Capitolul I

 

Proiectarea unei instalatii de macinare pentru obtinerea fainii brute in industria cimentului cunoscand:

♦ productivitatea P=125 [t/h];

♦ reziduu pe sita de 90[m] R₉₀= 13.3 [%];

♦ randamentul de separare

♦ raportul calcar:argila =3:1

♦ granulometriile pentru calcar si argila sunt urmatoarele:

Tabelul 1.1

Tabelul 1.2

Capitolul II

MEMORIU JUSTIFICATIV

Generalitaati

Dimensiunile si granulozitatea materialelor solide fragmentate, denumite in continuare materiale granulare au o influenta hotaratoare asupra comportarii lor in procesele tehnologice ale industriei silicatilor si a materialelor minerale, nemetalice de constructii.

Prin maruntire se urmareste modificarea dimensiunilor si granulozitatii materialelor ,astfel ca operatiile urmatoare ale procesului tehnologic precum si transformarile fizice si sau chimice sa se produca in conditii optime.

Maruntirea materialelor granulare se realizeaza prin separarea mecanica a unei grupe de molecule de altele, cu ajutorul unor forte exterioare.Ruptura corpului se produce cind solicitarea locala de intindere intrece coeziunea moleculara in acest loc.

Randamentele maruntirii

Rezistenta de rupere la intindere a corpurilor omogene si izotrope poate fi evaluate cu ajutorul relatiei:

_t

unde:

_t -este rezistenta de rupere la intindere pentru corpuri omogene si izotrope cuprinsa intre 10⁴ si 10⁵ daN/cm²

E - modulul de elasticitate, cuprins intre 10⁵ si 10⁶ daN/cm²

σ_s - energia specifica superficiala, ~10³ erg/cm²

r₀ - raza de actiune a rezultantei fortelor moleculare cuprinsa intre 5*10^-8 si 10^-7 cm.

In functie de cantitatea de energie se pot deosebii urmatoarele trei randamente:

Randamentul teoretic de maruntire

unde:

σ_s -este energia superficiala specifica ;

ΔS - cresterea suprafetei materialului granular produsa prin operatia de maruntire;

E - energia consumata de masina de maruntire.

Randamentul fizic al maruntirii

In acest caz se ia in consideratie energia specifica _f preluata de granula pana la producerea rupturii.

Randamentul fizic se exprima prin relatia:

_f

Caldura produsa in timpul deformarii corpului poate prezenta, in unele cazuri, inconveniente tehnologice.

Randamentul tehnic al maruntirii

Valoarea acestui randament este data de relatia:

_r

In care _r reprezinta energia specifica de maruntire care poate fi determinate experimental.Rezistenta la rupere reala este de 100 pana la 1000 de ori mai mica decat _t, deoarece materialele granulare tehnice sunt eterogene si de multe ori anizotrope. Ele cuprind totodata microfisuri asupra carora se concentreaza solicitarile. Cu cat este mai mica granula cu atat mai mic va fi numarul de microfisuri si defecte structurale si astfel se observa ca pe masura inaintarii procesului de maruntire a materialului creste si rezistenta lui la maruntire.

Pentru determinarea energiei tehnice necesare maruntirii,

s-au enuntat diferite ipoteze denumite legi de maruntire.

Prima exprimare matematica a unei ipoteze pentru determinarea energiei consummate in operatiile de maruntire, a fost comunicata de Rittinger, in anul 1867. Potrivit acestei ipoteze, energia necesara este proportionala cu suprafata creata prin maruntire

E_R= S = C_R* D²

In anul 1874, V.L.Kirpiciev si in anul 1885 F.Kick au emis ipoteza ca energia de maruntire corespunde valorii necesare pentru deformarea corpului pana la limita de rupere sub actiunea fortelor exterioare:

E_K = C_K*D³

In anul 1952 F.C. Bond a publicat asa numita teorie a treia de maruntire care se situeaza intre ipoteza suprafetelor si cea a volumelor.

Din punct de vedere fizic, aceasta teorie presupune ca energia transmisa corpului de maruntit printr-un efort de compresiune si /sau de forfecare, se repartizeaza la inceput in masa sa si este, in consecinta, proportionala cu D³;odata cu apariatia de fisuri in suprafata, energia transmisa corpului se concentreaza pe suprafetele fisurilor, devenind atunci proportionala cu D².

Teoria a treia a lui Bond se exprima prin relatia :

E_B = C_B* D^2.5

sau raportata la o tona de material maruntit de la D₈₀ initial al materialului granular la d₈₀ la iesirea din masina de maruntire cu relatia:

E_B = K_B [kWh/t.s].

Prin d₈₀ respectiv D₈₀ se exprima dimensiunile in microni ale ochiurilor sitei la care corespund trecerii de 80% ale materialului.

K_B - indice energetic de maruntire - reprezinta energia necesara pentru maruntirea unei tone scurte dintr-un material de la dimensiunea infinit de mare la 80% trecere prin sita cu ochiuri de 100m.

Clasificarea masinilor de maruntire

Masinile de maruntire pot fi clasificate dupa mai multe criterii si anume:

- domeniul de maruntire

- principiul de functionare;

- natura procedeului tehnologic.

In functie de domeniul de maruntire masinile de maruntire se impart in general in 4 grupe:

a)        concasoare: produsul ≥ 5 mm;

b)        granulatoare si mori intermediare: produsul 0.5 mm - 5mm;

c)        mori fine: produsul 5m -500m;

d)        mori foarte fine: produsul ≤ 5m.

Dupa principiul de functionare masinile de maruntire se impart in doua grupe mari:

I .masini cu actiunea principala de strivire:

A - concasoare cu falci;

- concasoare cu con sau giratoare;

- conacsoare cu melc;

- concasoare si mori cu cilindrii;

B - granulatoare si mori cu corpuri rostogolitoare:

- colerganguri;

- mori centrifuge cu bile;

- mori pendulare;

- mori cu inel vertical si valturi;

- mori cu disc orizontal si valturi;

- mori cu inel orizontal si bile;

C - mori cu pietre.

II.masini cu actiunea principala de lovire:   

A - concasoare si mori cu ciocane

- concasoare si mori cu impact

- dezintegratoare

- mori cu jet

B -mori cu tambur rotativ cu corpuri de macinare libere (bile,cuburi, vergele etc.)

-morile vibratoare cu corpuri de macinare libere

Maruntirea materialelor in mori cu bile cu tambur rotativ se realizeaza prin efectul combinat de lovire si de frecare a unor corpuri de macinare libere.

Moara cu tambur rotativ

Morile cu tambur rotativ cunoscute sub denumirea generala de mori cu bile sunt destinate macinarii in domeniul fin si ultrafin a materialelor moi cu duritate medie, dure si casante.Se compun in esenta dintr-un tambur cilindric sau uneori clindro-conic, care se roteste in jurul axului sau orizontal. Corpurile de macinare impreuna cu materialul de maruntit ocupa intre 20 si 40% din volumul util al morilor cu tambur.

Morile cu tambur rotativ prezinta urmatoarele avantaje in expluatare:

- posibilitatea de a macina fin materiale avand aptitudini la macinare foarte diferite;

- obtinerea unor productivitati ridicate, depasind 200t/h, la finete inaintata de maruntire, caracterizate    de exemplu printr-un reziduu de 10% pe sita de 0.090 mm;

- reglarea usoara a finetei de macinare a produsului;

- mentinerea productivitatii la un nivel aproape constant prin completarea si reclasarea periodica a corpurilor de macinare;

-siguranta in expluatare (fiabilitate) ridicata -grad de functionare extensive 7500-7800 ore/an.

Dezavantajele sunt urmatoarele

-consumuri specifice de energie si de metal importante, in general intre 10 si 70kWh/t respective intre 0.5 si 1.5 kg metal/t, in functie de aptitudinea materialului la macinare si gradului de finete cerut si de calitatea metalelor corpurilor de macinare intrebuintate;

-gabarit si masa constructiva specifica mari - cost ridicat al investitiei;

-zgomot puternic in timpul functionarii.

Clasificarea morilor cu bile cu tambur rotativ

Dupa raportul L/D morile se impart in:

a)    mori tubulare cu bile 2<L/<7,

b)    mori cu bile 0.5<L/D<2,

c)    mori "Aerofall" si mori "Hadsel" 0.2 <L/D<0.5

dupa procedeul tehnologic

a)    mori pentru macinare umeda (>30%H2O),

b)    mori uscatoare pentru macinare semiumeda (<15%H2O),

c)    mori pentru macinare uscata (<1%H2O)

dupa modul de evacuare a produsului macinat din moara

a) mori cu evacuare axiala prin fusul morii

b) mori cu evacuare periferica la capatul morii

c) mori cu evacuare periferica in treimea mijlocie a lungimii cu alimentare prin ambele capete ale morii

dupa procedeul de maruntire

a) procedeul discontinuu cand sarja de material este introdusa in moara si macinata pana ajunge la finetea dorita. Se foloseste pentru debite mici de ordinul sutelor de kg/h;

b) procedeul continuu in circuit deschis, la care materialul trece o singura data prin moara.Macinarea poate fi pe cale uscata sau pe cale umeda .Se foloseste in general pentru debite de ordinul zecilor de t/h ;

c) procedeul continuu in circuit inchis, cu recirculatia unei parti din material, care a trecut prin moara, insa a ramas insuficient maruntit.Aceste mori sunt intotdeauna urmate de un clasor, care separa produsul morii in doua fractii:una grosiera care este reintrodusa in moara si una fina care reprezinta produsul finit.Se foloseste pentru debite pana la 200-300 t/h.

Morile, functionand in circuit inchis, pot fi cu evacuare pneumatica si transportul pneumatic al materialului de la moara la clasor sau cu evacuare prin curgere si transportul mecanic, prin elevator cu cupe la clasor.Uneori se combina aceste doua metode la ansamblul mori- uscatoare.

Macinarea clincherului in mori cu bile

Operatia de macinare presupune un mare consum de energie. Morile cu bile sunt agregate de randament scazut (5-10%), el fiind cu atat mic cu cat finetea de macinare este mai mare. In acest caz se are in vedere posibilitatea de marire a productivitatii luandu-se in considerare mai multi factori:

-parametrii constructivi si functionali ai morii;

-parametrii de alimentare a materialelor supuse macinarii;

-automatizarea instalatiei.

Productivitatea morilor cu bile creste odata cu dimensiunile lor, decat cu puterea consumata, rezultand astfel ca la acelasi consum de energie, pentru aceeasi suprafata specifica a cimentului, este macinata o calitate de material care e cu atat mai mare cu cat morile sunt mai mari.

Aceasta operatie este una dintre cele mai importante din fluxul tehnologic de obtinere a cimentului portland deoarece odata cu clincherul sunt macinate si gipsul si eventual alte adaosuri realizandu-se astfel si o omogenizare a acestora. Macinarea la parametrii convenabili de suprafata specifica si spectru granulometric determina calitatea ridicata a cimentului

Capitolul III

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A MORII TUBULARE CU BILE

3.1 Caracterizarea granulometrica a materiilor prime (calcar + argila)

Aspecte teoretice

Caracterizarea granulometrica a amestecului se face prin analiza granulometrica (bazata pe operatia de clasare volumetrica sau gravimetrica ) sau pe baza unor functii teoretice de repartitie granulometrica.

Distributia granulometrica reprezinta unul din factorii importanti ce determina in tehnologia cimentului, ceramicii si refractarelor, indicii de calitate ai semifabricatelor si produselor finale.

De obicei, in practica industriala caracterizarea cantitativa a unui amestec polidispers din punct de vedere granulometric se face prin valorile reziduurilor pe una, eventual doua site sau/si prin valoarea suprafetei specifice. In anumite cazuri, cantitatea de informatii este suficienta - pe baza acestei metodologii. In acelasi timp, in cele mai multe cazuri, acest mod simplu de abordare nu poate furniza, calitativ si cantitativ, informatia necesara unei procesari optimale a materiilor prime. Repercusiunea negativa se poate resimti - in cazul unui proces tehnologic tip - in operatii de: maruntire-macinare, omogenizare, transfer termic in strat filtrant, fluidizat sau suspensie, presare.

Clasarea (volumetrica sau gravimetrica) poate avea ca scop:

-separarea granulelor care depasesc o limita superioara sau care nu ating o marime limita (superioara sau inferioara);

-separarea in mai multe fractii granulometrice pentru determinarea suprafetei specifice a materialului granular.

Distributia granulometrica a dispersiilor granulare se determina, in functie de marimea particulelor, cu ajutorul urmatoarelor metode de analiza:

-cernerea uscata sau umeda;

-separarea pneumatica in camp gravitational si in camp centrifugal;

-levigarea;

-sedimentarea in camp gravitational si camp centrifugal;

-determinarea la microscopul optic a ponderii diferitelor particule, dupa dimensiuni;

-dispersia unui fascicol laser.

Din efectuarea multor analize granulometrice a rezultat ca distributia marimii particulelor urmeaza destul de exact o lege simpla, denumita legea distributiei granulometrice. In acest caz se indica totalitatea particulelor mai mici sau mai mari decat ochiul sitei, spre deosebire de exprimarea diferentiala care da numai marimea unei fractiuni granulometrice dintre doua site consecutive.

Una din relatiile matematice cele mai mult folosite pentru determinarea distributiei granulometrice cumulative a dispersiilor grosiere este legea Rosin-Rammler-Sperling (cunoscuta ca legea R.R.S.):

[%] (3.1)

unde R_x = procentul granulelor mai mari decat x (reziduu cumulativ);

x = dimensiunea granulelor (marimea ochiului sitei), in mm sau mm;

n = parametru granulometric (indice de uniformitate);

x' = dimensiunea (diametrul) caracteristica a particulelor (indica gradul de finete a dispersiei).

Cand x = x' Þ R_x =36.8%

Legea RRS poate fi reprezentata grafic in diagrama Bennet. Prin logaritmare dubla a ecuatiei (3.1) se obtine relatia liniara:

(3.2)

Suprafata specifica a unei dispersii se poate calcula cu relatia:

[m²/Kg] (3.3)

unde:

r densitatea materialului [Kg/m³];

DR_i = cantitatea de particule intre doua site consecutive, [%];

x_mi = dimensiunea medie a particulelor unei clase granulometrice, [m] (x_mi = (x_i + x_i+1)/2)

Stabilirea curbei de distributie granulometrica

Tabelul 1. Distributiile granulometrice ale materiilor prime   

1.Metoda analitica

Ecuatia (3.2) arata o dependenta liniara intre ln(ln 100/R_x) si ln x, deci ecuatia (3.2) se poate scrie :

(3.4)

unde s-a notat Y = ln(ln 100/R_x); X = ln x, a = n si b = - n^.ln x' .

Determinarea constantelor a si b se face pe baza datelor experimentale (masuratorilor de distributie).

Relatiile de calcul pentru determinarea constantelor a si b, sunt :

(3.5)

in care N reprezinta numarul de date (masuratori) experimentale.

Se completeaza tabelele corespunzatoare fiecarei distributii urmand apoi calcularea constantelor a si b.

Tabel 2. Sumele corespunzatoare calculului constantelor a si b (cazul argilei)

Obtinerea sistemului:

a7.709 + b7 = -4.867

a18.688 + b7.709 = 4.713

Dupa rezolvarea sistemului se obtine:

a = 0.987 Þ n = 0.987

b = -1.781 Þ x' = 6.07mm

D₈₀ = 9.815 mm

Tabel 3. Sumele corespunzatoare calculului constantelor a si b (cazul calcarului)

Obtinerea sistemului:

13.167a + 7b = -4.519

28.452a + 13.167 b= -1.317

Dupa rezolvarea sistemului se obtine:

a = 1.949 Þ n = 1.949

b = -4.3115 Þ x' = 9.1348mm

D₈₀ = 11.682 mm

2.Metoda grafica

Datele experimentale se reprezinta grafic (sub forma de puncte), in diagrama Bennet determinandu-se astfel din diagrama n si x'; unde n reprezinta panta dreptei Y = a^.X + b.

Calculul parametrului n:

-cazul argilei: n= 0.9877

-cazul calcarului: n= 1.949

Tabel 4.Valorile parametrilor obtinute prin ambele metode de calcul   

Faina bruta

Se stie R₉₀ Þ ln ln =n ln90- n lnx' x'=33.92 mm

1 ) lnln= n lnx-n lnx'

2) lnln = n lnd₈₀ - n lnx'

d₈₀ = 48.75 m

3.2 Stabilirea diametrului si lungimii morii, a turatiei si a puterii de antrenare.

Calculul puterii se realizeaza cu urmatoarea relatie

N=PE_B=CG [kW] (3.6)

Unde:

N=puterea, [kW];

P=productivitatea, [t/h];   

C=coeficient de putere ce depinde de gradul de umplere al morii si de natura bilelor;

G=greutatea totala a corpurilor de maruntire, [kN];

D=diametrul interior, [m];

E_B=energia specifica de maruntire dupa Bond, [kWh/t].

Calculul energiei specifice medii,

= P_calcar E_{B calcar} + P_argila E_{B argila}    (3.7)

unde:

P_calcar, P_argila=fractiile gravimetrice a materialelor calcar,respectiv argila

P_calcar=0.75

P_argila=0.25

E_{B calcar}=k_Bcalcar() [kWh/t_scurta] (3.8)

unde: k_Bcalcar=11,31 kWh/t_scurta

d₈₀=48.75 mm

D₈₀calc=11682 mm

E_{B calcar}= 15.15 kWh/t_scurta

E_{B argila}=k_Bargila() [kWh/t_scurta] (3.9)

unde: k_Bargila=7,1 kWh/t_scurta

d₈₀=48.75mm

D₈₀arg=9874 mm

E_{B arg}= 13.72kWh/t_scurta

Calculul lui k':

k'=f₁f₂f₃f₄f₅f₆ (3.10)

unde:

f₁=factor de corectie pentru macinarea in circuit inchis (f₁=1.3);

f₂=factor de corectie in circuit deschis (f₂=1);   

f₃=factor de corectie pentru mori cu diametrul diferit de 2.45 m;

f₄=factor de corectie pentru macinarea foarte fina;

f₅=factor de corectie ce tine cont ca o parte din material poate iesii din moara nemacinat (f₅=1);

f₆=factor ce face transformarea din t_scurta in t (f₆=1.1)

Se considera:

f₃=(2.45/D)^0.2

f₄= unde:d=x^'faina=39.25 mmf₄=1,1

k'=1.544D^-0,2

Calculul energiei specifice de maruntire, E_B:

E_B = k' (3.11)

E_B = 21.18 D^-0,2 kWh/t=18.17kWh/t

Calculul lui G

G= Lj _a [kN]    (3.12)

unde:

j=gradul de umplere;

_a=densitatea aparenta a bilelor, [kN/m³]

L=lungimea morii, [m].

Se alege raportul L/D= 5 → L=5D

_a (3.13)

unde: =porozitatea (

=greutatea specifica ( =76kN/m³);

ρ_a=44.4 [KN/m³]

G = 13.6D³ kN

In urma calculelor: D=2.14m→L=2.78 m

G= 1332 kN

E_B= 18.17 kWh/t

N= 1969 kW

Calculul puterii motorului , N_m

N_m=N/h_R h_T [kW] (3.14)

in care: h_R=randamentul reductorului

h_T=randamentul de transmisie

h_R

h_T

N_m=2305 kW

Calculul turatiei, n:

n == 15.38 [rot/min]

Calculul turatiei critice, n_cr

n_cr== 20.14 [rot/min]

Calculul turatiei relative, ψ

Tabel 5. Centralizarea marimilor intrate   

Tabel 6. Centralizarea marimilor calculate

3.3 Alegerea blindajului si calculul dimensiunii corpurilor de macinare

Placile de blindaj

Placile de blindaj au rol in protejarea corpului morii de uzura suprafetelor de lucru, provocata de corpurile triturnate 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 datoreste coeficientului de frecare dintre suprafata blindajului si umplutura morii care contibuie la asigurarea inaltimii optime de ridicare a incarcaturii in tambur.

Pentru a asigura ridicarea incarcaturii in vederea obtinerii unui unghi de desprindere α de aproximativ 55º este necesar ca, coeficientul de frecare intre suprafata neteda a blindajului si incarcatura sa fie de cel putin 0.663.

Daca se inlocuieste blindajul neted printr-un blindaj in trepte reletia intre incarcatura si blindaj se va caracteriza printr-un coeficient de adeziune.Unghiul optim de inclinare β al treptei blindajului este unghiul care asigura egalitatea intre coeficientul de adeziune bile -blindaj si bile -material .

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. Pentru repartizarea corpurilor de macinare pe lungimea morii dupa marimile lor se folosesc captuseli sortatoare conice.Acest blindaj da rezultate bune numai pentru material cu granulatia sub 10 mm.

Placile de blindaj se confectioneaza de obicei din otel turnat, nu se recomanda folosirea placilor din otel manganos austenitic (12-16 % Mn)

Se alege otel rezistent la uzura conform STAS 11513-88

Obiect si domeniu de aplicare

Prezentul standard se refera la oteluti inoxidabile turnate in piese, utilizate la temperatura ambianta sau la temperaturi de maxim 300º C in industria chimica, alimentara, energetica, constructii navale, constructii mecanice.

Tabel 5. Compozitia chimica

Tabel 6. Abateri limita fata de compozitia chimica pe otel lichid

Caracteristici mecanicesi tehnologice ale oteltrilor

Tabel 7. Valorile caracteristicilor mecanice

N -normalizare; C -calire; R -revenire

Tabel 9. Temperaturi de recoacere si duritatea HB maxima dupa deformarea plastica

Calculul ariei blindajului

A_b = πDL + 2πD²/4 [m²] (3.17)

A_b = 25.868 m²

S-a ales: lungimea placii de blindaj, L=1m

atimea placii de blindaj, l=0.8m

Aria unei placi de blindaj: A_pb = 0.56 m²

Nr.placi = A_b/ A_pb (3.18)

Nr.placi = 46.192

Calculul corpurilor de macinare (bile mici din otel)

d_max = [mm] (3.19)

unde:

A₈₀ - dimensiunea materialului de alimentare, caracterizat prin dimensiunea ochiului sitei prin care trece 80% din material;

K - parametru egal cu 335 pentru macinare uscata in circuit deschis sau inchis;

K_Bm - indice energetic, raportat la tone metrice;

ρ - densitatea materialului supus marunutirii, [g/cm³];

ψ - turatia relativa, [%];

D - diametrul util al morii, [m].

ψ =76 %

A₈₀ = 0.25D_80argila + 0.75 D_80calcar

A₈₀ = 11 229

K_Bm = 1.1(0.25K_Bargila + 0.75K_Bcalcar)

K_Bm = 11.531 kWh/t

D = 2.14m ; = 2.575g/cm³

d_max ≈ 91mm

S_b=25.87

n_placa=32.337

Capitolul IV

ALEGEREA SI DIMENSIONAREA UTILAJELOR ANEXA DIN SECTIA DE MACINARE

Utilajele tehnologice de baza din sectia de macinare sunt:

-separator pneumatic

-buncar de alimentare

-banda transportoare scurta

-dozatorul celular rotativ

-rigola pneumatica

-elevator cu cupe

-electrofiltru

1.Separatorul pneumatic dinamic cu disc de imprastiere

Separatorul pneumatic cu disc de imprastiere este folosit in industria silicatilor si se poate clasifica in :

-cu ventilatorul principal de circulatie a aerului amplasat in interiorul separatorului

-cu ventiloatorul principal de circulatie a aerului amplasat in exteriorul separatorului.

Se alege separator pneumatic centrifugal cu disc de imprastiere si ventilator principal amplasat in exterior.

Materialul de clasat este introdus in separator prin conducta de alimentare 1 si cade pe discul de imprastiere 2, antrenat de un motor electric cu viteza reglabila.Deasupra discului de imprastiere sunt fixate paletele de reglare 3.Particulele fine sunt antrenate de curentul de aer ascendent produs de ventilatorul principal exterior 5 ;viteza curentului de aer este influentata de pozitia si viteza periferica a paletelor ventilatorului de franare 3.Particulele mai mari cad pe suprafetele deflectoare 4 si se intalnesc cu curentul de aer recirculat, care antreneaza in miscarea sa ascendenta particulele mai fine.Curentul de aer incarcat cu particule solide fine trece prin cicloanele 6 unde cea mai mare parte a particulelor solide se separa de curentul de aer si cad in rigola pneumatica sau transportorul elicoidal 7.Particulele mari neantrenate de curentul de aer cad in palnia 8 de unde sunt readuse in moara.

Reglarea finetei de separare se poate realiza prin modificarea turatiei paletelor ventilatorului de franare prin deplasarea lor radiala sau prin rotirea lor pe plan orizontal in jurul axului lor vertical precum si prin reglarea debitului curentului principal de aer.

Se poate introduce aer rece sau aer incalzit prin racordul A pentru racirea sau pentru uscarea materialelor in timpul separarii.Excesul de aer se evacueaza prin racordul B in atmosfera prin intermediul unui filtru.

Productivitatea P=125 t/h

R₉₀= 11.5 separator tip numarul 28

Tab. 1 Caracteristicile separatorului pneumatic dinamic cu disc de imprastiere

2 Buncarul de alimentare

Pentru indeplinirea functiei lor buncarele trebuie sa asigure utilizarea integrala a volumului util si sa permita extractia continua a meterialului continut..La golirea buncarelor pot aparea dificultati care provin atat din comportarea materialelor granulare cat si din constructia partii inferioare de evacuare.

Modul de golire a buncarului este influentat in mod hotarator de dimensiunea orificiului de evacurae.

Pentru intocmirea unui bilant de materiale se fac urmatoarele notatii :

A     debitul de material cu care se alimenteaza clasorul [t/h] ;

F- debitul produsului finit obtinut din clasor [t/h] ;

G- debitul de material refuzat de clasor [t/h] ;

a- supragranulatia din A ;

b-subgranulatia din A ;

f- subgranulatia din g;

g- supragranulatia din F;

η- randamentul clasorului;

A=G+F    (4.1)

F= [t/h] G= [t/h] (4.2)

A=P=125 t/h

se allege: f=0.4

g=0.07

a=0.45

b=1-a = 0.55

F=32.71 t/h ; G=33.79 t/h ; A=125 t/h

Capacitatea buncarelor

Q_c=0.75*F [t/h]

Q'_c= Q_c (1+U_calcar %) Q'_a = Q_a (1+U_argila %) (4.3)

Se alege U_calcar = 5%

U _argila = 6%

Q_c=93.75 t/h Q_a = 31.25 t/h

Q'_c = 98.437 t/h Q'_a = 33.125 t/h

Dimensionarea buncarelor

Timpul de tampon τ =48h

M_c = τ* Q'_c [t] M_a = τ* Q'_a [t] (4.4)

M_c = 4725 t M_a = 1590 t

Vb_c = M_c/ _c [ m³] Vb_a = M_a/ _a [m³]    (4.5)

Vb_c = 1756.5 m³ Vb_a = 591 m³

h _con = 0.8*h _cilindru [m]

V_c = h_cil D²/4 +h_con* D²/3 D =23.65 V_a = h_cil D²/4 +h_con* D²/3 D = 4 m (4.6)

V_{con calcar}=292m³    h_{con calcar}=11.825

V_{con argila}=98.44m³    h_{con argila}=6.86

3 Transportorul cu banda

Transportoarele cu banda flexibila continua, se utilizeaza pentru transportul materialelor granulare varsate si uneori, al sarcinilor individuale grele (saci ,lazi)

Transportoarele cu banda prezinta multiple avantaje : constructie simpla capacitate de transport mare (pana la 20 000 t/h) ,lungime mare de transport , viteza de transport pana la 6 m/s ,uneori chiar mai mare, inclinatii ale transportorului pana la 30⁰ fata de orizontala pentru benzi din cauciuc cu suprafata neteda, si pana la 60⁰ pentru benzi din cauciuc cu nervuri. Temperatura materialului de transportat poate fi cuprinsa intre 230-400 ⁰ K

Determinarea productivitatii transportoarelor cu banda si a latimii benzii

Capacitatea maxima de transport a unui transportor cu banda de cauciuc este data de relatia :

Q = K * K *v* _m *(0.009B- 0.5)² [t/h] in care: (4.7)

K - coeficient care tine seama de unghiul de inclinatie al celui mai inclinat traseu al ramurii purtatoare de material a benzii de transport

K- coeficient care tine seama de forma sectiunii transversale a ramurii purtatoare de material a benzii de transport

Ρ_m- densitatea medie a materialului de transportat [t/m²] ;

B - latimea benzii de transport [m] ;

v- viteza de deplasare a benzii de transport [m/s] ;

B = 111 [mm] (4.8)

Se alege transportor cu banda plata

K=2

K

V_c = 2 m/s B_c = 390 mm

V_a = 2.5 m/s B_a =254 mm

Puterea transportorului cu banda

N= [kw] (4.9)

v- viteza de transport [m/s] ;

f- coeficient de frecare a lagarelor - se alege intre 0.015 - 0.030 ;

Q - debit de transportat [t/h] ;

H - iinaltimea [m] ;

C - coeficient ce depinde de lungimea de transport pentru distanta de 20 m. C = 3.3

G_m - masa rolelor si a benzilor 100 -200 Kg/m;

L - lungimea de transport [m] - 20 m

Nc = 4.6 kw ; Na = 3 kw

4. Dozatorul celular rotativ

Acest dozator este intrebuintat pe sacara larga in industria silicatilor pentru dozare de ciment, var, ipsos, mase ceramice, carbuni, pentru evacuarea prafului din cicloane , instalatii de transport pneumatic, de desprafuire.

Dozatorul celular rotativ se compune dintr-un corp cilindric din fonta care este montat la gura de iesire a buncarului . Lateral se gasesc doua capace prevazute cu lagare care se roteste un ax care sunt fixate 2-3 palete, care impart cilindrul in celule.Pentru a marii reziztenta la uzura, corpul si capacele aparatului sunt blindate cu materiale rezistente la uzura.

La rotirea tamburului, materialele intra din buncar in celule si se deplaseaza impreuna cu acestea descarcandu-se in palnia de avecuare.

Debitul dozatorului celular rotativ se poate determina cu ajutorul relatiei :

Q = V*i*n*60*φ*ρ_m [t/h] (4.10)

V-volumul unei celule [m³]

i - numarul celulelor tamburului ;

n - turatia tamburului [rot/min] ;

- coeficient de umplere;

_m - densitatea in gramada a materialului [t/m³];

n = (65- 70)% *n_crt [rot/min]

n_crt = 23.66 rot/min n = 16.08 rot/min

_m = 2820 kg/m³

V_c = 9.2 m³

V_a = 3.1 m³

5 Rigola pneumatica

Rigola pneumatica este formata dintr-un canal despartit pe toata lungimea lui, printr-o placa poroasa in raportul H₁/H₂ = 2. Rigola este formata din tronsoane de cca. 2 m lungime asamblate prin suruburi si montate cu o inclinatie de 4 - 10 % fata de orizontala.Inclinatia este cu atat mai mare cu cat sunt mai mari particulele de material si debitele curente.Materialul curge in lungul placii poroase, fiind in permanenta mentinut in stare fluidizata de aerul suflat in spatiul inferior si care strabate placa poroasa si 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 :constructie simpla, investitii reduse, intretinere usoara din lipsa de piese in miscare, consum specific redus de energie electrica, gabarit mic, functionare fara emisie de praf.

Tab.2 Caracteristicile rigolei pneumatice

6. Elevatorul cu cupe

Pentru transportul pe verticala sau sub un unghi mare de inclinare fata de orizontala a materialelor granulare varsate, se intrebuinteaza elevatoarele cu cupe.

Pentru sarcini individuale se folosesc elevatoarele cu leagane sau platane.

Viteza de transport are o mare influenta asupra procesului de incarcare si mai ales de descarcare a cupelor, in functie de raportul dintre valoarea fortei centrifuge si a celei de gravitatie.Din acest punct de vedere se disting :

-elevatoare cu descarcare centrifugala care fac parte din categoria elevatoarelor rapide ;

-elevatoare cu descarcare gravitationala libera care fac parte din categoria elevatoarelor lente

-elevatoare cu descarcare gravitationala dirijata, care sunt totodata elevatoare lente;

-elevatoare cu descarcare mixta in general din categoria elevatoarelor rapide.

Productivitatea elevatoarelor cu cupe se determina cu ajutorul unei relatii identica cu cea a transportorului cu cupe basculante :

Q = 3.6**v* _v [t/h] (4.11)

i - capacitatea cupei in litrii ;

a - distanta intre cupe [m] ;

v - viteza de deplasare a cupelor [m/s] ;

_v - densitatea in gramada a materialului varsat [t/m³];

ψ - coeficient de umplere a cupelor.

a= 2.5

= 0.4 - 0.6 se alege

v = 0.2 - 0.4 m/s se alege v = 0.3 m/s

ρ_v = ψ * ρm ρv = 1.54 kg/m³

= 378 [ l]

Puterea elevatorului

N = (1.15+k₂*k₃*v) [kw/h] (4.12)

Q - debitul [t/h] ;

H - inaltimea la care trebuie sa ridicam [m] ;

K₂ - 0.35

K₃ = 1.6

V = 1.5 m/s

N = 14.9 Kw/h

7. Electrofiltrul

In procedeele mecanice de desprafuire a gazelor retinerea particulelor solide aflate in suspensie este insotita de o pierdere de presiune datorita rezistentelor hidraulice intalnite.Un aparat care permite separarea prafului fin la temperaturi ridicate si cu un grad de separare ridicat , cu o rezistenta hidraulica mica este filtrul electric.Procedeul se bazeaza pe fenomenul ca particulele solide in suspensie intr-un curent de gaz, pot fi incarcate electric si separate din gaz, in timpul trecerii gazului brut prin filtru.

O influenta sensibila asupra functionarii filtrului electric o are valoarea conductivitatii electrice si a concentratiei particulelor in suspensie in curentul de gaz..Conductivitatea electrica a particulelor de praf poate fi marita prin umezirea gazului brut, impiedicand astfel o aderenta prea puternica a particulelor incarcate negativ pe electrodul de depunere.

Capacitatea de separare a unui filtru electric depinde foarte mult de viteza cu care particulele de praf se deplaseaza inspre electrodul de depunere.

Gradul de separare al unui filtru electric se calculeaza cu relatia :

η - gradul de separare a electrofiltrului ;

w - viteza de separare in electrofiltru a particulelor de praf [ m/s] ;

Q - debitul curentului de gaz [ m³/s] ;

F - suprafata activa de depunere [ m²] ;

F= 2*n_p*l_pf*L_pf     (4.14)

w = 0.06-0.08 se alege w = 0.07 m/s

Q = Q _gaz Nm³/kg *P kg/s Q m/s

Q_g = 1.6- 2 Q_g = 1.8 Nm³/kg _produs

Q = 225 m³/s

F = 2915

n_p =121

L_pf = 1 m

l_pf = 1

Capitolul V

AUTOMATIZAREA INSTALATIEI

Nivelul atins de productia de ciment, un consum de ciment pe cap de locuitor comparabil cu al tarilor dezvoltate din punct de vedere economic, in curs de stabilizare, si un export limitat la piete accesibile din punct de vedere al distantei de transport au determinat limitarea dezvoltarii extensive a industriei de ciment din Romania. Capacitatile de productie existente asigura consumul intern, precum si disponibilitatile necesare pentru un export eficient.

Etapa urmatoare a dezvoltarii industriei de ciment trebuie sa vizeze modernizarea instalatiilor existente drept principal mijloc de crestere a eficientei economice si a competitivitatii. Acestea se refera la reducerea consumului energetic, cresterea fiabilitatii utilajelor, cresterea productivitatii muncii, modernizarea organizarii si conducerii productiei.

Evolutia perfectionarilor tehnice arata ca, si in industria de ciment progresul se realizeaza pe o spirala in care solutiile fundamentale revin in actualitate dar pe o treapta superioara.

Primele tehnologii de clincherizare au fost dezvoltate in cuptoare pe verticaa, au urmat apoi cele dezvoltate pe orizontala in cuptoare lungi, ca din nou sa apara tehnologia de calcinare in instalatii pe verticala, in suspensie cu reducerea continua a partii rotative orizontale. Este deci de asteptat ca tehnologiile de varf ale viitorului din domeniul clincherizarii sa se dezvolte in continuare pe verticala, in cadrul unor instalatii in care intregul proces, inclusiv clincherizarea vor avea loc in suspensie in instalatii statice cu reducerea consumului de combustibil 100 t.c.c./1000 [t] clincher.

Cu tot programul realizat, in tehnologia cimentului mai exista instalatii cu randamente reduse. Instalatiile de macinare de pretutindeni, continua sa aiba randamente scazute. Imbunatatirile susceptibile de aplicat se refera la reducerea plajei granulometrice a materialului la intrarea in mori prin pretensionarea in instalatii de sfaramare cu randamente superioare fata de ale celor cu bile. Pe de alta parte se urmareste imbunatatirea randamentului macinarii prin perfectionarea instalatiilor de separare a produsului finit, astfel particulele fine circulate sa reprezinte sub 30-40% din grisul recirculat. Pe aceasta cale se conteaza pe o reducere a consumului de energie electrica la macinare cu 20 - 30 % .

Informatizarea si conducerea cu ajutorul calculatoarelor a procesului de productie, ca rezultat al evolutiei tehnicii, constituie o principala veriga a cresterii productivitatii muncii. In acest scop, eforturile specialistilor se indreapta atat spre stabilirea proceselor si asigurarea continuitatii functionarii cat si spre eliminarea variatiilor compozitionale din materia prima prin dotarea fabricilor cu instalatie de preomogenizare. In acelasi timp, o implicatie a masurii mentionate, o constituie preocuparea sustinuta pentru cresterea fiabilitatii aparatelor si instruirea informatica, specifica a personalului.

Conducerea unui proces tehnologic complex cum este procesul de fabricatie a cimentului nu poate fi conceputa fara a mentine parametrii tehnologici constanti si la o anumita valoare ceruta de proces. Aceasta functie poate fi realizata decat cu ajutorul buclelor de reglare. Fie ca aceste bucle sunt realizate cu regulatoare clasice cu posibilitatile lor limitate, fie ca sunt realizate prin intermediul sistemelor de calcul complexe in care regulatoarele clasice sunt inlocuite cu regulatoare software, buclele de reglare nu pot fi eliminate.Principalii parametri reglati in ordinea desfasurarii procesului tehnologic sunt:

- raportul dintre cantitatile de materii prime diferite la intrarea in concasorul de materii prime - se obtine prin stabilirea unui raport intre turatiile benzilor de alimentare a concasorului;

- compozitia fainii la iesirea din moara se obtine prin dozarea materiilor prime la intrare in moara

- temperatura de iesire din moara - se obtine prin comanda debitului de gaze recirculate prin moara;

- raportul gaz - pacura - aer - combustibil la arzatorul focarului auxiliar;

- presiunea la iesirea gazelor din focarul auxiliar;

- temperatura gazelor la intrarea in electrofiltre;

- cantitatea de faina la intrarea in schimbatorul de caldura;

- turatia cuptorului;

-debitele de aer ale ventilatoarelor racitorului gratar;

-presiunea in camera I a racitorului gratar;

- compozitia cimentului la iesirea din moara de ciment se obtine prin comanda debitului de iesire.

Cu cat anume trebuie modificat un parametru al unui utilaj, daca ii trebuie data de la inceput o valoare mai mare, iar apoi aceasta sa fie redusa treptat?

In cat timp noua valoare devine stabila etc.

Cu toate acestea trebuie sa se ocupe cineva competent, iar acel "cineva" este aparatul denumit regulator.

Acest aparat lucreaza "de unul singur" dar va trebuii sa ofere utilizatorului posibilitatea de a verifica daca reglarea functioneaza corespunzator. El va trebuii sa ofere utilizatorului posibilitatea de a modifica marimea impusa ori de cate ori este necesar, sa afseze valoarea marimii impuse, in marimi fizice sau in poate si sa o compare cu valoarea marimii masurate. Daca cele doua valori sunt egale inseamna ca parametrul reglat se mentine constant la valoarea impusa.

Daca valoarea impusa se modifica, trebuie ca in cel mai scurt timp valoarea masurata sa ia o noua valoare, egala cu cea impusa. Regulatorul va avea deci un mod de lucru automat.

Automatul programabil este un sistem care functioneaza ca un automat, adica executa secvente si operatii bine stabilite, in functie de diverse conditionari care pot apare in proces.

Atributul programabil se refera la faptul ca logica de functionare a automatului nu este fixa. Ea poate fi definita, adoptata sau modificata de utilizator in functie de aplicatia concreta la care este folosit echipamentul.Odata stabilita, logica de functionare a automatului programabil este memorata de el si este legea dupa care se lucreaza.

In privinta chimiei procesului, cercetarile se vor adancii spre descifrarea mecanismului de intarire a cimentului, la nivel subatomic, ceea ce ar permite descoperirea legitatilor acestui mecanism si influentarea lui in sensul dorit, cu eforturi energetice esentiale micsorate fata de cele necesare daca se actioneaza pe caile clasice. O etapa ar putea-o constitui cercetarile pentru identificarea unor noi aditivi, care indeplinind functia unor stimulatori sa influenteze performantele cimentului in sensul dorit.

NORME DE SECURITATE A MUNCII

Instalatiile de maruntire sunt constituite in principal din agregate mari in continua miscare. Pentru evitarea accidentelor este necesara respectarea riguroasa a normelor de protectie a muncii:

- montarea utilajelor sa se faca pe fundatii solide;

- piesele in miscare sa fie prevazute cu plase protectoare din sarma, iar de-a lungul morilor sa fie montate parapete din profile laminate sau din lanturi;

- platformele si scarile sa fie prevazute cu balustrade;

- in timpul functionarii este interzisa circularea pe sub moara; aceasta este permisa numai prin locurile special amenajate avand dimensiuni de un metru latime si doi metri lungime si acoperite cu aparatori din plasa sau din sarma;

- in timpul lucrarilor de reparatii in interiorul morii se impune blocarea utilajului pentru a se evita rotirea accidentala; de asemenea, se impune ventilarea corespunzatoare a incintei morii.

Circulatia prafului din atmosfera nu trebuie sa depaseasca 150 [mg/Nm³]. Pentru aceasta este necesara echiparea tuturor instalatiilor de macinare si transport cu dispozitive pentru captarea prafului.

Deosebit de nociva pentru sanatatea oamenilor este depasirea unui anumit nivel de intensitate a zgomotului. Se impun astfel masuri speciale cum ar fi:

- izolarea utilajului producator de zgomot cu materiale fonoabsorbante;

- aplicarea de placi fonoabsorbante pe peretii halelor in care functioneaza utilajele;

- purtarea de dopuri fonoizolante pentru protejare.

Bibliografie

1. E.Beilich, D.Becherescu, M.Thaler, Cuptoare si utilaje in industria silicatilor, vol.II, Ed. Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1973;

2. O.Dumitrescu, Operatii si utilaje, Curs I;

3. I.Teoreanu, Tehnlogia liantilor, Ed. Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1993;

4. O.Dumitrescu, Referat de laborator Operatii si utilaje;

5. I.Teoreanu, M.Georgescu, A.Puri, Lianti Anorganici, Ed. Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1982;

6. Institutul roman de standardizare, V.Stefanescu, Culegere de Standarde de stat romane comentate, Oteluri, Ed. Oficiul de Informare Documentara pentru industria constructiilor de masini, Bucuresti, 1996 ;

7. www.norme de protectia muncii.ro