Yrd.Doç. Dr. Hasan HACIFAZLIOĞLU İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi

Maden Mühendisliği Böl. Avcılar/İSTANBUL

hasanh@istanbul.edu.tr

ÖĞÜTME TEKNOLOJİLERİ

2013

Bir cevher hazırlama tesisisinde “öğütme işlemi”

enerjinin en yoğun harcandığı birimdir.

Özellikle mikronize öğütmelerde enerji tüketimi

çok yüksek boyutlara ulaşmaktadır.

Endüstrileşmiş ülkelerde üretilen elektriğin

yaklaşık %3’ü boyut küçültme amacıyla

kullanılmaktadır. A.B.D Enerji Bakanlığı

tarafından yayımlanmış “Communition and

Energy Conversation” raporunda yapılacak

iyileştirmeler ile;

-öğütme makineleri tasarımı ile %3-6,

-sınıflandırıcıların tasarımı ile %9-13,

-proses kontrolü ile %9,

-öğütme katkı maddesi kullanımı ile %3-6,

-diğer makine tasarımı ile %3 oranında enerji

tasarrufu sağlanabileceği belirtilmiştir.

Öğütme-Enerji İlişkisi

Çimento endüstrisi, dünya enerjisinin yaklaşık %3,5’unu kullanan en büyük endüstrilerden

birisidir. Klinker ve katkı maddelerinin öğütülmesi aşamasında, öğütülen klinkerin ve katkı

maddelerinin özelliklerine bağlı olarak ton başına 26-40 kWs’ lik enerji tüketilmektedir.

Çimento endüstrilerinde, üretim prosesinde harcanan toplam enerjinin %40'ı öğütme

aşamasında harcanmaktadır .

Enerjinin bu kadar çok harcandığı bir endüstride, öğütme randımanını artırmak için hem enerjiyi

az tüketen ufalama makinelerini geliştirmeli, hem de öğütme devre sistemlerini ve çalışma

parametrelerinin optimum dizaynı sağlanmalıdır.

BATISÖKE Söke Çimento Sanayii T.A.Ş

1. Boyut Küçültmenin ve Öğütmenin Amacı

2. Boyut Küçültme Hakkında Genel Bilgiler

3. Boyut Küçültmede Harcanan Enerji (Bond)

4. Klasik Değirmenler (Çubuklu,Bilyalı,Otojen v.s)

5. Alternatif Değirmenler (Karıştırmalı, Valsli, Merdaneli v.s)

6. Yaş ve Kuru Öğütme uygulamaları, Değirmen Astarları

7. Öğütme Devreleri, Öğütmede Enerji Tasarrufu

8. Çimento Hammaddeleri ve Üretim Teknolojisi

9. Seramik ve Cam Hammaddeleri ve Üretim Teknolojisi

10. Tarım Sektöründe Öğütme Uygulamaları

Öğütme Teknolojileri Ders İçeriği

ÖĞÜTMEDEKİ AMAÇ NEDİR?

Öğütme tarımla başlar…. Tarımda öğütmenin

amacı buğdaydan un üretmek, akabinde ekmek

üretmektir…

Cevher hazırlamada öğütmedeki temel amaç,

Cevheri zenginleştirebilmek için uygun tane

boyutuna getirmektir….

İlkel değirmen tipleri….

Cevher Hazırlamada Neden Öğütme Yaparız?

SU+MAYA

ISIL İŞLEM

Öğütme

UN SATILABİLİR ÜRÜN

1- Cevheri zenginleştirebilmek için uygun tane boyutuna getirmek, cevherdeki faydalı mineralleri serbestleşme boyutuna getirmek için öğütme yapılır.

Cevher Hazırlamada Neden Öğütme Yaparız?

2- Zenginleştirmeye gerek yoksa, bazen satılabilir ürün hazırlamak için cevher öğütülür. Örneğin, cam sanayisinde kullanılan kuvars kumu100 mikron ile 500 mikron arasında olmalıdır.

Diğer bir örnek; kireçtaşının öğütülerek çimento haline getirilmesi…

Öğütme…

Serbest Altın,

Koza Altın’da (Bergama)

-38 mikrona öğütülür

Zenginleştirme…

Flotasyon

Liç

Sallantılı Masa

Spiral

MGS

Falkon

Knelson

Altın’ı kazanmak için

38 mikron

Serbest Tane

Serbest Olmayan

Taneler

(ARA ÜRÜN)

Kırma işlemi için; genellikle Çeneli, konili, çekiçli, darbeli ve merdaneli kırıcılar kullanılır…

Öğütme işlemi için; Bilyalı, Çubuklu, Valsli değirmenler kullanılır…

Boyut Küçültme İşlemi=Kırma ve Öğütme

-Taneleri Serbest Hale Getirme/Boyut Küçültme Kırma ve Öğütme İşlemleri ile

gerçekleştirilir. Kırma; Kırıcılarla (Crusher), öğütme Değirmenlerle (Mills) yapılır.

Kırma = 25 mm üzerinde yapılan boyut küçültme işlemi (2m’ye kadar)

Öğütme= 25 mm’den daha küçük boyut küçültme işlemi.

öğütme

öğütme

CEVHER

Öğütme Öncesinde kullanılan bazı Kırıcı (Crusher) tipleri

Merdaneli (Roll) Kırıcı

Çeneli (Jaw) Kırıcı Çekiçli (Hammer) Kırıcı

Darbeli (Impact) Kırıcı

Konili (Cone) Kırıcı

veya

Jiratör (Gyratory) Kırıcı

Boyut Küçültme

Aşaması

Kırıcı /Öğütücü

Tipi

Kırılan

Malzemenin Tane

Boyutu

Harcanan Enerji

(kwh/t)

İri Kırma

(Birincil Kırma)

ÇENELİ KIRICI 200 cm - 10 cm

(karpuz,ceviz)

0.2-0.5

<0.1 TL

İnce Kırma

(İkincil Kırma)

KONİLİ, DARBELİ, 10 cm - 0.5 cm

(fındık,mercimek)

0.1-2.0

0.3 TL

İri Öğütme ÇUBUKLU DEĞİRMEN 50 mm – 0.5 mm

(toz şeker)

2.0-4.0

0,8 TL

İnce Öğütme BİLYALI DEĞİRMEN 15 mm - 20 mikron

(un)

5.0-20

3 TL

Çok İnce Öğütme KARIŞTIRMALI VE JET

DEĞİRMENLER

20 mikron – 0.1

mikron (pudra)

20-1000

>5 TL

Boyut Küçültme İşleminin Sınıflandırılması

Öğütmenin alt sınırı sonsuz değildir. Özel değirmenler ile alt sınır 0.1 mikrondur. Ancak 1 mikronun

altında topaklanma meydana geleceği için öğütme zorlaşır, enerji çok fazla harcanır.

Pnömokonyoz: en zararlı solunabilir tozlar 0.5-5mikron arası, kömür ocağında akciğerde birikim10gr üzerinde ise hastalığa yol açar

1 cm= 10 mm & 1 mm=1000 mikron

BOYUT KÜÇÜLTMEDE (KIRMA ve ÖĞÜTMEDE)

TANEYE UYGULANAN KUVVETLER

• Darbe

• Sıkıştırma

• Kesme

• Sürtünme

Kırarak öğütme

Aşındırarak öğütme

Boyut Küçültmede Tanenin Karşılaşabileceği Kuvvetler

ÖĞÜTME İLE İLGİLİ ÖNEMLİ NOT:

Malzemenin sert veya yumuşak olması, o malzemenin kolay veya zor

öğütüleceği anlamına gelmez.

Öğütülebilirlik malzemenin kristal yapısı ve bu yapı içerisindeki bozukluklarla

ilgilidir. Öğütülebilirlik “kırılganlıkla” ilişkilidir.

Örneğin; Mika, demir minerallerine göre daha yumuşak olmasına

rağmen daha zor öğütülür. Demir mineralinin kırılganlığı daha

yüksektir.

Mika sertlik: 2.5

Demir minerali sertlik:5

Boyut Küçültme İşleminin Formülü

(Öğütme Formülü)

Öğütülecek

Malzeme Enerji Ses Isı

Gerekli enerji ne kadardır?

Örneğin, d80 boyutu 500 mikron olan

bir malzemeyi 10 mikrona indirmek için

ne kadar enerji gerekir?

Miktar %20

Miktar %80

500 mikronluk

Elek

Kırılmış

Malzeme

D80=500 micron

Boyut 500 micron

100gr

D80=Malzemenin %80’inin geçtiği boyuttur.

Tambur tipi değirmenlerde bilyalar

yükseltilerek potansiyel enerji

kazanır, bu enerjiyi tanenin üzerine

aktarır ve taneler kırılır. Bu enerji

E=mgh’dır.

12

11

dd

Harcanan enerjinin hesaplanmasında en yaygın kullanılan 3 teori bulunmaktadır.

Bunlar;

1-Rittinger Teorisi Bu teoriye göre Boyut Küçültme için gerekli enerji için 1/d2 –1/d1 esas almaktadır. Burada;

d1 : Değirmene giren malzemenin % 80’nin geçtiği elek boyutu (mikron)

d2 : Değirmenden çıkan malzemenin % 80’nin geçtiği elek boyutu (mikron)

2-Kick Teorisi Bu teoriye göre Boyut Küçültme için gerekli enerji için d1/d2 esas almaktadır.

3-Bond Teorisi Bond teorisine göre; boyut küçültme için gerekli enerji

ile orantılıdır…

BOYUT KÜÇÜLTMEDE HARCANAN ENERJİ

DİĞER TEORİLER

Hukki Teorisi

Holmes Teorisi

Charles Teorisi …..

Günümüzde boyut küçültme işlemlerinde harcanan enerjinin hesaplanmasında

daha kesin sonuç veren Bond eşitliği kullanılmaktadır.

12

11.10

ddWiW

Boyut küçültmede ton

başına harcanan enerji

(kwsaat/ton)

İş indeksi

(kwsaat/ton)

Değirmenden çıkan

malzemenin % 80’nin

geçtiği elek boyutu

(mikron)

Değirmene beslenen

malzemenin %80’nin

geçtiği elek boyutu

(mikron)

Bond Eşitliği (1 ton Malzeme için):

Tablolarla Bellidir

Kömür : 11kws/t (sertlik:3)

Demir : 13 kws/t (sertlik:5)

Kuvars: 13 kws/t (sertlik:7)

Krom :10 kws/t (sertlik: 5.5)

Kurşun :11 kws/t (sertlik: 5)

Mika : 134 kws/t (sertlik: 2.5)

Sertlikle öğütülebilirlik arasında ilişki yoktur!!

Sonsuz büyüklükteki bir taneyi 100 mikronun altına öğütmek için gerekli olan enerji miktarı.

Örnek:

Kırma/Öğütmede(Boyut Küçültmede) harcanan enerjinin hesaplanması

• Soru: Ocaktan çıkarılan fosfat

cevherinin %80’i (d80) 49 cm delik

açıklıklı elekten geçmektedir. Cevherin

%80’i (d80) 16 cm elekten geçecek

şekilde kırılacaktır. Bu kırma işlemi için

gerekli motor gücünü hesaplayınız

(Wi=11.14 kwsaat/ton).

• Not: Saatte 120 ton cevher kırılacaktır.

12

11.10

ddWiW

?

Kwsaat/ton 11.14 160 000 490 000

0.12

Kwsaat/ton

Saatte 120 ton kırılacağına göre: 120x0.12=14.4 Kwsaat enerji gereklidir.

MOTOR GÜCÜ, gerekli enerjinin %25 fazlası seçilir=18 kwsaat

DEĞİRMENLERİN SINIFLANDIRILMASI

1- Değirmen gövdesi şekillerine göre (tambur tipi, konik tip vs)

2- Öğütücü elemanlarına göre (bilyalı, çubuklu değirmenler vs.)

3- Etkin kuvvetine göre (ezme(silindir tipi), çarpma (jet tipi değirmen)

3- Öğütme ortamının tipine göre (yaş veya kuru öğütücüler)

Basınçlı Hava Girişi

Ters yönlü nozullar & Öğütme Bölgesi

Ürün Çıkışı Sınıflandırma Bölgesi

Sınıflandırma Rotoru

Sınıflandırma Motoru

Tambur Tipi Konik Tip Silindirli Değ. Jet Tipi

Karıştırmalı Tip

Öğütme Sistemleri (Başlıca 6 öğütme sistemi bulunur)

1) Aktarılan ortam sistemi

2) Yuvarlanan merdane sistemi

3) Dönen disk sistemi

4) Tokmakla dövme sistemi

5) Çarpma ile ufalama sistemi

6) Karıştırma sistemi

Çarpma Sistemi

1) Çubuklu değirmen

2) Bilyalı değirmen

3) Otojen değiğrmen

4) Çakıllı değirmen

5) Kamaralı değirmenler

1) Jet değirmenler 1) Merdaneli

değirmen

1)Silindirli (Valsli)

değirmen

2)Horomill

3)Loesche değirmeni 1) Klasik elle veya

mekanik öğütme

Karıştırma Sistemi

1) Karıştırmalı

değirmenler

2) Çivili

değirmenler

1- Çubuklu Değirmenler

2- Bilyalı Değirmenler

3- Otojen Değirmenler

4- Çakıllı Değirmenler

AKTARILAN ORTAMLA ÇALIŞAN DEĞİRMENLER

(KLASİK DÖNEN TAMBUR DEĞİRMENLER)

Öğütücü ortam, tambur içerisinde aktarılarak öğütme yapılır.

Tambur tipi değirmenlerde öğütme

Potansiyel Enerji: Cisimlerin bulundukları fiziksel durumlardan ötürü

depolandığı kabul edilen enerjidir. Örnek olarak yükseklere kaldırılan bir cisim

barajlarda biriken su sıkıştırılan veya gerilen yay potansiyel enerji depolar

potansiyel enerji yerden yüksekliğe veya cisimdeki değişikliğe bağlıdır. Ep ile

gösterilir. Cisimlerin bulundukları durumlardan dolayı sahip oldukları enerjidir.

Bunlardan biri yerçekimi potansiyel enerjisidir. E=mgh’dır.

Tambur tipi değirmenlerde, çubuklar, bilyalar veya cevherin

iri parçaları belli bir yüksekliğe çıkarılarak tanelerin üzerine

düşmesi sağlanır. Öğütme, öğütücü ortamın kazanmış

olduğu “potansiyel enerjiyi=mgh” taneler üzerine vermesi

ile gerçekleşir. Özellikle bilyalı ve otojen değirmenlerde

öğütme darbe kuvveti ile gerçekleşir. Darbe kuvvetinin

büyüklüğü “mgh” ile ilişkili olup, m(kütle) ve h (yükseklik)

arttıkça artar.

• Çubuklu değirmenler genellikle birinci kademe öğütme devrelerinde kullanılır.

• İri boyutta kaba öğütücüler olarak da bilinmektedir.

• Genellikle yaş öğütmede kullanılırlar.

• Kırma işleminden sonraki ürünü alıp bilyalı değirmene hazırlarlar.

• Çubuklu değirmenlerde boy çap oranı (L/D) 1.4-2.5 arasındadır. Bu oranın 1.25’in altına olması durumunda, değirmen içindeki çubukların birbirine karışarak öğütme ortamını bozulmasına, oranının 2.5’den büyük olması durumunda ise çubukların kırılmasına, eğilmesine, istiflerinin bozulmasına neden olmaktadır.

• Uygulamada kullanılan en uzun çubuk boyu 6.8 metredir. Kullanılan çubuk boyu, değirmenin iç alın astarı arasındaki mesafeden 10-15 cm daha kısa olmalıdır. Seçilecek en büyük çubuk çapı ise öğütülecek malzeme içerisindeki en büyük tane boyutundan biraz daha büyük olmalıdır

ÇUBUKLU DEĞİRMENLER

• Çubuklu değirmenin döndürülmesi için gerekli güç, çubukların değirmen içinde kapladıkları hacme (şarj oranına), değirmenin kritik hızına ve değirmen iç çapına bağlıdır.

• Çubukların değirmen içerisindeki kapladıkları hacim genellikle %40-45 arasındadır.

• Çubuklu değirmenler kritik hızlarının %50-65’i hızlarda çalıştırılırlar. Bu sayede çubuklar serbest düşme yerine kayarak hareket eder ve yuvarlanarak taneleri öğütürler.

• Değirmenlerde malzeme, çubukların arasında bir hat boyunca öğütüldükleri için öğütme sonrası homojen bir ürün elde edilir. Bu nedenle çubuklu değirmenler bilyalı değirmenler öncesi genelde açık devre olarak çalışırlar.

• Ayrıca şlam boyutunda az ürün verdikleri için flotasyon öncesi öğütme işlemi için de uygundur.

• Çubuklu değirmenlerin diğer değirmenlere göre başlıca avantajları;

• 1) Öğütme şekli, ürünün tane boyut dağılımını kontrol ettiğinden kapalı devre öğütmeye gerek kalmaz, homojen ürün verir.

• 2) Çubuklar arası boşluk az olduğundan öğütme verimi daha yüksektir, ayrıca şlam oluşturmaz.

• 3) Aşınan çubukların değiştirilmesi daha kolaydır.

Kapalı Devre

Açık Devre

KROM ZENGİNLEŞTİRME TESİSİ (ÇUBUKLU DEĞİRMEN) AKMETAL MADENCİLİK-ADANA:

3'er adet 245 kW, 735 d/dk özelliklerinde, mangan astarlı, 2400*3000 mm boyutlarında çubuklu değirmen,

210 kW, 735 d/dk özelliklerinde, mangan astarlı, 2100*3000 mm boyutlarında bilyalı değirmen,

4 adet 350'lik hidrosiklon, 3 adedi yedek 7 adet 5*4 çamur pompası ve 2 adet 3 m yüksekliğinde

çöktürme konisi bulunmaktadır. Çubuklu değirmenlere besleme oluklar aracılığı ile yapılmaktadır,

hidrosiklon alt akımları bilyalı değirmene beslenmekte ve kapalı devre çalışmaktadır. Hidrosiklon üst

akımları (- 1 mm) ise hidrosizerlara beslenmektedir.

Kayarak düşme

Çubuklu

değ.%50-75

kritik hız

Kendi ekseni

etrafında dönme

kaskat hareketi

Serbest

düşme

Katarakt

har.

KRİTİK HIZ;

Tambur tipi değirmenlerde çubukların yada bilyaların değirmen

çeperine yapışık olarak hareket ettiği MİNİMUM hızdır.

Bu hızda öğütme verimli olmaz bu bakımdan değirmenler bu hızın

genelde %60-80’i kadar bir hızda döndürülür. Çubuklu değirmende

kritik hızın genellikle %60’i, bilyalı değirmende %75’i, otojen

değirmede %80’i alınır.

Çok yavaş hız Orta hız İdeal hız

Kritik Hız Kavramı…………

Kritik hızda, Bilyalar üzerine etkiyen yerçekimi kuvveti ile santrifuj kuvveti birbirine eşittir. Bu

durumda bilyalar değirmen çeperine yapışık olarak hareket eder. Hız %50-80 oranında

azaltılırsa, çubuklar değirmen içerisinde parabolik bir yol izler ve öğütme verimliliği artar. Bu hız

normal veya ideal hızdır.

Nk= 42.3 / D

D=Değirmen Çapı (m)

Nk=Kritik Hız (d./dk)

Örnek:

D= 1 m ise

Kritik Hız= 42.3/1

42.3 dev./dk

Değirmen içindeki malzemenin hıza göre hareketi

Kritik hız..

Değirmenin çevresel hızı:m/sn (w)

W=2 π r N= 2 x3.14x0.5x42.3

W=132.82 m/dak. =2.21 m/sn

mV

R r

2

r

mg

D=2R

d=2r

R

Yandaki şekilde bir biyanın değirmenin tavanına asılı kalması

halinde etki eden kuvvetler görülmektedir. Bir bilyanın veya

çubuğun değirmenin tavanına asılı kalması o bilyaya etki eden

iki esas kuvvetin birbirine en azından eşit olması veya

merkezkaç kuvvetinin bilyanın ağırlık kuvvetinden fazla olması

ile mümkündür.

Bilya ağırlığı = Merkezkaç kuvvet

m gm v

R r.

.

2

burada:

m = Bilyanın kütlesi, Kg

v = Teğetsel hız, m/sn

g = Yerçekimi ivmesi, m/sn2

R = Değirmen çapı, m

r = Bilya yarı çapı, m

vR r N

2

60

( ) burada: N = Dönü hızı, dev. /dak.

Yukardaki formülde teğetsel hız ifadesi yerine konulduğunda:

m.g = 4 (R - r) N

60 (R - r) =

4 (R - r)N

60

2 2 2

2

2 2

2

N =g.60

4 (R - r) 2

2

2 ve

N =42,3

(D - d) olarak bulunur.

Bilya veya çubuk çapı d değirmen çapı D. ye göre çok küçük kabul edildiğinden hesaplarda daima

N =42,3

D olarak alınır.

Yukardaki teğetsel hızın dönü hızı olarak ifadesi de şöyledir:

Değirmenin kritik dönü hızı

vR r N

2

60

( ) burada: N = Dönü hızı, dev. /dak.

Yukardaki formülde teğetsel hız ifadesi yerine konulduğunda:

m.g = 4 (R - r) N

60 (R - r) =

4 (R - r)N

60

2 2 2

2

2 2

2

N =g.60

4 (R - r) 2

2

2 ve

N =42,3

(D - d) olarak bulunur.

Bilya veya çubuk çapı d değirmen çapı D. ye göre çok küçük kabul edildiğinden hesaplarda daima

N =42,3

D olarak alınır.

• Öğütme ortamı çelik bilyalardan oluşan değirmenlere “bilyalı değirmen” denir.

• Genellikle öğütmenin son kademesinde kullanılır. Çubuklu değirmenlere göre daha ince ürün veren bu değirmenlerde boyun çapa oranı 1 ile 1.5 arasında değişmektedir.

• Genel olarak ince öğütmelerde değirmenin boyu daha uzundur. Değirmen boyunun çapa oranı 3 ile 5 arasında ise “tüp değirmen” olarak adlandırılır. Tüp değirmenler değişik beslemelere sahip kompartımanlara bölünmüştür ve genellikle klinker gibi kuru öğütmelerde kullanılmaktadır.

•

• Öğütücü ortam çelik bilya yerine çakmak taşı veya seramik çakıllardan oluştuğu zaman, buna “çakıllı değirmen” adı verilir.

• Bilyalı değirmenler, silindir gövdeli değirmen, silindiro-konik gövdeli değirmen ve konik gövdeli değirmen olmak üzere farklı gövde şekillerine sahip olabilmektedir.

•

• Konik bir bilyalı değirmenin giriş tarafı silindirik çıkış tarafı ise konik şekillidir. Böyle bir gövdenin dönmesi ile küçük çaplı bilyalar ve malzeme çıkış tarafına, büyük çaplı bilyalar ve iri malzeme ise silindir kısmında toplanmaktadır.

BİLYALI DEĞİRMENLER

Tüp değirmen

Konik değirmen

Bilyalı değirmen

Tüp değirmen (Tube Mill)

Bir çeşit bilyalı değirmendir. Boyları klasik

bilyalı değirmenlere göre daha uzundur.

Genellikle çimento hammaddelerinin

öğütülmesinde kullanılır.

Değirmenlerde boy uzatılırsa tane

inceliği azalır, çap arttırılırsa kapasite

artar!

• Bilyalı değirmenlerde öğütme, bilyaların cevher taneleri ile noktasal teması sonucunda gerçekleşmektedir. Yeterli süre verilmesi durumunda bu değirmenler ile istenilen incelikte ürün alınabilmektedir. Bu yüzden bilyalı değirmenler ile 20 mikrona kadar öğütme yapmak mümkündür.

• Ancak açık devre çalıştırılan bilyalı değirmenden elde edilen ürün çok geniş tane boyutuna sahiptir (homojen değil!).

• Bu problemi ortadan kaldırmak için bilyalı değirmenler, elek veya hidrosiklon ile kapalı devre çalıştırılırlar.

• Başka bir deyişle bilyalı değirmenlerde öğütülmüş ince ürün, sistemden uzaklaştırılarak iri tanelerle öğütme işlemine devam edilir. Aksi takdirde aşırı şlam (20 mikronluk malzeme) oluşur ve zenginleştirme verimsiz olur.

Taze

Besleme

25 mm

-100 mikron

+100 mikron

Hidrosiklon

Boyuta göre ayırma

Yapar, sınıflandırıcıdır.

Eleklerin kullanılamadığı

ince boyutların(-100mikron)

ayrımında kullanılır.

KAPALI DEVRE ÖĞÜTME

Devreden Yük= X/Y

X: alt akım malzeme miktarı

Y: üst akım malzeme miktarı

1- Çubuklu değirmende öğütücü ortam 1-10 cm çapında çelik çubuklardan, bilyalı değirmenlerde öğütücü ortam 1-10 cm çapında çelik veya seramik bilyalardan oluşur. 2- Çubuklu değirmenler iri öğütmede(25-1 mm), bilyalı değirmenler ince (-1 mm) öğütmede kullanılır. Çubuklu değirmenle ön öğütme (birincil öğütme) yapılır. 3- Çubuklu değirmende oluşan öğütülmüş ürün boyut bakımından homojendir. (öğütme çubuklar arasında bir hat boyunca gerçekleşir). Bu bakımdan değirmen çıkışında genellikle sınıflandırıcı (hidrosiklon, elek, separatör vs) bulunmaz. Yani, Açık devre çalıştırılırlar. 4- Çubuklu değirmen öğütmede çok fazla şlam (istenmeyen ultraince tane) oluşturmaz. Bilyalı değirmende sınıflandırıcı kullanılmazsa aşırı şlam oluşur. Bu bakımdan bilyalı değirmenler kapalı devre çalıştırılır. 5- Her iki değirmen tipide yaş veya kuru olarak çalıştırılabilir. 6- Kullanılan çubuk veya bilyaların çapı, öğütülen malzemenin max.tane boyutundan biraz daha büyük olmalıdır.

Çubuklu ve Bilyalı değirmenler arasındaki farklar …

Bilyalı Değirmenlerde Öğütücü Ortam Seçimi

Öğütme ortamının seçiminde birçok faktör göz önüne alınmalıdır.

Bunlar :

cevher sertliği

besleme malı büyüklüğü

pülp yoğunluğu

değirmen çapı ve boyu

değirmen dönüş hızı ve besleme malı gibi faktörlerdir.

Değirmende öğütücü olarak kullanılan bilyalar küresel, silindir

veya konik şekilde olabilirler.

Seramik endüstrisinde genellikle öğütücü ortam olarak,

alümina bilya ,agat, cam boncuk, YSZ (yttria ile

güçlendirilmiş zirkon) malzeme kullanılmaktadır..

Çünkü öğütücü ortam aşındıkça öğütülmüş ürüne

karışacaktır ve kaliteyi düşürecektir.

İnce öğütmeler için;

İNCE BİLYALAR (5-2 cm),

İri öğütmeler için;

İRİ BİLYALAR (10-2 cm)

kullanılır..

Öğütme Tipi

En Büyük Bilya

Boyutu (mm)

Öğütülen

Malzemenin

Boyutu d80 (mm)

Bilyalı Değirmen

Boy/Çap oranı

İri Öğütme

50-100 mm (5-10 cm)

5-10 mm (10’da 1 oran)

1.0 / 1.0

İnce Öğütme

40-50 mm (4-5 cm)

1-4 mm 1.5 / 1.0

Çok İnce Öğütme

20-30 mm (1-2 cm)

<1 mm (20’de 1 oran)

2.0 / 1.0 (ince öğütmede boy uzar)

Genel Uygulamalarda yaklaşık Bilya Boyutu-Tane Boyutu ilişkisi

Bilya miktarı ve bilya çapının seçimi….

Yaş öğütmede kullanılan öğütücü ortam miktarı,

değirmen iç hacminin % 40-50’si kadar iken,

Kuru öğütmede değirmen iç hacminin %35-45’i

kadardır.

Genel olarak, değirmendeki bilya hacminin

%30-35’i boşluklardan oluşur.

Model Speed of bucket (r/min)

Weight of ball (t)

Size of feed opening (mm)

size of outputting

feed (mm)

Capacity

(t/h)

Power

(kW)

Weight

(t)

Ф900×3000 38 2.7 ≤20 0.075-0.89 1.1-3.5 22 4.6

Ф1200×2400 32 3.8 ≤25 0.075-0.6 1.5-4.8 45 12.5

Ф1200×3000 32 5 ≤25 0.075-0.4 1.6-5 45 12.8

Ф1200×4500 32 7 ≤25 0.075-0.4 1.6-5.8 55 13.8

Ф1500×5700 27 15 ≤25 0.075-0.4 3.5-6 132 24.7

Ф1830×3000 24 11 ≤25 0.075-0.4 4-10 180 28

Ф1830×6400 24 23 ≤25 0.075-0.4 6.5-15 210 34

Ф1830×7000 24 25 ≤25 0.075-0.4 7.5-17 245 36

Ф2200×5500 21 30 ≤25 0.075-0.4 10-22 370 48.5

Ф2200×7500 21 33 ≤25 0.075-0.4 16-29 380 56

Φ2200×9500 21 38 ≤25 0.074-0.4 18-35 475 62

Bilyalı Değirmenlere Ait Teknik Özellikler (Çin Firması)

Soru: Saatte 10 ton seramik hammaddesi 75 mikronun altına öğütülecektir. Besleme boyutu 2mm dir. Uygun değirmeni seçiniz. Kullanılacak bilya boyutu ve bilya tipi hakkında bilgi veriniz.

Cevap: 2.2m çapında ve 5.5m uzunluğunda bir değirmen. Bilya boyutu 2-3 cm, bilya tipi seramik yada alümina bilya.

Katalogdan Bilyalı Değirmen seçimi…

Hidrosiklon

Bataryaları

Bilyalı

Değirmen

www.metsominerals.com

Ürün Çıkışı

YERLİ BİLYALI DEĞİRMEN (ERSEL MAKİNA)

• Öğütücü ortam olarak iri cevher parçalarının kullanıldığı öğütme şekline “otojen öğütme” denir. Otojen değirmenler bir çeşit aktarılan ortamla çalışan tamburlu değirmenlerdir.Yaş veya kuru çalıştırılabilirler.

•

• Değirmen içerisinde öğütme olayı çatlatma, kesme ve aşındırma kuvvetleri ile gerçekleştirilir. En büyük avantajı öğütücü ortamın olmaması ve klasik değirmenlere oranla %30-40 daha ekonomik olmasıdır.

• Ancak öğütücü ortam sarfiyatındaki avantajına karşılık, öğütülen her ton cevher için %5-25 daha fazla güç tüketir.

• Ancak bilya aşınmasının önlenmesi ile toplam çelik sarfiyatında %50 azalma görülmekte ve işletim maliyeti önemli ölçüde düşmektedir .

• Tesislerde otojen bir öğütme işlemi için;

• a) yeteri miktarda iri cevher parçası bulunmalı,

• b) iri cevher parçaları yuvarlak veya yuvarlağa yakın şekilli olmalı,

• c) İri parçalar orta sertlikte olmalı ve çabuk ufalanmamalıdır.

OTOJEN DEĞİRMENLER

Yukarıdaki nedenlerden ötürü otojen

değirmenler önceleri yalnızca bazı demir

cevherlerinin öğütülmesi için

kullanılmaktaydı. Özellikle bakır

cevherinin çabuk ufalanır olması otojen

değirmenlerin kullanımını engellemiştir.

Ancak, son yıllarda bu değirmenlerin

içerisine belirli boyutta bilya ilave

edilerek “yarı otojen değirmenler”

geliştirilmiştir. Bu sayede otojen

değirmenler bakır ve metalik olmayan

(dolomit, kuvarsit, kireçtaşı,

ferrosilikon,çimento klinkeri) diğer birçok

cevherlerin öğütülmesinde yaygın olarak

kullanılabilir olmuştur.

www.metsominerals.com

Yarı Otojen

Değirmen

Semi-Autogenous Mill

www.metsominerals.com

ÖLÇÜLER

Çap : 12.2 m

Uzunluk: 15 m

Ağırlık : 1210 ton

Motor Gücü: 1500 kw’dır.

Fiyatı : 8 Milyon $

Üretimi Yeri: Çin

Üretim Tarihi: 2010

Kullanılan Yer: Avustralya; Demir Cevheri Öğütülme

DÜNYANIN EN BÜYÜK

OTOJEN DEĞİRMENİ

ÇAKILLI (PEBBLE) DEĞİRMENLER

• Aslen bir otojen ortam değirmenidir.

• Cevherin iri parçalarının yanında sileks, çakmaktaşı, porselen, zirkon veya seramik bilyaların kullanıldığı değirmenlerdir.

• Genellikle seramik sektöründe kullanılmaktadır.

• Bu değirmende öğütücü ortam olan çakılların; yeterince iri olması, hemen kırılmaması

kademeli aşınması istenilmektedir.

Yüksek SiO2 içeren

Öğütücü Ortam

(Çakıl Taşı)

Çakıllı Değirmen Çakıllı Değirmen Çalışma

Prensibi

KAMARALI DEĞİRMENLER

• Bir çeşit tambur (tüp) tipi değirmendir.

• Değirmen gövdesi ortadan 2’ye bölünmüştür. Bu bölmelere kamara adı verilir. Bölme bir ızgaradan oluşur.

• Kamaraların birinde çubuk diğerinde bilya bulunabilir. Veya ilk kamarada iri, ikinci kamarada ince bilya bulunabilir.

• Avantajı, ince ve iri öğütmeyi aynı anda, aynı gövde içerisinde yapabilmesidir.

Tambur Tipi Değirmenlerden çıkan ürünün tane iriliği, hangi

faktörlere bağlıdır?

• Öğütücü ortam cinsi ve miktarı: Öğütme işlemlerinde öğütücü ortam olarak çelik, özel alaşımlı veya seramik bilyalar, çelik veya özel alaşımlı çubuklar, çakıllar veya cevherin kendisi kullanılabilir. Öğütücü malzemenin miktarı ise değirmen tipine bağlı olarak (bilyalı/çubuklu/otojen) değişmektedir.

• Besleme Miktarı: Değirmene beslenecek malzeme miktarı cevher özelliklerine, değirmen yapısına, çalışma prensibine ve çalışma şartlarına bağlıdır.

• Öğütme süresi: Öğütme süresi arttıkça daha ince malzeme elde edilir. Malzemenin değirmen içinde öğütme süresini aşacak şekilde kalması enerji sarfiyatına neden olur. Diğer taraftan, öğütmenin gerçekleştirilebilmesi için gerekli olan süreden önce değirmenden alınan malzeme tam olarak öğütülmemiş olur.

• Değirmenin dönüş hızı: Değirmen içindeki öğütücü ortam değirmenin dönmesi ile birlikte kazandığı kinetik enerjiyi sürtünme, kesme ve çarpma kuvveti olarak öğünen malzemeye iletir.

Tambur Tipi Değirmenlerde Aşınmayı Önleyici Astarlar

Değirmenlerin iç kısmının aşınması önlemek için astarlar kullanılır.

Astar kaplamalar, döküm, çelik, seramik veya lastik-plastik (kauçuk,

poliüretan) kökenli olabilir.

Son zamanlarda kullanılan manyetik (blok) astarlar döküm astarlardır.

Seramik astarlar, çelik veya plastiğe göre 10 kat daha dayanıklıdır.

Plastik astar ısıya karşı dayanıksızdır (max 120 derece). Ancak hafif

olması değirmende %3-4 oranında enerji tüketimini azaltır.

Manganlı astarlar darbeye karşı, Ni-Hard ve krom astarlar aşınmaya

karşı dayanıklıdır.

Cıvata ile tutturulan kauçuk astar

Seramik astar

Değirmen Metal Astar Türü Özelliği

Martensitik Cr-Mo beyaz döküm (yüksek carbon) Darbe ve ısıya dayanıklı.

Martensitik yüksek Cr beyaz döküm (yüksek carbon) Isı, korozyon ve aşınmaya dayanıklı.

Martensitik Cr-Mo döküm veya dövme (orta carbon) Darbeye ve aşınmaya dayanıklı.

Ostenitik 6 Mn-1 Mo çelik döküm Darbeyle sertleşir.

Perlitik Cr-Mo’lu çelik döküm Yüksek darbeye dayanıklı.

Ostenitik 12 Mn’lı çelik döküm Darbeye dayanıklı

Perlitik Yüksek C’lu çelik Aşınmaya dayanıklı.

Martensitik Ni-Cr’lu beyaz demir döküm (Ni Hard) Aşınmaya dayanıklı, darbe mukavemeti düşük.

Değirmen Astar Tipleri Özelliği

Lastik ve Poliüretan Hafif, aşınmaya dayanıklı, bakımı kolay, sessiz, Cevherle kimyasal etkileşime girmez. Isıya hassas (<90oC), keskin malzemeye hassas

Seramik astarlar Aşınmaya dayanıklı, metal/lastik kirlenmesi yok.

Manyetik astarlar Manyetit yatak aşınmayı engeller.

1- Değirmen ideal hızda (kritik hızın %70-80’i kadar) dönmüyordur.

2- Değirmen içindeki öğütücülerin/bilyaların çapı çok küçük, yada çok büyüktür.

3- Değirmendeki pülp yoğunluğu çok yüksek veya çok düşüktür. (besleme miktarı)

4- Değirmene beslenen malzeme boyutu çok büyüktür.

5- Bilyalar veya astarlar aşınmıştır.

6- Sınıflandırma etkinliği/verimi düşüktür.

7- Yanlış değirmen seçilmiş olabilir.

Bilyalı Değirmenin Verimi Düşük İse Bunun Muhtemel Nedenleri ne olabilir?

Karıştırmalı bilyalı değirmenler, mikronize malzeme

üretiminde (çok ince öğütmede) kullanılan

değirmenlerdir.

Son 30 yıldan beri; seramik, metalurji, elektronik,

boya, kimya, gıda, lastik, ziraat, ilaç, fotoğraf, kömür

ve enerji gibi endüstrilerde yaygın olarak tercih

edilmektedir.

Diğer öğütme yapan cihazlara göre işletimi daha

kolay, öğütme süresi ve enerji tüketimi daha azdır.

Bir endüstriyel uygulamada, 20 ton/saat kapasiteli

bir karıştırmalı değirmen ile 6 mikrona yapılan bir

öğütme işlemi için harcanan enerjinin

konvansiyonel bilyalı değirmene göre %60 daha az

olduğu kaydedilmiştir.

Yandaki şekilde dikey karıştırmalı pinli bir değirmen

gösterilmiştir.

Karıştırıcı

Rotor

pinler

Bilyalar

Silindir

Gövde

Karıştırmalı değirmen, temelde silindir

gövde içinde dönen bir rotordan oluşur.

KARIŞTIRMALI BİLYALI DEĞİRMENLER

Stirred Ball Mill=Agitated Ball Mill

Rotorun hareketi ile bilyalar hareket ettirilmekte ve öğütme gerçekleştirilmektedir.

Öğütücü ortam olarak birkaç yüz mikrondan birkaç milimetreye kadar değişebilen bilyalar

kullanılmaktadır.

Uygulama alanına bağlı olarak değirmenin öğütücü ortamı boncuklar; çelik, seramik, cam

(silis), alüminyum veya zirkon olabilmektedir.

Öğütülecek malzemenin besleme boyutu da birkaç mikronla bir kaç milimetre arasında

değişebilmektedir.

Ancak, genellikle 100 m’nin altındaki öğütmelerde enerji tüketiminin klasik değirmenlere

göre daha az olduğu belirtilmektedir.

Yatay Karıştırmalı Değirmen Dikey Karıştırmalı Değirmen

Helisel kanatlı karıştırmalı değirmen

(Vertimill/Tower mill)

Karıştırmalı Değirmenlerde karıştırıcılar; Pinli, Diskli

yada Halkalı olabilmektedir. Bu durumda Değirmen

Pinli, diskli yada halkalı olarak adlandırılabilir.

Klasik değirmenlerde öğütme, büyük ölçüde çarpma ve

basınçla, kısmen de aşındırma kuvvetleri ile olurken,

Karıştırmalı değirmenlerde aşındırma ve kesme

kuvvetleri çarpmayla birlikte ağırlıklı olarak yer

almaktadır.

Çubuklu ve bilyalı değirmenlerde tambur hareket

ettirilirken, karıştırmalı bilyalı değirmenlerde yalnızca bir

karıştırıcı yardımı ile ortam (ince bilya) hareket

ettirilmektedir. Bu yüzden enerji tüketimleri daha

düşüktür.

Bilindiği gibi, çubuklu ve bilyalı değirmenlerde enerjinin

büyük bir bölümü tamburu hareket ettirmek için

kullanılmaktadır

Ticari olarak çeşitli parçaları değiştirilmiş ve değişik

şekillerde tasarlanmış çok sayıda karıştırmalı değirmen

bulunmaktadır. Bunlardan bazıları;

Tower mill,

Verti Mill

Isa mill,

Svedala detritor,

Sala agitated mill,

ANI-Metsoprotech SVM mill,

MaxxMill,

Pitt Mill

DraisMill

Isamill (Yatay Karıştırmalı Değirmen)

Verti-mill

(Dikey

Karıştırmalı

Değirmen)

Genellikle çok ince boyutta

serbestleşen Metalik

cevherlerin öğütülmesinde

kullanılırlar

Karıştırmalı Değirmen ve Yardımcı Ekipmanları

(İstenen ürün boyutu 20 mikron)

Emici

Fan

İnce Ürün

Filtre

Besleme Havalı Sınıflandırıcı

İnce Ürün (-20 mikron)

Karıştırmalı

Değirmen

+20 m.

Bu tür değirmenlerde öğütücü silindirler (rulolar), sabit

veya hareketli bir tabla üzerinde dönmekte, tabla ve rulo

arasında kalan cevher basma ve sürtünme kuvvetlerinin

etkisi ile ufalanmaktadır.

Tablalar öğütme rulolarının şekline göre düz veya oluklu

olabilmektedir.

Öğütme ruloları üzerine istenilen boyuta ve kapasiteye

göre belirli bir basınç uygulanır.

Öğütülmüş malzeme ortamdan havalı separatörlerin

(emici fanların) oluşturduğu hava akımı ile ya da

kömürün öğütülmesinde olduğu gibi sıcak inert gazlar ile

sürüklenerek alınır.

Klasifikatöre giren öğütülmüş malzeme incesinden

ayrılır ve irilerle tekrar öğütmeye devam edilir.

Kapasiteleri cihaz gücüne ve boyutuna bağlı olarak 2 ile

600 ton/saat arasında değişebilir. Motor güçleri ise 4000

kW’a kadar çıkabilmektedir.

Öğütme Ruloları

Değirmen

Gövdesi

Dönen Tabla

Tahrik Mili

SİLİNDİRLİ (VALSLİ) DEĞİRMENLER

Roller Mill=Roll Mill

Valsli Değirmen/Roll Mill

Dik Valsli Değirmen (Vertical Roller Mill)

Dik Valsli (Silindirli) Değirmenin Teknik Özellikler

Valsli değirmenler, kömür, fosfat, kireçtaşı, bentonit,

çimento gibi kırılgan-gevrek ve çok sert - aşındırıcı

olmayan malzemelerin öğütülmesinde kullanılırlar.

Valsli değirmenler yatay olarak da çalıştırılabilir.

Dikey valsli değirmenlerin yüksek öğütme maliyeti ve sık aşınma sorunun (tabla ve rulolardaki)

giderilmesi için 1980’lerin sonlarına doğru yatay valsli değirmenler geliştirilmiştir. En bilinen tipi

Horomill ve Cemax değirmenidir.

Horomill kendi ekseni etrafında dönen bir silindir manto ve iç tamburdan oluşmaktadır. Öğütülecek

malzeme değirmenin iç yapısı ve merkezkaç kuvvetlerinin etkisi ile değirmeninin içinden değirmenin

çıkışına doğru düzenli olarak hareket eder ve manto ile tambur arasında malzemeyi sıkıştırarak

öğütür.

Horomill 1993’den günümüze kadar birçok Çimento tesisinde kurulmuş ve olumlu sonuçlar

alınmıştır. Diğer değirmenlerle karşılaştırıldığında %30-70 arasında bir enerji tasarrufu sağladığı

belirtilmektedir. Ayrıca gürültü seviyesi de diğer değirmenlere göre daha düşüktür. Az yer

kaplaması, basit yapısı, işletme kolaylığı ve düşük titreşimli olması diğer avantajlarıdır.

Diğer ezme prensipli değirmen tipleri

Loesche değirmeni kömür öğütmede

yaygın olarak kullanılır. Bu değirmende,

verilen sıcak gazlarla, hem öğütülmüş kömür

kurutulmakta hem de istenilen boyuta gelmiş

olan kömür separatöre taşınmaktadır.

Bilyalı dikey değirmenler, ezme prensibi ile bir

tip valsli değirmendir. Bu değirmenlerde

vals/silindir yerine, 25-100 cm çapındaki öğütücü

bilyalar, öğütme kanallı iki yatay tabla arasına

yerleştirilmiştir. Alt tabla düşük bir hızda dönerken

sabit olan üst tablaya hidrolik bir sistem ile belirli

bir basınç uygulanarak öğütme gerçekleştirilir.

Loesche değirmeni

Türkiye’de pek çok çimento fabrikasında Loesche değirmeni kullanılmaktadır.

www.loesche.com

Yüksek basınçlı merdaneli değirmenlerde birbirine doğru dönen iki adet geniş çaplı (75-250 cm)

merdane bulunur.

Bu merdanelerden birisi sabit bir yatağa oturtulmuşken diğeri hidrolik bir sistem aracılığıyla sabit

merdaneye doğru itilmektedir.

Bu esnada iki merdane arasına yapılan besleme ile taneler ezilerek ufalanmaktadır.

Ufalanmanın ölçüsü merdanelere uygulanan basınç ile kontrol edilmekte ve merdaneler arasındaki

basınç cihazın büyüklüğüne göre 50 ile 150 kPa arasında değişmektedir.

Bu değirmenler genellikle gevrek yapılı, kuru, yumuşak ve orta sertlikteki aşındırıcı olmayan

malzemelerin öğütülmesi için uygundur. Bu değirmenlerle üst boyutu 20 mm olan malzemeyi daha

az enerji tüketimi ile çubuklu değirmen çıkış boyutuna öğütmek mümkündür.

YÜKSEK BASINÇLI MEDANELİ DEĞİRMENLER

High

Pressure

Grinding

Roll Mill

Aktarılan ortamla çalışan değirmenlerde enerjinin büyük bir bölümü, öğütücü ortamın birbiriyle ve

astarlarla çarpışmasında harcanmakta iken, yüksek basınçlı merdaneli değirmenlerde öğütme

malzeme yatağında gerçekleştiği için enerji kaybı daha az olmaktadır.

Laboratuar ölçeğinde yapılan çalışmalar sonucunda, yüksek basınçlı merdaneli değirmenin klasik

bilyalı değirmene göre %40-50 oranında daha az enerji tükettiği kaydedilmiştir.

Ayrıca, kapasitesinin de klasik bilyalı değirmene göre 1.5-3 kat daha fazla olduğu belirtilmiştir.

Roll değirmenler, endüstriyel ölçekte başta klinker olmak üzere kireçtaşı, dolomit, kimberlit, krom,

altın, bakır, gümüş, çinko ve demir gibi cevherlerin öğütülmesinde kullanılmaktadır.

Merdaneli değirmende öğütmenin avantajları ve dezavantajları:

1-Merdaneli değirmende malzemenin mineral faz sınırından kırılması daha iyi serbestleşme

sağlamaktadır.

2- Mikro çatlaklı bir ürünün elde edilmesi liç işleminde verimi arttırmaktadır. Özellikle siyanür liçinde

diğer öğütme sistemlerine göre daha yüksek altın çözünme (liç) veriminin elde edildiği

belirtilmektedir .

3- En büyük dezavantajı cevherin ufalanabilmesi için merdanelere uygulanan yüksek basıncın

ekipmanlarda mekanik sorunlara neden olmasıdır.

4- Bir diğer önemli sakıncası ise bu değirmenlerden çıkan öğütülmüş ürünün kek halinde olması ve

kekin dağıtılması için ek bir donanıma ihtiyaç duyulmasıdır.

High Pressure Grinding Roll Mill

www.polysius.com

Yüksek basınçlı merdaneli değirmenlerin kapasitesi aşağıdaki eşitlikle hesaplanır:

M= S x L x U x G x 3600

M= Kapasite (ton/saat)

S= Merdaneler arası mesafe (metre)

L= Merdane uzunluğu (metre)

U= Merdane Dönüş Hızı (metre/saniye)

G= İşletme Yoğunluğu (ton/m3)

Uygulama: Her birinin çapı 0.5 metre ve uzunluğu 1.5 metre olan merdanelerden oluşan

Y.B.Merdaneli bir değirmende, işletme yoğunluğu 1.2 ton/m3 olan kalker öğütülecektir.

Merdaneler arasındaki mesafe 1 mm ve dönüş hızı 2 m/sn alınırsa, değirmenin kapasitesi

kaç ton/saat olur?

M= 0.001 x 1.5 x 2 x 1.2 x 3600

M= 12.96 ton/saat

•Jet değirmenlerde, değirmen gövdesi içine çok

yüksek basınçlarda kompresörden verilen hava

ile tanelerin birbirine ve değirmen gövdesine

çarpması sonucu darbe ve aşınma etkisiyle

öğütme gerçekleştirilmektedir.

•Jet tipi değirmenler çok değişik tiplerde

tasarlanmıştır.

•Besleme boyutu genellikle 0.5 mm’nin altında

olan bu tip değirmenler ile birkaç mikron

düzeyine öğütme yapmak mümkündür.

•Daha çok plastik, polimer, pigment ve pestisit

gibi malzemelerin mikron boyutuna öğütülmesi

için kullanılmaktadır. Kapasiteleri 0.5 ile 5000

kg/saat arasında değişmektedir.

•Yalnızca kuru öğütmelerde kullanılmaktadır.

Sınıflandırma Odası

Ürün Çıkışı

Besleme

İtici Nozul (Hava)

Venturi

Öğütme Odası

Basınçlı Hava Girişi

Yüksek Basınç Manifoldu

JET DEĞİRMENLER (JET MİLLS)

Basınçlı Hava Girişi

Ters yönlü nozullar & Öğütme Bölgesi

Ürün Çıkışı Sınıflandırma Bölgesi

Sınıflandırma Rotoru

Sınıflandırma Motoru

Yüksek Basınç Manifoldu

Sınıflandırma Bölgesi Basınçlı Hava Girişi

Besleme

Ürün Çıkışı

İtici Nozul Venturi

Öğütme Nozulu

Çeşitli tasarımdaki jet tipi değirmen örnekleri

It is suitable for ultra-fine crushing of the

material with Morse Hardness less than 4;

such as:

calcium carbonate, talc, bauxite, kaolin,

diatomite, bentonite, graphite, limestone,

calcite, marble, barites, gypsum, clay,

cretaceous, dolomite, mica, illite, YeLaShi,

vermiculite, sepiolite, attapulgite, pareto

stone, alum, fluorite, phosphate rock, kalium

ore, etc, also can be used for glass, ferric

oxide iron oxide red, green, red, dyestuff,

papermaking, flame retardant, building

materials, chemicals, pharmaceuticals,

food, health food etc..

It is widely used to smash the materials such as the non-metal minerals, chemical

material and the building material etc. with the hardness (Mohs scale) less than 4 into

ultrafine powder.

Industrial Jet Mill

Jet tipi değirmen ile bir uygulama..

Cevher hazırlama alanında nadiren kullanılan bu değirmenler, bazı tesislerde silis, feldspat,

cam, kömür ve zirkon gibi aşındırıcı malzemelerin öğütülmesi için kullanılmaktadır.

•Titreşimli değirmenler, üst üste yerleştirilmiş öğütme

odalarından (hücrelerinden) oluşmaktadır.

•Lastik bir takoz veya yaylar üzerinde yer alan bu

odalara belirli bir hızda titreşim verilerek oda içerisindeki

malzeme ve bilyalar hareket ettirilmektedir.

•Hareket eden bilyaların cevherleri ezmesi ve

sıkıştırması sonucunda taneler ufalanmaktadır.

•Bilya şarj oranı hacimce %60-70 oranındadır.

•Bilyaların boyutu ise 10-15 mm arasında değişmektedir.

•Öğütücü ortam olarak çubuklarda kullanılabilmektedir.

TİTREŞİMLİ DEĞİRMENLER (VIBRATING MILLS)

Titreşimli değirmenin çalışma prensibi...

Besleme

Titreşimli değirmenlerin, en büyük dezavantajı kapasitesinde

yaşanan sorunlardır.

Öyle ki; kapasitesi 5 ton/saat’in üzerine çıkması durumunda

öğütmede sorunlar yaşanmakta, ince öğütme verimini

kaybetmektedir.

Ayrıca, mekanik aksamların sık sık arızalanması nedeniyle

bakım-onarım maliyeti de oldukça yüksektir.

Titreşimli değirmenler ile 10 mikron boyutuna kadar öğütme

yapmak mümkündür.

En önemli avantajı ince öğütmede enerji verimliliğinin yüksek, ilk

yatırım maliyetinin düşük olmasıdır.

Genellikle linyit, taşkömürü, kireçtaşı, bentonit, jibs, boksit, bakır,

demir, ferrosilikon ve alüminyum oksitlerin ince öğütmesi için

kullanılmaktadır.

•Planeter ismi, değirmen gövdesinin güneş etrafındaki

gezegenlerin hareketi gibi dönmesinden gelmektedir.

•Bir yörüngesel değirmende, bir birine ters yönde olan iki

hareket vardır. Birincisinde, yörüngesel değirmenin

gövdeleri (4 adet), merkezi bir eksen etrafında tıpkı

gezegenlerin güneş etrafındaki dönüşü gibi döner.

•Bu hareketi sayesinde merkez ekseni boyunca sanrifuj

alanı oluşur. İkinci harekette ise değirmen gövdeleri

kendi eksenleri etrafında dönmektedir.

•Yörüngesel değirmen, yüksek dereceli bir yerçekimi

alanında çalışmaktadır. Ayrıca, yüksek santrifüj alanının

da etkisiyle değirmen içerisinde çok yüksek enerji açığa

çıkmaktadır.

YÖRÜGESEL (PLANETER)

DEĞİRMENLER

The main fields of planetary mills applications:

- powder metallurgy;

- catalysts production and recycling;

- production of pharmaceutical preparations;

- milling of pigments;

- milling and cladding of abrasive materials;

- activation of ore concentrates before

hydrometallurgical and pyrometallurgical processing;

- treatment of solid wastes;

- production of construction materials and dry pack

mortars;

- ceramics industry;

- chemical industry;

- mining industry.

İlaç, kimya, seramik, madencilik vs. gibi pek çok alanda

toz malzeme eldesi için kullanılabilmektedir.

Kapasiteleri 12 ton/saat’e kadar çıkabilmektedir.

•Günümüzde karıştırmalı değirmenin kullanıldığı her alanda yörüngesel değirmen

kullanılabilmesi olanaklı gözükmektedir. Ancak, karıştırmalı değirmenlere göre öğütme

maliyeti daha yüksektir.

•Endüstriyel uygulaması çok yaygın değildir.

The mill throughput rate for the powder with the particle

size of < 10 mic. is 3-5 tons per hour.

En bilinen sarkaç değirmen tipi, yüksek yoğunluklu,

yarıküresel öğütme odalı Hicom değirmenidir.

Hikom değirmeninde, öğütme odası askıda

tutulmakta ve kendi ekseni etrafında ivmeli bir

hareketle 600-800 d/dak’lık bir hızla

döndürülmektedir. (santrifuj kuvvetler)

İçerisinde bulunan bilyalar, yardımıyla taneler

ufalanmakta ve öğütme odası üzerinde bulunan

deliklerden öğütülmüş ürün dışarı çıkmaktadır.

Daha sonra bu ürün separatörden geçirilmekte ve

ince kısmından ayrılmaktadır.

Bu değirmen tipinde kimberlit gibi çok sert malzeme

öğütülebileceği gibi, kireç ve talk gibi çok yumuşak

malzemeler de etkili bir şekilde öğütülebilmektedir.

SARKAÇ DEĞİRMENLER

Diğer değirmen tipleri ile karşılaştırıldığında %31 ile %70 arasında bir enerji tasarrufu

sağladığı çeşitli çalışmalarda belirtilmektedir.

Genellikle laboratuvar ölçeğinde kullanılan bu tip değirmenlerde, iç içe geçmiş halkalar

bulunmaktadır. Malzeme bu halkalar arasında ezilerek ufalanmaktadır.

Halkalar gövdeye bağlı eksantrik hareketle titreştirilmektedir. Titreşim sonucu halkalar hareket

etmekte ve arada kalan malzeme titreşim süresine bağlı olarak birkaç mikrona kadar

öğütülebilmektedir.

HALKALI DEĞİRMENLER (RING MILLS)

Nara Makine tarafından geliştirilen bir diğer gelişmiş halkalı değirmen tipinde ise (Micros Mic-O),

çok sayıda halka bir silindir oluşturacak şekilde üst üste yerleştirilmekte ve kendi içerisinde

hareketli bir silindir oluşturmaktadır.

Çok sayıdaki halka ile oluşturulan bu silindirler birbirleri ile sürtünerek aradaki malzemeyi

öğütmektedir.

Kapasiteleri oldukça düşük ve endüstriyel ölçekte kullanımı oldukça zordur.

Çivili değirmenler, maksimum besleme boyutu 30-40

mm olan, kuru veya az nemli malzemenin 100

mikron'a kadar yüksek kapasiteyle öğütülmesinde

kullanılır.

Genellikle kimyevi ve gıda maddelerinin

öğütülmesinde tercih edilmektedir.

Öğütme, yüksek hızda dönen çivili gövdenin tanelere

uyguladığı kesme kuvvetleri ile sağlanır.

Saatlik kapasiteleri 5 ton’a kadar çıkabilmektedir.

Yalnızca çivilerin bulunduğu rotorun hareket ettirilmesi

ile önemli ölçüde enerji tasarrufu sağladığı

belirtilmektedir.

www.mertlermakina.com

ÇİVİLİ DEĞİRMENLER (PIN MILLS)

Yukarıdaki bahsedilen değirmenlerin dışında sanayide ve laboratuar ölçeğinde

kullanılan diğer değirmen tipleri;

•Kafes değirmenler,

•Sarkaç Toplu değirmenler, (trapezium mill)

•Kesici Kanatlı değirmenler;

•Atoks Düşey Değirmeni,

•Raymond, Polysius, Alpine ve Szego değirmenleridir.

DİĞER DEĞİRMEN TİPLERİ

Çekiçli yada Darbeli kırıcılar gevrek veya kırılgan yapılı

cevherlerde, ilk yatırım maliyetini düşürme amaçlı olarak

öğütücü (değirmen) gibi kullanılabilmektedir. Bilinen tipleri

PDK, SDK ve TDK isimleri ile anılır. En ince ürün veren

TDK’dır.

Örneğin, Türkiye’de endüstriyel ölçekte; fosfat, zeolit,

feldispat, kömür ve manyetit cevherinin öğütülmesi için

darbeli kırıcılar kullanılmaktadır. Boyut küçültme oranları

(1/100) diğer kırıcılara göre daha yüksektir. [Çeneli kırıcı: 8/1;

Konili: 20/1; Merdaneli:8/1].

Çeneli veya Darbeli kırıcıların “şlam istenmeyen”

cevherlerde kullanılması sakıncalıdır. Örneğin, krom yada

manganez cevherinde kullanılması durumunda çok fazla

şlam oluşturur ve gravite yöntemi ile zenginleştirilmesi

zorlaşır.

Bu kırıcılardan elde edilen ürünün boyutu 100-200 mikronun

altında olabilmektedir. Değirmenlere göre ilk yatırım maliyeti

1/10 oranındadır.

DEĞİRMEN OLARAK KULLANILABİLECEK KIRICI TÜRÜ-

DARBELİ veya ÇEKİÇLİ KIRICI

Yumuşak-orta sert malzemeler:

kireç taşı, tebeşir taşı, kömür, kil,

manyezit, fosfat, kentsel atık çamurları,

filtre keki, vb.

Besleme Boyutu: 50 mm.

Boyut Küçültme Oranı: 100:1

Çıkış: Hava akımı ile.

Kapasite: 400 t/s’e kadar çıkabilmektedir.

Sıcak Hava Sistemli Çekiçli Kırıcı (Öğütücü)

350-800oC sıcak hava sisteme verilmekte ve ince boyut uçurularak sistemden

alınmaktadır.

Darbeli kırıcı

Türkiye’de geliştirilmiş yeni bir değirmen tipi

(MULTICON)

Multicon® yeni geliştirilmiş kuru öğütme sistemidir. Bu sistem temel olarak çimento son

öğütme aşamasında ön öğütücü olarak kullanılması ve seramik hammaddelerinin kuru olarak

öğütülmesi amacıyla geliştirilmiştir.

Multicon® öğütme sistemi ince toz malzeme üretimini gerektiren; mineral, endüstriyel

hammaddeler, cam endüstrisi gibi değişik endüstrilerde verimli olarak kullanılması

mümkündür.

Sistemin üst tarafından beslenen malzeme

gravite ile titreşim salınımı yapan bu iki koni

arasına girmekte ve öğütülmektedir.

Multicon® sisteminin değişik boyutta

tasarımları mevcut olup, aynı sistemde ürün

inceliği ve kapasite ayarı ise; koniler

arasındaki açıklık, iç koni altına bağlı

ağırlıkların miktarı ve dağılımı (3) ve titreşim

frekansını sağlayan motor devri (5) ile

ayarlanmaktadır.

Multicon® sistemi ince boyutlarda ürün

eldesi için temel olarak bir separatörle kapalı

devre işletilmesini gerektirmektedir. Bu

şekilde kalın taneler separatör tarafından

ayrılarak tekrar öğütme sistemine

gönderilmekte ve istenilen ürün inceliğine

ulaşılmaktadır.

http://www.mtf-co.com/tr/multicon.html

Multicon

Multicon® 1000 modeli; bir çimento öğütme tesisinde ön öğütücü statüsünde açık devre olarak

test edilmiştir. Multicon®’dan çıkan malzemenin boyut dağılımı, malzemenin (klinker ve alçı)

sistemden bir kez geçmesi sonucu alınan numunenin boyut analizini göstermektedir.

BİYOLOJİK DEĞİRMEN [Tavuk Taşlığı]

Taşlık (Kaslı mide):

-Kum boyutundaki taşlarla besin maddelerinin

öğütüldüğü oval bir organdır.

-Taşlıkta bir çift kalın ve kuvvetli kas vardır. Bu kasların

yüksek basınçla kasılması ile yemlerin parçalanması

ve öğütülmesi sağlanır.

Bu fiziksel öğütmede, yemlerle birlikte küçük kum, taş

ve kireç taşı parçacıkları alınır ve öğütme yemin

cinsine bağlı olarak birkaç dakika veya birkaç saat

sürebilir.

Tavuk Taşlığı

ÖĞÜTME DEVRELERİ

1. Açık Devre

2. Kapalı Devre

İstenilen ürün -0.2 mm olsun;

~-0.2mm

1- Açık Devre

2- Kapalı Devre

Açık devre sisteminde, değirmenden çıkan malzeme herhangi bir sınıflandırıcıya girmez. Değirmenin çıkışından direkt öğütülmüş ürün alınır. Ürünün boyut dağılımının fazla önem taşımadığı durumlarda açık devre tercih edilir. Yada boyut bakımından homojen ürün veren değirmenlerin (çubuklu değ.) kullanılması durumunda uygulanır.

Kapalı devre sisteminde, değirmenden çıkan ve boyutça homojen olmayan ürün bir sınıflandırıcıya gönderilir. Sınıflandırıcıda istenilen ince kısım alınır, iri kısım tekrar değirmene gönderilir. İnce kısım alınmazsa, gereksiz yere daha da ince boyuta öğütülecektir.

Değirmenler genellikle bir sınıflandırıcı ile kapalı devre çalıştırılır ve sistemden boyutça homojen bir ürün elde edilir.

Sınıflandırıcı olarak; yaş öğütmelerde genellikle “elek”, “hidrosiklon”, “spiral klasifikatör” ve kuru öğütmelerde “havalı sınıflandırıcı (air classifier)” kullanılır.

2. Kapalı Devre

-0.2mm

0.2mm’lik

elek

+0.2mm

Öğütme işlemlerinde uygulanabilecek başlıca 2

devre tipi bulunmaktadır. Bunlar;

Açık Devre

Kapalı Devre 1 Kapalı Devre 2

Öğütülmüş üründe;

çok iri ve çok ince tane

aynı anda bulunabilir

Öğütülmüş üründe;

İri ve inceler ayrılır, iriler

tekrar değirmene girer.

SORU 1:

Kırıcıdan çıkan 8 mm boyutlu

cevheri 0.2mm’ye indirmek için

gerekli olan öğütme devresini

çiziniz ve boyut küçültme oranlarını

belirtiniz.

Sınıflandırıcı (Spiral Klasifikatör)

Taşan ince=0.2mm

Boyut Küçültme (Devre) Soruları

SORU 2.

Ocaktan max.75cm tane boyutu ile

çıkarılan feldispat cevheri 0.2mm’nin

altına öğütülerek flotasyon işlemine

tabi tutulacaktır.

0.2 mm tane boyutuna ulaşmak için;

3 kademli bir kırma devresi ve

1 öğütme devresi (değirmen) içeren

optimum boyut küçültme devresini

çiziniz.

SORU 3:

Kolay ufalanan bakır cevheri bir Darbeli Kırıcı ile 1mm’nin altına kırılmıştır. Bu cevherin tamamının 50 mikronun (0.05mm) altına öğütülmesi İsteniyor. Fazla şlam oluşturan bu cevher için optimum devre sistemini çiziniz.

KURU ÖĞÜTME TESİSİNİN GENEL AKIM ŞEMASI

Kırıcı

Besleyici

Değirmen

Havalı

Sınıflandırıcı

İri cevher

25mm

Temiz

hava

İnce Ürün

-50 mikron

Emici

Fan

Toz

Filtre

İri ürün

+50 mikron

NOT: Öğütmenin yaş olması durumunda “Havalı sınıflandırıcı” “toz filtre” ve “emici fan”

bulunmamakta, bu cihazların yerine “hidrosiklon” veya “elek” kullanılmaktadır…

KURU ÖĞÜTME (BENTONİT)

Endüstriyel Hammadde (KURU) Öğütme Uygulaması (Metso Minerals)

Emici fan

Sınıflandırıcı

siklon

besleme

Kuru Öğütme Uygulaması

YAŞ VE KURU ÖĞÜTMENİN KARŞILAŞTIRILMASI ??

Kuru öğütme ile yaş öğütmenin karşılaştırılması durumunda;

1- Kuru öğütme, yaş öğütmeye göre daha çok güç (yaklaşık 1.3 kat) tüketir.

2- Kuru öğütmede birim kapasite yaş öğütmeye göre daha düşüktür.

3- Kuru öğütmede, öğünmüş malzemenin sınıflandırılması daha zordur. Yaş öğütmede

klasifikatör ve eleme ile daha kesin ayırma yapılabilir.

4- Kuru öğütmede, bilya şarjı (%35-45) yaş öğütmeye göre (%40-50) daha azdır.

5- Kuru öğütmede, aşınmalar daha azdır.

Öğütme, prosesin akışına ve cevherin durumuna göre

“Yaş“ ya da “Kuru” olarak yapılabilmektedir.

Cevherin ıslatılması sakıncalı ise kuru öğütme seçilir.

Kuru öğütme; çimento, kömür, fosfat ve bentonit öğütme

için endüstriyel ölçekte kullanılmaktadır.

Diğer pek çok uygulamada (altın,bakır,krom,seramik) ise

cevher yaş olarak öğütülür. Çünkü elde edilen öğütülmüş

ürün, genellikle yaş bir yöntemle zenginleştirilir.

Aşağıdaki değirmenler sadece

kuru olarak kullanılabilir:

-Silindirli (Valsli) Değirmen

-Merdaneli Değirmen

-Jet Değirmen

ÖĞÜTMEYİ KOLAYLAŞTIRMAK İÇİN KULLANILABİLECEK

KATKI MADDELERİ (KİMYASAL DAĞITICILAR)

Özellikle Kuru ince öğütme işleminde; salkımlaşan/topaklanan

öğütülmüş malzeme öğütme hızını olumsuz yönde etkilemektedir.

Bunun nedeni, öğütülmüş malzemenin Van der Waal’s

kuvvetlerinin etkisi ile tekrar bir araya gelmesi, öğütme ortamında

topaklanması yada öğütücü (bilya yada çubukları v.b) yüzeylerini

kaplamasıdır.

Bunu önlemek için;

-etilen glikol

-tri-etan olamin

-oleik asit

-aminoasetatlar

-Kalgon

-Aseton v.b. gibi maddeler kullanılır.

aglomerat

Kalgon:

1. Kireci etkisiz hale getirir. Kireci dağıtır. Topaklanmasını

önler.

2. Kir ve deterjan artıklarının topaklanarak borularda

birikmesini önler.

Kapalı formulü C3H6O, kaynama noktası

56 °C'dir.Sigaranın içinde bulunur.

Çimentonun kuru öğütülmesinde aşağıdaki nedenlerden dolayı bilyalar üzerinde

yığılmalar ve topaklaşmalar meydana gelmektedir. Bu nedenler;

-Statik elektrik (elektrostatik çekim)

-Yüzey enerjisi

-Adsorpsiyon

-Mekanik kuvvetler

Laboratuvarda yapılan testlerde, kuru ve sulu öğütmede ortama ilave edilen bazı

maddelerin (dağıtıcıların) öğütme verimliliklerini %100’lere ulaşan oranlarda arttırdıkları

belirlenmiştir.

Kimyasal katkılar öğütme ortamında bir takım fizikokimyasal değişimler meydana

getirmektedir. Bunlar; zeta potansiyeli, pH, yüzey gerilimi, vizkozite, oksitlenme,iletkenlik

vs.’dir.

İnce Kuru malzeme Neden Topaklanır?

Günümüzde tüm dünyada üretilen elektrik enerjisinin yaklaşık %5 kadarı öğütmede

harcanmaktadır. Bu durum göz önüne alındıgında, enerji tüketiminde sağlanacak en küçük

tasarruf bile öz kaynakların daha tasarruflu kullanılmasına olanak sağlayacaktır.

Bu tasarrufun sağlanabilmesi için; (enerji tasarrufu sağlama yöntemleri)

1-Uygun değirmen tipinin belirlenmesi gerekir [Çubuklu, bilyalı, karıştırmalı, merdaneli, valsli

vs. değirmenler].

2-Optimum çalışma koşullarının belirlenmesi gerekir [Kritik hız, bilya boyutu, besleme boyutu,

katı oranı v.s]

3-Ekonomik olması koşuluyla çeşitli katkı maddelerinden faydalanmak gerekir.

4- Optimum boyut küçültme devre sisteminde çalışılmalıdır. Örneğin son yıllarda klinker’in

öğütülmesinde; klasik değirmen öncesi Yüksek Basınçlı Merdaneli Değirmenler kullanılmakta

ve klinker öğütmede %50’ye varan enerji tasarrufu sağlanmaktadır.

ÖĞÜTMEDE ENERJİ TASARRUFU

“Son yıllarda Yüksek basınçlı merdaneli değirmenler (YBMD) çeşitli avantajlarından dolayı klasik değirmenler öncesinde ön-öğütücü olarak kullanılmaktadır. Ön öğütücü olarak YBMD kullanılması ile, taneler üzerinde mikro çatlaklar oluşturulmakta ve daha sonra bu ürünün klasik bilyalı değirmende öğütülmesi daha kolay olmaktadır. Bu sistemde çimento klinkerinin ögütülmesinde %20-50 enerji tasarrufu saglanmıstır. YBMD’in yerine otojen kırıcıların kullanıldığı uygulamalar da mevcuttur”.

Öğütmede Enerji Tasarrufu Örneği (optimize devre)

YBMD

veya

Darbeli Kırıcı Kullanılabilir

Değirmenlerin büyüklüğüne bağlı olarak; Bilyalı değirmenlerde beslenebilecek max. tane boyutu 25-50 mm iken; Valsli değirmenelere beslenebilecek max. tane boyutu 100-120 mm (10-12 cm) ye kadar çıkabilmektedir [ Rulo çapının %5-7 kadar]. Yüksek basınçlı merdaneli değirmenlerde ise 30-60 mm kadardır [Merdane çapının %3-5’I]. Yüksek nem içeren malzemelerin öğütülmesinde Valsli değirmenlerin kullanılması enerji tüketimi açısından daha avantajlı olmaktadır. Bilyalı değirmenlerde maksimum kapasite 400 t/s’e kadar, Valsli değirmenlerde ise 650 t/s’e kadar çıkabilmektedir. YBMD ise 400 t/s’e kadar çıkabilmektedir.

İLAVE NOTLAR:

Öğütme Ekipmanları Üreten ve Kullanan Türk Firmalarından Bazıları

Ekipman Üretici Firmalar:

www.ersel.com

www.emsamakine.com

www.madensan.com

www.dengemetal.org

www.mertlermakina.com

www.tk.com.tr

www.hccmaden.com

Çimento fabrikaları :

www.akcansa.com.tr

www.nuhçimento.com.tr

www.cimsa.com.tr

www.aslancement.com

Zenginleştirme Tesisleri:

www.kozaaltin.com.tr

www.tuprag.com.tr

www.yildizlarsssholding.com.tr

www.cengizholding.com.tr

www.akmetalmadencilik.com

ÇİMENTO & ÖĞÜTME

İLİŞKİSİ

Türkiye Çimento Fabrikaları ve Coğrafi Dağılımı

ÇİMENTO [CEMENT]

Kullanım Alanları:

• Her türlü betonarme yapılar (yollar, viyadükler, köprüler, barajlar, binalar, evler v.s.)

• Sanat yapıları (heykel, anıt v.s.)

• Madencilik Faaliyetleri (Tünel kaplamaları, tahkimat, tesis, su deposu v.s.)

Çimentonun Tarihi:

Çimentonun kullanımı MÖ

2000'li yıllara kadar

uzanmaktadır.

İlk çimento fabrikası,

İngiltere'de 1848 yılında

kurulmuştur.

Türkiye'de ilk çimento

fabrikası 20.000 ton/yıl

kapasite ile 1910 yılında

İstanbul-Darıca/Kocaeli da

kurulmuştur.

Çimentonun Tarihi:

İlk çimento fabrikası Aslan

çimento tarafından 1910’da

kurulmuştur. 1989’da

fransız LAFARGE firmasına

satılmıştır.

Boğaz köprüsü ve AKM

buradan üretilen çimento ile

inşa edilmiştir.

Türkiye’nin en büyük

çimento fabrikaları;

Akçansa, Çimsa ve Nuh

çimento Şirketlerine aittir.

MADDE FORMÜLÜ

Kireç Taşı

(Kalker)

CaCO3

Sönmüş Kireç CaO veya Ca(OH)2

Çimento Ca(OH)2 +Kil+Marn+Katkı Maddesi

Harç Çimento +Kum/Çakıl +Su

Beton Çimento + Kum/Çakıl + Su + Demir

Kum SiO2 +Fe2O3+Al2O3…

Çimento, Harç ve Beton

Çimento Nedir?

Çimento, ana hammaddeleri kalker, kil ve marn olan ve

mineral parçalarını (kum, çakıl, tuğla, briket ..vs.)

yapıştırmada kullanılan toz bir malzemedir.

Çimento, su ile reaksiyona girerek sertleşen bir bağlayıcıdır.

Ortalama yoğunluğu 800 kg/m3 (0.8 gr/cm3).

Çimento üretiminde; hammaddeler öğütülür, pişirilir ve daha

sonra çeşitli katkı maddeleri ve puzzolonik (bağlayıcı)

maddeler ilave edilerek tekrar öğütülür ve çimento elde edilir.

Çimento hammaddesine alçıtaşı=Jibs (CaS04.2H20)

eklenirse donmaya karşı dayanıklı Portland çimentosu elde

edilir.

Çimento genellikler gri renklidir. Beyaz çimentoda

hammadde daha saftır ve kil yerine kaolen kullanılır. Ayrıca

daha ince öğütülür. Bu yüzden fiyatı daha yüksektir.

Beyaz Çimento 50 kg’lık torba=15 TL, Gri çimento 10TL.

Çimentodaki Dört Temel Bileşen;

1- trikalsiyum silikat (3CaO.Si02),

2- trikalsiyum alüminat (3CaO . Al203),

3- dikalsiyum silikat (2CaO . Si02) ve

4- tetrakalsiyum alumi-noferrit tir

(4CaO.Al203.Fe203).

PUZZOLONİK MADDE (BAĞLAYICI MADDE):

Puzzolonik maddeler, kendi başlarına hidrolik bağlayıcı özelliğine sahip olmadıkları halde

ince olarak öğütüldüklerinde nemli ortamda ve normal sıcaklıkta kalsiyum hidroksitle

tepkimeye girerek bağlayıcı özellikte bileşikler oluşturan doğal veya yapay maddelerdir.

Puzolonik maddelerin özelliği; yüksek miktarda SiO2 ve Al2O3 içermeleridir. Bu nedenle

Ca(OH)2 ile tepkimeleri kolaydır ve bu özellikleri nedeniyle bağlayıcı özellik gösterirler.

En bilinen tipleri; tras, uçucu kül, cüruf , alçıtaşı, demir ve alüminyum cevherleridir.

Tras (Volkanik tüf) Cüruf (Maden Posası) Uçucu Kül (kömür külü)

Çimento Hammaddeleri;

1- Kalker (Kireçtaşı)

Oldukça geniş bir kullanım alanı bulunan kalker (kireçtaşı) sedimanter bir kayaç olup, çimento

üretiminde çok büyük bir önem teşkil etmektedir. Kalkerin en saf şekilleri; kalsit ve aragonittir.

Kimyasal bileşiminde en az %90 CaCO3 vardır. Kalkerin sertlik derecesi, Mohs sertlik skalası'na

göre 3, özgül ağırlığı ise 2,5-2,7 gr/cm3'tür

.

2- Marn

Kil ve kalker karışımı bir maddedir. Özgül ağırlığı 2,0-2,9 gr/cm3'tür. Çimento sanayi için, kalker

ve kilin beraber bulunduğu tek doğal hammaddedir.

%50-70 kalker ve %30-50 kilden oluşmuş kayaca marn denir. Klinker, kil ve kalker içeren

hammaddenin öğütüldükten sonra pişirilmesiyle elde edilir. Marn ise bu ikisini doğal olarak

içerdiğinden ve kalkere kıyasla daha kolay öğütülmesinden dolayı, uygun bir hammaddedir.

3- Kil

Killerin ana maddesi alüminyum silikat hidratlardır. Çimentodaki alkalilerin ana kaynağı da kil

bileşenleridir. Kil minerallerinin temel özelliği kimyasal bileşiminde Al2O3 bulunması ve sulu

alüminyum silikattan oluşmasıdır. Kilin başlıca dört özelliği vardır. Plastisite, Kohezyon, Renk ve

Rötre (büzüşme)’ dir. Kil; Sulu alüminyum silikat: m Al2O3 , n SiO2 , p H2O, yoğunluk: 2.2

4-Düzenleyici (Katkı) Maddeler ve Puzzolonik Maddeler Hammadde karışımında olması gereken oksitlerin eksikliğini gidermek için kullanılan maddelerdir. Demir

miktarını ayarlamak için demir cevheri (hematit), aleminyum miktarını ayarlamak için alüminyum cevheri

(boksit) kullanılır.

Bağlayıcılık özelliğini arttırmak için puzzolonik maddeler ilave edilir.

Çimento Üretim Prosesi

1) Çimento üretiminde kullanılan hammaddeler (Kalker,kil,marn); hammadde ocaklarından genellikle sert oldukları için

patlayıcı maddeler yardımıyla çıkarılır ve yükleyici iş makineleri ile nakil araçlarına yüklenerek kırılmak üzere konkasörlere

(Darbeli Kırıcı) taşınır.

2) Hammaddeler, konkasörlerde kırıldıktan sonra stokholde stoklanır.

3) Gezer vinçler yardımıyla stokholden alınan hammaddeler belli oranlarda karıştırılarak farin değirmenlerine (genelde roller

mill) alınarak ortalama 90mikrona öğütülürler.

4) Farin adını alan karışım pişirilmek üzere hazır olarak farin stoklarında stoklanır.

5) Ön ısıtıcılardan geçirilerek döner fırına sevk edilen farin; yaklaşık 1400-1450 derece sıcaklıkta pişirilir.

6) Döner fırından klinker olarak çıkan yarı mamül ürün soğutucuda soğutularak klinker stokholünde stoklanır. Alçıtaşı ve

üretilecek çimento cinsine uygun katkılarla (tras,cüruf,uçucu kül vs. gibi bağlayıcılar) çimento değirmenlerinde (genelde

bilyalı) öğütülür.

7) Çimento cinslerine göre ayrı ayrı silolarda stoklanan çimento, torbalı ve dökme çimento olarak satışa sunulur.

Farin Değirmeni

Çimento

Değirmeni

D.Fırın

Kırıcı

Farin

klinker

Paketleme

soğutma

sınıflandırma

Ön ısıtıcı

00. Limestone Quarry

01. Limestone Stockpile ;

02. Additives Hopper ;

03. Additives Storage ;

04.Raw Mill Building ;

05. Blending and Storage Silo

06. Preheater

07. Gas Conditioning Tower

08. Kiln

09. Cooler

10. Deep Bucket Conveyor

11/12.Clinker/Gypsum Storage

13. Coal Mill Building

14. Cement Mill

15. Cement Storage Silo

16. Packing & Dispatch

17. Central Control Room

Farin: Çimentonun pişirilmemiş ince (ortalama

90mikron) hammaddesidir. Bu hammadde

kalker,marn,kil ve az miktarda katkı maddesinden (demir

veya boksitten) oluşur.

Döner fırında pişirildikten sonra klinker elde edilir ve

klinkere puzzolonik maddeler ilave edilerek

öğütüldükten sonra çimento elde edilir.

Klinker: Klinker, farinin pişirilmesi ile elde edilen

aglomere olmuş parçacıklardır. Çimentonun bir önceki

safhası olarak adlandırılabilir.

Yapısında pişirilmiş %20 kil ve %80 oranında kalker

içerir. Çimento haline getirilmeden önce ağırlıkça %3-6

oranında alçıtaşı,tras,uçucu kül vb gibi bağlayıcılar ile

karıştırılır ve iyice öğütülür.

Klinker kendi başına bir bağlayıcı özellik göstermemekte

ve su ile reaksiyona girmemektedir.

klinker

farin

Pişirme işlemi için farin silolarından ön

ısıtıcıya farin beslenir. Ön ısıtıcıda, farin

aşağıya doğru hareket ederken fırın

içerisinden gelen sıcak gaz yukarıya doğru

hareket eder. Birkaç kademe siklon

kombinasyonundan oluşan ön ısıtıcıda, farin

ile sıcak gaz temas ederek ön kalsinasyon

işlemi gerçekleşir.

FARİN PİŞİRME İŞLEMİ

KAVURMA (ROASTING)

Ön kalsinasyona uğrayan farin DÖNER FIRINA girer. Toz kömür, doğal gaz, fuel-oil gibi

yakıtlar fırın çıkışında bulunan alev borusu vasıtası ile yakılır. Yakılan yakıt ve

klinkerleşme reaksiyonları ile birlikte fırın içi sıcaklık 1500-1600°C’ye çıkar. Fırın

içerisinde malzeme çıkışa doğru yaklaştıkça sıvılaşmaya başlar. İnce taneler birleşerek

büyük boylu klinker tanelerini oluşturur. Oluşan klinker taneleri fırın çıkışından soğutma

ünitesine geçerek ani soğutulur. Ani soğutulan klinker tanelerinin sıcaklığı 100°C’nin

altına düşürülerek klinker stokholünde stoklanır.

DÖNER FIRIN

Doğalgaz alevinin sıcaklığı: 18600C (doğalgaz tutuşma sıcaklığı;650 0C)

Kok kömürü sıcaklığı: 20000C

Kibrit alevi: 15000C

Sigara közü: 7000C

Yakıcı

Hava

Specification Capacity

(t/h) Power (kW)

Rotary speed

(r/min) Weight(t)

Φ0.6×8 m 1.5-2.8 4 8 5.1

Φ0.8×10 m 3.0 4 7.5 6.9

Φ1.0×10 m 3.3-4.9 5.5 5.8 7.5

Φ1.2×10 m 4-6 7.5 4.8 13.5

Φ1.5×12 m 4-6 10 4.8 18.9

Φ1.5×15 m 7-12 18.5 4.8 21

Φ1.8×12 m 7-12 18.5 4.1 22.83

Φ2.2×12 m 12 18.5 3.2 37.6

Φ2.2×14 m 12 22 3.2 40

Φ2.2×16 m 10-13 30 3.2 45

Φ2.4×14 m 10-14 30 3 51

Φ2.4×18 m 25 37 3 54

Φ2.4×20 m 32-36 37 3 54.14

Φ3.0×20 m 40-50 55 2.59 78

Φ3.0×25 m 45-58 75 2.59 104.9

ÇİMENTO KAVURMA FIRINININ TEKNİK ÖZELLİKLERİ The Main Technical Parameters of Cement Roasting Machine:

Pre-heater

Rotary Kiln

Karbon,Grafit : 3500

Bor: 2300

Çelik: 2000

Krom: 1800

Demir: 1150

Silisyum:1400

Bakır, Altın: 1100

Tuz (NaCl): 800

Alüminyum: 660

Kurşun: 327

Pet şişe: 250

Mum (parafin):48

Tereyağı: 30

BAZI MADDELERİN ERGİME SICAKLIKLARI (0C)

Kalker (CaCO3) : 2500

Kuvars (SiO2) : 1700

Soda (Na2CO3) : 890

Na/Ka Feldispat: 1200

Ca feldispat : 1500

Kil (Kaolen) : 1 700

Kuvars+Kalker: ---

Genel anlamda ÇİMENTONUN (Kalker+Kil+Marn) CAM veya SERAMİKTEN farkı; yapısında Kuvars ve

Feldspatın ANA HAMMADDE olarak kullanılmamasıdır. Camın ANA HAMMADDELERİ; Kuvars,Soda ve

Kalker iken; SERAMİĞİN ana hammaddeleri Feldispat,Kuvars ve Kil’dir.

CAM

SERAMİK

Feldispat -(Na, K veya Ca) Al2O3 6 SiO2

Kil (genel formül)- m Al2O3 , n SiO2 , p H2O

Bağlayıcı maddelerden en eski bilinen malzeme KİREÇtir. Evlerde çaydanlıkların dibinde biriken madde kireç taşı olarak bildiğimiz CaCO3 tür. Kalsiyum karbonata, tabii kireçte denir.

Kalsinasyon: Bir maddenin nemini ve karbondioksit gibi uçucu maddelerini uzaklaştırmak için o

maddeyi erime noktasının altında ısıtma (kavurma) işlemi.

Alçı imalatında, saf jibs birleşiminde bulunan suyun fazlasını uzaklaştırmak için kalsine edilir. Çimento

ve kireç de bazı maddelerin kalsinasyonu ile elde edilir.

CaCO3(k) 900-1000 0C ısıtılırsa, CaO ve CO2 ye parçalanır. Burada CaO sönmemiş kireç olarak bilinir.

CaO(k) + H2O(s) → Ca(OH)2 +ısı

Sönmemiş kirecin su ile tepkimesinden sönmüş (Ca(OH)2) kireç elde edilir.

SERAMİK & ÖĞÜTME

İLİŞKİSİ

Seramik nedir?

Su ile hamur haline getirilen, genel olarak kil

(kaolen), kuvars ve feldispattan oluşan öğütülmüş

karışımın pişirilmesi ile elde edilen malzeme.

Seramik nasıl elde edilir?

Kil (kaolen), kuvars ve feldspat maddelerinin belirli

oranlarda karştırılmasıyla elde edilir. Bu maddeler

öğütülüp su ile hamur haline getirilerek preslenir ve

1100 derecenin üzerinde yüksek sıcaklıkta fırınlanır.

Seramiklerin ön yüzü genellikle “SIR(FRİT)” dediğimiz

koruyucu bir tabaka ile kaplanır.

SERAMİKTE KULANILAN SIR [Kaplama Malzemesi]

FRİT (SIR): Seramikte mukavemeti ve parlaklığı arttıran,

çizilmeyi önleyen cama benzer kaplamadır. Seramik

Hammaddelerinin öğütülmesi, ardından pişirilmesi ve ani

soğutulması ile elde edilen camsı üründür. Ana hammaddesi

kuvars kumudur.

Frit

SERAMİK HAMMADDELERİNİN ÖĞÜTÜLMESİ

Seramik hammaddeleri (feldispat,kil ve kuvars) yaş veya kuru öğütülebilir.

Yaş öğütmenin, karışım içerisinde tane boyutlarını daha iyi azalttığını ve daha iyi homojenlik

sağladığı söylenebilir. Kuru öğütme teknolojisi seramik hammaddenin morfolojik ve sertlik

açısından homojen olduğu hammaddeler için kullanılabilir.

Seramik yer karosu (örneğin porselen karo) üretimlerde genellikle yaş öğütme tercih edilir.

Seramik Bilyalı değirmen ve seramik bilyalar

Cam yapımının ilk basamağı doğru maddelerin uygun oranda ve uygun boyutta bir araya

getirilmesidir. Camın hammaddesini oluşturan maddeler; kuvars, soda ve kireç [kalker]

genellikle 0.5 mm’nin altına öğütülerek kullanılır. Öğütülmüş malzeme daha sonra 1500

derecedeki ergitme fırınlarında eritilir.

Kuvars, cam yapımında ana hammaddedir.

Soda, düşük sıcaklıkta akıcı hale gelmesini sağlar. 1 ton camda

200kg soda (trona mineralinden üretilir) kullanılır.

Kireç, kimyasal etkilere dayanıklılığını artırır.

CAM HAMMADDELERİNİN ÖĞÜTÜLMESİ

CAMIN ANA HAMMADDELERİ: SiO2= Kuvars kumu Na2CO3 = çamaşır sodası Ca CO3 = Kireç taşı

Bilyalı Değirmende Öğütülmüş Hammaddeler

Tavlama: Bir camın daha dayanıklı olması

için ısıtılıp sonra yavaşça soğutulması.

CAM ADI BİLEŞİMİ KULLANMA ALANLARI

Soda Camı

%70-75 SiO2, % 5-15 CaCO3, %

12-18 Na2CO3, % 5 CaO, % 1-3

Al2O3

*Pencere camları * Şişeler ……..

Cam üretiminin % 90 ının oluşturmaktadır.

(en yaygın kullanılan cam türüdür)

Borosilikat cam

(Bor Cam)

%80 SiO2, %13 B2O, % 13 B2O3 Yüksek ısı gerektiren yerlerde,

fırınlarda kullanılır.

Kurşun camı

(Optik cam)

Yapısında % 24 kurşun içerenler

camlara kristal cam. % 24 ten fazla

kurşun içerenlere de tam kristal

olarak bilinirler.

X ve gama ışınlarından korunmak amacıyla ve süs eşyası

olara tasarlanırlar.

Kurşun Geçirmez

Cam

Cam tabakalar arasına polikarbon

(plastik) malzeme/lehva

yerleştirerek elde edilir

Güvenlik amaçlı

CAM TÜRLERİ

polikarbon

CAMA RENK VEREN MADDELER (RENKLİ CAM ÜRETİMİ)

Yapım işlemi sırasında, henüz cam hamuruna katılan bazı maddeler oranlarına

bağlı olarak faklı tonlarda renk verirler. Bu renklendirme aşamasında kullanılan

maddeler şunlardı

Altın => Pembe,Kırmızı

Gümüş => Sarı

Bakır =>Yeşil, Mavi,

Demir =>Kahverengi,yeşil,siyah

Kobalt => Koyu-Açık mavi

Magnezyum => Mor -Eflatun

Çinko => Beyaz Opal

Çoğu silis kumu kirli yeşilimsi ya da kahverengimsi camı oluşturacak bazı demir

oksitleri içerir. Bu etki manganez dioksit eklenerek yok edilir.Demir okside olur ve sarımsı renk içinde

morumsu hafif bir renk meydana gelir.Şüphesiz antik dönemdeki bu ekleme bilinçli yapılıyordu.Küçük kum

parçacıklarının içerdiği çok az miktardaki manganez renksiz ürünlerde denenmişti. Antik çağda ki fazla

sayıdaki mükemmel renksiz camların çoğu, özellikle İskenderiye kristalleri, demiri olmayan ince gümüş

kumların dikkatlice seçilip kullanılmasıyla meydana geliyordu. Siyah cam, demir bakır ya da demir-kobalt

karışımı ile sağlanır.Yapay ve değerli taşların yapımında istenilen taşın özelliklerine göre gerekli karışımlar

kullanılır.

ÇİMENTO, SERAMİK ve CAM HAMMADDELRİNİN İŞ İNDEKSLERİ VE SERTLİKLERİ

Çimento: Kalker+Kil+Marn

Cam: Kuvars+Soda+Kalker

Seramik: Kil+Feldispat+Kuvars

İLAÇ SEKTÖRÜ & ÖĞÜTME

İLİŞKİSİ

Genelde eczacılıkta kullanılan materyallerin 40 meshden (425mikron) daha küçük partikül

büyüklüğünde olması istenir ve bunun İçin de bilyalı, silindirli, çekiçli ve sıvı enerji değirmenleri

kullanılır. Eczacılıkta kullanılan ürünler için uygun olan bazı değirmen tipleri:

Kolloid değirmen

Silindirli değirmen Kesici değirmen

Bilyalı değirmen

Çekiçli

değirmen

İLAÇ SEKTÖRÜNDE ÖZEL ÖĞÜTME UYGULAMALARI:

1- Bir çözücü yardımıyla öğütme: Bu yöntem İle, özellikle öğütülmesi zor olan

yapışkan özellikli maddeler öğütülür. Az bir miktarda alkol veya uçucu bir çözücü

kullanılarak madde öğütülür, sonra çözücü buharlaştırılıp geriye kalmış olan ve kurutulan

toz alınır. Örneğin, iyot kristalleri bu yöntemle az bir miktarda eter kullanılarak öğütülürler.

2- Levigasyon (Çözücüsüz öğütme): Bu yöntem

merhemlerin hazırlanmasında kullanılır.

Bu yöntemde öğütülecek maddeyi çözmeyen bir bileşik

ile maddenin patı hazırlanır. Daha sonra spatül ile

ezilerek öğütülür. Böylece madde hem kolaylıkla ezilmiş

olur, hem de bir taşıyıcı içine konmuş olur.

TARIM SEKTÖRÜ & ÖĞÜTME

İLİŞKİSİ

Wheat Grinding Equipment,

TARIM SEKTÖRÜNDE ÖĞÜTME………..

Değirmene gelen buğday öğütülmeden

önce bir takım ön işlemlere tabi tutulur.

Buğdaydan un elde etme 4 aşamada

gerçekleşir:

--Buğdayın temizlenmesi

--Buğdayın tavlanması

--Buğdayın öğütülmesi

--Eleme

Buğdaylar değirmenlerde iki şekilde

öğütülmektedir.

1. Taş değirmenlerde öğütme

2. Valsli değirmenlerde öğütme

Öğütme tarım sektöründe de yaygın olarak kullanılmaktadır.

Öğütmedeki amaç çeşitli hammaddelerin (buğday, mısır vb) un

haline getirilmesidir.

1. Taş Değirmenlerde Buğdayın Öğütülmesi

Taş değirmenler altta sabit, üstte dönen iki taş diskten ibarettir. Genellikle “zımpara taşı”

veya diğer sert taşlardan yapılırlar.

Buğday merkezden sürekli olarak verilir ve önce taşın orta kısımlarında kırılır, daha sonra

dış bölgelerde inceltilerek kenarlardan un halinde alınır.

Taş değirmenlerin alt kısmına konulan bir elek yardımı ile kaba kepeğin bir kısmı ayrılarak

unun kalitesi biraz daha yükseltilebilir.

Valsli değirmen günümüzde taş

değirmenlerin yerini almış ve un

fabrikalarında kullanılan en önemli

makinelerdir.

Bir işletmede bir değil bir dizi valsli

değirmen kullanılır. Bunlar ard arda

yerleştirilerek buğday kademli olarak

öğütülür. Valsler düz veya dişli

olabilir.

1: Besleme, 2: dağıtma vidası, 3: ön

besleme valsi, 4: besleme ayarlama plakası,

5: öğütme aralığını belirleyen manuel kol,

6:kilitleme kolu, 7: düz valsler için bıçak

kazıyıcı, 8: dişli valsler için fırça kazıyıcı,

9:öğütme aralığı aspirasyonu

2- Valsli Değirmenlerde Buğdayın Öğütülmesi

SON…

Sevdiğiniz bir işi meslek edinirseniz…

Hayatta bir gün dahi çalışmış olmazsınız !.. (Konfiçyüs)

SON…