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