UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURETI FACULTATEA DE CHIMIE APLICAT I TIINA MATERIALELOR CATEDRA TIINA I INGINERIA MATERIALELOR OXIDICE I NANOMATERIALELOR

PROIECTAREA UNEI INSTALAII DE MCINARE

Profesor coordonator: S.l.dr.ing. Dumitrescu Ovidiu

Student: Grupa: 1131

Bucuresti 2011

1

Cuprins:I. Capitolul I 1.1 Memoriu justificativ..pag. 3 1.1.1 Randamentele mrunirii .....pag.4 1.1.2 Legile procesului de mrunire ...pag.6 1.1.3 Procedeele de mrunire ..pag.7 1.1.4 Clasificarea mainilor de mrunire pag. 8 1.1.5 Mori cu bile .pag.9 1.1.6 Utilizarea morilor cu bile n industria cimentuluipag.11 II . Capitolul II 2.1 Caracterizarea granulometrica a materialelorpag.12 2.2 Stabilirea curbei de distributie granulometrica.pag. 15 III. Capitolul III Determinarea puterii de antrenare a morii..pag.20

IV.

Capitolul IV Determinarea dimensiunillor optime ale corpurilor de macinare..pag. 25

V.

Capitolul V Alegerea si dimensionarea utilajelor anexe din sectia de macinare.pag. 30

VI.

Capitolul VI Automatizarea instalatiei..pag.44

VII Capitolul VII Norme de protectie a muncii.pag.47

Bibliografie.pag.48

2

CAPITOLUL 1.1Memoriu justificativ

ntr-o serie de procese ce se ntlnesc n industria chimic, cocso-chimic, minier, alimentar i industrii similare se impune c materiile prime, produsele finite sau produsele intermediare, s fie mrunite fie pentru accelerarea unei faze tehnologice, fie pentru obinerea unui anumit produs din materia prima, fie chiar i numai pentru realizarea comercializrii produselor. Intensitatea multor procese depinde de mrimea suprafeei materialului solid cruia i se aplic. Aria suprafeei are o mare important pentru vitezele de reacie, randamentele proceselor tehnologice i calitatea produsului final. n unele cazuri prin mrunire se urmrete modificarea dimensiunilor i granulozitii materialelor, cerut de faza tehnologic care urmeaz n cadrul procesului tehnologic. Studierea proceselor de mrunire i a utilajelor aferente este deosebit de important datorit faptului c operaia de mrunire este energointensiv i se urmrete scderea consumului de energie necesar reducerii dimensiunilor materiilor prime la dimensiuni necesare prelucrrii ulterioare. Mcinarea este definit ca fiind operaia care are ca scop reducerea dimensiunilor materiilor prime sau materialelor sub aciunea unor fore mecanice. Materialele solide supuse mrunirii au iniial forme i dimensiuni geometrice foarte variate i proprieti fizico-mecanice specifice naturii acestora. Procesul de mrunire sau reducere a dimensiunii se bazeaz pe studii probabilistice. Att alimentarea unui utilaj ct i produsul rezultat se definete cu ajutorul funciei de distribuie a dimensiunilor particulelor, ceea ce exprim probabilitatea ca o particul de o anumit mrime s fie prezent ntr-un eantion de material de mcinare. Scopul proiectrii unui utilaj de mrunire este acela de a determina condiiile necesare pentru creterea probabilitii de mrunire a particulelor cu anumite dimensiuni i pentru obinerea unei distribuii a dimensiunilor dorite la produsul final. Procesul de mrunire trebuie s se realizeze n aa fel nct materialul prelucrat s nu sufere modificri nedorite, cum ar fi impurificarea sau nclzirea excesiv. Mrunirea materialelor solide se realizeaz prin operaii tehnologice de :

Concasare-operaia de sfrmare a unui material dur n buci mai mici,cu ajutorul utilajelor speciale numite concasoare. 3

Mcinarea-operaia de mrunire fin a materialelor.Ea se efectueaz cu ajutorul morilor. Granularea-operaia de sfrmare a unui material dur, n buci mrunte,avnd forme geometrice rotunjite. Tierea-operaia de detaare sau desprindere a unei poriuni dintr-un material solid,prin strivire local (ceea ce constituie tierea propriu-zis),forfecarea,despicare sau achiere.

1.1.1.Randamentele mrunirii : Rezistena de rupere la ntindere a corpurilor omogene i izotrope poate fi evaluat cu ajutorul relaiei:

(1.1)

Unde: t - este rezistena de rupere la ntindere pentru corpuri omogene i izotrope cuprins ntre 104 si 105 daN/cm2 E - modulul de elasticitate, cuprins ntre 105 si 106 daN/cm2 s - energia superficial specific~103 erg/cm2 r0 - raza de aciune a rezultantei forelor moleculare cuprins ntre 5*10-8 si 10-7 cm. In functie de cantitatea de energie luata in consideratie si raportata la consumul efectiv de energie se pot deosebi urmatoarele trei randamente : a.Randamentul teoretic de mrunire : -se exprim prin relaia :

(1.2) Unde :

4

s -este energia superficial specific S creterea suprafeei materialului granular produs prin operaia de mrunire E energia consumat de maina de mrunire

Aprecierea rezultatelor procesului de mrunire se realizeaz prin stabilirea randamentului operaiei. b.Randamentul fizic al mrunirii : n acest caz se ia n consideraie energia specific f preluat de granul pna la producerea rupturii. Randamentul fizic al mrunirii este dat de expresia:

(1.3) Unde: - este energia superficial specific a materialului mrunit - aria specific nou creat E- energia transmis particulelor de material

c .Randamentul tehnic al mrunirii: -este dat de expresia:

(1.4)

-in care r reprezint energia specific de mrunire care poate fi determinate experimental. 5

1.1.2. Legile procesului de mrunire a. Legea lui Rittinger Potrivit legii Rittinger ,energia util de mrunire este proporional cu crestearea suprafeei specific a materialului.

(1.5)

(1.6)

b.Legea lui Kirpiciev-Kirk Potrivit legii lui Kirpiciev-Kirk energia necesar mrunirii unor corpuri asemntoare i omogene variaz direct proporional cu volumele sau greutile acestor corpuri.

(1.7)

(1.8)

c.Legea lui Bond Potrivit legii lui Bond energia transmis corpului de mrunit printr-un efort de compresiune i /sau de forfecare, se repartizeaz la nceput n mas sa i este, n consecin, proporional cu D3; odat cu apariatia de fisuri n suprafaa, energia transmis corpului se concentreaz pe suprafeele fisurilor, devenind atunci proporional cu D2

(1.9) sau raportat la o ton de material mrunit de la D80 iniial al materialului granular la d80 la ieirea din maina de mrunire cu relaia:

6

(2.0) KB indice energetic dupa Bond D80 diametrul ochiurilor sitei pentru care trecerea este de 80%

1.1.3. Procedee de mrunire Procedeul discontinuu - arja de material este introdus n moar i mcinat pn ajunge la fineea dorit. Se folosete pentru debite mici de ordinul sutelor de kg/h;

Procedeul continuu n circuit deschis, la care materialul trece o singur data prin moar.Mcinarea poate fi pe cale uscat sau pe cale umed .Se folosete n general pentru debite de ordinul zecilor de t/h ;

Procedeul continuu n circuit nchis, cu recirculaia unei pri din material, care a trecut prin moar, ns a rmas insuficient mrunit.Aceste mori sunt ntotdeauna urmate de un clasor, care separ produsul morii n dou fracii:una grosier care este reintrodus n moar i una fin care reprezint produsul finit.Se folosete pentru debite pan la 200-300 t/h.

7

1.1.4. Clasificarea mainilor de mrunire : Dup modul de solicitare principal al bucii de material,mainile de mrunit pot fi mprite n dou mari clase : A .maini care realizeaz sfrmarea prin compresie i frecare : a.concasoare cu flci b.concasoare conice c.concasoare cu cilindrii d.mori cu corpuri de rostogolire e.moar cu inel i valuri

B. maini care realizeaz sfrmarea prin oc : f.concasoare i mori cu ciocane g.mori cu tambur rotativ cu corpuri libere h.dezmembratoare i dezintegratoare i.mori cu jet

8

1.1.5. Mori cu bile Morile cu bile se folosesc la o gam larg de aplicaii pentru mcinarea n domeniul ultra fin a materialelor moi, fibroase, dure i casante. Sunt utilizate n mod frecvent la amestecare, omogenizare, distrugerea celulelor, aliere mecanic i mcinare coloidal. Funcie de model (moar planetar cu bile, sau moar mixer) moara poate fi utilizat pentru mcinare uscat, mcinare umed sau mcinare criogenic. Accesoriile cu care pot fi dotate morile, asigur utilitatea morilor cu bile n toate sectoarele din industrie i cercetare. n acest caz strivirea bucilor de material se face datorit contactului cu bilele (figura 1) dinFig. 1

Moar cu bile

oel sau material ceramic aflate n interiorului unui tambur rotativ. Materialul rspndit printre bile (mediul de mcinare) sufer loviri repetate. La efectul loviturilor se adaug i cel al frecrii dintre mediul de mcinare i materialul de prelucrat, precum i frecarea cu tamburul. Clasificarea morilor cu bile dup procedeul de mrunire : procedeul discontinuu cnd arja de material este introdus n moar i mcinat pn ajunge la fineea dorit. Se folosete pentru debite mici de ordinul sutelor de kg/h;

9

procedeul continuu n circuit deschis, la care materialul trece o singur data prin moar.Mcinarea poate fi pe cale uscat sau pe cale umed .Se folosete n general pentru debite de ordinul zecilor de t/h ;

procedeul continuu n circuit nchis, cu recirculaia unei pri din material, care a trecut prin moar, ns a rmas insuficient mrunit.Aceste mori sunt ntotdeauna urmate de un clasor, care separ produsul morii n dou fracii:una grosier care este reintrodus n moar i una fin care reprezint produsul finit.Se folosete pentru debite pan la 200-300 t/h.

Morile, funcionand n circuit nchis, pot fi cu evacuare pneumatic i transportul pneumatic al materialului de la moar la clasor sau cu evacuare prin curgere i transportul mecanic, prin elevator cu cupe la clasor.Uneori se combin aceste dou metode la ansamblul mori- usctoare. Morile cu bile au cteva avantaje importante cum ar fi construcia simpl, sigurana n exploatare, asigurarea unui grad de mcinare ridicat. De asemenea, mcinarea poate fi combinat n acest caz cu operaii de uscare sau sortare. Printre dezavantaje pot fi menionate: volumul camerei de lucru este folosit n proporie de 35 45%, consumul ridicat de energie este ridicat, produc un zgomot puternic.

Fig. 2 Schema de functionare a morii cu bile Morile cu bile sunt folosite pe scar larg pentru o gam variat de materiale n industriile chimic, minier, a materialelor de construcii, alimentar. Aceste mori pot avea dimensiuni ntr-o gam foarte larg, de la modelele folosite pentru uz de laborator pn la dimensiuni ale tamburului de 4 metri diametru.

1.1.6. Utilizarea morilor cu bile in industria cimentului 10

Principalele materii prime necesare pentru producerea cimentului (calcarul, argila) sunt extrase din cariere, unde dup concasarea primar, sunt transportate pe amplasamentul fabricii pentru depozitare i pregtire ulterioar. Argila are umiditate mare la exploatare astfel incat necesita uscare. Alte materii prime, minereul de fier (cenusa de pirita), zgura granulata de furnal etc sunt aprovizionate de la furnizori externi. Amestecul de materii prime se realizeaza in proportia stabilita prin retetele de fabricatie realizate in urma analizelor oxidice efectuate asupra materiilor prime: continut de CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO etc. Materiile prime n proporiile stabilite dozate si cntrite cu ajutorul cntarelor de band sunt mcinate i uscate in mori cu bile sub forma unei pulberi fine numite faina bruta, folosindu-se mai ales gazele provenite de la instalaia de exhaustare a cuptorului. Fina este omogenizat i depozitat n silozuri dupa care este introdusa in sistemul cuptorului rotativ. Cimentul Portland este produs prin macinarea clincherului impreuna cu gipsul in morile de ciment. n cimenturile compozite exist ali compui (aditivi) precum zgura granulat de furnal care este macinata impreuna cu clincherul. Pentru ca este aprovizionata cu umiditate mare, zgura este uscata in uscatoare rotative ce utilizeaza gaze calde de la cuptor sau racitorul gratar dar utilizeaza si pacura sau gaze. Cimentul produs este insilozat si expediat vrac sau ambalat in saci auto sau pe calea ferata.

11

CAPITOLUL II 2.1.Caracterizarea granulometrica a materialelor

Caracterizarea granulometric a amestecului se face prin analiz granulometric (bazat pe operaia de clasare volumetrica sau gravimetrica) sau pe baza unor funcii teoretice de repartiie granulometric. Distribuia granulometric reprezint unul din factorii importani ce determin n tehnologia cimentului, ceramicii i refractarelor, indicii de calitate ai semifabricatelor i produselor finale. De obicei, n practica industrial caracterizarea cantitativ a unui amestec polidispers din punct de vedere granulometric se face prin valorile reziduurilor pe una, eventual dou site sau/i prin valoarea suprafeei specifice. n anumite cazuri, cantitatea de informaii este suficient - pe baza acestei metodologii. n acelai timp, n cele mai multe cazuri, acest mod simplu de abordare nu poate furniza, calitativ i cantitativ, informaia necesar unei procesri optimale a materiilor prime. Repercusiunea negativ se poate resimi - n cazul unui proces tehnologic tip - n operaii de: mrunire-mcinare, omogenizare, transfer termic n strat filtrant, fluidizat sau suspensie, presare.

Clasarea (volumetric sau gravimetric) poate avea ca scop: separarea granulelor care depesc o limit superioar sau care nu ating o mrime limit (superioar sau inferioar); separarea n mai multe fracii granulometrice pentru determinarea suprafeei specifice a materialului granular.

Distribuia granulometric a dispersiilor granulare se determin, n funcie de mrimea particulelor, cu ajutorul urmtoarelor metode de analiz: cernerea uscat sau umed; separarea pneumatic n cmp gravitaional i n cmp centrifugal; 12

levigarea; sedimentarea n cmp gravitaional i cmp centrifugal; determinarea la microscopul optic a ponderii diferitelor particule, dup dimensiuni; dispersia unui fascicol laser.

Din efectuarea multor analize granulometrice a rezultat c distribuia mrimii particulelor urmeaz destul de exact o lege simpl, denumit legea distribuiei granulometrice. n acest caz se indic totalitatea particulelor mai mici sau mai mari dect ochiul sitei, spre deosebire de exprimarea diferenial care d numai mrimea unei fraciuni granulometrice dintre dou site consecutive. Una din relaiile matematice cele mai mult folosite pentru determinarea distribuiei granulometrice cumulative a dispersiilor grosiere este legea Rosin-Rammler-Sperling (cunoscut ca legea R.R.S.):

, unde Rx = procentul granulelor mai mari dect x (reziduu cumulativ); x = dimensiunea granulelor (mrimea ochiului sitei), n mm sau m; n = parametru granulometric (indice de uniformitate); x = dimensiunea (diametrul) caracteristic a particulelor (indic gradul de finee a dispersiei). Cnd x = x, rezulta Rx =36.8%.

(2.1)

Legea RRS poate fi reprezentat grafic n diagrama Bennet. Prin logaritmare dubl a ecuaiei [1] se obine relaia liniar: (2.2) Suprafaa specific a unei dispersii se poate calcula cu relaia:

13

unde : = densitatea materialului [Kg/m3]; Ri = cantitatea de particule ntre dou site consecutive, [%]; xmi = dimensiunea medie a particulelor unei clase granulometrice, [m] (xmi = (xi + xi+1)/2)

14

2.2. Stablirea curbei de distribuie granulometrica

Distributiile granulometrice ale materiilor prime

Tabel 1. clasa granulometrica % grav Rxi xi 33 4 0 33

Calcar

Tabel 2.

Argila

clasa granulometrica % grav Rxi xi

< 0.1 0.10.4 0.40.8 0.81.4 1.42.4 2.43.6 3 10 18 26 23 14 97 87 69 43 20 6 0.1 0.25 0.6 1.1 1.9 3

> 3.6 6 0 3.6

Metoda analitica Ecuaia (2.2) arat o dependen liniar ntre ln(ln 100/Rx) i ln x, deci ecuaia (2.2) se poate scrie : (2.4) unde s-a notat: Y = ln(ln 100/Rx); X = ln x, a = n i b = - n.ln x .

15

Determinarea constantelor a i b se face pe baza datelor experimentale (msurtorilor de distribuie). Relaiile de calcul pentru determinarea constantelor a i b, sunt :

unde- N reprezint numrul de date (msurtori) experimentale. Se completeaz tabelele corespunzatoare fiecarei distribuii urmnd apoi calcularea constantelor a si b.

Tabel 3.CALCAR xi 1 3 7,5 14 21,5 29 33 Xi 0 1,098 2,015 2,639 3,068 3,367 3,497 15,684 Xi^2 0 1,205604 4,060225 6,964321 9,412624 11,33669 12,22901 45,20847 Rxi 93 81 61 36 16 4 0 Yi -2,623 -1,557 -0,705 0,021 0,606 1,169 0 -3,089 Xi*Yi 0 -1,70959 -1,42058 0,055419 1,859208 3,936023 0 2,720489

a=0.9577 b= -2.5870 n=a=0.9577 n=0.9577 2.7012

16

Tabel 4. ARGILANr. 1 2 3 4 5 6 7 xi 0,1 0,25 0,6 1,1 1,9 3 3,6 Xi -2,3025 -1,3863 -0,5108 0,0953 0,6418 1,0986 1,2809 -1,083 Xi^2 Rxi 5,301506 1,921828 0,260917 0,009082 0,411907 1,206922 1,640705 10,75287 Yi -3,4913 -1,9713 -0,9913 -0,1696 0,4759 1,0344 0 -5,1132 Xi*Yi 8,038718 2,732813 0,506356 -0,01616 0,305433 1,136392 0 12,70355

97 87 69 43 20 6 0

a= 1.127 b= - 0.556 0.4933 1.6377 2.498 ngrafic=9.6/8.2 Alegem doua valori X1 si X2 : X1=1.098 Rx1=80.62 ln(ln 100/Rx1)= a*X1 + b ln(ln 100/Rx1)= 0.9577*1.098-2.5870

La valoarea X1 i se atribuie valoarea x1=3 X2=2.639 Rx2=39 ln(ln 100/Rx2)= a*X1 + b ln(ln 100/Rx2)= 0.9577*2.639-2.5870

La valoarea X2 i se atribuie valoarea x2=14

17

CALCARn analitic grafic 0,95 1,17 X D80 14,09 24,48 14 23

Pentru argila : X1=0.0953 Rx1=52.9 ln(ln 100/Rx1)= a*X1 + b ln(ln 100/Rx1)= 1.127*0.0953 0.556

La valoarea X1 i se atribuie valoarea x1=1.1 X2=1.0986 Rx2=7.17 La valoarea X2 i se atribuie valoarea x2=3 ln(ln 100/Rx2)= a*X1 + b ln(ln 100/Rx2)=1.127*1.0986-0.556

ngrafic=11.4/8.7

ARGILAn analitic grafic X D80 1,127 1,6377 2,498 1,31 1,6 2,4

Fin bruta: Se stie R90 =7.8, n= 1 ) ln(ln(100/R90))= n*ln90-n*lnx 2) ln(ln(100/20))= n lnd80 n lnx

18

-Se scad ecuatiile 1) si 2) -se alege un n (1.2-1.3) si se inlocuieste in relatia rezultata in urma scaderii relatiilor 1) si 2) de unde se obtine d80= 61.56m -se inlocuieste d80 in relatia 2) si se obtine : x=42.05mm

19

CAPITOLUL III Determinarea puterii de antrenare a morii

Se cunosc:

= 0.75 si

= 0.25 ; [KWh/t] (3.6)

Pentru determinarea puterii necesare antrenarii morii, se poate intrebuinta formula empirica indicata de Blanc: [kW],unde: (3.1)

C- coeficient de putere depinzand de gradul de umplere a morii, de masa corpurilor de macinare si este indicat pentru n=32/D r.p.m. si pentru captuseala neteda a morii. G- greutatea totala a corpurilor de macinare [KN]; N-puterea necesara pentru antrenarea morii [kW]; Conform tabelului 5.17, pentru bile mici de otel si un grad de umplere =0.3, coeficientul C este egal cu 0.68; [kN] [g/cm3] (3.2) (3.3)

=74 kN/m3 ;Porozitatea bilelor este =0.40 ; a=74*(1-0.4)=44.420

G=*D2*D*0.3*44.4 G=41.8248*D3 Cunoscandu-se valoarea raportului L/D=4, rezulta L= 4 ,unde : EB energia specifica de maruntire dupa Bond ; [KWh/t] K- coeficient complex de corectie ; - energia specifica de maruntire medie dupa Bond ; [KWh/ts] [KWh/ts] [KWh/t] (3.5) (3.6) D; (3.4)

[KWh/t]

[KWh/t][KWh/t] (3.7)

[KWh/t]

[KWh/t]

[KWh/ts]

, unde coeficient pentru macinarea in circuit inchis ; ( =1.3) coeficient pentru macinarea in circuit deschis ; - coeficient ce face corectia pentru mori cu diametru diferit de 2.45 ;21

(3.8)

- factor ce tine cont de efectul de aglomerare ; - factor ce tine cont ca o parte de material poate trece fara a fi macinat ; - factor cu ajutorl caruia se face trecerea de la tone scurte la tone metrice ; Pentru ca tot materialul este macinat si nu exista nici o parte care trece nemacinata Cunoscandu-se ca 1 ts = 0.907 t, rezulta ca =1.1 ; =1; =1 ;

Deoarece macinarea se realizeaza in circuit inchis

;

[KWh/ts]

[kW] (3.9) P=99 [t/h] 0.68*41.8248*D3 D=3.28 m [KWh/t]22

G=1475.89kN L= 4 N=Motorul electric de antrenare va avea puterea de :

D =12.72 m

[kW]

(3.10)

randamentul pentru transmisia intermediara, pinion de antrenare si coroana dintata, fixat pe corpul morii, egal cu 0.89 ; - randamentul pentru reductorul de viteza, cuplat cu motorul electric, egal cu 0.96 ;

[kW] [rot/min] ; [rot/min] ,unde na reprezinta turatia critica ;

(3.11)

[rot/min] ; [rot/min] ,unde no reprezinta turatia optima ;

(3.12)

[%] ; [%] ;23

unde

este turatia relativa a morii.

D[m] 3.28

L[m] 12.72

N[Kw] 1622

Nm[Kw] 1898

na[rot/min] 23

no[rot/min] 18 78

[%]

24

CAPITOLUL IV Determinarea dimensiunilor optime ale corpurilor de macinare

,in care: A80-dimensiunea materialului de alimentare, caracterizata

(4.1)prin

dimensiunea ochiului sitei prin care trec 80% din material; K- parametrul egal cu 350 pentru macinarea umeda si cu 335 pentru macinarea uscata in circuitul deschis sau inchis; -indicele energetic, rapotat la tona metrica; - densitatea materialului supus maruntirii [g/cm3]; - turatia relativa egaal cu raportul n/ncr, in %; D- diametrul util al morii [m]; In cazul nostru avem:

D80= 2460.5m K=335 [KWh/t] =11.5325

(4.2)

=

calcar+

argila

(4.3)

=2.77 [Kg/m3] =78 [%] D=3.28 m dmax=20.17 2.71 0.60 dmax=32.8Placi de blindaj Placile de blindaj servesc la protejarea corpului morii de uzura suprafetelor de lucru, provocata de corpurile triturante si de materialul de macinat. Forma geometrica a suprafetelor active ale placilor de blindaj influenteaza considerabil procesul de maruntire in morile cu bile. Aceasta se datoreaza coeficientului de frecare dintre suprafata blindajului si umplutura morii (corpuri de macinare si materialul de macinare) care contribuie la asigurarea inaltimii optime de ridicare a incarcaturii in tambur. Se poate constata o anumita analogie intre functionarea curelelor de transmisie si placile de captuseala, deoarece in ambele cazuri se transmite energie motrica unui receptor prin intermediul fortelor de frecare. Se pot folosi blindaje cu suprafete ondulate, cu suprafete striate sau cu proeminente pentru a mari coeficientul de aderenta intre suprafata de lucru a blindajului si incarcatura morii. Placile din blindaj se confectioneaza in general din otel turnat; nu se recomanda folosirea placilor din otel manganos austenitic din cauza ductilitatii lor mari, din cauza ca pot provoca ruperea suruburilor de fixare si chiar deformarea corpului morii. Cel mai indicat este otelul cu crom.

;

26

Se alege oel rezistent la uzur conform STAS 11513-88

Obiect i domeniu de aplicare Prezentul standard se refer la oeluti inoxidabile turnate n piese, utilizate la temperatura ambiant sau la temperaturi de maxim 300 C n industria chimic, alimentar, energetic, construcii navale, construcii mecanice. Tabel 5. Compoziia chimic Marca oelului 35 Mn 16 C Si Mn P max 0.32 ... 0.40 0.17 ... 0.37 1.40 ... 1.80 0.035 0.035 0.30 0.30 0.30 S max Cr max Ni max Cu max

Tabel 6. Abateri limit fa de compoziia chimic pe oel lichid Element Carbon Mangan Siliciu Abateri limit 0.02 0.05 0.02

27

Caracteristici mecanice i tehnologice ale oelutrilor Tabel 7. Valorile caracteristicilor mecanice Marca oelului Tratament Rezistena la Limita de curgere Alungirea la Gtuirea termic rupere, A5 rupere, Rm Rp0.2 Z de tratament % N/mm2 N/mm2 % termic min min min min Diametrul probei Rezilien a j/cm2 min

[mm] 25 16 N C+R 629 740 360 510 13 12 59

N normalizare; C clire; R revenire Tabel 9. Temperaturi de recoacere i duritatea HB maxim dup deformarea plastic Marc oel Temperatura de recoacere Duritatea HB max

35Mn16

650...700

229

28

Alegerea plcilor de blindaj Ablindaj=DL+ [m2] =147,89[m2]~ 148[m2] (4.4)

Ablindaj=3,143,2812,72+

Aria plcii de blindaj se alege ntre [0.2 - 1] m2; S-a ales 0.5 m2 aria plcii de blindaj. Nr. Plci de blindaj =

=

=296 plci

(4.5)

29

CAPITOLUL V Alegerea si dimensionarea utilajelor anexe din sectia de macinare

Schema instalatiei de macinare:

30

1- Moara cu bile; 2- Buncar; 3- Dozator celular rotativ; 4- Banda transportoare; 5- Separator pneumatic cu disc de imprastiere si ventilator exterior; 6- Elevator cu cupe; 7- Filtru electric; 8- Rigola pneumatica; Pentru realizarea sectiei de macinare s-au ales ca utilaje de baza: A. separator pneumatic B. buncr de alimentare C. band transportoare D. dozatorul celular rotativ E. rigol pneumatic F. elevator cu cupe G. electrofiltru

A. Separatorul pneumatic cu disc de imprastiere si ventilator exterior.

Separatorul pneumatic cu disc de mprtiere este folosit n industria silicailor i se poate clasifica n :31

-cu ventilatorul principal de circulaie a aerului amplasat n interiorul separatorului -cu ventiloatorul principal de circulaie a aerului amplasat n exteriorul separatorului. Se alege separator pneumatic centrifugal cu disc de mprastiere si ventilator principal amplasat n exterior. Se aleg supragranulaia din A, a=0,55 si supragranulaia din F, g=0,06 Se cunoaste faptul ca subgranulaia din A, b=1-a, de unde rezulta b=0.45 (5.1)

Din relatia de mai sus rezulta

= 0.05

Se cunoaste debitul de material ce alimenteaza separatorul egal cu A= 99 t/h

A=F+G , undeF- debitul de material finit ce paraseste separatorul. [t/h] G- debitul de material refuzat de separator. [t/h]

(5.2)

(5.3) Din relatia (5.3) rezulta F= 44.49t/h. Din relatia (5.2) rezulta G= 54.51t/h.

, R- gradul de recirculareR=1.23

32

B. Buncarul de alimentare

Pentru ndeplinirea funciei lor buncrele trebuie s asigure utilizarea integral a volumului util i s permit extracia continu a meterialului coninut..La golirea buncrelor pot aprea dificulti care provin att din comportarea materialelor granulare ct i din construcia prii inferioare de evacuare. Modul de golire a buncrului este influenat n mod hotrtor de dimensiunea orificiului de evacuare. Capacitatea buncarelor (5.4) (5.4) (5.5) (5.6) Se cunoaste umiditatea calcarului, Cu ajutorul relatiilor (5.4) se calculeaza 0,04 si umiditatea argilei = 33.37 t/h si =0,07.

= 11.12 t/h.

33

Cu ajutorul relatiilor (5.5) si (5.6) se calculeaza debitul umed de calcar si argila: = 34.70 t/h. = 11.9 t/h. Dimensionarea buncarelor

Se stie timpul de tampon =72 h. (5.7) Cu ajutorul relatiei (5.7) se calculeaza = 2498 t si = 857 t. (5.8) Din relatia (5.8) rezulta Stiind ca dcil=hcil , hcil_calcar=10 m dcil_calcar=10 m hcon_calcar= 7.5m. hcil_argila=7 m dcil_argila=7 m hcon_argila= 5.25 m. = 886 m3 si si ca = 323 m3. , se calculeaza :

34

C. Dozatorul celular rotativ Acest dozator este ntrebuintat pe sacar larg n industria silicailor pentru dozare de ciment, var, ipsos, mase ceramice, crbuni, pentru evacuarea prafului din cicloane , instalaii de transport pneumatic, de desprfuire. Dozatorul celular rotativ se compune dintr-un corp cilindric din font care este montat la gura de ieire a buncrului . Lateral se gsesc dou capace prevazute cu lagre care se rotete un ax care sunt fixate 2-3 palete, care mpart cilindrul n celule.Pentru a mrii reziztena la uzur, corpul i capacele aparatului sunt blindate cu materiale rezistente la uzur. La rotirea tamburului, materialele intr din buncar n celule i se deplaseaz mpreun cu acestea descarcandu-se n plnia de evacuare.

35

Debitul dozatorului celular rotativ se poate determina cu ajutorul relatiei : ,unde (5.9)

V-volumul unei celule [m3] i numrul celulelor tamburului ; n turaia tamburului [rot/min] ; coeficient de umplere; m densitatea n grmad a materialului [t/m3]; Se alege numarul de celule i=5, coeficientul de umplere al unei celule, =0,8. Stiind ca turatia tamburului ncalcar= 17 rot/min si nargila= 12 rot/min si introducand in relatia (5.9) se calculeaza:

Vcelula_dozator_calcar= 0,002 m3. Vcelula_dozator_argila= 0,001 m3.

36

D. Benzile transportoare

Transportoarele cu band flexibil continu, se utilizeaz pentru transportul materialelor granulare vrsate i uneori, al sarcinilor individuale grele (saci ,lzi) Transportoarele cu band prezint multiple avantaje : construcie simpl capacitate de transport mare (pana la 20 000 t/h) ,lungime mare de transport , viteza de transport pn la 6 m/s ,uneori chiar mai mare, nclinaii ale transportorului pn la 300 fa de orizontal pentru benzi din cauciuc cu suprafaa neted, si pn la 600 pentru benzi din cauciuc cu nervuri. Temperatura materialului de transportat poate fi cuprins ntre 230-400 0 K

37

Determinarea productivitii transportoarelor cu band i a limii benzii

B 111

Q 55 K K v m

[mm],

(5.10)

Q capacitatea de transport [t/h]; K coeficient care ine seama de unghiul de nclinaie a celui mai nclinat traseu al ramurii purttoare de material a benzii de transport; K coeficient care ine seama de forma seciunii transversale a ramurii purttoare de material a benzii de transport (plat sau jgheab); v viteza de deplasare a benzii de transport [m/s];

m - densitatea medie a materialului de transportat [t/m3].Se alege transportor cu band plat K=2 = 0 K = 1 vc = 3.3 m/s, de unde rezulta Bc = 207mm va = 2.6 m/s, de unde rezulta Ba =158 mm

Puterea transportorului cu band [kw] , unde: (5.11)

v- viteza de transport [m/s] ; f- coeficient de frecare a lagrelor se alege ntre 0.015 0.030 ; Q debit de transportat [t/h] ;38

H inaltimea [m] ; C coeficient ce depinde de lungimea de transport pentru distanta de 20 m. C = 3.3 Gm - masa rolelor i a benzilor 100 -200 Kg/m; L lungimea de transport [m] 20 m Cunoscandu-se f=0,02, Gm=160 kg/m, ccalcar=3,3 si cargila =4,5 si inlocuindu-se in relatia (5.11) se calculeaza: Nc = 6.93 kw ; Na = 6.4kw;

E. Elevatorul cu cupe Pentru transportul pe vertical sau sub un unghi mare de nclinare faa de orizontal a materialelor granulare vrsate, se ntrebuineaz elevatoarele cu cupe. Pentru sarcini individuale se folosesc elevatoarele cu leagne sau platane. Viteza de transport are o mare influen asupra procesului de ncrcare i mai ales de descrcare a cupelor, n funcie de raportul dintre valoarea forei centrifuge i a celei de gravitaie.Din acest punct de vedere se disting : -elevatoare cu descrcare centrifugal care fac parte din categoria elevatoarelor rapide ; -elevatoare cu descrcare gravitaional liber care fac parte din categoria elevatoarelor lente -elevatoare cu descrcare gravitaional dirijat, care sunt totodat elevatoare lente; -elevatoare cu descrcare mixt n general din categoria elevatoarelor rapide.

39

Puterea de antrenare a motorului elevatorului cu cupe se calculeaza cu formula: [kw] (5.12)

Se alege inaltimea elevatorului H=20 m, viteza elevatorului v=1,2 m/s. Introducand in relatia (5.12) se calculeaza puterea de antrenare: N=6.6 kw F. Electrofiltru cu placi n procedeele mecanice de desprfuire a gazelor reinerea particulelor solide aflate n suspensie este nsoit de o pierdere de presiune datorit rezistenelor hidraulice ntlnite.Un aparat care permite separarea prafului fin la temperaturi ridicate i cu un grad de separare ridicat , cu o rezisten hidraulic mic este filtrul electric.Procedeul se bazeaz pe fenomenul c particulele solide n suspensie ntr-un curent de gaz, pot fi ncrcate electric i separate din gaz, n timpul trecerii gazului brut prin filtru. O influen sensibil asupra funcionrii filtrului electric o are valoarea conductivitii electrice i a concentraiei particulelor n suspensie n curentul de gaz..Conductivitatea electric

40

a particulelor de praf poate fi mrit prin umezirea gazului brut, mpiedicnd astfel o aderen prea puternic a particulelor ncarcate negativ pe electrodul de depunere. Capacitatea de separare a unui filtru electric depinde foarte mult de viteza cu care particulele de praf se deplaseaz nspre electrodul de depunere. Gradul de separare al unui filtru electric se calculeaz cu relaia :

[%], unde gradul de separare a electrofiltrului ; w viteza de separare n electrofiltru a particulelor de praf [ m/s] ; Q debitul curentului de gaz [ m3/s] ; F suprafaa activ de depunere [ m2] ;Q Qg P

(5.13)

[Nm3/s]

(5.14)

Qg debitul de gaz ncrcat cu particule care intr n filtru [Nm3/kg]; P productivitatea separatorului [kg/s]. Se alege w ntre 0,060 i 0,080 m/s. w = 0,075 m/s Se alege Qgntre 1,6 i 2,0 Nm3/kg. Qg = 1,9 Nm3/kg Q= 39 Nm2/kg F=13,7 [m2]F 2 n L pf l pf [m2]

(5.15)

n - numrul de plci;41

Lpf lungimea unei plci; = 1 [m]; lpf limea unei plci; = 1 [m]. Inlocuind in relatia (5.15) rezulta n=6.9 placi G. Rigola pneumatic Rigola pneumatic este format dintr-un canal desprit pe toat lungimea lui, printr-o plac poroas n raportul H1/H2 = 2. Rigola este format din tronsoane de cca. 2 m lungime asamblate prin uruburi i montate cu o nclinaie de 4 10 % fat de orizontal.nclinaia este cu att mai mare cu ct sunt mai mari particulele de material i debitele curente.Materialul curge n lungul plcii poroase, fiind n permanen meninut n stare fluidizat de aerul suflat n spaiul inferior i care strbate placa poroas i stratul pulverulent de material.Aerul uscat este suflat de unul sau mai multe ventilatoare cu suprapresiunea de 2.5 5 kN/m2. Avantajele rigolei pneumatice sunt urmatoarele :construcie simpl, investiii reduse, ntreinere uoar din lips de piese n micare, consum specific redus de energie electric, gabarit mic, funcionare fr emisie de praf.

Caracteristicile rigolei: G t/ h 9 0 20 250 200 7 0 L [m] B [mm] h1 h2 aer [m3/ h] 600 Presiunea ventilatorului [kN/m2] 2.6 Puterea ventilatorului [kw] 1.7 motorului

42

43

CAPITOLUL VIAutomatizarea instalatieiNivelul atins de producia de ciment, un consum de ciment pe cap de locuitor comparabil cu al rilor dezvoltate din punct de vedere economic, n curs de stabilizare, i un export limitat la piee accesibile din punct de vedere al distanei de transport au determinat limitarea dezvoltrii extensive a industriei de ciment din Romania. Capacitile de producie existente asigur consumul intern, precum i disponibilitile necesare pentru un export eficient. Etapa urmatoare a dezvoltrii industriei de ciment trebuie s vizeze modernizarea instalaiilor existente drept principal mijloc de crestere a eficienei economice i a competitivitii. Acestea se refer la reducerea consumului energetic, creterea fiabilitii utilajelor, creterea productivitii muncii, modernizarea organizrii i conducerii produciei. Evoluia perfecionrilor tehnice arat c, i n industria de ciment progresul se realizeaz pe o spiral n care soluiile fundamentale revin n actualitate dar pe o treapt superioar. Primele tehnologii de clincherizare au fost dezvoltate n cuptoare pe vertica, au urmat apoi cele dezvoltate pe orizontal n cuptoare lungi, ca din nou s apar tehnologia de calcinare n instalaii pe vertical, n suspensie cu reducerea continu a parii rotative orizontale. Este deci de asteptat ca tehnologiile de varf ale viitorului din domeniul clincherizrii sa se dezvolte n continuare pe vertical, n cadrul unor instalaii n care ntregul proces, inclusiv clincherizarea vor avea loc n suspensie n instalaii statice cu reducerea consumului de combustibil 100 t.c.c./1000 [t] clincher. Cu tot programul realizat, n tehnologia cimentului mai exist instalaii cu randamente reduse. Instalaiile de mcinare de pretutindeni, continu sa aib randamente sczute. Imbuntirile susceptibile de aplicat se refer la reducerea plajei granulometrice a materialului la intrarea n mori prin pretensionarea n instalatii de sfrmare cu randamente superioare fat de ale celor cu bile. Pe de alt parte se urmarete mbuntirea randamentului mcinrii prin perfecionarea instalaiilor de separare a produsului finit, astfel particulele fine circulate s

44

reprezinte sub 3040% din griul recirculat. Pe aceast cale se conteaz pe o reducere a consumului de energie electric la mcinare cu 20 30 % . Informatizarea i conducerea cu ajutorul calculatoarelor a procesului de producie, ca rezultat al evoluiei tehnicii, constituie o principal verig a creterii productivitii muncii. In acest scop, eforturile specialitilor se ndreapt att spre stabilirea proceselor i asigurarea continuitii funcionrii ct i spre eliminarea variaiilor compoziionale din materia prim prin dotarea fabricilor cu instalaie de preomogenizare. In acelai timp, o implicaie a msurii menionate, o constituie preocuparea susinut pentru creterea fiabilitii aparatelor i instruirea informatic, specific a personalului. Conducerea unui proces tehnologic complex cum este procesul de fabricaie a cimentului nu poate fi conceput far a menine parametrii tehnologici constani i la o anumit valoare cerut de proces. Aceast funcie poate fi realizat dect cu ajutorul buclelor de reglare. Fie c aceste bucle sunt realizate cu regulatoare clasice cu posibilitile lor limitate, fie c sunt realizate prin intermediul sistemelor de calcul complexe n care regulatoarele clasice sunt nlocuite cu regulatoare software, buclele de reglare nu pot fi eliminate.Principalii parametri reglai n ordinea desfurrii procesului tehnologic sunt: - raportul dintre cantitile de materii prime diferite la intrarea n concasorul de materii prime se obine prin stabilirea unui raport ntre turaiile benzilor de alimentare a concasorului; - compoziia finii la ieirea din moar se obine prin dozarea materiilor prime la intrare n moar - temperatura de iesire din moar se obine prin comanda debitului de gaze recirculate prin moar; - raportul gaz pcur aer combustibil la arztorul focarului auxiliar; - presiunea la ieirea gazelor din focarul auxiliar; - temperatura gazelor la intrarea n electrofiltre; - cantitatea de fin la intrarea n schimbtorul de cldura; - turaia cuptorului; -debitele de aer ale ventilatoarelor rcitorului grtar; -presiunea n camera I a rcitorului grtar;45

- compoziia cimentului la ieirea din moara de ciment se obine prin comanda debitului de ieire. Cu ct anume trebuie modificat un parametru al unui utilaj, dac i trebuie dat de la nceput o valoare mai mare, iar apoi aceasta s fie redus treptat? In ct timp noua valoare devine stabil etc. Cu toate acestea trebuie s se ocupe cineva competent, iar acel cineva este aparatul denumit regulator. Acest aparat lucreaz de unul singur dar va trebuii s ofere utilizatorului posibilitatea de a verifica dac reglarea funcioneaz corespunzator. El va trebuii s ofere utilizatorului posibilitatea de a modifica mrimea impus ori de cate ori este necesar, s afeze valoarea mrimii impuse, n marimi fizice sau n poate si sa o compare cu valoarea marimii masurate. Dac cele doua valori sunt egale nseamna c parametrul reglat se menine constant la valoarea impus. Daca valoarea impus se modific, trebuie ca n cel mai scurt timp valoarea masurat s ia o nou valoare, egal cu cea impus. Regulatorul va avea deci un mod de lucru automat. Automatul programabil este un sistem care funcioneaz ca un automat, adic execut secvene i operaii bine stabilite, n funcie de diverse condiionri care pot apare n proces. Atributul programabil se refer la faptul c logica de funcionare a automatului nu este fix. Ea poate fi definit, adoptat sau modificat de utilizator n funcie de aplicaia concret la care este folosit echipamentul.Odat stabilit, logica de funcionare a automatului programabil este memorat de el i este legea dup care se lucreaz. In privina chimiei procesului, cercetrile se vor adncii spre descifrarea mecanismului de ntrire a cimentului, la nivel subatomic, ceea ce ar permite descoperirea legitilor acestui mecanism i influenarea lui n sensul dorit, cu eforturi energetice eseniale micorate fa de cele necesare dac se acioneaz pe cile clasice. O etap ar putea-o constitui cercetrile pentru identificarea unor noi aditivi, care ndeplinind funcia unor stimulatori s influeneze performanele cimentului n sensul dorit.

46

CAPITOLUL VIINorme de protectie a munciiInstalaiile de mrunire sunt constituite n principal din agregate mari n continu micare. Pentru evitarea accidentelor este necesar respectarea riguroas a normelor de protectie a muncii: - montarea utilajelor s se fac pe fundatii solide; - piesele in miscare s fie prevazute cu plase protectoare din srm, iar de-a lungul morilor sa fie montate parapete din profile laminate sau din lanuri; - platformele i scrile s fie prevzute cu balustrade; - n timpul funcionrii este interzis circularea pe sub moar; aceasta este permis numai prin locurile special amenajate avnd dimensiuni de un metru lime i doi metri lungime i acoperite cu aprtori din plas sau din sarm; - n timpul lucrrilor de reparaii n interiorul morii se impune blocarea utilajului pentru a se evita rotirea accidental; de asemenea, se impune ventilarea corespunzatoare a incintei morii. Circulaia prafului din atmosfer nu trebuie s depeasc 150 [mg/Nm3]. Pentru aceasta este necesar echiparea tuturor instalaiilor de mcinare i transport cu dispozitive pentru captarea prafului. Deosebit de nociv pentru sntatea oamenilor este depirea unui anumit nivel de intensitate a zgomotului. Se impun astfel msuri speciale cum ar fi: - izolarea utilajului productor de zgomot cu materiale fonoabsorbante; - aplicarea de plci fonoabsorbante pe pereii halelor n care funcioneaz utilajele; - purtarea de dopuri fonoizolante pentru protejare.

47

Bibliografie

1. M. Thaler, D. Becherescu, E.Beilich- Cuptoare si Utilaje in industria silicatilor vol II- Masini si aparate, ed. Didactica si Pedagogica, Bucuresti 1973 2. M. Georgescu, A. Puri- Tehnologia liantilor, Institutul Politehnic Bucuresti, Bucuresti 1978 3. Internet: Norme de protectie a muncii

48