Chọn thiết kế buồng nghiền phù hợp theo độ cứng quặng cho máy nghiền côn thủy lực đơn xi lanh

Trong thực tế vận hành mỏ, “độ cứng quặng” thường bị hiểu quá đơn giản: chỉ cần chọn máy công suất lớn hơn là đủ. Tuy nhiên, với máy nghiền côn thủy lực đơn xi lanh, hiệu quả nghiền và chất lượng hạt thành phẩm phụ thuộc rất nhiều vào thiết kế buồng nghiền (crushing chamber). Khi buồng nghiền phù hợp, dây chuyền có thể tăng sản lượng 10–25%, giảm tắc nghẽn và kéo dài tuổi thọ lớp lót; ngược lại, chọn sai buồng nghiền sẽ làm tăng tiêu hao điện, mòn nhanh và chất lượng hạt kém ổn định.

1) Độ cứng quặng tác động thế nào đến lựa chọn buồng nghiền?

Về kỹ thuật, “độ cứng” không chỉ là cảm giác quặng “cứng hay mềm”, mà thường được quy chiếu qua các chỉ số như cường độ nén một trục (UCS), độ mài mòn (Abrasion Index) hoặc các phân loại thực dụng theo nhóm đá. Với máy nghiền côn, độ cứng và độ mài mòn ảnh hưởng trực tiếp đến: khả năng tạo lực nghiền, mức độ kẹt buồng, tỷ lệ hạt mịn, và tốc độ mòn lớp lót.

Một nguyên tắc vận hành được nhiều mỏ áp dụng: với vật liệu càng cứng và mài mòn cao, càng cần buồng nghiền “thoáng” hơn để tránh dồn vật liệu, nhưng vẫn phải đảm bảo độ đầy buồng (choke feed) để giữ ổn định chất lượng hạt.

2) Bản chất của “buồng nghiền” trên máy côn thủy lực đơn xi lanh

Buồng nghiền được quyết định bởi hình học của mantle–concave, độ dài vùng nghiền song song (parallel zone), góc côn, và quan trọng là CSS (Closed Side Setting). Với cấu trúc thủy lực đơn xi lanh, việc điều chỉnh CSS và bảo vệ quá tải thường nhanh và chính xác hơn, tạo điều kiện tối ưu buồng nghiền theo biến động của quặng.

Các dạng buồng phổ biến và cách hiểu đúng

Nhiều dây chuyền gặp vấn đề “hạt dẹt nhiều” hoặc “ra mịn quá mức” không phải do máy yếu, mà do chọn buồng quá tinh trong khi đầu vào quá cứng/khô, khiến tích vật liệu và trượt nghiền tăng, kéo theo tiêu hao điện và mòn bất thường.

3) Cách chọn buồng nghiền theo độ cứng: logic kỹ thuật có thể kiểm chứng

3.1 Quặng mềm–trung bình: ưu tiên sản lượng, kiểm soát hạt mịn

Với đá vôi hoặc quặng có UCS khoảng 30–120 MPa, buồng thô/trung thường cho hiệu quả tốt. Nếu dùng buồng tinh quá sớm, tỷ lệ hạt <5 mm có thể tăng lên 5–12% tùy cấp phối, gây khó cho sàng và làm “bẩn” sản phẩm. Trong trường hợp yêu cầu hạt đẹp (ví dụ vật liệu cho bê tông), kỹ thuật thường chọn buồng trung và tăng tối ưu độ đầy buồng để giảm hạt dẹt.

3.2 Quặng cứng và mài mòn: ưu tiên ổn định, giảm nguy cơ kẹt buồng

Với granite/basalt/quartzite (UCS 120–300 MPa), buồng nghiền cần “thoáng” hơn (C hoặc M tùy công đoạn) để giảm áp lực cục bộ lên lớp lót. Thực tế vận hành cho thấy khi buồng quá hẹp trong điều kiện quặng cứng, nhiệt độ dầu và dòng điện động cơ dễ tăng 8–15%, đồng thời chu kỳ thay liner có thể rút ngắn 20–35% nếu cấp liệu không ổn định.

4) Hai yếu tố thường bị bỏ qua: độ lệch tâm và tối ưu tham số chuyển động

Trong cùng một buồng nghiền, độ lệch tâm (eccentric throw) và tốc độ/động học nghiền quyết định biên độ nén–xả của vật liệu. Về nguyên lý, throw lớn giúp tăng khả năng “kéo” vật liệu xuống buồng và tăng công suất, nhưng với quặng cứng có thể làm tăng tải va đập lên liner nếu cấp liệu không đều. Vì vậy, các mỏ thường tối ưu theo hướng “đủ dùng”: ổn định dòng cấp liệu, sau đó mới tăng tham số để mở sản lượng.

Khuyến nghị tối ưu theo mục tiêu

5) Tham chiếu tiêu chuẩn & chỉ báo vận hành để ra quyết định nhanh

Trong các dự án quốc tế, thông số vật liệu thường được chuẩn hóa theo các phương pháp thử như ASTM D7012 (xác định cường độ nén đá), ASTM C131/C535 (Los Angeles Abrasion cho cốt liệu), hoặc các quy chuẩn sản phẩm theo EN 12620 (cốt liệu cho bê tông). Khi không có đầy đủ dữ liệu phòng thí nghiệm, đội vận hành vẫn có thể dựa vào các chỉ báo thực địa để hiệu chỉnh buồng nghiền:

6) Một vài “bẫy” chọn buồng nghiền khiến dự án tốn chi phí về sau

Trong hồ sơ mua sắm, nhiều bên chỉ chốt “model máy” mà bỏ qua buồng nghiền và cấu hình liner. Điều này dẫn tới tình trạng thiết bị lắp xong mới phát hiện không đạt sản lượng hoặc粒型. Ba sai lầm phổ biến:

Cách làm chắc chắn hơn là coi buồng nghiền như một “cấu hình dự án”, cần khóa theo: độ cứng & mài mòn, cấp phối đầu vào, mục tiêu sản phẩm (0–5 / 5–10 / 10–20 mm…), công suất sàng, và chiến lược liner (vật liệu, profile).

Khi dữ liệu quặng thay đổi theo tầng khai thác, buồng nghiền và CSS cũng cần được xem như tham số “điều chỉnh theo mùa vụ sản xuất”, thay vì cố định một cấu hình cho toàn bộ vòng đời dự án.