hạt. Nhìn chung kích thước các hạt cao lanh nằm trong giới
hạn phân tán keo (60µm). Kích thước các loại tạp chất bao gồm thạch anh, trường
thạch, mica thường khá lớn.
Thành phần và kích thước hạt có tác dụng rất lớn đến khả năng hấp thụ và trao
đổi ion, tính dẻo, độ co khi sấy, cường độ cũng như diển biến tính chất của khoáng đó
theo nhiệt độ nung.
Có nhiều phương pháp xác định thành phần hạt nhưng phương pháp thông
thường nhất là phương pháp lắng trong pipet kiểu Adereasen. Với dụng cụ này cho
phép xác định hàm lượng cỡ hạt 1-2 µm một cách chính xác.
- Khả năng trương nỡ thể tích và hấp thụ trao đổi ion: Nhiều tính chất của cao lanh
chủ yếu là do cấu trúc tinh thể nó quyết định. Như chúng ta đã biết cấu trúc của các
đơn khoáng rất khác nhau. Sự khác nhau về cấu trúc của các đơn khoáng dẩn đến sự
liên kết giữa các nguyên tố nhất là mối liên kết giữa Al-OH hoặc liên kết O-H ở các
đơn khoáng sẽ khác nhau. Điều này chứng minh rỏ nhất là khi nghiên cứu sự thay đổi
cấu trúc lúc đốt nóng bằng phương pháp nhiệt vi sai. Caolinit mất nước hóa học trong
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 4
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
khoảng 550
o
-600
o
C, monmorionit với cấu trúc 3 lớp lại mất nước liên kết hóa học ở
nhiệt độ cao hơn khoảng 650 – 700
o
C.
Trong thiên nhiên cấu trúc của các silicat rất phức tạp, do có sự thay thế đồng
hình của các cation trong các lớp nên đã làm thay đổi lực liên kết giữa các nguyên tố.
Điều này dẫn đến sự thay đổi tỉ lệ giữa chúng nên diện tích của các cation trung tâm
trong từng lớp và giữa các lớp bị thay đổi đó chính là nguyên nhân gây nên sự khác
nhau về khả năng hấp thụ trao đổi, độ trương nở thể tích của các đơn khoáng.
- Đặc tính của cao lanh khi có nước: Cao lanh là tổ hợp của nhiều hạt mịn với kích
thước hạt rất khác nhau, bề mặt riêng của chúng lớn, hệ thống ống mao quản trong
chúng vừa lớn vừa phức tạp do đó có khả năng tự hút ẩm khi để trong không khí.
Khi trộn thêm nước vào cao lanh, tùy thuộc hàm lượng nước thêm vào mà
tính chất hỗn hợp sẽ rất khác nhau (ít dẻo, rất dẻo, chảy dẻo, chảy thành dòng liên
tục). Đặc tính đó gọi là độ dẻo.
Theo phân loại của lưu biến học, cao lanh là vật liệu biến dạng dẻo, độ dẻo của
cao lanh khi trộn với nước là khả năng giữ nguyên hình dạng khi chịu tác dụng của
lực bên ngoài mà không bị nứt.
Độ dẻo của hỗn hợp là do ảnh hưởng của nhiều quá trình hóa lý phức tạp dưới
tác dụng của nhiều yếu tố khác nhau xảy ra đồng thời, tuy nhiên chúng ta có thể thừa
nhận tính dẻo do các hiện tượng chính sau đây gây nên:
+ Hiên tượng (khả năng) trượt lên nhau của các hạt có hình dạng và kích thước
khác nhau. Khả năng trượt lên nhau càng dễ dàng khi các hạt hấp thụ đủ nước và các
cation hấp thụ trao đổi (ion lạ).
+ Hiện tượng dính kết các hạt với nhau thành một khối.
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ dẻo:
+ Độ lớn và đặt biệt là hình dạng các hạt
+ Cấu trúc của khoáng đặc biệt là yếu tố điện tích của các ion trung tâm và
khả năng thay thế đồng hình của các cation trong các lớp cũng là yếu tố cơ bản quyết
định tính dẻo.
Khi nghiên cứu đồng thời ảnh hưởng của hàm ẩm và lực tác động bên ngoài
đến tính chất của hệ chúng ta sẽ thu được kết quả: Ứng với một hàm ẩm nhất định khi
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 5
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
lực bên ngoài đạt đến một giá trị tới hạn thì hệ cũng sẽ có hiện tượng chảy, lưu biến
học gọi lực tới hạn đó là giới hạn chảy. Đối với cao lanh nói riêng và phôi liệu gốm
sứ nói chung thì lực tới hạn cần đủ lớn để khi có lực bên ngoài xuất hiện ứng suất cắt
song không xuất hiện dòng chảy. Nói cách khác là lực tới hạn phải lớn hơn ứng suất
cắt.
Khi lượng nước đủ lớn thì hồ cao lanh lại chảy thành dòng lien tục. Có thể xác
định giới hạn chảy trực tiếp bằng nhiều cách khác nhau, nhưng trong công nghiệp
gốm sứ để đơn giản hơn, chúng ta chỉ xác định gián tiếp giới hạn chảy thông qua chỉ
số dẻo.
Có nhiều phương pháp xác định chỉ số dẻo, trong thực tế sản xuất thường xác
định chỉ số dẻo theo vica chuẩn (hay côn chuẩn Ribinde) để xác định giới hạn chảy và
xác định giới hạn lăn theo phương pháp cổ điển (trộn cao lanh với nước rồi lăn trên
kính bằng tay thành sợi có ø = 2 – 3 mm, để nó tự đứt thành đoạn nhỏ cỡ 1 – 3 mm.
Chỉ số dẻo là hiệu số độ ẩm của giới hạn chảy và giới hạn lăn. Phương pháp
này nhanh, đơn giản nhưng kết quả phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm người làm.
Ngoài ra con có thể xác định chỉ số dẻo bằng các phương pháp sử dụng dụng
cụ của Perfferkorn.
- Cường độ mộc: Độ bền của mộc ở trạng thái sấy khô cũng như cường độ kéo dẻo là
những chỉ tiêu kỹ thuật rất quan trọng và biểu thị gián tiếp đặc tính dẻo của cao lanh.
Cường độ kéo dẻo lớn tức là lực liên kết lớn điều đó có nghĩa là nguyên liệu có độ
dẻo cao.
1.1.4 Sự biến đổi của cao lanh khi nung:
Mặc dù thành phần khoáng vật của cao lanh rất phức tạp, song khoáng chính
và phổ biến nhất trong chúng là: laolinit. Lúc bị nung nóng ở các khoáng sẽ xãy ra
diển biến rất phức tạp bao gồm các quá trình lý hóa, thường xãy ra kế tiếp nhau hay
xãy ra cùng lúc và chúng có lực tác dụng tương hỗ lẩn nhau. Có thể xãy ra các hiện
tượng chính sau:
- Biến đổi thể tích kèm theo mất nước lý học.
- Biến đổi thành phần khoáng bao gồm mất nước hóa học, biến đổi cấu trúc
tinh thể khoáng cũ.
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 6
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
- Các cấu tử phản ứng với nhau để tạo ra pha mới.
- Hiện tượng kết khối.
Để khảo sát diển biến lúc nung của các khoáng chúng ta có thể sử dụng nhiều
phương pháp riêng biệt hay kết hợp các phương pháp để thu được kết quả với độ tin
cậy cao hơn. Các phương pháp thường dùng là:
- Phương pháp nhiệt vi sai (DTA – DTG).
- Phương pháp nhiểm xạ Rontgen.
- Phương pháp xác định đường cong co và giãn nở liên tục qua kính hiển vi
nhiệt độ cao hoặc bằng đilatomet.
- Phương pháp thạch học dùng các loại kính hiển vi để quan sát sự thay đổi
cấu trúc của mẩu nung.
Các phản ứng xãy ra trong quá trình nung cao lanh không những phụ thuộc
vào nhiệt độ nung cực đại mà còn phụ thuộc vào tốc độ nâng nhiệt độ và cả thời gian
lưu ở nhiệt độ cực đại. Mặt khác lượng tạp chất cũng giữ vai trò quan trọng. Như vậy
sự diễn biến lúc nung và các tính chất của sản phẩm nung đều phụ thuộc vào các dự
kiến đã nói trên.Các phản ứng xãy ra lúc đầu là ở trạng thái rắn song rất nhiều trường
hợp có thể có mặt pha lỏng. Phản ứng thường không thực hiện đến cùng vì ít khi đạt
được sự cân bằng pha.
Tính chất kỹ thuật của cao lanh quyết định khả năng và phạm vi sử dụng
chúng. Để sử dụng nó hợp lí cần nghiên cứu các tính chất đó một cách chính xác để
từ đó xây dựng các tiêu chuẩn nhà nước thuộc các khâu khai thác, bảo quản và sử
dụng chúng trong lĩnh vực công nghiệp gốm sứ, vật liệu chịu lửa, công nghiệp giấy,
chất độn cho công nghiệp nhựa, sơn, phân bón phức hợp,v.v…
1.1.5 Cao lanh Việt Nam và thực trạng khai thác cao lanh ở nước ta.
Cao lanh Việt Nam hình thành theo kiểu tàn dư, là cao lanh nguyên sinh nên
hạt thô, thành phần hóa học khá thuần khiết (rất gần với thành phần đá gốc), đặc biệt
có mỏ có độ trắng cao như Hữu Khánh đạt độ trắng gần 90% so với BaSO
4
thích hợp
cho công nghiệp gốm sứ.
Cao lanh của ta khá nhiều kiềm (Na
2
O, K
2
O) không dùng được cho công
nghiệp vật liệu dầu lửa. Riêng mỏ cao lanh Tấn Mùi hình thành theo kiểu biến chất
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 7
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
trao đổi (quarzit thứ sinh). Những vĩa sạch có thành phần caolinit, hàm lượng Al
2
O
3
đạt 38% sử dụng cho vật liệu chịu lửa samot A rất tốt. Cao lanh của ta có độ min
kém, ít dẻo, không thích hợp cho công nghiệp giấy cao cấp, trừ một số vĩa đặc biệt
của mỏ cao lanh Tân Dương.
Những năm gần đây, ở nước ta, nhu cầu sử dụng cao lanh trong lĩnh vực sản
xuất vật liệu rất lớn, khoảng 400000 tấn/năm. Ngoài ra các ngành sản xuất gốm sứ,
thủy tinh cũng đòi hỏi phải đầu tư vào hàng nghìn tấn nguyên liệu cao lanh chất
lượng cao.
Lần đầu tiên các nhà khoa học Viện khoa học vật liệu (Viện khoa học và công
nghệ Việt Nam) đã nghiên cứu chế tạo thành công quy trình công nghệ và thiết bị
tuyển lọc cao lanh phù hợp với đặc điểm của từng mỏ cao lanh trong nước. Công
nghệ này đã được ứng dụng ở mỏ A Lưới (Thừa Thiên Huế), mỏ Ngọt (Phú Thọ)
mang lại hiệu quả cao, không có sản phẩm thải, tận thu tối đa nguyên liệu khoáng sản.
Sản phẩm cao lanh sản xuất trên công nghệ dây chuyền này có chất lượng cao, ổn
định, phù hợp với tiêu chuẩn nguyên liệu trong nước và quốc tế, không phải phụ
thuộc vào nguồn nguyên liệu nhập ngoại với giá thành cao.
Hiện nay nước ta có nhiều cơ sở sản xuất gạch ceramic, granit, sứ vệ sinh có
công nghệ tiên tiến, công suất lớn, hằng năm cần hàng ngàn tấn nguyên liệu cao lanh.
Nhưng đáng tiếc là các cơ sở khai thác, chế biến cao lanh trong nước không đáp ứng
được nguồn nguyên liệu chất lượng cao, nên các cơ sở sản xuất gốm sứ phải nhập
khẩu hàng chục nghìn tấn cao lanh mổi năm từ Pháp với giá 200 USD/tấn.
Nguyên nhân cơ bản của nghịch lý này là ở nước ta chưa có một cơ sở khai
thác và tuyển lọc cao lanh theo quy trình công nghệ tiên tiến, chủ yếu là làm thủ công,
quy mô nhỏ lẻ. Tình trạng trên đã không đáp ứng được nhu cầu nguyên liệu sản xuất
trong nước mà còn gây lãng khí, tổn thất lớn nguồn cao lanh của đất nước.
Theo dự báo của ngành xây dựng: Vào năm 2005 – 2010 nhu cầu tiêu thụ cao
lanh cho sản xuất gốm sứ xây dựng cao cấp sẽ tăng gấp hai nhu cầu hiện nay, do đó
vấn đề khai thác và tuyển lọc cao lanh nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, hiệu suất
thu hồi và sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên càng trở nên cấp bách..
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 8
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
Việt Nam có nguồn nguyên liệu cao lanh phong phú, hiện nay có 123 mỏ và
điểm quặng cao lanh với trữ lượng khoảng 397,5 triệu tấn, trong đó một số mỏ đã
được đưa vào khai thác 150000 tấn/năm sau khi tuyển tách là khoáng chất công
nghiệp được sử dụng rộng rải trong nhiều ngành công nghiệp như giấy, vật liệu chịu
lữa, thủy tinh, gốm sứ, xi măng, cao su, chất dẻo,….
Trong tương lai, cao lanh còn được sử dụng trong xử lý nước, sinh hóa, vật
liệu tổ hợp bền nhiệt cho sản xuất ô tô, bê tông nhẹ. Cao lanh trong tự nhiên lẫn nhiều
đá mẹ, các tạp chất hữu cơ và oxit kim loại, vì vậy cần tuyển tách mới có các sản
phẩm cao lanh đáp ứng yêu cầu sử dụng.
Không chịu bó tay trước thực tế, các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học vật
liệu đã tập trung nhiều công sức nghiên cứu tìm hiểu và thiết kế công nghệ thích hợp
cho từng mỏ cao lanh ở nước ta.
Để xây dựng quy trình công nghệ tuyển lọc cao lanh phù hợp với đặc điểm cao
lanh Việt nam nói chung và các mỏ nói riêng, nhóm nghiên cứu đã phối hợp với Hội
tuyển khoáng Việt Nam đi đến các vùng Quảng Ninh, Hải Dương, Lào Cai, Phú Thọ,
Yên Bái, Đà Lạt, Huế tìm nguồn gốc địa chất, lấy mẩu nghiên cứu. Hiện nay, quy
trình công nghệ tuyển lọc cao lanh đã đưa vào vận hành với công suất từ 30000-
90000 tấn quặng cao lanh thô/năm và có thể mở rộng theo yêu cầu sản xuất mỗi cơ
sở. Từ cao lanh thô cho vào khoang chứa với nhiệm vị cung cấp cao lanh đều đặn cho
dây chuyền đến thiết bị đánh tơi, chà sát, đưa đến thiết bị phân cấp từ xoắn để phân
loại thạch anh.Các sản phẩm này được chuyển đến bộ phận tuyển xyclon dùng tách
tạp chất loại hạt mịn ra khỏi cao lanh, đưa đến bộ phận lọc sắt ra khỏi cao lanh. Sau
đó tất cả sản phẩm này đưa vào hệ thống lắng lọc và máy sấy khô chuyển ra ngoài.
Công nghệ hoàn thiện có giá thành chi bằng 50% - 60% so với thiết bị nhập
ngoại. Sản phẩm cao lanh qua công nghệ này, chất lượng sảm phẩm đạt chỉ tiêu kinh
tế, kỹ thuật cao, giá thành cao hơn từ 2-3 lần so với sản phẩm lọc bằng phương pháp
thủ công, chỉ bằng 1/2 giá thành nhập ngoại. Việc mở rộng sản xuất đã làm tăng ngân
sách cho địa phương, chủ động nguồn nguyên liệu cho sản xuất trong nước và góp
phần thực hiện công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 9
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
Bảng 1.2 Chất lượng một số Caolanh của nước ta
Loại
Caolanh
Minh Tân
Caolanh
Hữu Khánh
Tính chất Đã lọc Đã lọc
Nguồn gốc
Đá mẹ là keratophyt phong
hoá tàn dư
Pegmatit, granit phong hoá tàn

Thành phần khoáng và hoá chủ
yếu
Caolinit ít thuỷ mica và thạch
anh
Caolinit điển hình
SiO
4
72,2 52,28
Al
2
O
3
18,79 32,29
Fe
2
O
3
+ TiO
2
1,51 0,6
Thành phần khoáng hợp lý %
T 39,9 8,2 3
Q 47,7 12,0 3
F 16,44 6,0 3
Các oxit khác 1,96
Tính chất cơ lý cường độ mộc
Kg/cm2 TLO 10,2
độ co sấy % 6,15 5,56
Độ chịu lửa C 1670 1730
Màu sắc sau khi nung Màu vàng nhạt Rất trắng
Phạm vi sử dụng Sứ dân dụng và cách điện
Sứ dân dụng cao cấp, công
nghiệp giấy
(phải nghiền thêm)
Bảng 1.1 Tính chất, thành phần hoá học trung bình của caolanh và đất sét
Thành phần
tính chất
Yên Bái
Sơn
Mãn
(Lào
Cai)
Quảng
Bình
Đèo Le
(Quảng
Nam)
Pren
(Đà
Lạt)
Sóc Sơn
(Hà
Nội)
Hương
Châu
(Hà
Tĩnh)
Sơn
Dương
(Lâm
Đồng)
Eo
Gió
(Đà
Lạt)
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 10
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
SiO
2
, %
50,2 - 68,2 50,57 58,4 73,54 63,8 50 - 67 68 - 73 66,98 49,5
Al
2
O
3
, %
30,05 33,02 26,6 15,97
18,1
4 20 - 27 21,2 21,9 26,4
Fe
2
O
3
+ SiO2, %
0,72 0,67 15 0,69 0,9 1,12 1,24 1,5 5,6
Mất khí nung %
8,94 10,85 2,45 15,8 9,8
Độ co tổng ở 1350oC
18,0 17,5
Cường độ mộc khí
sấy Kg/cm
2
5,0 - 10
1.1.6. Khái niệm và thành phần tinh bột cao lanh:
Cao lanh (kaolin) là một khoáng sản phi kim được hình thành do quá trình
phong hoá của phenpat, chủ yếu là octodaz và anbit. Quá trình phong hoá trên được
gọi là quá trình cao lanh hoá.
Thành phần hoá học cao lanh:
- Công thức hoá học Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O
- Thành phần lý thuyết : Al
2
O
3
: 39,48% , SiO
2
: 46,60%, H
2
O : 13,92%
- Tỷ trọng : 2,57 – 2,61
- Độ cứng : 1 – 2,5
1.1.7 Tính chất tinh bột cao lanh :
Kích thước hạt: dài rộng khoảng 0,1 – 1; dày khoảng 0,02 – 0,1, axit nhôm-
silic có công thức: H
2
AlSiO
8
H
2
O trộn với nước, cao lanh biến thành một dạng bùn
nhão, dẻo dạng hồ, hoà loãng để khuếch tán trong H
2
O.
Dưới góc độ hoá học, phepat phân giải thành cao lanh theo phương trình phản
ứng sau:
K
2
O.Al
2
O
3
.6SiO
2
+ CO
2
+ H
2
O ----- > Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O + K
2
O
3
+ 4SiO
2
CaO.Al
2
O
3
.6SiO
2
+ CO
2
+ H
2
O ----- > Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O + CaCO
3
+ 4SiO
2
Trong quá trình phong hoá, do tác động của CO
2
và H
2
O liên kết giữa Al2O3
và SiO
2
không bị bẻ gãy và rất bền vững, do đó phân tử cao lanh chịu thuỷ phân cao,
không hòa tan trong H
2
O và trầm tích thành mỏ có lẫn SiO
2
. Đối với phenpat kiềm
thổ, ngoài SiO
2
còn lẫn CaCO
3
(nếu pH của môi trường phong hoá nhỏ hơn 7 thì
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 11
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
CaCO
3
từ từ phân giải cho CaO và cho CO
2
. Chính CO
2
này lại là tác nhân tiếp tục
phong hoá phenpat).
Ứng dụng cao lanh: được sử dụng trong các lĩnh vực sau
- Công nghiệp dược, mỹ phẩm, giấy, gốm sứ, vật liệu chịu lửa, luyện kim.
- Sản xuất gạch ceramic, chất tẩy trắng dầu mỡ, sứ cách điện, tổng hợp
Zeolit…..
1.2. GIỚI THIỆU QUI TRÌNH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT
CAO LANH:
Việc tuyển khoáng là tổ hợp các quá trình gia công khoáng sản và phân tách
khoáng vật. Quặng cao lanh là một khoáng vật, có nhiều phương pháp tuyển lọc cao
lanh, một trong số đó là phương pháp thủy lực. Dây chuyền này đã tự động hóa đến
70%.
Quy trình tuyển lọc cao lanh bằng thủy lực trải qua nhiều công đoạn khác
nhau. Nguyên lý chung sử dụng lực của dòng nước chảy để loại bỏ tạp chất, trong đó
phương pháp đánh tơi và chà xát và phân cấp xyclon thủy lực kết hợp với tuyển từ
ướt là những bước cơ bản. Có thể chia quy trình này thành 3 công đoạn chính là :
công đoạn đập nghiền sàn phân cấp, công đoạn tuyển phân tách và công đoạn phụ trợ,
cụ thể ở đây là cô đặc và sấy khô sản phẩm.
Đầu tiên quặng cao lanh được chà xát thủ công rồi qua băng tải cấp liệu 1 đổ
vào phiễu cấp liệu đĩa, với tốc độ quay từ 20 - 30 v/p, dưới tác dụng của lực văng ly
tâm vật liệu đựợc chuyển qua băng tải cấp liệu 2, từ đây dòng cao lanh tiếp tục được
đưa vào đánh tơi, từ đó qua lưới của sàn quay, các hạt vật chất có đường kính > 3 mm
bị thải ra ngoài. Hòa trộn với dòng nước các hạt mịn nhỏ hơn tiếp tục chảy vào vết
xoắn phân cấp, thiết bị này gồm vết xoắn đặt trong lòng máng. Khi vít quay chúng
thực hiện sự phân loại. Những hạt nhỏ dưới 0,25 mm cùng với nước tràn qua cuối
máng, còn hạt to hơn được vít xoắn đẩy lên đầu máng ra ngoài theo máng thải cát.
Từ vít xoắn phân cấp, dòng liệu được đổ vào bể chứa trung gian và từ đây nó
được hút lên các xyclon thủy lực bằng hệ thống máy bơm. Hệ thống máy bơm và
xyclon thủy lực là thiết bị phân cấp vật liệu dạng tinh lọc, cỡ hạt từ 5-150 μm, để làm
đặc bùn cao lanh, tách cát trong quá trình tuyển lọc. Dòng liệu được chia làm 2 dòng,
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 12
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
các hạt to hơn do chịu lực ly tâm văng vào dòng bùn ngoài, các hạt mịn ở dòng bên
trong do đó sản phẩm trào ra ở các xyclon gồm hai dòng cát thô và chảy mịn. Dòng
nước mịn này được đưa vào máy khử sắt để tuyển từ. Các tạp chất có từ tính bị giữ
lại ở đế sắt, còn khối liệu sạch được đổ vào bể cô đặc. Tại bể các khối liệu cao lanh từ
từ lắng xuống, và công nghệ tuyển cao lanh tinh chất cơ bản hoàn thành
Công đoạn tiếp theo là loại bỏ nước ra khỏi khối liệu lắng ở bể chứa bằng hệ
thống bơm bùn bơm hút khối liệu bằng áp lực cao đến máy ép khung bản nhằm ép
nước ra khỏi cao lanh. Cao lanh được ép thành từng bánh có độ ẩm từ 22-27%, tùy
theo yêu cầu sử dụng các bánh cao lanh thành phẩm tiếp tục giữ nguyên độ ẩm hay
được sấy khô.
1.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHUẤY TRỘN CAO LANH
1.3.1. Lý thuyết khuấy trộn:
1.3.1.1. Khái niệm chung về khuấy trộn :
Quá trình khuấy hệ lỏng là quá trình rất thường gặp trong công nghiệp (nhất là
trong công nghiệp hoá chất và những ngành công nghiệp tương tự: công nghiệp thưc
phẩm, công nghiệp luyện kim, công nghiệp vật liệu xây dựng, công nghiệp hoá dược,
công nghiệp nhẹ...) và trong đời sống hằng ngày. Quá trình khuấy có thể được thực
hiện trong các ống có dòng chất lỏng chảy qua, trong các bơm vận chuyển, trên đĩa
của các tháp tinh luyện,v.v..cũng như trong các thiết bị khuấy hoạt động nhờ năng
lượng cơ học đưa vào qua cơ cấu khuấy hoặc nhờ năng lượng của dòng khí nén.
Quá trình khuấy nhằm mục đích:
1.Tạo ra các hệ đồng nhất từ các thể tích lỏng và lỏng, khí rắn có tính chất
thành phần khác nhau : dung dịch, nhũ tương, huyền phù, hệ bọt,…
2. Tăng cường quá trình trao đổi nhiệt
3. Tăng cường quá trình trao đổi chất bao gồm quá trình chuyển khối và quá
trình hoá học.
Thiết bị dùng để khuấy trộn vật liệu gọi là máy khuấy. Bộ phận để khuấy trộn
vật liệu trong máy khuấy và trong các thiết bị phản ứng gọi là cánh khuấy.
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 13
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
1.3.1.2. Chỉ tiêu đánh giá quá trình khuấy:
a. Mức độ khuấy (I): là sự phân bố tương hỗ của hai hay nhiều chất sau khi
khuấy cả hệ. Mức độ khuấy trộn chính là một loại chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả khuấy
và cũng có thể được sử dụng để đánh giá cường độ khuấy.
Có thể dùng nhiều công thức khác nhau để tính mức độ khuấy trên cơ sở phân
tích các mẩu thử lấy từ thể tích được khuấy, trong số đó công thức của Hixon và
Tenny là thông dụng hơn cả:

nXiI
n
i
/
1

=
=
(1.1)
Trong đó:
n - số mẩu thử
Xi - nồng độ mẩu thử lần i
Nồng độ mẩu lần thứ i xác đinh theo công thức:
N ếu Φi <Φi

io
i
Xi
Φ
Φ
=
(1.2a)
Nếu Φi >Φio:

io
i
Xi
Φ−
Φ−
=
1
1
(1.2b)
Trong đó: Φi,Φio -phần thể tích của cấu tử i trong mẩu thử và trong toàn bộ
thiết bị.
Đối với các chất lỏng tan lảnh hoàn toàn, mức độ khuấy có thể được xác định
theo công thức Hobler và Strek:

Sm
S
Xi


=
(1-3)
Trong đó ΔS, ΔSm -lượng tăng entropi của chất lỏng được khuấy sau thời gian
khuấy và sau khi kh ấy hoàn toàn
τ
=∞
Dạng cụ thể của hàm (1-3) đối với cơ cấu khuấy tuabin được thiết lập nhờ
khuấy thực nghiệm hai thể tích một chất lỏng có nhiệt độ khác nhau:
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 14
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh

τ
k
eI

−−
1
(1-4)
Trong đó:
τ
là thời gian khuấy
K: là hệ số phụ thuộc vào chuẩn số Reynolds và đại lượng để đo
cường độ khuấy (k càng lớn thời gian khuấy càng nhỏ).
b.Cường độ khuấy trộn : Người ta dùng một trong các đại lượng dưới đây để
biểu thị cường độ khuấy trộn :
* Số vòng quay n của cánh: V/ph
* Vận tốc vòng v của đầu cánh khuấy: m/s
* Chuẩn Reynolds Re
k
: đặc trưng cho quá trình khuấy
ν
2
Re
nd
k
=
(1.5)
(d- đường kính cánh khuấy (mm); υ- độ nhớt động học của môi trường khuấy
trộn)
* Công suất khuấy trộn riêng :
- công suất chi phí để khuấy trộn một đơn vị thể tích:

V
N
N
V
=
(1.6)
- công suất chi phí để khuấy trộn một đơn vị khối lượng:

ρ
.V
N
N
m
=
(1.7)
Trong đó:
N-công suất khuấy trộn (kW)
V- lưu lượng khuấy trộn (m
3
/s)
ρ- khối lượng riêng của môi trường khuấy trộn (kg/m
3
).
Bốn chỉ tiêu trên không phải là chỉ tiêu vạn năng mà ứng dụng chỉ tiêu nào tuỳ
trường hợp cụ thể. Nhưng chỉ tiêu thể hiện đúng đắn nhất cho cường độ khuấy trộn
chính là mức độ khuấy trộn trong đơn vị thời gian
τ
d
dI
hay
τ
I
.
c. Hiệu quả khuấy : Được xác định bằng năng lượng tiêu hao để đạt được
hiệu ứng công nghệ cần thiết. Đây là chỉ tiêu cơ bản để đánh giá sự làm việc và tính
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 15
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
hoàn thiện của thiết bị khuấy trộn, đồng thời là chỉ tiêu chủ yếu dùng chọn trạng thái
làm việc tối ưu và kích thước tối ưu của máy khuấy.
Tuy nhiên để tính hiệu quả khuấy trộn, cần thiết phải biết phương trình xác
định công suất chi phí cho khuấy trộn, cho cấp nhiệt và cho chuyển khối ở trong các
loại thiết bị khuấy trộn


CHƯƠNG 2 :
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1. YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI MÁY CẦN THIẾT KẾ :
Ngoài các yêu cầu về độ cứng, độ bền, rung động, hiệu quả kinh tế cao còn có
phải đáp ứng các yêu cầu sau:
- Khả năng thực hiện quá trình tiên tiến, giảm nhỏ nhất những tổn thất không
tránh khỏi có thể được. Tính công nghệ của máy và phương pháp chế tạo tối ưu
theo qui mô sản xuất với mọi cách tiết kiệm vật liệu.
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 16
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
- Độ bịt kín tốt và sự di chuyển cao lanh trong quá trình khuấy phải đảm bảo an
toàn. Những yêu cầu đối với máy và thiết bị đảm bảo an toàn và vệ sinh sản xuất.
Tiếng ồn phát sinh trong máy không được vượt quá mức cho phép
- Sự hoàn chỉnh kỹ thuật là thời hạn mà thiết bị đáp ứng mức kỹ thuật hiện đại
theo những chỉ tiêu cơ bản của nó. Độ tin cậy đó là tính chất của máy thực hiện
chức năng đã biết bảo toàn được các chỉ tiêu sử dụng của nó trong thời hạn làm việc
yêu cầu.
2.2. CÁC LOẠI CƠ CẤU KHUẤY:
Các cơ cấu khuấy trong trường hợp chung nhất có thể chia thành cơ cấu khuấy
chậm và cơ cấu khuấy nhanh
-Loại quay nhanh gồm cơ cấu khuấy tuabin (hình k,l) cơ cấu khuấy chân vịt
(hình h,i) và các kiểu cơ cấu khuấy chuyên dùng, thí dụ loại đĩa, loại bản…Tuỳ thuộc
vào hình dạng cánh và phương pháp xếp đặt mà các cơ cấu này có thể tạo thành các
dòng lỏng hướng kính, hướng trục và hướng trục-kính
Cơ cấu khuấy nhanh thường làm việc trong thiết bị có tấm chắn, tấm chắn sẽ tạo ra sự
chảy xoáy trong thiết bị và không cho hình thành phễu
-Loại quay chậm gồm cơ cấu khuấy loại bản (hình b, d) loại tấm (hình a) loại mỏ
neo (hình f) và loại khung (hình m). Chúng chu yếu tạo ra dòng lỏng vòng (dòng chảy
tiếp tuyến), có nghĩa là chất lỏng quay quanh truc thiết bị. Trong nhóm này có cả cơ
cấu khuấy băng và cơ cấu khuấy vít tải
-Ngoài các cơ cấu nêu trên còn có một số cơ cấu khuấy có cấu trúc đặc biệt, thí
dụ như cơ cấu khuấy tạo ứng suất cắt lớn (thực ra là một dạng riêng của cơ cấu khuấy
tuabin), cơ cấu khuấy chán động và cơ cấu khuấy cào.
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 17
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
Hình 2.1: Các loại cánh khuấy
2.3. ĐẶC ĐIỂM MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN MÁY KHUẤY
2.3.1. Phương án máy khuấy cánh có tiết diện hình chữ nhật :(Hình 2.2)
- Là thiết bị trộn cơ khí có cánh tiết diện hình chữ nhật, cơ cấu cánh khuấy
thẳng phân bố hướng kính. Các cánh có thể gắn vào các đĩa tròn bằng cách hàn hoặc
bằng bulông. Để tạo dòng lỏng hướng trục các cánh phẳng cần nghiêng đi một góc α
xác định so với mặt phẳng quay của cơ cấu, thường là 45
0
.
- Khi lắp một cánh khuấy lên trục có thể lấy: ([5]-2.9-38)

d
k
/D = 0,2
÷
0,45
h/D < 0,33 – 0,3
B/D = 0,08 – 1
b/d
k
= 0,2
h/d
k
= 0,5
÷
1,5
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 18
Trong đó:
d
k
- Đường kính cánh khuấy (mm)
D- Đường kính thùng khuấy (mm)
h - Chiều cao cánh khuấy (mm)
b - Chiều rộng trung bình :
b = (0,2 – 0,35) d
k
(mm)
B - Chiều rộng tấm chắn (mm)
D
B
a b
c
d
d
e
f
g
h
k
l
m n
o
d
d
d
d
d
d
d
d
d
d
d
d
dd
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
Hình 2.2 Sơ đồ máy khuấy cánh
Đặc trưng môi trường khuấy : khối lượng riêng ρ = 800-1900kg/m
3
; độ nhớt
của môi trường khuấy η = 0,001 – 4 Pas.
- Vận tốc vòng thích hợp của đầu cánh: 12- 3,5 (m/s)
- Phạm vi sử dụng: hoà tan và nhũ tương hoá các chất lỏng; huyền phù hoá với
nồng độ tới 80%;
- Ưu điểm: chúng đơn giản và rẻ tiền nên được sử dụng rộng rãi.
- Nhược điểm: chất lỏng dịch chuyển hướng trục không đáng kể, tạo thành dòng
và khả năng ứng dụng của chúng chỉ đối với chất lỏng có hệ số độ nhớt động lực µ
đến 1N.S/m
2
.
- Theo cấu tạo, của máy khuấy cánh lại được chia ra máy khuấy có thùng chứa
nằm ngang và thẳng đứng loại tấm, hình lược, khung, liên hợp của các loại khác.
- Máy khuấy cánh có thùng chứa nằm ngang là hình trụ nằm ngang, dọc tâm
thùng là trục có lắp vài dãy cánh hướng tâm (đôi khi là những cánh định hình). Tăng
độ nhớt của sản phẩm trộn thì số dãy cánh hướng tâm tăng lên.
- Máy khuấy cánh có thùng chứa thẳng đứng là thùng có trục thẳng đứng gắn
cánh quạt. Để cải tiến việc khuấy trộn thì cánh đặt nghiêng với mặt nằm ngang một
góc 30
o
– 45
o
, đồng thời mỗi cặp cánh bố trí lệch đi một góc vuông đối với cặp cánh
bên cạnh. Do kết quả đó mà chất lỏng trộn ở trong thùng khuấy được hình thành dòng
hướng trục. Số vòng quay của những máy trộn cánh tương tự được chọn trong giới
hạn từ 20 – 100 vòng/phút. Trị số nhỏ của số vòng quay được dùng đối với máy
khuấy có kích thước lớn.
2.3.2. Phương án máy khuấy mỏ neo (hình 2.3):
- Là máy khuấy cánh có hình dạng phù hợp với thùng chứa và thường là hình
cầu. Máy khuấy mỏ neo gồm thùng chứa hình trụ, cánh mỏ neo trên trục thẳng đứng
và bộ dẫn động.
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 19
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
- Cánh của máy khuấy mỏ neo có thể có hình dạng phức tạp. Những cánh như
thế có thể đúc bằng gang, song với mục đích tránh ăn mòn kim loại trong môi trường
hoạt tính, trong đa số chúng được phủ men hay những chất phủ bảo vệ khác. Đôi khi
người ta có thể chế tạo cách mỏ neo bằng gốm hay vật liệu cao phân tử. Cánh mỏ neo
co hình dạng phức tạp có độ bền cơ học cao, có thể dùng để khuấy trộn sản phẩm có
hệ số nhớt động lực vượt quá 1N.s/m
2
.
- Máy khuấy mỏ neo có những kích thước tương ứng cơ bản sau: ([5]-2.9-38)

B - Chiều rộng tấm chắn (mm)
d
k
- Đường kính cánh khuấy (mm)
D- Đường kính thùng khuấy (mm)
h - Chiều cao cánh khuấy (mm)
b - Chiều rộng trung bình
Hình 2.3. Sơ đồ máy khuấy mỏ neo
- Đặc trưng môi trường khuấy: khối lượng riêng ρ = 800-1900kg/m
3
; độ nhớt
η = 0,001 – 10 Pas.
- Phạm vi sử dụng: Khuấy chất lỏng nhớt và nặng, kể cả các chất lỏng phi
Niutơn. Số vòng quay thấp thường 20-80v/p, vận tốc vòng không vượt quá 0,5-1,5
m/s
- Ưu điểm: độ hở giữa các cánh và thành thùng thường trong khoảng
e = (0,005÷0,1)D nên tránh được sự đốt nóng cục bộ (khi trao đổi nhiệt nhờ vỏ bọc)
hay tránh được sự lắng đọng cặn ở đáy thùng.
2.3.3.Phương án máy khuấy chân vịt (hình 2.4):
- Đặc điểm khuấy trộn chất lỏng bằng cánh khuấy chân vịt làm tất cả chất lỏng ở
trong thùng chứa được khuấy trộn nhiều lần qua cánh chân vịt.
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 20
d
k
/D = 0,9 ÷ 0,0.98
b/d
k
= 0,06 ÷ 0,1
h
D
/d
k
= 0,4 ÷ 0,9
h/d
k
= 0,01 ÷ 0,05
D
dk
h
hD
b
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
Máy khuấy chân vịt có cánh khuấy dạng giống như hai cánh quạt máy bay hay ba
cánh quạt của chân vịt tàu thuỷ. Trong đa số trường hợp, người ta dùng chân vịt 3
cánh quạt để khuấy trộn chất lỏng trong thùng chứa có thể tích đến 200m
3
. Đối với
những thùng chứa nhỏ thể tích đến một trăm m
3
dùng chân vịt 2 cánh quạt, song trong
trường hợp đó hệ số nhớt động lực cho phép lớn nhất của chất lỏng không vượt quá
0,5-0,7 N.s/m
2
. Đối với chất lỏng khuấy trộn có thể tích lớn và những quá trình đòi
hỏi có áp suất lớn thì người ta dùng chong chóng (chân vịt) có 4 cánh hay nhiều hơn
nữa. Cánh chân vịt là một bề mặt xoắn ốc, nghiêng đối với mặt phẳng nằm ngang một
góc α thay đổi theo hướng từ trục quay đến mép cánh từ 0 ÷ 90
0
, để đảm bảo tạo ra
dòng chất lỏng hướng trục rất lớn và tạo nên hiệu ứng bơm, rút ngắn thời gian khuấy
trộn.
- Phụ thuộc vào góc quay của cánh chong chóng (đường vít trái hay phải) người
ta phân biệt 2 loại cánh chân vịt:
a- Cánh khuấy hút chất lỏng từ đáy và đẩy lên bề mặt (<α>90
0
)
b- Cánh khuấy hút chất lỏng từ bề mặt và đẩy nó về phía đáy (<α <90
o
)
- Khi khuấy chất lỏng có hệ số độ nhớt µ đến 0,5 N.s/m
2
người ta thường quyết
định số vòng quay của cánh khuấy chân vịt trong giới hạn từ 400 đến 1750 vòng/phút.
- Để khuấy trộn chất lỏng có độ nhớt lớn và những chất lỏng có chứa chất lơ
lửng tạo thành bọt, thì người ta chọn số vòng quay từ 150 đến 400 vòng/phút.
- Các kích thước của máy khuấy chân vịt: ([5]-2.9-37)


Trong đó: d
k
- Đường kính cánh khuấy (mm)
D- Đường kính thùng khuấy (mm)
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 21
d
k
/D = 0,15 ÷ 0,4
h/d
k
= 0,7 ÷ 1,5
h/D < 0,33 – 0,2
t/d
k
= 1
B/D = 0,08 – 0,1
t- Bước của cơ cấu khuấy chân vịt, xác định theo công thức
t= 2.π.r
k
.cotgα với α là góc nghiêng tại bán kính r
k
so với trục quay
của cơ cấu.
d
k
B
D
h
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
h - Chiều cao cánh khuấy (mm)
b - Chiều rộng trung bình : (mm)
B - Chiều rộng tấm chắn (mm)

Hình 2.4. Sơ đồ máy khuấy chân vịt
- Phạm vi sử dụng: hoà tan và tạo nhũ tương hoá các chất lỏng, huyền phù hoá
với nồng độ hạt rắn tới 50%, khuấy đảo bùn có nồng độ hạt rắn tới 10% và kích
thước hạt tới 0,1 mm; khuấy các vật liệu sợi: san bằng nhiệt độ; tăng cường quá trình
trao đổi nhiệt.
- Đặc trưng của môi trường khuấy: khối lượng riêng ρ = 800-1900kg/m
3
; độ
nhớt η = 0,001 – 4 Pas.
- Máy khuấy chân vịt: sự tính toán thiết kế và chế tạo chúng phức tạp. Thùng
chứa có đáy lồi vì thùng chứa có đáy phẳng và đáy lõm thì sự khuấy trộn kém. Phụ
thuộc chiều cao mực chất lỏng khuấy trộn trong thùng chứa, máy có thể là một tầng
hay nhiều tầng.
2.4. PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.
Cho tới nay chưa có một tiêu chuẩn vạn năng để lựa chọn cơ cấu khuấy tương
ứng cho quá trình đã cho. Cho nên khi lựa chọn cơ cấu khuấy cần phải lưu ý đến các
kinh nghiệm thu lượm được ở các hệ thống công nghiệp cũng như ở thiết bị thí
nghiệm. Cách lựa chọn này rõ ràng không tối ưu và thường không loại trừ được các
yếu tố chủ quan do tập quán đã dẫn đến làm phức tạp công nghệ hiện hành. Các tham
số vật lí của chất lỏng mà trước hết độ nhớt đóng vai trò quan trọng khi lựa chọn cơ
cấu khuấy. Nói chung thường dùng cơ cấu khuấy vận tốc cao để khuấy trôn chất lỏng
có độ nhớt thấp và sử dụng cơ cấu khuấy quay chậm để khuấy trộn chất lỏng có độ
nhớt cao.
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 22
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
Máy khuấy trộn cao lanh có dung tích (5x5x5)m
3
. Ta chọn loại máy khuấy
cánh chân vịt, với chiều dài cánh khuấy 2m, số lượng cánh 2, kiểu thùng khuấy đặt
thẳng đứng để thiết kế.
Ta có: d
k
/D = 4/5 = 0.8 (m)
h/d
k
= 0.7/4 = 0.175
h/D < 0,33 – 0,2
t/d
k
= 1
B/D = 0,08 – 0,1
Trong đó: d
k
- Đường kính cánh khuấy (mm)
D- Đường kính thùng khuấy (mm)
h - Chiều cao cánh khuấy (mm)
b - Chiều rộng trung bình : (mm)
B - Chiều rộng tấm chắn (mm)
Thỏa mản các điều kiện của máy khuấy cánh chân vịt
Chọn cánh có hình dạng và kích thước như sau:

Hình 2.5:cánh khuấy chân vịt
Máy khuấy có thùng chứa đứng có nhiều kiểu truyền động khác nhau, nên ta
phân tích để chọn phương án thiết kế bộ truyền hợp lý với yêu cầu kỹ thuật của máy
xét trên tính ưu việt và tính kinh tế.
2.4.1. Phương án 1 :
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 23
Ø
120
10
10
50
30
= 10
d
gân
4
0
÷
4
5
°
120
≈30÷50
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
Là phương án công xôn, máy khuấy trộn có thùng chứa với bộ truyền bánh
răng côn, bộ truyền đai và hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp, động cơ đặt nằm
ngang.
- Ưu điểm: do thiết kế bộ truyền đai nên hộp giảm tốc đơn giản, chạy êm. Bộ
truyền đai có kết cấu nhỏ gọn, đơn giản và có thể giử an toàn cho các chi tiết máy
khác khi bị quá tải đột ngột.
- Nhược điểm: Khó bôi trơn hộp giảm tốc. Chuyển động của lượng dầu gây
rung động hộp giảm tốc gắn trên nắp thùng. Trục khuấy phải lớn nên không kinh tế
mặt khác do trục khuấy dài nên hệ thống sẽ rung khi hoạt động

1
2
3
4
5

Hình 2.6 :Sơ đồ động phương án 1


2.4.2. Phương án 2 :
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 24
Trong đó:
1- Cánh khuấy
2- Bộ truyền bánh răng côn
3- Động cơ
4- Hộp giảm tốc
5- Bộ truyền đai
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
Là phương án có gối đỡ cụm trục khuấy và cánh khuấy ở đáy. Máy có hộp
giảm tốc hai cấp, bộ truyền bánh răng nón răng thẳng và bánh răng trụ răng thẳng.
- Ưu điểm: truyền động êm , không gây ồn như bộ truyền đai. Trục khuấy chỉ
chịu xoắn thuần tuý nên trục sẻ nhỏ hơn nên kinh tế hơn, hệ thống vững hơn.
- Nhược điểm: Hộp giảm tốc cồng kềnh do có hai trục vuông góc nhau, khó
chế tạo. Khó bôi trơn.

3
4
1
2
Hình 2.7 :Sơ đồ động phương án 2


3.4.3. Phương án 3 :
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 25
Trong đó:
1- Cánh khuấy
2- Khớp các đăng
3- Hộp giảm tốc
4- Động cơ
Đồ án tốt nghiệp Máy khuấy trộn tinh bột cao lanh
Là phương án có cụm trục khuấy như phương án hai, nhưng phương án này sử
dụng hộp giảm tốc hành tinh một cấp, sử dụng bộ truyền đai để truyền chuyển động
từ hộp giảm tốc đến cụm trục nằm ngang
- Ưu điểm: hộp giảm tốc nhỏ gọn làm, dễ bôi trơn bằng cách ngâm dầu. Bộ
truyền đai làm cho việc khởi động êm và giữ được an toàn cho các thiêt bị khác khi
quá tải
- Nhược điểm: hộp giảm tốc khó chế tạo

1
2
3
4
5
b
c
H
a
6

Hình 2.8 : Sơ đồ động phương án 3
Trong đó:
1- Cánh khuấy
2- Khớp các đăng
3- Bộ truyền bánh răng côn
4- Động cơ
5- Hộp giảm tốc hành tinh
6-Bộ truyền đai
Huỳnh Thanh Vương 03C1C Trang 26