Post on 06-Apr-2016
transcript
Proiect de diplomă
Cuprins
11
Proiect de diplomă
I. MEMORIU TEHNIC
I.1 Noțiuni generale privind mărunțirea
Eficiența proceselorfizico-chimice,în care se utilizează materialele solide este sporită prin
mărirea ariei suprafeței specifice(aria însumată a suprafeței granulelor care se găsesc în unitatea
de volum sau de masă).Acest lucru se realizează prin mărunțirea materialelor solide,proces prin
care se formează suprafețe noi.
Mărunțirea materialelor este utilizată în diverse procese tehnologice în cele mai diferite
industrii(chimică,farmaceutică,alimentară,metalurgică,lianților materialelor de construcții,etc.).
Importanța acestui proces este evidențiată atât în cantitățile imense de materiale prelucrate,cât și
de consumurile foarte mari de energie.De exemplu, funcționarea anuală a unei singure linii
tehnologice de fabricare a cimentului cu o producție de 3000 t/zi, necesită concasarea și
măcinarea a peste 1,6 milioane tone de materii prime și a peste 1,1 milioane tone de clincher de
ciment.Ponderea consumurilor de energie aferentă procesului de mărunțire,în raport cu consumul
total necesar obținerii produsului,este foarte mare.La fabricarea cimentului,consumul de energie
pentru mărunțire reprezintă 85% din consumul total de energie(10% pentru concasarea materiilor
prime și 75% pentru măcinarea materiilor prime și a clincherului de ciment).
Generic, mărunţirea poate fi definită ca operaţia care are ca obiect reducerea
dimensiunilor materiilor prime sau materialelor sub acţiunea unor forţe mecanice. Materialele
solide supuse mărunţirii au iniţial forme şi dimensiuni geometrice foarte variate şi proprietăţi
fizico-mecanice specifice naturii acestora.
Pentru a fi mărunțite,bucățile de material sunt supuse unor solicitări mecanice simple(fig.
1.1):compresiune(strivire),încovoiere și șoc(lovire).
Fig. 1.1 Mecanisme de mărunțire[1, pag. 1]
a-compresiune(strivire); b-prin forfecare; c-prin încovoiere; d-prin șoc12
Proiect de diplomă
De regulă, solicitările produse în mașinile de mărunțit sunt complexe:compresiune și
forfecare(concasoare cu fălci,concasoare cu cilindri),compresiune și încovoiere(concasoare cu
fălci cu blindaje profilate,concasoare conice),șoc și forfecare(concasoare cu ciocane,mori cu
bile).
Operaţia de mărunţire este evaluată prin gradul de mărunţire definit de relaţia:
i=Dm
dm(1.1)
unde: Dm- dimensiunea medie a materialului alimentat;
dm- dimensiunea medie a materialului mărunţit.
În funcţie de valoarea gradului de mărunţire operaţiile de mărunţire pot fi împărţite în
două grupe mari: sfărâmare, cu ajutorul concasoarelor şi măcinare, cu ajutorul morilor. Termenul
de măcinare se foloseşte şi atunci când materialul de mărunţit este procesat împreună cu un
mediu de măcinare în camere rotative sau oscilatoare. Acest lucru presupune contactul maxim
între mediu şi material între care au loc procese abrazive şi de impact. Mediul de măcinare poate
fi format din bile de oţel, bare de oţel, bucăţi de material ceramic sau chiar bucăţi de material de
măcinat, caz în care măcinarea se numeşte autogenă.
Tabelul 1.2 prezintă tipurile operaţiilor de mărunţire.
Tabelul 1.2 Tipurile operaţiilor de mărunţire[1 ,pag. 11]
Denumirea operaţiei Dimensiunile maxime ale bucăţilor
[mm]
Gradul de
mărunţire
Materialul
alimentat (Dm)
Materialul
rezultat (dm)i=
Dm
dm
Concasare
Grosieră 1300...200 200...40
Mijlocie 200...50 40...10 5...10
măruntă 50...20 10...1 10...20
Măcinare 25...3 ≤ 0,4 ≥ 1,5
Măcinare coloidală ¿0,75 ≤ 10−4 -
Dacă gradul de mărunțire cerut nu poate fi realizat la o singură treaptă de mărunțire sau
pe un singur tip de mașină de mărunțire, atunci se urmărește mărunțirea în mai multe
trepte,eventual pe mașini diferite.
.
13
Proiect de diplomă
Procedeele se pot clasifica în funcție de diferite criterii,după cum urmează:
a) mărunțirea pe mașini cu funcționare continuă;
b) mărunțirea pe mașini cu funcționare discontinuă(pe șarje).
Mărunțirea continuă este mai avantajoasă atât din punct de vedere al consumului de
energie cât și din cel al productivității.
Mărunțirea se poate realiza în circuit deschis sau în circuit închis.Mărunțirea în circuit
deschis se realizează la o singură trecere prin mașina de mărunțire(trecere directă),produsul
obținut fiind, fie un produs finit,fie un produs intermediar, cu un spectru granulometric larg. La
măcinarea în circuit închis, materialul mărunțit este supus unei operații de clasare, fracțiunile
necorespunzătoare din punct de vedere dimensional reîntorcându-se în mașina de mărunțire,
spectrul granulometric al produsului fiind restrâns. Mărunțirea în circuit închis necesită însă
utilaje suplimentare(mașini de clasare,instalații de transport,etc.)
Mărunțirea se poate face umed sau uscat.Materialele care au deja o anumită umiditate se
pot măcina pe cale umedă adăugându-se apă în mașina de mărunțire.Produsul mărunțit este o
pastă care ,de regulă, se folosește ca atare în cadrul procesului tehnologic. În situațiile în care
trebuie eliminată apa se utilizează diferite procedee de eliminare a apei sau de uscare.
Măcinarea umedă se caracterizează printr-un consum energetic mai redus(cu 20...30%
față de măcinarea uscată), debitul este mai mare,granulația produsului este mai uniformă,se evită
degajările de prafîn atmosferă,etc.Uzarea prin eroziune a elementelor active ale mașinii de
mărunțire este mai mare la mărunțirea umedă decât la mărunțirea uscată.
Metoda optimă de mărunţire variază în funcţie de material. De aceea alegerea ei ţinând
cont şi de costul operaţiei, presupune experienţă, înţelegerea practică a modului de utilizare a
energiei precum şi uzura părţilor ce sunt în contact direct cu materialul de mărunţit.
I.2 Selectarea mecanismului de maruntire
Alegerea mecanismului de mărunțire se face în funcție de natura materialului supus
mărunțirii,de caracteristicile lui mecanice,de gradul de mărunțire cerut,etc. și se adoptă acel
mecanism care pentru materialul respectiv,conduce la realizarea gradului de mărunțire impus,cu
cel mai redus consum de energie.
Pentru alegerea corectă a mecanismului de mărunțire,trebuie să se aibă în vedere
următoarele:
14
Proiect de diplomă
a) materialele supuse mărunțirii sunt roci și minerale diferite.Ele sunt materiale
neomogene,cu defecte de structură și microfisuri(care au rolul de concentratori de tensiuni). Cu
cât este mai mică granula de material,cu atât este mai redus numarul de microfisuri și defecte
structurale și prin urmare,cu atât mai greu se mărunțește.Pe măsura înaintării procesului de
mărunțire,crește rezistența la măcinare a materialului și deci și consumul de energie necesar
desfășurării procesului.
b) rezistența la compresiune σ rc a rocilor și mineralelor are cea mai mare valoare,iar
rezistența la tracțiune σ rt ,are cea mai mică valoare(raportul σ rc /σrt>4).Rezistențele la forfecare
și la forfecare au valori intermediare.
c) rezistența la compresiune sau la întindere a rocii,crește cu creșterea vitezei de
solicitare.Rezistența la tracțiune dinamică este definită de relația:
σ td=k d ∙ σ t (1.2)
în care, σ t este rezistența la tracțiune statică,k d este coeficientul dinamic care depinde de natura
materialului(vezi tabelul 1.1).
Tabelul 1.1. Valori ale coeficientului dinamic k d[1 ,pag. 2]
Roca
Rezistența de rupere la tracțiune
k dSolicitare statică σ t
[MPa]
Solicitare dinamică σ d
[MPa]
Granit 6,9 39,3 5,7
Calcar 4,1 26,9 6,5
Marmură cu stratificații 2,1 18,6 9
Marnă 6,2 48,3 7,8
d) duritatea materialelor influențează viteza de solicitare. Pentru mărunțirea
materialelor dure se recomandă utilizarea mașinilor de mărunțit cu viteze mai mici de
solicitare.Duritatea materialelor poate fi evaluată prin urma lăsată în material,un vârf de piramidă
din diamant sau oțel dur, apăsat cu o anumită forță.Pentru aprecierea durității unui material se
poate utiliza scara mineralogică de duritate Mohs(tabelul 1.2.).
15
Proiect de diplomă
Tabelul 1.2. Scara de duritate Mohs[1, pag. 3]
Tipuri
de
material
e
Duritate
a
Material
ul etalon
Alte minerale
Material
e moi
1 Talc Ceară,săpun,precipitat
uscat de filtru de presă
2 Ghips Sare geamă,sare
cristalină,grafit,cărbune
moale
3 Calcit Marmură,calcar
moale,cretă
Material
e
semidur
e
4 Fluorină Fosfați
moi,magnezită,calcar
5 Apatită Fosfați duri,calcar
dur,bauxită
6 Feldspat Ilmenit,ortoclaz,hornblen
dă
Material
e dure
7 Cuarț Granit,gresie
8 Topaz -
9 Corindon -
10 Diamant Safir,șmirghel
e) ruperea materialelor este fragilă, deformația specifică la rupere fiind redusă
ε r=2…3 %. Bucata de material se rupe atunci când forța care o solicită atinge valoarea critică
egală cu rezultanta forțelor moleculare(forța de coeziune). Dacă forța este sub valoarea critică,
materialul se deformează elastic,iar dacă depășește cu mult valoarea critică,se reduce
randamentul energetic.
f) mărunțirea prin frecare conduce la obținerea unor cantități importante de material
fin(pulbere), uzura suprafețelor elementelor de lucru ale mașinii de mărunțire,consum mare de
energie.
g) mașinile de mărunțit la care elementele active acționează o singură dată asupra
materialului(concasoare),produc fragmente cu colțuri și muchii ascuțite,iar la cele la care
elementele active au acțiuni repetate și de durată,produc fragmente rotunjite(datorită
preponderenței efectelor de frecare).
16
Proiect de diplomă
Datorită neomogenității,valorile energiei de rupere variază în limite largi chiar pentru
acel material.Energia specifică totală,necesară unei mașini de mărunțit este dată de relația:
E st=E s+ Esm (1.3)
,unde E s este energia specifică pentru ruperea materialului(deformarea elastică a materialului și
crearea de noi suprafețe prin ruperea acestuia),E sm reprezintă energia specifică pentru deformarea
elastică a elementelor active ale mașinii și formarea de noi suprafețe prin uzarea acestora.
Energia specifică de mărunțire,E s depinde în principal de rezistența mecanică a
materialului,de tipul mecanismului de mărunțire și de gradul de mărunțire(raportul dintre
dimensiunea particulelor de material înainte și după mărunțire).
Pentru determinarea energiei de mărunțire s-au stabilit de-a lungul timpului,diferite relații
matematice,cunoscute sub denumirea de teorii(legi) de mărunțire.
Când se mărunțește o unitate de cantitate de material de la dimensiunea medie inițială Dm
,la dimensiunea finalădm ,gradul de mărunțire fiind i=Dm /dm ,rezultă un numar de particule:
np=1
ρ∙ dm3 (1.4)
,unde:ρ ∙ dm3 este masa unei particule considerată de formă cubică¿-densitatea intrinsecă a
materialului, kg /m3).
Aria suprafeței exterioare a tuturor particulelor produse prin măcinarea unității de
cantitatea de material este:
A sp=np ∙6 ∙ dm2 =
6∙ dm2
ρ ∙ dm3 = 6
ρ∙dm¿
,unde:6 ∙ dm2 este aria suprafeței exterioare a unei particule,considerată cubică.
Relația (1.5) definește aria suprafeței specifice a materialului mărunțit.
I.3 Teorii de maruntire
Teoria lui Rittinger.Conform acestei teorii,energia necesară este proporțională cu aria
suprafețelor nou create prin mărunțire.
E s=E sp ∙ ∆ A sp(1.6)
,unde: ∆ A speste aria suprafeței nou create prin mărunțire iar E sp energia superficială specifică
(energia necesară creării mărunțirii unității de arie).
Pentru materiale fragile(cum sunt diferitele roci și minerale),E sp ≈ 1 J /m2.Aria suprafeței
nou create este egală cu diferența ariilor specifice după și înainte de mărunțire.
17
Proiect de diplomă
∆ A sp=6
ρ∙dm−
6ρ ∙Dm
=6ρ ( 1
dm−
1Dm )(1.7)
Utilizând relațiile (1.6) și (1.7) ,rezultă pentru energia necesară mărunțirii expresia:
E s=E sp ∙ 6ρ ∙ ( 1
dm−
1Dm )=K R ∙( 1
dm−
1Dm )=KR ∙ i−1
Dm¿
,unde:K R=6 ∙E sp
ρ.
Dacă considerăm că unitatea de cantitate de material supus mărunțirii este formată dintr-o
singură bucată cubică, de laturăDm,atunci:
ρ= 1V
= 1Dm
3 (1.9)
Ținând seama de relațiile (1.8) și (1.9) ,se obține:
E s=6 ∙ Esp ∙Dm3 ∙( 1
dm−
1Dm )=6 ∙ E sp ∙ (i−1 ) ∙ Dm
2 =CR ∙ Dm2 (1.10)
,unde: CR=6 ∙ (i−1 ) ∙ Esp.
Relația (1.10) reprezintă o altă expresie matematică a legii lui Rittinger.
Teoria lui Rittinger,se verifică experimental în cazul mărunțirii particulelor
mici(măcinare).
Teoria lui Kick-Kirpicev.Conform acestei teorii,energia necesară mărunțirii este
proporțională cu volumul bucății de material supus mărunțirii.
Energia necesară sfărâmării unei bucăți de material cu dimensiunea inițialăDm este:
E1=k1 ∙ Dm3 (1.11)
,unde: k1este un factor de proporționalitate.
Dacă se mărunțește o unitate de cantitate de material,cu dimensiunea bucăților, Dm
atunci, energia necesară mărunțirii este:
E s=E1 ∙nb=k 1∙ Dm3 ∙ 1
ρ∙ Dm3 =
k1
ρ=k ¿
unde,nb=1
ρ∙ Dm3 este numărul de bucăți de formă cubică pe care îl conține unitatea de cantitate de
material¿-densitatea intrinsecă a materialului, kg /m3).
Daca gradul de mărunțire total i=Dm /dm (dm-dimensiunea medie a particulelor rezultate
prin mărunțire), se realizează prin „n” trepte de mărunțire ,fiecare având același grad de
mărunțire parțial, i p ,atunci:
18
Proiect de diplomă
i=Dm
dm=i p
n (1.13)
Numărul de trepte de mărunțire,se determină din relația (1.13), cunoscând valorile
gradelor de mărunțire total și parțial:
n= lg ilg i p
(1.14)
Energia necesară fiecărei trepte de mărunțire este aceeași:
E1' =E2
' =…=En' (1.15)
Energia necesară întregului proces de mărunțire (tuturor treptelor),este:
E s=∑i=1
n
Ei=n ∙ k= lgilg i p
∙ k= klgi p
∙ lg i=K k ∙ lgDm
dm(1.16)
,unde: K k=k
lg ip.
Relația (1.16) poate fi pusă și sub forma:
E s=K k ∙(lg 1dm
−lg 1Dm )¿
În cazul în care lgi=1, factorul de proporționalitate K k, reprezintă energia necesară
mărunțirii unității de cantitatea de material la gradul de mărunțire i=10.
Ținând seama de formula (1.11), legea lui Kirck-Kirpicev, se poate exprima și prin
relația:
E s=C k ∙ Dm3 (1.18)
Teoria lui Kirck-Kirpicev este aplicabilă îndeosebi la mărunțirea bucăților mari de
material(concasare).
Teoria lui Bond.Conform acestei teorii,energia transmisă bucății de material supusă
mărunțirii, este la început proporțională cu volumul bucății(deci cu Dm3 ) iar, pe măsură ce în
bucata de material apar fisuri,energia este proporțională cu aria suprafețelor acestora (deci cu
Dm2 ¿.Pe ansamblu energia transmisă bucății de material este proporțională cu √Dm
3 ∙ Dm2 =Dm
2,5.
Expresia matematică a legii lui Bond este:
E s=CB ∙ Dm2,5 (1.19)
În cazul mărunțirii unei unități de cantitate de material se poate scrie:
E=k ' ∙ Dm2,5 ∙ nb=k ' ∙ Dm
2,5∙ 1ρ∙ Dm
3 = k '
ρ∙ 1Dm
0,5=k
√Dm
(1.20)
19
Proiect de diplomă
,unde: nb=1
ρ∙ Dm3 este numărul de bucăți de formă cubică pe care îl conține unitatea de cantitate
de material iar k=k ' / ρ-coeficient de proporționalitate.
Dacă mărunțirea se realizează în „n” trepte cu același grad de mărunțire parțial i p, atunci
gradul de mărunțire total este:
Dm
dm=i=i p
n (1.21)
Diametrele medii ale particulelor corespunzătoare fiecărei trepte de mărunțire,sunt:
Dm ,Dm
i p,
Dm
i p2 ,
Dm
ip3 , …,
Dm
ipn−1 (1.22)
Energia necesară mărunțirii unității de cantitate de material este, pentru fiecare
treaptă(vezi relațiile (1.20 și 1.21):
E1=k ∙ 1√Dm
, E2=k ∙ √ i p
√Dm
, E3=k ∙ √ ip2
√ Dm
,…, En=k ∙ √ i pn−1
√ Dm
(1.23)
Energia totală pentru măcinarea unității de cantitate de material,este:
E s=∑i=1
n
Ei=k
√ Dm
∙ [1+√i p+(√ i p )2+(√ i p )3+…+(√i p )n−1 ] (1.24)
Termenul din paranteză este o progresie geometrică cu rația √ i p ,prin urmare relația
(1.24) ,devine:
E s=k
√Dm
∙ √ ipn −1
√ ip−1= k
√Dm
∙ √Dm/dm−1
√ ip−1
sau
E s=k
√i p−1∙ √ Dm−√dm
√Dm∙√dm
=k b ∙( 1√dm
− 1√Dm )(1.25)
,unde: k b=k
√i p−1.
Bond a pus relația (1.25) sub o formă care poate fi utilizată practic:
E s=KB ∙( 10√d80
−10
√D80)¿
,unde D80 și d80 sunt dimensiunile ochiurilor prin care trece 80% din cantitatea de material supus
mărunțirii,respectiv mărunțit,μm; K B este indicele de mărunțire Bond, determinat experimental și
care este egal cu energia necesară pentru mărunțirea unei tone de material de la o dimensiune
20
Proiect de diplomă
infinit de mare a bucăților de material până la o dimensiune care corespunde unei treceri de 80%
prin sită cu mărimea ochiurilor de 100 μm, kWh / t.
Legea lui Bond este aplicabilă atât în cazul măcinării cât și în cazul concasării.Legile de
mărunțire prezentate reprezintă cazuri particulare ale unei legi generale.
Teoria lui Charles.Conform acestei teorii, energia necesară pentru a produce variația cu
mărimea dx a dimensiunii „x” a granulei este:
d Es=−Cxn dx (1.27)
,unde: C,n sunt constante ale materialului.
Prin integrare între limitele x1=Dm și x2=dm se obține:
a) pentru n=1,
E s=C 1 ∙ lgDm
dm(1.28)
, pentru legea lui Kick-Kirpicev;
b) pentru n=2,
E s=C 1 ∙( 1dm
−1
Dm )(1.29)
,pentru legea lui Rittinger;
c) pentru n=1,5
E s=C 3∙( 1√dm
−1
√Dm)(1.30)
,pentru legea lui Bond.
I.4Randamentul mărunțirii
Randamentul procesului de mărunțire este definit de relația:
ηm=Es
Em∙100 %(1.31)
,unde în afara mărimilor prezentate anterior, Em este consumată de mașina de mărunțire.
Dacă energia specifică necesară mărunțirii se exprimă prin relația: E s=E sp ∙ Δ Asp ,atunci
în cazul măcinării clincherului de ciment portland, considerând energia superficială specifică:
E sp=1 J /m2= 13,6 ∙ 106 =0,2777 ∙10−6¿
21
Proiect de diplomă
și aria suprafeței specifice Δ A sp=300 m2/kg(3000 cm2/ g),rezultă pentru măcinarea unei tone de
clincher un consum specific efectiv de energie.
E s=1000 (kg ) ∙ 0,2777 ∙10−6 ( kWh/m2 ) ∙300 (m2/kg )=0,083 kWh / t (1.33)
Consumul specific real de energie este însă de 30 ¿ și un randament al mărunțirii de:
ηm=0,08330
∙100=0,277 % (1.34)
adică cu mult sub 1%.Din energia furnizată mașinii numai 0,277% este utilizată efectiv pentru
mărunțire,restul constituie: pierderi la mersul în gol al mașinii,pierderi prin transmiterea energiei
de la organele active ale mașinii la colectivul de particule din spațiul de lucru și de aici la
particula individuală supusă mărunțirii, pierderi prin deformarea particulei supusă mărunțirii,
pierderi prin deformarea particulei supusă mărunțirii,pierderi prin frecarea acesteia cu celelalte
particule din spațiul de lucru sau cu elementele active ale mașinii de mărunțire.
Cea mai mare parte a energiei furnizată mașinii de mărunțire se consumă inutil prin
frecare,transformându-se în caldură care, de multe ori are un efect negativ asupra procesului de
mărunțire. Astfel, dacă la măcinarea clincherului de ciment, din exemplul anterior ,se consideră
că cimentul produs încălzește în timpul măcinării pâna la 1000 C ,atunci pierderea de energie prin
încălzirea cimentului este:
Epc=1000 kg ∙100 grade ∙ 0,836 kJ /kg ∙grad
3600 s=23 kWh / t (1.35)
Această pierdere reprezintă aproximativ 70% din consumul de energie necesar măcinării
(30kWh / t ¿.
22
Proiect de diplomă
II. MORI CU BILE
II.1 Mori cu tambur rotativ,cu funcționare continuă.
Măcinarea este operația de mărunțire fină a materialelor solide ,ea constituind ultima
treaptă a mărunțirii. Finețea de măcinare ,exprimată fie prin refuzul pe o anumită sită de
control ,fie prin aria suprafeței specifice ,diferă în funcție de procesul tehnologic în care intervine
materialul măcinat.
Finețea de măcinare a cimenturilor normale ,este: A sp=300 m2/kg ,dimensiunea
particulelor de 50 μm ,iar pentru cele cu priză rapidă , A sp=500 m2/kg ,dimensiunea particulelor
sub 20 μm(A sp-aria suprafeței specifice determinată cu permeabilimetrul Blaine).
În prezent,morile cu bile reprezintă categoria de utilaje cea mai răspândită pentru
măcinarea substanțelor minerale utile.Principalele variante constructive sunt prezentate în figura
2.1 .
Fig. 2.1 Variantele constructive ale morilor cu bile[7 ,pag. 152]
23
Proiect de diplomă
Moara cu bile cu alimentare discontinuă(fig. 2.1,a) se utilizează în industria ceramică și
chimică pentru măcinarea unor cantități mici de material. În practica preparării se utilizează,de
obicei,ca moară de laborator.
Moara cu bile periferică (fig. 2.1 ,b)constă dintr-un agregat format dintr-o moară cu bile
pentru măcinare uscată și un ciur sub formă de tambur prin orificiile căruia se descarcă produsul
finit al măcinării.Se folosesc în special pentru măcinarea șamotei,calcarului,etc.
Cea mai mare răspândire au căpătat-o în uzinele de preparare morile cu bile cu tambur cu
o singură cameră,cu alimentare continuă(fig. 2.1 ,c,d,e).Alimentarea materialului se face
axial,prin fusul inelar,axial prin camera de evacuare,frontal prin grătar.
Morile cu bile cu evacuare axială(fig. 2.1 ,c) se caracterizează printr-o diferență mică de
nivel h1 a tulburelii între capetele de alimentare și de evacuare a morii,datorită cărui fapt
deplasarea axială a tulburelii se face relativ lent și materialul evacuat este fin.
La morile cu camera de evacuare (fig. 2.1 ,d),materialul măcinat trece prin ochiurile
ciurului,după care,în timpul rotirii tamburului este ridicat și evacuat prin fusul tubular.Diferența
de nivel h2 este simțitor mai mare decât h1,de aceea viteza de deplasare a materialului este mai
mare și materialul evacuat este mai grob.Pentru mărirea vitezei de trecere a materialului prin
moară,uneori acesta se execută la capătul de evacuare fără perete frontal(fig. 2.1 ,e). Evacuarea
se face prin ciur și în continuare prin capatul deschis al tamburului.
Morile tubulare cu un singur compartiment (fig. 2.1 ,f)după principiul de funcționare sunt
analoage cu morile cu evacuare axială directă,însă tamburul are o lungime mult mai mare (5-6
ori diametrul),ceea ce permite obținerea unui produs fin.
În morile tubulare compartimentate(fig. 2.1 ,g),materialul este măcinat în mai multe
stadii,trecând succesiv prin compartimentele despărțite între ele prin ciururi.Diametrul bilelor
utilizate se micșorează treptat de la primul compartiment spre ultimul.În primul compartiment
adesea se utilzează în loc de bile corpuri de măcinat cilindrice.Mori de acest tip se utilizează pe
scară largă în industria cimentului și în industria ceramică,măcinarea facându-se pe cale uscată.
Morile cu bile cu tambur cilindro-conic(fig. 2.1 ,h) funcționează ca și cele cu evacuare
axială directă.Ele utilizează principiul distribuției bilelor de-a lungul tamburului,în funcție de
mărimea lor:în apropierea capătului de alimentare se concentrează bilele cele mai mari,iar cele
mici se deplasează spre partea conică,la capătul de descărcare a tamburului.În prezent au o
răspandire limitată.
La prepararea minereurilor în general se utilizează morile cilindrice necompartimentate
ce efectuează o măcinare umedă,pe când în alte ramuri industriale(industria
cimentului,chimică,ceramică,etc.) se preferă măcinarea uscată.24
Proiect de diplomă
Diametrul interior al morii D și lungimea interioarăL,sunt mărimi importante care
influențează nu numai asupra debitului,dar și modului de desfășurare a procesului de
măcinare.Odată cu creșterea diametrului,crește energia de sfărâmare a bilelor,iar raportul L : D
determină durata medie de staționare a materialului în moară.
În prezent se fabrică mori cu bile pâna la un diametru de aproximativ 5200 mm și o
putere de acționare de aproximativ 4000 kW.Dacă materialul din alimentare este relativ grob(+
10 mm) și nu este de dorit obținerea unei proporții mari de granule foarte fine în produsul
măcinat,se recomandă utilizarea unei mori cu cameră de evacuare cu raportul L : D=0,7 ÷ 1 până
la 1−1,funcționând în regim de cataractă.În cazul funcționării acestei mori în circuit închis cu un
clasor,apare o încărcătură de recirculație relativ mare.Dacă materialul inițial este mai mărunt
(¿10 mm) și este necesară o finețe mai înaintată a produsului măcinat,se recomandă folosirea
unei mori cu evacuare axială direct(prin supracurgere) cu raportul 1 :1 până la 2 :1.
II.2 Construcția morilor tubulare
Morile tubulare au tamburul sub forma unui tub cilindric cu raportul L/ Di=1,5 …6,0
,unde:Di-diametrul interior al tamburului şi L-lungimea acestuia).Construcţia unei asemenea
mori este prezentată în (fig. 2.2).
Fig.2.2 Schema unei mori cu tambur rotativ[8 ,pag. 213]
Tamburul 1este rezemat între lagărele 2 și este antrenat în mișcare de rotație de către un
dispozitiv de acționare. Tamburul este umplut parțial cu încărcătura de măcinare formată din
corpuri de măcinare libere și materialul supus măcinarii ,gradul de umplere fiind φ=20−45 %. 25
Proiect de diplomă
Datoritărotirii tamburului ,cu o anumită rotație corpurile de măcinare sunt antrenate de către
acesta pâna la o înălțime H<D ,de unde cad. Măcinarea materialului se produce ca urmare a
efectului combinat de lovire și forfecare (frecare) a acestuia de către corpurile de măcinare care
cad. Ponderea efectelor de lovire și forfecare în cadrul procesului de măcinare depinde de o
multitudine de factori ,îndeosebi de mărimea și forma corpurilor de măcinare. Corpurile de
măcinare mari realizează ,prin masa lor mare ,o măcinare preponderent prin lovire ,iar cele mici
care au o arie specifică mare ,preponderent prin frecare.
La funcţionarea în circuit închis,tamburul morii are una sau două camere(compartimente)
şi raportul L/ Di=1,5 …4,5 ,iar la funcţionarea în circuit deschis două sau trei camere şi raportul
L/ Di=4,5 …6,0.
La funcționarea în circuit deschis ,moara trebuie să îndeplinească condițiile-constructiv
funcționale ,pentru ca la trecerea directă prin moară ,materialul să atingă finețea de măcinare
cerută. La funcționarea în circuit închis ,materialul evacuat din moară este introdus într-un
separator unde fracțiunea care a atins finețea de măcinare cerută este separată. Fracțiunea
grosieră este reintrodusă în moară în vederea continuării măcinarii.
Materialul supus măcinării poate sa fie uscat(<5% apă) ,semiumed(5...15%
apă) ,umed(>15% apă).Materialele uscate se macină uscat ,produsul rezultat fiind o
pulbere.Materialele semiumede se macină în mori uscătoare ,unde simultan cu mărunțirea are loc
și uscarea materialului ,produsul fiind o pulbere.Materialele umede se macină in mori cu
functionare umedă ,unde materialul supus măcinării i se adaugă apă ,produsul fiind o pastă cu
peste 30% apă.
Macinarea umedă ,in raport cu cea uscată ,prezintă avantaje ca: nu produce
praf ,zgomotul produs este mai atenuat ,iar consumul specific de energie este mai
redus ,consumul de metal ,prin uzura corpurilor de măcinare și a blindajelor ,este încă mai mare.
Compartimentarea tamburului se realizează utilizând pereţi despărțitori prevăzuţi cu
fante(diafragme). În fiecare cameră se găsesc corpuri de măcinare cu dimensiunea adecvată
particulelor de material existente în camera respectivă(dimensiunile corpurilor de măcinare scad
de la alimentare la evacuare).
Alimentarea materialului supus măcinării(cu dimensiuni ale granulelor sub 25 mm),se
face prin fusul tubular al capacului morii de la capătul de alimentare al tamburului,iar evacuarea
produsului măcinat,prin fusul tubular al celuilalt capăt.
Transportul supus măcinării şi evacuarea produsului măcinat se poate realiza prin
circulaţie naturală sau pneumatic.
26
Proiect de diplomă
II.3 Elemente constructive
II.3.1 Partea de alimentare
Partea de alimentare constă din alimentatorul propriu-zis și din fusul tubular prevăzut cu
nervuri elicoidale interioare care preia materialul de la alimentator și-l introduce în moară.
Alimentatoarele pentru mori cu bile sunt de trei tipuri(fig. 2.3):tip tambur(fig. 2.3 ,a),tip
lingură(cu cioc) și de tip combinat(fig.2.3 ,b).Alimentatoarele cu tambur se folosesc pentru
alimentarea morilor cu material uscat,adus direct din silozuri după sfărâmarea intermediară sau
fină în cazul funcționării morilor în circuit deschis(fară clasor).Acest tip de alimentator se
compune dintr-un tambur cilindro-conic (fig. 2.3. ,a),în care materialul este introdus prin orificiul
circular practicant în capacul 2.Prin decupajul sub formă de sector al diafragmei 3,materialul
intră în tamburul 1 și în continuare în fusul inelar al morii,de unde ajunge în moară.
Fig. 2.3 Alimentatoare[7 ,pag. 159]
a-tip tambur; b-tip combinat; 1-tambur; 2-combinat; 3-diafragmă;
4-lingură; 5-cioc.
Alimentatoarele cu lingură se compun dintr-o spirală cu capătul deschis care posedă un
cioc demontabil pentru încărcarea materialului și o gură laterală prin care materialul cuprins în
lingura spirală ajunge în fusul de încărcare.27
Proiect de diplomă
Pentru încărcarea simultană în moară a materialului în siloz și a refuzului clasorului care
lucrează în circuit închis cu moara se utilizează alimentatoare combinate(fig. 2.3 ,b).Acestea
constau dintr-un alimentator tip tambur la care s-a atașat lingura spirală 4 cu ciocul
5.Alimentatorul este fixat prin intermediul unor șuruburi de fusul de încărcare al morii și se
rotește împreună cu acesta.
Fusul de alimentare trebuie să aibă diametrul interior destul de mare pentru a permite
trecerea ușoară a materialului de la alimentator spre tambur.Se cunosc în practică cazuri când
capacitatea de prelucrare a morii este limitată din cauza diametrului redus al fusului de
alimentare.
Fig. 2.4 Secțiune prin partea de alimentare[7 ,pag. 161]
Suprafața interioară a fusului de alimentare poate fi cilindrică(fig. 2.4 ,a) sau conică(fig.
2.4 ,b).În cazul unui interior cilindric (utilizat mai frecvent) tubul 3(fig. 2.4 ,a) este prevăzut cu
nervuri elicoidale pentru transportul materialului încărcat.Fusul 2 se toarnă împreună cu peretele
frontal 6 pentru a asigura construcției o rigiditate suficientă. Peretele frontal se căptușește cu
plăci de blindaj 7 și se asamblează cu șuruburi de tambur pe întreaga periferie a acestuia.
II.3.2 Partea de evacuare
Evacuarea din moară a produsului măcinat la morile cu bile cu măcinare umedă se face la
capătul opus alimentării printr-o cameră de evacuare(fig. 2.5 ,a și b)sau direct,prin fusul
tubular(fig. 2.5 ,c).În primul caz materialul trece prin ondulațiile alungite ale ciurului 28
Proiect de diplomă
11,ajungând în camera de evacuare,unde,în timpul rotirii tamburului fiind ridicat de
lifterele1,cade pe piesa de dirijare 7,ajungând în tubul de evacuare divergent 4 și părăsește moara
prin pâlnia 5.
La unele variante constructive(fig. 2.5 ,b),piesa de dirijare a materialului este executată
sub forma unui con dublu cu poziție reglabilă în sens axial prin dispozitivul cu tijă filetată
4.Materialul care cade pe suprafața conică dinspre interior se reîntoarce în moară,cel care cade
pe suprafața conică dinspre exterior este evacuat prin fus.Cantitatea de material evacuat se poate
regla prin deplasarea conului dublu 3.Într-o poziție extremă,conul închide complet fusul de
evacuare și tot materialul se reîntoarce în moară;în cealaltă poziție,tot materialul părăsește
moara.
Fig. 2.5 Secțiune prin partea de evacuare[7 ,pag. 162]
a-camera de evacuare fără reglare a evacuării; 1-lifter; 2-blindaj; 3-fus și perete frontal;
4-tub de evacuare; 5-pâlnie; 6-lagăr; 7-piesa de dirijare a materialului; 8-șuruburi de fixare;
9,10-plăci de blindaj; 11-grătar; 12-coroană dințată; b-cameră de evacuare cu reglarea
evacuarii; 1-perete frontal;2-ciur;3-con dublu; 4-dispozitiv de reglaj; c-evacuare axială directă;
1-plăci de blindaj; 2-perete frontal; 3-tub de evacuare; 4-pâlnie.
Morile cu cameră de evacurare realizează o măcinare mai uniformă,datorită circulației
mai rapide a materialului și prezintă avantajul că permit să se lucreze cu o încărcătură de bile mai
29
Proiect de diplomă
mare,deoarece peretele despărțitor oprește ieșirea bilelor.Aceasta duce la mărirea capacității de
prelucrare a morii.Morile cu cameră de evacuare sunt mai avantajoase când se urmărește
măcinarea minereurilor care conțin minerale cu greutate specifică mai mare și se caută a se evita
formarea pulberilor fine. În morile cu evacuare axială,mineralele grele rămân mai mult în
moară,deoarece sunt mai greu antrenate în revărsare și sunt supramăcinate. La morile cu cameră
de evacuare,dimpotrivă,materialul greu,destul de fin a cărui supramăcinare nu este dorită,
părăsește repede spațiul de sfărâmare, prin orificiile periferice ale peretelui despărțitor.
Construcția fusului de evacuare la morile cu evacuare axială este prezentată în figura
2.5 ,c. Diametrul interior al fusului tubular de evacuare se ia ceva mai mare decât al fusului de
alimentare, pentru a asigura o înclinare a nivelului tulburelii ce trece prin moară.Tubul de
evacuare 3 are de multe ori o spirală interioară proeminentă,inversă cu sensul de transport
îndreptat spre interiorul morii, pentru împiedicarea evacuării din moară a granulelor minerale
mari.
II.3.3 Tamburul
Tamburul morii se realizează în construcţie sudată din virole de table de oţel.Se
utilizează,de obicei,tablă din oţeluri pentru cazane(K 47 STAS 2880, de exemplu) datorită
proprietăţilor tehnologice ale acestora(roluire lesnicioasă, sudabilitate bună).
Grosimea peretelui tamburului,din condiţia asigurării rigiditaţii acestuia,trebuie să fie
s= (0,010 …0,015 ) ∙ D ,unde D este diametrul nominal al tamburului și este exprimat în metri.
Pentru grosimea tamburului se recomandă valorile cuprinse în tabelul 2.1
Tabelul 2.1 Valori ale grosimii peretelui tamburului[8 ,pag. 215]
D [m ] 1,6 1,6…2,0 2,0 …2,2 2,2 …2,5 2,5 …3,5 3,5 …4,25 4,25 … 4,5 5
s[mm] 18 20 25 30 40 55 60 70
Capacele tamburului se realizează,împreună cu fusurile tubulare de susţinere,prin turnare
din OT 500 ,OT 550 din STAS 610.Forma şi dimensiunile acestor elemente pot fi adoptate
conform figurii 2.6.
30
Proiect de diplomă
Fig. 2.6 Elementele geometrice ale tamburului,blindajului și capacelor morii[8 ,pag. 216]
R=0,22 ∙ D ;s1=0,035 ∙ D ; s2=0,025∙ D ;s3=0,018 ∙ D ;
II.3.4 Blindajele morilor cu bile
Blindajele protejează tamburul şi capacele morii împotriva uzurii abrazive.Ele sunt
realizate sub formă de plăci,de regulă de formă dreptunghiulară,cu dimensiunile
300 …400 x 450 …650. Grosimea plăcilor de blindaj este de 30 …60 mm iar masa unei plăci de
50 …125 kg . Se utilizează pentru realizarea lor materiale rezistente la uzură prin abraziune: oţel
manganos,fontă albită,fontă albită aliată cu nichel şi crom(Ni-Hard), fonte albite înalt aliate cu
crom(OB 1,OB 2), cauciuc.
Blindajele Ni-Hard(fontă albită cu circa 2% Cr şi 4% Ni) sunt mai scumpe cu 90 % decât
cele din fontă albită dar cu rezistentă la uzare mai mare de 8-9 ori decât cea a oţelului manganos.
Relativ recent,la noi în ţară s-au asimilat,pentru realizarea blindajelor morilor cu tambur
rotativ,fontele înalt aliate cu crom(24,5 …27 %Cr ¿ turnate în cochilă ,cu denumirile OB 1 şi OB
2. În funcţie de tratamentul termic aplicat blindajele din OB 1 au o duritate de 500 HB şi se
utilizează în prima cameră,iar cele din OB 2 au o duritate de 350 HB şi se utilizează în camera a
doua.
Blindajele realizate din cauciuc de înaltă calitate,au o durabilitate mai mare decât a unor
blindaje din oţel şi,în plus o serie de alte avantaje:reducerea cu 85% a masei
blindajului,reducerea cu 75% a timpului necesar montării şi reducerea cu 50% a zgomotului.
În prezent,la morile cu bile se utilizează atât captușeli metalice,cât și de cauciuc.
31
Proiect de diplomă
Blindajele metalice
Formele cele mai des întâlnite ale blindajelor metalice sunt prezentate în figura 2.7.
Fig. 2.7 Forme constructive utilizate la morile cu bile[7 ,pag. 166]
1-16-pentru partea cilindrică; 17-pentru partea de evacuare; 18-pentru partea de alimentare
În general,pentru măcinarea fină se preferă plăci de blindaj netede sau ondulate(pozițiile
1−4,7,9,11din figura 2.7) care favorizează alunecarea bilelor și deci măcinarea prin
frecare.Pentru măcinare mai grobă,în mod obișnuit se folosesc plăci ondulate sau cu proeminențe
paralele cu axa morii,cum sunt cele prezentate la pozițiile 5,6,8,10,12,15.Astfel,se împiedică
alunecarea încarcăturii pe suprafața interioară a tamburului și se favorizează măcinarea prin
căderea bilelor.
Cu scopul măririi duratei de funcționare a căptușelii,s-au încercat și căptușeli combinate
de metal și lemn(fig. 2.7 ,poziția 16) executate din bare de aliaj dur Ni-Hard alternate cu
lemn.După uzura parțială a lemnului,între bare se împănează bilele mici care protejează în
continuare lemnul de uzura ulterioară. Pe măsura uzurii bilelor,ele cad,locul lor fiind ocupat de
bile mai mari.Lățimea barelor de aliaj este de 25 mm,iar înălțimea de 85 mm.Între căptușeală și
tambur se află o garnitură de cauciuc de 5 mm grosime.Față de plăcile de blindaj de construcție
convențională,la această căptușeală uzura specifică a scăzut de 5 ori,greutatea căptușelii a scăzut
la jumătate,iar durata de funcționare s-a dublat.
În afara plăcilor de blindaj prezentate în figura 2.7 ,s-au mai utilizat șine de cale ferată
amplasate longitudinal față de axa morii,cu sau fără umplutură de beton între acestea.
Grosimea maximă a căptușelii este în funcție de diametrul morii.Astfel pentru D=900
mm,grosimea maximă de 70 mm, pentru D=1200÷3600 mm,de la 120 mm,pentru D=4000 mm și
mai mare de 140 mm.
32
Proiect de diplomă
Plăcile de blindaj se montează cu interstiții de 8÷12 mm între ele, ținând seama că în
procesul de lucru ele se împănează. Interstițiile sunt decalate între ele de la un rând de plăci la
altul.
Pentru micșorarea zgomotului de funcționare, între plăcile de blindaj și tambur se
intercalează o garnitură de cauciuc cu o grosime de 5−¿8 mm în funcție de dimensiunile morii.
Plăcile de blindaj se fixează cu șuruburi cu cap sub formă de pană(figura 2.8). Diametrul
șuruburilor de fixare a plăcilor de blindaj se alege în funcție de diametrul morii. Astfel pentru D
până la 1,2 m se aplică șuruburi M26÷M30; pentru D=1300÷2100 mm−¿M27÷M29; pentru
D=2200÷3400 mm−¿M30÷M32; pentru D=3500÷4500 mm−¿M36÷M44. Pentru morile cu
bare diametrul șuruburilor se majorează cu 10−¿15% față de valorile indicate mai sus.
Fig. 2.8 Forma șuruburilor de fixare a căptușelii[7 ,pag. 167]
Asupra blindajelor influențează următorii factori:
-energia de lovire a corpurilor de măcinat,determinată de masa lor și de înălțimea de
cădere.Celor mai puternice lovituri sunt expuse blindajele morilor din prima treaptă de măcinare
care utilizează bile cu diametrul de 100−¿125 mm. În aceste mori plăcile trebuie să aibă o
rezistentă mecanică ridicată;
-alunecarea încărcăturii pe căptușeala,condiționată de profilul plăcilor de blindaj,de
diametrul bilelor,viteza de rotație și gradul de umplere a morii.S-a observat că uzura se
intensifică pe măsura creșterii vitezei de rotație și a alunecării;
-abrazivitatea materialului de măcinat(duritatea,granulația și densitatea tulburelii).
Influența proprietăților fizico-mecanice ale materialului asupra uzurii căptușelii se manifestă cel
mai intens la morile din treapta II care lucrează cu bile mici.
33
Proiect de diplomă
Forma plăcilor de blindaj penru pereții frontali ai morilor este redată în figura 2.8−¿
pozițiile 17 și 18.Cele mai economice sunt considerate acele plăci de blindaj a căror durată de
funcționare este egală cu durata de funcționare a căptușelii părții cilindrice. În acest caz,întreaga
căptușeală a morii se schimbă deodată și se micșorează volumul de lucru precum și cheltuielile
aferente.
Materialele utilizate pentru plăcile de blindaj trebuie să aibă o rezistență mecanică
ridicată pentru a prelua loviturile corpurilor de măcinat(în special la morile din prima treaptă de
măcinare) și în același timp o rezistență cât mai mare la uzură.
La sfărâmarea materialelor dure apare o uzură a suprafețelor de lucru a morilor,lucru care
generează cheltuieli importante pentru înlocuirea căptușelilor. Din acest motiv,alegerea
materialelor potrivite pentru căptușeală este o problemă importantă.
Materialele de uzură folosite la procesele de sfărâmare-măcinare au fost împărțite în trei
categorii(tabelul 2.2):
Tabelul 2.2 Compoziția chimică a unor materiale de uzură[7 ,pag. 168]
Materialul Compoziția chimică[%]
C Mn Cr Ni Mo
Oțel manganos 1
Oțel manganos 2
Oțel Cr-Mo,perlitic
Oțel Cr-Mo,martensitic
Oțel Cr
Fontă aliată cu Ni-Cr
Ni-Hard 1
Ni-Hard 4
1,2
1,2
0,7
1
1,7
3
3
12-14
17-19
0,8
0,7
1,5
0,5
0,5
-
-
2
6
12
2
8-9
-
-
-
-
-
3-4
5-6
-
2-3
0,5
1
1
-
-
-materiale destinate pentru solicitări mari de presiune și impact și mai puțin uzura prin
frecare(oțelurile manganoase austenitice);
-materiale destinate pentru uzura intensă prin frecare în prezența unor solicitări moderate
de presiune și impact(oțeluri martensitice aliate cu Cr,Mo,Ni,Mn,V);
-materiale destinate pentru uzura intensă prin frecare(fontă martensitică aliată cu Ni,Cr-
Ni-Hard).
Oțelurile manganoase în stare inițială nu sunt dure,suprafața de lucru însă,sub acțiunea
solicitărilor mecanice se durifică treptat.Ele se utilizează cu precădere la plăcile de blindaj ale
concasoarelor cu fălci și conice. Pot fi utilizate totodată pentru piesele de impact ale
34
Proiect de diplomă
concasoarelor cu impact ,pentru sfărâmarea materialului grob și mijlociu.Pentru căptușeala
morilor și pentru corpuri de măcinat aceste oțeluri nu se recomandă.
La oțelurile martensitice alierea lor,în special cu crom care este relativ ieftin,urmărește
obținerea unei durități pe cât posibil constante pe o adâncime cât mai mare. Constituientul
caracteristic al acestor oțeluri este martensita,care se prezintă sub forma unor microcristale foarte
dure.Se recomandă pentru corpuri de măcinat și pentru căptușelile morilor. Pot fi utilizate și la
concasoarele cu impact.
Fonta albă cu structură martensitic-carbidică posedă o rezistență deosebită față de uzura
prin frecare.
Fonta specială denumită Ni-Hard în contrast cu oțelurile martensitice , din cauza unui
conținut mai ridicat de carbon,pe lângă martensită,constituientul structural principal rezistent la
uzură este carbura de fier.Ni-Hard 1(tabelul 2.2) se recomandă pentru cazurile ,unde predomină
uzura prin frecare și mai puțin pentru solicitarea prin impact,pe când Ni-Hard 4, posedă o
rezistență mai mare la lovituri. Aliajele Ni-Hard,deși au apărut relativ recent,sunt utilizate
frecvent pentru căptușeli și corpuri de măcinat la mori.
Blindajele de cauciuc
Datorită unor avantaje importante în comparație cu oțelul,folosirea cauciucului pentru
blindajele morilor capăta o răspândire din ce in ce mai mare.Experiența firmelor suedeze
SKEGA și TRELLEBORG arată că la o moară costul blindajelor de cauciuc în medie este de 2,5
ori mai redus decât ale blindajelor de oțel.Durata înlocuirii blindajelor de cauciuc este de
asemenea simțitor mai redusă (aproximativ 35% din durata înlocuirii blindajelor metalice).
Cauciucul,având o greutate specifică de 6 ori mai redusă decât a oțelul,se ușurează mult
manipularea elementelor de blindaje și se reduce nu numai timpul necesar înlocuirii ,dar și
greutatea morii și în consecință puterea de acționare. Greutatea blindajelor de cauciuc este cu
80% mai mică decât a blindajelor metalice la aceeași moară, ceea ce da naștere unor forțe mai
mici în lagăre și creează posibilitate pentru utilizarea unor construcții mai ieftine.
Datorită atenuării simțitoare a zgomotului de funcționare,blindajele de cauciuc
îmbunătățesc condițiile de lucru pentru personalul de deservire.În același timp cauciucul prezintă
riscuri mai mici de astupare a grătarelor și diafragmelor la mori fața de oțel.
Costul comparativ al uzurii blindajelor de cauciuc și de oțel în funcție de dimensiunile
bilelor(fig. 2.9) ,la aceeași viteză de rotație a morii,este favorabil căptușelilor de cauciuc până la
o valoare de aproximativ 85 mm a diametrului bilelor,peste care blindajele metalice sunt mai
avantajoase. Evident,această limită mai depinde și de alți factori. Diametrul morii nu limitează
35
Proiect de diplomă
utilizarea blindajelor de cauciuc,decât în corelație cu turația,deoarece crește energia de cădere a
bilelor.
Fig.2.9 Dependența costului uzurii de diametrul bilelor[7 ,pag. 169]
În general uzura blindajelor de cauciuc este direct proporțională cu pătratul vitezei de
rotație.Cu toate că s-au obținut rezultate bune cu blindaje de cauciuc și la viteze relative în jurul
a 90%, nu se recomandă utilizarea acetora peste 82%. Uzura este însă în mare măsură influențată
și de calitatea cauciucului.
Blindajele de cauciuc rezistă la majoritatea chimicalelor cu excepția uleiurilor minerale în
cantități peste 0,5-1%(din masa materialului măcinat).
Primele forme de profile pentru tamburii morilor cu bile produse de firma SKEGA au
fost de tipul F,apoi de tipul K(fig. 2.10). Tipul K este asimetric și permite utilizarea unei plăci
intermediare mai subțiri. Ridicându-se problema interschimbabilitații barelor de tip F și K a fost
creat tipul B care este defapt tipul F asimetric. Tipul S se recomandă cu precădere pentru mori cu
bare.
Fig. 2.10 Diferite tipuri de blindaje de cauciuc ale firmei SKEGA[7 ,pag. 170]
Detalii referitoare la montarea elementelor ,de blindajele de cauciuc pe parțile cilindrice
și frontale ale morilor sunt prezentate în figurile 2.11 și 2.12.
36
Proiect de diplomă
Fig. 2.11 Detaliu de montaj a blindajelor pe partea cilindrică a morilor[7 ,pag. 170]
a,d-ansamblu; b-bară de cauciuc; c-elemente de fixare.
Studiind modul de comportare a diferitelor tipuri de profile în cele mai diferite condiții de
lucru la cateva sute de mori echipate cu blindaje de cauciuc, firma SKEGA a stabilit o serie de
nomogramecare permit alegerea tipului și dimensiunilor elementelor de blindaj,atât pentru partea
cilindrică,cât și pentru partea frontală,în funcție de diferite criterii de prioritate:capacitate
maximă de prelucrare a morii ,durata maximă a blindajelor,durată și capacitate relativ
mari.Nomogramele sunt valabile pentru mori alimentate cu material mărunt(≤4 mm) cu viteze
relative între 55−¿80% ,diametrul interior al morii până la 4 m. Prin L s-a notat măsura barei
pentru ridicare(lifter),prin P s-a simbolizat placa de cauciuc(grosimea) între bare, prin K,B,F
tipurile de profile iar prin G grătarul de la capătul de evacuare.
Fig. 2.12 Montarea blindajelor de cauciuc pe pereții frontali ai morilor[7 ,pag. 171]
a-partea de alimentare(sau evacuare la mori cu evacuare axială directă); b-partea de evacuare(la mori cu cameră de evacuare).
Primele tipuri de blindaje de cauciuc(fig. 2.13) aveau întodeauna profile pătrate de lifteri
care dădeau bilelor o mișcare cataractică, reducând capacitatea de măcinare. În prezent
blindajelede cauciuc au lifteri cu muchii teșite pentru a asigura un efect de ridicare optim.Profilul
37
Proiect de diplomă
și înălțimea lifterilor depind atât de pasul de montare cât și de viteza morii, precum și de alți
parametri.
Fig. 2.13 Tipuri de blindaje adecvate diferitelor criterii[7 ,pag. 173]
II.2.5 Corpurile de măcinare
Se utilizează foarte frecvent corpuri de măcinare sferice(bile) ,cu diametru de
20 …110mm şi corpuri cilindrice(cilindri scurţi sau cylpebs) cu diametrul de 15 …35mm și
lungimea de 15 …30 mm. Uneori se utilizează bare de oţel cu diametrul de 40 …100 mm şi cu
lungimea aproape egală cu lungimea camerei(mori cu bare utilizate în industria prelucrarii
minereulrilor,industria cimentului,etc.).Se pot utiliza,de asemenea corpuri
cubice,tronconice,ovoidale,arcuri elicoidale,pietre de silex,etc.
STAS 1185 recomandă pentru realizarea corpurilor de măcinare următoarele materiale:
-pentru bile obişnuite,forjate sau laminate prin rulare,OL 70 STAS 500;
-pentru bile de calitate,forjate sau laminate prin rulare,oţel pentru rulmenţi RUL 1 și RUL
2 STAS 1456 și oţel aliat pentru construcţii de maşini 65Mn10 STAS 791;
-pentru bile de calitate superioară ,forjate sau laminate prin rulare,oţel aliat pentru scule
200 Cr 120 STAS 3611;
-pentru bile de calitate superioară,turnate ,fontă albită aliată cu crom şi nichel(Ni-Hard),
fontă albită înalt aliată cu crom (OB 1 si OB 2). Durata de viaţă a acestor bile este de patru ori
mai mare decât cea a bilelor forjate.
Bilele se supun unor tratamente termice corespunzatoare care să asigure caracteristicile
mecanice cerute de STAS 1185: duritatea la suprafaţa este de 50…60 HRC,iar la jumătatea razei
40 …50 HRC .
38
Proiect de diplomă
II.2.6Diafragmele
Pereţii despărţitori(diafragmele) împart tamburul morii în mai multe
camere(compartimente) şi au rolul de a reţine corpurile de măcinare în camera respectivă şi de a
permite trecerea în camera următoare numai a particulelor care au atins o anumită dimensiune.
Diafragmele sunt supuse atât unor solicitări mecanice mari cat şi unei uzuri intense.De
aceea ea se construieşte dintr-o structură de rezistenţă pe care se montează plăci(panouri),de
formă corespunzătoare,prevăzute cu fante de diferite forme prin care să treacă particulele de
material mărunţit.
Fig.2.14 Tipuri constructive de pereţi despărţitori (diafragme)[8 ,pag. 220]
a-simplă;b-dublă
Fantele au lăţimea de 6 …10mm şi sunt evazate în sensul deplasării materialului pentru a
înlesni trecerea acestuia.
Structura de rezistenţă a diafragmei se realizează din oţeluri laminate obişnuite STAS 500
iar plăcile cu fante,din materiale rezistente la uzură rin abraziune(oţel manganos,fontă
albită,fontă albită înalt aliată cu crom OB 1 si OB 2).
Atunci când tamburul se blindează cu plăci din cauciuc,diafragmele se realizează din
acelaşi material.Diafragmele din cauciuc au o buna rezistenţă la uzare,sunt mai uşoare,se
montează mai uşor decât cele metalice şi în plus,fantele nu sunt obturate de către granulele de
material,acestea trecând mai uşor şi mai repede prin ele.
39
Proiect de diplomă
Diafragmele sunt de două tipuri: duble(figura 2.14,b),care au o grosime de 250 …350 mm
şi simple(fig. 2.14 ,a) care au o grosime de 35 …60 mm .
La diafragma dublă,materialul trece din camera în care se află prin fantele peretelui 3,în
spaţiul dintre pereţi.Aici,el este preluat de paletele de ridicare 4 şi este împraştiat,datorită rotirii
tamburului pe suprafaţa pereţilor diafragmei.O parte din material care are dimensiunile
corespunzatoare,trece prin fantele peretelui 5 în camera următoare,iar restul cade pe conul1
prevăzut cu orificii.Aici particulele care au dimensiuni corespunzătoare trec prin orificiile
acestuia alunecând pe suprafaţa conului 2 sunt conduse în camera următoare.Particulele cu
dimensiuni mai mari decât orificiile din conul 1 alunecă pe suprafaţa acestuia revenind în camera
de unde au plecat şi sunt supuse în continuare măcinarii.Bilele care au tendinţa de a trece din
prima cameră în a doua se rostogolesc pe suprafaţa conului 2 şi revin în prima cameră.
Aria suprafeţei active a diafragmei(aria însumată a fantelor şi a orificiului central) trebuie
să aibă valoarea corespunzătoare realizării debitului necesar de gaze pentru uscarea sau
evacuarea pneumatică a materialului măcinat.
II.2.7 Lagarele
Deoarece reacțiunea din lagăr este aproape de verticală(înclinarea față de verticală este de
aproximativ 4 …50),pentru rezemarea fusului tubular al morii se utilizează un cuzinet care are
unghiul la centru de 1200 .Cuzinetul turnat din oțel,prevăzut cu canale prin care circulă apa de
răcire,este rezemat sferic pe corpul lagărului.
Cuzinetul este acoperit cu aliaj antifricțiune.Grosimea stratului antifricțiune este de
10÷15mm .Presiunea admisibilă a fusului pe suprafața de reazem este de 10 ÷18 daN /cm2.
Durata de funcționare a stratului antifricțiune este de 4 …5ani.
În locul lagărelor de construcție convențională, unele firme montează tamburul pe role de
cauciuc,având atât rol de susținere cât și de acționare.Astfel rezultă lungimi mai mici ale
construcției și capetele morii devin mai accesibile,ușurând deservirea și în același timp scade
simțitor înălțimea fundațiilor necesare.
Raportul dintre lățimea și diametrul cuzinetului(lungimea și diametrul fusului) este
L : D=0,4 …0,5.
Diametrul fusului se adoptă astfel încât,la turația de regim a morii,viteza periferică a
acestuia să aibă valoarea necesară asigurării peliculei de ulei cerută de regimul hidrodinamic de
ungere.
40
Proiect de diplomă
Ungerea se realizează cu ulei TIN 190 sau TIN 210,temperatura în lagăr fiind limitată la
600 C.Fiecare lagăr este dotat cu o instalație de ungere de înaltă presiune,utilizată după ce moara
a atins turația de regim.
Ungerea de înaltă presiune.În momentul pornirii între fus și cuzinet nu exista pelicula de
ulei.În această situație,pentru a forma pelicula de ulei și pentru a mai reduce apăsarea fusului pe
cuzinet ,prin doua sau trei buzunare conice cu diametru de 180 …200 mm,se introduce ulei cu o
presiune de 200 …250 .̄ După ce moara a atins turația de regim ,ungerea de înaltă presiune
încetează,funcționând în continuare cea de joasă presiune,în regim hidrodinamic.
Ungerea de joasă presiune se realizează utilizând un dispozitiv de stropire a uleiului la
partea superioară a fusului,care funcționează la presiune redusă. Instalația cuprinde bazin de
ulei,pompă de recirculare,filtru,răcitor,sistemul de supraveghere a circulației și a temperaturii
uleiului.
Relativ recent,la morile tubulare de dimensiuni mari,se utilizează pentru rezemarea
acestora lagăre hidrostatice.În acest caz,tamburul morii se sprijină prin intermediul a două
bandaje plasate la capetele acestuia,pe câte un lagar constituit din două sau trei patine rezemate
sferic.Ungerea hidrodinamică a lagărului se face cu ulei alimentat la presiune joasă,pentru
demaraj utilizându-se ulei alimentat cu presine ridicată.Uleiul trebuie să aibă temperatura peste
00C dar nu mai mult de 35 …400C . Din această cauză sistemul de ungere trebuie prevăzut cu
instalație de răcire-încalzire care se utilizează în funcție de necesități.Lagărele sunt închise în
carcase etanșe care să prevină pătrunderea impuritaților(prafului) din atmosfera înconjuratoare.
II.2.8 Acționarea morilor
Pentru acţionarea morilor cu tambur rotativ se utilizează următoarele variante:acţionarea
periferică,acționarea centrală şi acţionarea cu motor sincron.
a) Acţionarea periferică
Pentru antrenarea tamburului,pe flanșa capacului de evacuare a acestuia se fixează prin
şuruburi o coroană dinţată.Aceasta este acţionată de către unul sau două pinioane.
41
Proiect de diplomă
Mişcarea este transmisă pinionului de către un grup de acţionare,format dintr-un motor
electric şi un reductor de turaţie,de regulă printr-un arbore lung(fig. 2.15).
42
Proiect de diplomă
Fig. 2.15 Acționare periferică cu un singur pinion[7 ,pag. 185]
1-motor electric; 2-cuplaj; 3-lagăre; 4-reductor; 5-pinion; 6-coroană dințată.
Arborele,dimensionat corespunzator,are rolul unui element elastic necesar atenuării
eventualelor şocuri care s-ar transmite,în timpul funcţionării morii,de la tambur către motorul
electric de acţionare.
Coroana dinţată se realizează, datorită gabaritului radial mare(∅ 4 …5m),prin turnare(de
preferat din oţel T35MoCrNi28 STAS 791),numărul de dinţi trebuie să fie par iar modulul
m=30 …50 mm .
Raportul de transmitere al angrenajului pinion-coroană dințată este de aproximativ
5.Dantura se realizează înclinată cu un unghi mic(de regulă 30) pentru a se evita apariţia unor
forţe axiale mult prea mari care ar încărca lagărul fix al tamburului.
Pinionul se execută din oţel forjat(34MoCrNi15 STAS 791).Numărul de dinţi se adoptă
impar(z>17),pentru evitarea interferenţei(suprapunerii).Ungerea se realizează cu unsori
consistente speciale pentru evitarea uzurii la care este supus angrenajul(coroziune,pitting,etc.)
Uzarea prin ciupire este principala cauză de scoatere din funcţiune a angrenajelor care au
roţi realizate din materiale cu duritaţi mici sau mijlocii(HB<350).
Pentru evitarea pătrunderii prafului din atmosfera înconjurătoare,angrenajul este închis
într-o carcasă etanșă,demontabilă,realizată din elemente din tablă îmbinate prin flanşe şi
şuruburi.
a) Acţionarea centrală
Acţionarea centralăeste mai scumpă decât acţionarea periferică însă are dezavantajul unei
construcţii închise,compacte.Acţionarea centrală necesită reductoare de turaţie de construcţie
specială,cu două sau trei trepte de reducere,puterea fiind transmisă pe două căi paralele,identice.
43
Proiect de diplomă
Fig. 2.16 Acționare centrală cu reductor de turație cu două căi de transmitere a puterii și
arbore lung(firma Renk-Germania)[8 ,pag. 223]
În figura 2.16 ,prima treaptă de reducere a reductorului este planetară.Acționarea centrală
cu reductor planetar prezintă avantajul unui gabarit redus și a unei eficiențe economice
ridicate(valoarea raportului dintre masa reductorului și puterea pe care o transmite este
aproximativ jumatate din valoarea aceluiași raport al reductorului din figura 2.16.De
asemenea,tot în cadrul figurii 2.16 ,reies elementele cinematice care formează un tot unitar cu
moara, avand ca scop măcinarea diferitelor tipuri de materiale(1-reductor de turație; 2,4,6,8-
cuplaje; 3-arbore lung; 5-reductoare auxiliare; 7-motoare auxiliare).
Acţionările centrale se utilizează pentru valori ale puterilor prezentate în figura 2.17.
Randamentul mecanic al acționărilor centrale este η=0,94 …0,95.
Fig. 2.17 Domenii de valori ale puterilor la acționările centrale.[8 ,pag. 227]
44
Proiect de diplomă
Alegerea acționării centrale se face funcție de domeniile de puteri generate de motorul
electric[kW],conform figurii 2.17 ,după cum urmează:1-acționare periferică cu un pinion;2-
acționare periferică cu două pinioane;3-acționare centrală cu reductor cu două căi, fară arbore
lung;4-acționare centrală cu reductor planetar cu arbore lung; 5- acționare centrală cu reductor cu
două căi, cu arbore lung.
b) Actionarea cu motor sincronAcționarea cu motor electric sincron (fig. 2.18) se mai numește și acționare cu motor
inelar datorită formei și modului de plasare a motorului.
Fig. 2.18 Acționarea cu motor electric sincron(inelar)[8 ,pag. 227]
1-tamburul morii; 2-lagare; 3-rotorul; 4-statorul motorului
La puteri de acționare ce depășesc 8000 kW și care ar necesita peste doua pinioane de
transmisie ,se utilizează în prezent motoarele sincrone inelare montate direct pe tamburul
morii,pe fusul inelar al acesteia sau amplasate frontal. La aceasta din urmă variantă,legatura între
rotorul motorului și fusul inelar al morii se face printr-un arbore intermediar ,obturându-se partea
frontală a fusului. Descărcarea produsului măcinat se face în acest caz prin orificiile ovale
practicante pe periferia fusului inelar. Reglarea vitezei motorului se face cu ajutorul unui
convertizor static de frecvență.
II.2.9 Indicații privind exploatarea morilor cu tambur rotativ
45
Proiect de diplomă
46
Proiect de diplomă
BIBLIOGRAFIE
[1]
47