Giới thiệu về Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6015:2007 (ISO 5074:1994)

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6015:2007 hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế ISO 5074:1994, quy định phương pháp xác định chỉ số nghiền Hardgrove (HGI) của than đá. Đây là một chỉ tiêu kỹ thuật đặc biệt quan trọng trong việc đánh giá độ bền cơ học và khả năng chống lại sự nghiền nát của than, phục vụ trực tiếp cho việc thiết kế, vận hành các nhà máy nhiệt điện, lò hơi và các ngành công nghiệp chế biến sử dụng than mịn.

Phạm vi áp dụng và ý nghĩa thực tiễn

• Tiêu chuẩn này áp dụng đối với các loại than đá (bao gồm than á bitum, than bitum và than antraxít).
• Chỉ số nghiền Hardgrove (HGI) phản ánh mức độ dễ hay khó khi nghiền than thành bột mịn. Chỉ số HGI càng cao thể hiện than càng dễ nghiền, giúp tiết kiệm năng lượng vận hành hệ thống máy nghiền than trong thực tế sản xuất.

Nguyên lý của phương pháp xác định

Một lượng mẫu than đá đã được chuẩn bị có cỡ hạt nằm trong khoảng từ 0,60 mm đến 1,18 mm được tiến hành nghiền trong máy nghiền Hardgrove tiêu chuẩn dưới một tải trọng không đổi trong một số vòng quay quy định (đúng 60 vòng). Lượng than mịn tạo thành sau khi nghiền được sàng qua sàng có kích thước lỗ 75 µm. Chỉ số nghiền Hardgrove được tính toán dựa trên khối lượng phần than lọt qua sàng 75 µm thông qua một đồ thị hiệu chuẩn được thiết lập từ các mẫu than chuẩn.

Thiết bị, dụng cụ và vật liệu thử nghiệm

• Máy nghiền Hardgrove: Thiết bị chuyên dụng có cấu tạo gồm một bát nghiền tĩnh và một vòng nghiền động với các viên bi thép chịu tải trọng tĩnh 290 N ± 1 N. Máy được trang bị bộ đếm tự động ngắt sau đúng 60 vòng quay.
• Hệ thống sàng tiêu chuẩn: Bao gồm các sàng có kích thước lỗ lưới lần lượt là 1,18 mm; 0,60 mm và 75 µm kèm theo nắp đậy và khay hứng.
• Cân phân tích: Có độ chính xác tối thiểu đến 0,01 g để cân khối lượng mẫu trước và sau khi nghiền.
• Mẫu than chuẩn hiệu chuẩn: Bộ mẫu than chuẩn có chỉ số HGI đã biết trước (thường gồm 4 mẫu có chỉ số HGI khác nhau khoảng từ 40 đến 100) dùng để xây dựng đường cong hiệu chuẩn cho thiết bị.

Quy trình chuẩn bị mẫu thử nghiệm

• Mẫu than ban đầu được làm khô trong không khí để đạt trạng thái cân bằng ẩm với môi trường phòng thí nghiệm trước khi tiến hành gia công.
• Tiến hành đập và sàng cẩn thận để thu được phần mẫu có cỡ hạt từ 0,60 mm đến 1,18 mm. Quá trình này cần thực hiện từng bước, tránh đập quá mạnh một lần để hạn chế tạo ra quá nhiều hạt mịn dưới 0,60 mm.
• Khối lượng mẫu thử tối thiểu cần thu được cho mỗi lần thử nghiệm là 120 g để đảm bảo thực hiện được các phép thử song song và dự phòng.

Các bước tiến hành thử nghiệm

1. Cân chính xác 50,00 g ± 0,01 g mẫu than đã chuẩn bị (cỡ hạt 0,60 mm - 1,18 mm).
2. Phân bố đều mẫu than vào rãnh của bát nghiền trong máy Hardgrove, đặt các viên bi thép vào vị trí và hạ trục nghiền xuống để áp tải trọng lên mẫu.
3. Khởi động máy nghiền và để máy tự động dừng sau khi hoàn thành đúng 60 vòng quay.
4. Lấy toàn bộ hỗn hợp sau khi nghiền ra khỏi bát, dùng chổi mềm quét sạch các hạt bám trên bi và thành bát nghiền vào sàng 75 µm.
5. Tiến hành sàng cơ học hoặc sàng tay kết hợp gõ nhẹ trong thời gian quy định (thường là 10 phút) để tách triệt để phần hạt mịn dưới 75 µm.
6. Cân khối lượng phần than còn lại trên sàng 75 µm và phần lọt qua sàng để kiểm tra độ hao hụt khối lượng (tổng khối lượng sau sàng không được lệch quá 0,5 g so với khối lượng ban đầu).

Tính toán và biểu thị kết quả

• Khối lượng phần than lọt qua sàng 75 µm được xác định bằng hiệu số giữa khối lượng mẫu ban đầu (50 g) và khối lượng phần than còn lại trên sàng.
• Sử dụng giá trị khối lượng lọt sàng này đối chiếu với đường cong hiệu chuẩn (được thiết lập từ việc thử nghiệm các mẫu than chuẩn trên cùng một thiết bị) để tìm ra chỉ số nghiền Hardgrove (HGI) tương ứng.
• Kết quả cuối cùng là giá trị trung bình cộng của hai phép thử song song, được làm tròn đến phần nguyên gần nhất.

Độ chụm và sai số cho phép

• Độ lặp lại (r): Chênh lệch giữa hai kết quả thử song song do cùng một thí nghiệm viên thực hiện trên cùng một thiết bị không được vượt quá 2 đơn vị HGI.
• Độ tái lập (R): Chênh lệch giữa các kết quả thử nghiệm được thực hiện ở hai phòng thí nghiệm khác nhau trên cùng một mẫu than không được vượt quá 3 đơn vị HGI.