BỘ CÔNG THƯƠNG
Tổng công ty máy Động Lực và máy nông nghiệp
VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2008

ĐỀ TÀI:
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép viên
phụ phế liệu nông nghiệp và rác thải để làm phân bón

Mã số: 255-08RD/HĐ-KHCN
Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương
Cơ quan chủ trì: Viện NCTKCT máy Nông nghiệp
Chủ nhiệm đề tài: Th.S Đỗ Mai Trang
7323
23/4/2009

Hà Nội-2/2009

Danh sách những ngời thực hiện chính
STT Họ và tên Học vị, học hàm
chuyên môn
Cơ quan

1 Mai Trang Thc s
Viện TK máy NN
2
Đặng Việt Hòa Thạc sĩ Viện TK máy NN
3 Nguyn Vn Mnh Thc s
Viện TK máy NN
4 V Ngc Tỳ
Kỹ thuật viên Viện TK máy NN
5 ng Vn Ngõn
Kỹ thuật viên Viện TK máy NN

1
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta đã có những bước phát
triển rất đáng khâm phục đặc biệt là trong ngành sản xuất nông nghiệp. Từ
chỗ là một nước thiếu đói triền miên, chúng ta đã vươn lên không những
cung cấp đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn phục vụ cho xuất khẩu và
luôn đứng ở vị trí cao trong các nước xuất khẩu các mặt hàng nông sản trên
thế giới. Cùng vớ
i đó cuộc sống của người dân cũng dần được cải thiện đáng
kể.
Bên cạnh những thành tựu đã đạt được chúng ta cũng đang phải đối
mặt với rất nhiều khó khăn thử thách, một trong số đó chính là vấn nạn ô
nhiễm môi trường từ các nhà máy xay xát nhất là các tỉnh phái Nam, các nhà
máy chế biến cồn và cả mía đường.
Theo đánh giá của các nhà khoa học thì ngành nông nghiệp, công
nghiệp và rác thải sinh hoạt là một trong những nguyên nhân chính gây ra ô
nhiễm môi trường nhiều nhất. Các tác nhân trong nông nghiệp gây ra ô
nhiễm môi trường là thuốc trừ sâu, phân bón, rác thải nông nghiệp, rác thải
của các nhà máy chế biến lương thực, cồn, mía, đường cùng hiện tượng đốt
phụ phế liệu nông nghiệp…
Trong phụ phế liệu nông nghiệp và rác thải sinh hoạt thì thành phần
chính là các hợp chất hữu cơ, trong khi đó phương pháp xử lý truyền thống
thường là chôn lấp, đốt. Tuy nhiên cả hai phương pháp trên đều có những
mặt hạn chế, với phương pháp chôn lấp đó là cần một diện tích rất lớn để
chôn lấp và rất rễ gây ô nhiễm nguồn nước nếu không được xử lý cẩn thận,
với phương pháp đốt đó là vấn đề ô nhiễm bầu không khí, khói bụi hoặc là
phải đầu tư rất lớn cho các lò đốt rác (30-40USD/tấn rác th
ải sinh hoạt).


3
SERAPHIN, Nhà máy xử lý rác thải Sơn Tây, công ty cổ phần cơ khí và xây
dựng số 5. Nhân dịp này chúng tôi xin trân trọng cảm ơn về sự giúp đỡ và
hợp tác đó. 4
CHƯƠNG I TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1.Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài


Hình 1.2 – Các phế liệu trước và sau nghiền

Gỗ thông lá thông Gỗ thông Cành cây Cây tùng

Polypropylene Các loại nhựa phế Vải RDF

Hình 1.3 – Một số sản phẩm viên từ phế liệu 6
Máy ép viên (pellet mill) được nghiên cứu và chế tạo đã khá lâu ở các
nước phương tây gắn với những tên tuổi lớn như: Bliss (Mĩ), La Meccanica
(ý), Buchumer (Đức), VanAarsen (Hà Lan)…hay như một số nước ở Châu á
như: Trung Quốc ( Chính Xương, Mynhang…), Thái Lan (CPM). Máy ép
viên được sử dụng cho rất nhiều các sản phẩm nông nghiệp khác nhau từ chế
biến thức ăn cho người và gia súc đến ép viên phế thải nông nghiệp (rơm, cỏ
khô, mùn cưa…) hay rác thải…
ở mỗi một đối tượng khác nhau lại đòi hỏi
các thiết bị ép viên phù hợp. Hình 1.4 -: Máy ép viên của hãng Bliss (Mĩ)

7Hình 1.5- Máy ép viên của hãng Myang ( Trung Quốc)
nghệ này đang được Công ty TNHH Phân sinh hóa Sông Kôn (Bình Nghi-
Tây Sơn) áp dụng vào sản xuất phân hữu cơ vi sinh đa chủng POLYFA, hay
công ty công nghệ môi trường xanh Seraphin ứng dụng công nghệ seraphin
vào sản xuất phân vi sinh… công nghệ vi sinh đa chủng POLYFA có thể
nhân giống men vi sinh tại chỗ, vừa đảm bảo chất lượng men, vừa có thể chủ
động trong sản xu
ất và có thể xử lý nhiều loại chất thải hữu cơ khác nhau.
Bên cạnh đó phụ phế liệu trong ngành sản xuất nông nghiệp hàng năm
thải ra một lượng phế thải tương đối lớn như: trấu, bã mía, mụn dừa… Từ
những năm 2004 về trước, trấu, mụn dừa, bã mía dùng làm chất đốt cho các
lò đường thủ công, lò sản xuất cồn, lò gạch…trấu còn được ngườ
i dân nông
thôn sử dụng nấu ăn, làm tro trồng hoa màu. Nhu cầu sử dụng trấu rất lớn,
nên quanh năm không lo ế. Hiện tại, hàng loạt lò đường thủ công phá sản,
nghề sản xuất rạch ngói ở ĐBSCL ế ẩm, dẫn đến lượng tiêu thụ trấu giảm

9
đáng kể. Mặt khác, nhiều hộ gia đình ở nông thôn cũng chuyển sang nấu
điện, sử dụng gas… nên lượng trấu dư thừa ngày càng nhiều. Những năm
gần đây, nhiều người dân sống trong tình trạng “nghẹt thở” vì trấu đã đổ đầy
sông. Theo tính toán của các nhà máy xay xát, tỷ lệ trấu thường chiếm
khoảng 20% hạt lúa. Như vậy, ở vựa lúa ĐBSCL mỗi năm s
ản xuất khoảng
18 triệu tấn, thì lượng trấu có được là 3,6 triệu tấn. Đây là nguồn lợi rất lớn,
thế nhưng bao giờ trấu được sử dụng hợp lý, đang là bài toán chưa có lời
giải.
Những năm gần đây, nền kinh tế nước ta có những bước phát triển khá
tốt, nhu cầu về máy ép viên là khá lớn với nhiều lĩnh vực như: Chế biến th
ức
ăn gia súc, gia cầm, thức ăn thuỷ sản, ép viên rác thải làm phân bón… Theo

11
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU

2.1 Một số tính chất của phụ phế liệu và chất thải:
- Đối với phụ phế liệu nông nghiệp:
+ Trấu: sau khi xát ra có độ ẩm khoảng 11%, khối lượng riêng 130kg/m
3
.
Thành phần chủ yếu là Kali dùng để cải tạo đất rất tốt, đối với những vùng
đất bạc màu, chai cứng… trấu làm đất tơi xốp lại. Riêng tro trấu chứa hàm
lượng khoáng nhiều, dùng để trồng hoa màu. Mặt khác trấu còn làm được
meo nấm rơm, chất đốt, nấu ăn…và có thể làm ván ép…
+ Bã mía và Xơ dừa: dùng làm phân vi sinh hoặc có thể làm thức ăn chăn
nuôi.
Men vi sinh là chất xúc tác trong quá trình xử lý chất thải h
ữu cơ.
Nguyên liệu thô (bã bùn của mía, rác thải sinh hoạt ) được phun men vi sinh
pha loãng và ủ trong một thời gian, các men vi sinh hoạt động phân hủy các
chất có hại có trong chất thải hữu cơ. Nguyên liệu được đưa vào máy dập,
nghiền thành bột, được xử lý vi sinh một lần nữa. Sau đó, nguyên liệu được
phối trộn với một số chất vi lượng, đa lượng khác theo tỷ lệ nhất định tạo

ặt nhất định để đảm
bảo sao cho không bị vỡ vụn trong quá trình vận chuyển và dễ dàng cho quá
trình sử dụng nhưng vẫn có thể dễ dàng hấp thụ các thành phần đồng đều và
từ từ vào đất để nuôi dưỡng cây cối. Bên cạnh đó do trong phân hữu cơ vi
sinh có các vi sinh vật có lợi nên trong quá trình tạo hình viên sẽ sinh nhiệt
nhưng phải đảm bảo một nhiệt độ nhất định để không tiêu di
ệt những vi sinh
vật này.
Với đặc tính trên chúng tôi đi đến áp dụng chế tạo máy ép viên kiểu lô
khuôn quay cho quá trình sản xuất tạo hình viên phân bón và viên nhiên liệu
đốt từ phụ phế liệu nông nghiệp.

13Hình 2.1. Máy ép viên kiểu lô ép khuôn quay.

2.3 Công nghệ sản xuất phân vi sinh từ rác thải và viên nhiên liệu từ phụ
phế liệu nông nghệp.
Quá trình sản xuất phân vi sinh theo 2 giai đoạn chủ yếu:
Giai đoạn 1: Tạo nguyên liệu cho sản xuất còn gọi là chất mang. Chất
mang được dùng là các hợp chất vô cơ (bột photphorit, bột apatit, bột xương,
bột vỏ sò, ) hay các chất hữu cơ (than bùn, bã nấm, phế thải nông nghiệp,
rác thải, ). Chất mang được ủ
yếm khí hoặc hiếu khí nhằm tiêu diệt một phần
VSV tạp và trứng sâu bọ, bay hơi các hợp chất dễ bay hơi và phân giải phần
nhỏ các chất hữu cơ khó tan.
Giai đoạn 2: Cấy vào nguyên liệu trên các chủng vi sinh vật thuần
khiết trong điều kiện nhất định để đạt được hiệu suất cao. Mặc dù VSV nhỏ



SƠ ĐỔ 1 - CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO PHÂN VI SINH TỪ RÁC THẢI RÁC THẢI ĐƯỢC THU GOM
TÁCH LỌC, LOẠI BỎ CÁC
THÀNH PHẦN KHÓ PHÂN
H
UGỗ sẽ được sấy tại thùgn sấyđến một độ ẩm thích hợp khoảng
15% .

Băng tải

Phoi sẽ đươck đưa tới vít trộn nhờ hệ thống băng tải, tại đây
nguyên liệu phải tương đối đồng nhất để chuẩn bị cho quá trình
ép viên.
Máy ép viên MEV 2x22 RIAM Máy ép
model MEV 2 x 22 RIAM Pellet Mill có năng
suất 2 -3 T/h cho loại vạt liệu này. Năng suất của thiết bị có thể
nhỏ hơn hoặc lớn hơn tùy thuộc vào độ đều của nguyên liệu ép
và tính chất nguyên liệu.


sinh
Quá trình hình thành viên của máy ép viên là viên được tạo ra trên cơ
sở khe hở tồn tại giữa thể bột nguyên liệu. Ở đây nguyên liệu dưới tác dụng
của nhiệt độ, lực ma sát…. tổng hợp lại khiến cho khoảng không của thể bột
nhỏ lạ
i mà hình thành viên có cường độ và độ chặt nhất định. Máy ép viên có
một số loại như máy ép viên kiểu 3 quả lô, kiểu 2 quả lô, kiểu khuôn vành
quả lô hình côn,… Đặc điểm cơ bản của máy ép viên là truyền động hộp
giảm tốc có thể tháy đổi 2 tốc độ hoặc truyền động bánh đai. Khuôn bắt chặt
trên trục rỗng quay và truyền động cho bánh răng lớn, quả lô ép bắt chặt trên
trục đặ
c cố định. Khuôn được kẹp chặt bằng ốp khuôn hoặc bu lông cố định
tháo lắp thuận tiện và an toàn.
Trên cơ sở một số mẫu máy nhóm đề tài tham khảo máy của các hãng
như: CPM, Chính Xương, Kahl và đi đến lựa chọn những thông số chính của
máy ép và tạo hình viên phân bón hữu cơ vi sinh như sau: [2]
- Với hãng Biihler: 3,17 ÷ 7,25 kW/dm
2

- Với hãng Walter: 2,74 ÷ 4,77 kW/dm
2
- Với hãng CPM: 4 ÷ 9,62 kW/dm
2

- Với hãng Kahl: 2,83 ÷ 6 kW/dm
2

20
3.1.1. Phân tích nguyên lý làm việc của máy ép viên.

Quá trình hình thành viên của máy ép viên được tạo ra trên cơ sở tồn
tại khe hở giữa thể bột với khuôn ép và lô ép. Nguyên liệu bột hỗn hợp dưới
tác dụng của các nhân tố nhiệt độ, lực ma sát và lực ép của lô tổng hợp lại
khiến cho khoảng không của thể bột nhỏ lại mà hình thành viên có kích
thước và độ chặt nhất định. Căn cứ vào trạng thái khác nhau của nguyên liệu
bột trong quá trình ép có thể chia ra 3 vùng: vùng c
ấp liệu, vùng ép biến
dạng và vùng ép thành hình (hình 7).
1) Vùng cấp liệu về cơ bản vật liệu không chịu sự ảnh hưởng của
ngoại lực nào nhưng lại chịu ảnh hưởng của lực ly tâm (do khuôn ép quay)
khiến cho vật liệu dán chặt trên vòng của khuôn với mật độ 0,4 ÷ 0,7g/cm
3

[2].
α
O
H−íng quay cña l« Ðp Vïng biÕn d¹ng cña Ðp viªn
Vïng cÊp liÖu
Vïng biÕn d¹ng
Vïng Ðp thµnh viªn
H−íng quay cña khu«n
O
1
bánh liên tục . (hình vẽ 8)
F
p
p
p
x
dp
x
x
p
dx
x
p
P
B
A
max
p
O
p
x
x
q
x
q
do
dt
p
d
p