Sa seze o instalatie de colectare, dozare si alimentare a concentratelor plumbo-zincoase in cuptoare verticale I.S.P.

TEMA PROIECTULUI

Sa se proiecteze o instalatie de colectare, dozare si alimentare a concentratelor plumbo-zincoase in cuptoare verticale I.S.P.

Instalatia de colectare, dozare si alimentare se va proiecta pentru un regim de lucru discontinuu. Capacitatea de prelucrare C se va calcula tinand cont de relatia :

C = 50000 + 1000n t/h

in care:

n - numarul de ordine;

C = 51000 t/h

Viteza maxima a transfercarului cu bene este :

v = 50 m/min.

CAP I.

Generalitati. Introducere

I.1. Consideratii teoretice privind prelucrarea concentratelor plumbo-zincoase

Cele mai importante resurse de metale sunt minereurile care se gasesc in scoarta terestra .

Extragerea metalelor din minereuri se face in doua etape:

I. Consta in prepararea acestora, care include o serie de operatii ca: sfaramarea, macinarea, clasarea si concentrarea minereului in vederea obtinerii concentratelor bogate in minerale utile.

II. Extragerea metalelor din minereuri, prin procedee metalurgice care pot fi: pirometalurgice, hidrometalurgice si electrometalurgice.

Procedeul pirometalurgic are loc la temperaturi inalte cu sau fara topirea sarjei, caldura necesara procesului se obtine prin arderea combustibililor lichizi, solizi sau gazosi si a elementelor combustibile din minereu.

Cele mai importante operatii pirometalurgice sunt:

- USCAREA are ca scop eliminarea apei si descompunerea unor complecsi.

- PRAJIREA are ca scop transformarea compusilor metalici in oxizi sau sulfati din care pot fi extrase metale de baza prin operatii metalurgice ulterioare. In urma prajirii oxidante se obtin oxizi si sulfati, conform reactiilor :

ZnS + 3/2O₂ = ZnO + SO₂ [9001000⁰C] ;

ZnS + 2O₂ = ZnSO₄ [500600⁰C] .

Pentru procesul de obtinere a zincului si plumbului, prin procedeul I.S.P., prajirea se realizeaza concomitent cu aglomerarea, proces denumit prajire aglomeranta.

- TOPIREA este operatia in urma careia se obtine o faza metalica care contine metalul sub forma elementara (Pb, Zn) si combinatii. Pentru obtinerea Zn si Pb prin procedeul I.S.P. se foloseste procesul reducator.

- RAFINAREA METALELOR este o continuare a procesului de topire si se realizeaza prin: licuatie, distilare si rectificare.

Procedeul hidrometalurgic cuprinde operatiile care au loc in solutii apoase la temperaturi joase, in prezenta reactivilor chimici. Principalele operatii hidrometalurgice sunt: solubilizarea, purificarea solutiilor, precipitarea impuritatilor din solutii si electroliza cu anozi insolubili .

I.2.Consideratii privind tehnologia I.S.P

Tehnologia I.S.P se aplica in mai multe uzine de prelucrare a concentratelor plumbo-zincoase din lume India, Romania - Copsa Mica. Concentratele sulfuroase de Pb si Zn obtinute in urma flotarii minereurilor trebuie sa contina minim 35% Zn pentru a putea fi supuse ulterior prajirii. In scopul transformarii sulfurilor in oxizi, prajirea aglomeranta se realizeaza pe benzi de aglomerare, prin insuflarea aerului de jos in sus. Gazele rezultate in urma prajirii contin 1012% SO₂ si sunt folosite la obtinerea H₂SO₄, dupa o prealabila desprafuire in filtre. In urma prajirii aglomerante rezulta un aglomerat a carui compozitie medie este 3033% Zn, 2025% Pb, 12% Cu, 10% CaO, 1015% FeO, 46% piroxid de siliciu, 13% S. Acest aglomerant este introdus pe la partea superioara a cuptorului I.S.P., unde are loc reducerea oxizilor metalici, rezultand vapori de Zn, care sunt dirijati in condensatoare unde are loc condensarea vaporilor de Zn, rezultand Zn brut, care este rafinat.

- Pb brut care este colectat in cuva cuptorului I.S.P.

- Zgura care se prelucreaza prin procedeul Fuming.

Cuptorul I.S.P este alimentat pe la partea superioara cu aglomerat, cocs si fondanti. Aerul incalzit la 800⁰C este suflat prin gurile de vant, pe la baza cuvei. Vaporii de Zn rezultati sunt condusi in doua condensatoare, unde Zn condenseaza prin intermediul Pb pulverizat la 40⁰C.

Reactiile care au loc in cuptor sunt:

ZnO + C = Zn_(v) + CO

ZnO + CO = Zn + CO₂

PbO + C = Pb + CO

PbO + CO = Pb + CO₂

CO₂ + C = 2CO

Avantajele procedeului I.S.P.:

- posibilitatea de a prelucra concentrate complexe de Pb si Zn in acelasi cuptor sau de a utiliza concentrate cu continut scazut de Zn si ridicat de Fe;

- automatizarea completa a operatiilor;

- productia si productivitatea pe cuptor sunt marite.

SCHEMA TEHNOLOGICA DE PRELUCRARE A MINEREURILOR COMPLEXE DE Pb SI Zn PRIN PROCEDEUL I.S.P.

CONCENTRATE

PLUMBO-ZINCOASE

Pregatirea sarjei

Desprafuire Aglomerare

Obtinerea H₂SO₄

Pb mata Prelucrare zgura Topire Rafinare Pb e ase

(Pb-Cu)      Fuming purificat

			Scoarte Pb, Zn

Condensare

Zn brut

Rectificare

Zn rectificat

CAP II.

PROIECTAREA UNEI INSTALATII DE

DOZARE, COLECTARE, ALIMENTARE

II.1. NOTIUNI GENERALE DE PROIECTARE A INSTALATIEI DE DOZARE-COLECTARE

Pentru proiectarea unei instalatii este nevoie de adoptarea unei solutii de flux si amplasare a utilajelor care sa satisfaca unele cerinte tehnologice de capacitatea impusa in conditiile unor cheltuieli pentru investitii si exploatare cat mai reduse.

Tehnica dozarii, colectarii si alimentarii trebuie sa satisfaca urmatoarele conditii: asigurarea realizarii unei incarcaturi multicomponente omogenizata chimic si granulometric, dozarea gravimetrica a acesteia, incarcarea si descarcarea agregatelor cu micsorarea la maxim a degajarilor de noxe cat si imbunatatirea randamentului termic prin alimentare cu aglomerat, cocs si aer cald. Solutiile tehnice ale instalatiilor de dozare, colectare si alimentare sunt in general trei: flux continuu, discontinuu sau mixt. In cazul nostru se adopta flux discontinuu, care consta in dozare cu palnia cantar, colectare in transfercar cu bene si alimentare cu pod tehnologic de sarjare.

Fluxul discontinuu asigura o complexitate medie a utilajelor si omogenizare a incarcaturii.

II.2. DIMENSIONAREA INSTALATIILOR DE DOZARE, COLECTARE SI ALIMENTARE

Instalatia de dozare, colectare, alimentare se dimensioneaza la productivitatea:

Q_i =k_n x Q_m x [t/h] [1, pag. 533]

In care : Q_i - productivitatea [t/h]

k_n - factor de corectie (k_n=1,2)

Q_m - productia orara [t/h]

q_a - consum specific aglomerat

q_a = 1,82,0 [t/h metal], q_a = 1,9 t/h metal

q_c - consum specific cocs

q_c = 0,81,0 [t/t metal], q_c = 0,9 t/t metal

q_v = 0,01 t/t metal ;

Q_m = = = 6,854 [t/h];

Q_i = 1,2 x 6,854 x (1,9 + 0,9 + 0,01) = 23,111 t/h

II.3. CAPACITATEA MAXIMA A BENEI

G_tio = φ_u x V_b x [t] ; [1, pag. 533]

In care : φ_u - coeficient de umplere a benei, φ_u = 0,8;

V_b - volumul benei;

V_b = 1,02,5 m³ ; V_b = 2,25 m³;

ρ_i - densitatea in vrac;

ρ_va = 1,65 t/m³;

ρ_vc = 0,70 t/m³;

ρ_vv = 2,20 t/m³;

G_tio = 0,80 x 2,25 x = 2.426 t ;

II.4. DURATA MAXIMA A CICLULUI INSTALATIEI

t_ca = 2 xx 3600 [s] ;

In care : G_tio - capacitatea maxima a benei [t]

Q_i - productivitatea orara ;

t_ca - durata maxima admisa;

t_ca = 2 xx 3600 = 752.4 s ;

II.5. CANTITATEA DE MATERIALE DOZATE IN BENA

G_io = G_tio x [t] ; [1, pag. 535]

G_ioa = 2,426 x = 1,640 t;

G_ioc = 2.426 x = 0.777 t;

G_iov = 2.426 x = 0.008 t;

II.6. PONDEREA MATERIALELOR IN BENA

G_tio G_ioa G_ioc ..G_iov

100 x y .z

x = 100 = 100 x = 67,6%;

y = 100 = 100 x = 32,03%;

z = 100 = 100 x = 0,33%;

Q_ia = = = 15,623;

Q_ic = = = 7,402;

Q_iv = = = 0,076 .

II.7. DIMENSIONAREA BUNCARELOR

Buncarele sunt realizate in solutii constructive si dimensiuni variate in functie de capacitate, natura materialelor, amplasament si unele conditii particulare. Profilul uzual este cel paralelipipedic, continuat cu trunchi de piramida asimetric, pentru evitarea blocarii materialului sau cilindric, cu zona inferioara tronconica (buncare pentru materiale cu granulatie mica).

Buncarele se executa din beton armat pentru capacitati foarte mari, fie cu invelitoare metalica si schelet de rezistenta pentru preluarea eforturilor si transmiterea lor la fundatie sau planseul de fixare. Invelitoarea se executa din panouri de tabla asamblate prin sudare si fixata prin cordoane de sudura la traversele verticale si orizontale ale constructiei de sustinere. Partea inferioara a invelitorii se reazema numai pe traversele orizontale, care rigidizeaza si impiedica formarea sagetii de incovoiere pe generatoare.

Buncarele pentru materiale sfaramicioase care produc praf se inchid la partea superioara cu capac si se racordeaza la instalatii de desprafuire.

II.7.1.CALCULUL VOLUMULUI BUNCARULUI

V_b = [m³] ;

In care : V_b - volumul buncarului [m³]

V_tot - volumul total de material [m³]

n_b - numarul buncarelor de aglomerat, cocs, var utilizate intr-o zi;

n_ba = = 0,166 t/h ;

n_bc = = 0,166 t/h ;

n_bv = = 0,083 t/h ;

V_tot = [m³];

V_{tot a} = = 11.835 [m³] ;

V_{tot c} = = = 13.217 [m³] ;

V_{tot v} = = = 0.043 [m³] ;

V_ba ==71,295;

V_bc == 79.620;

V_bv == 0.518 ;

II.7.2.CALCULUL GEOMETRIC AL BUNCARULUI

Fig. 1 Forma geometrica a buncarului

A - latura bazei mari A = B;

a - latura bazei mici a = b;

h₁ - inaltimea inchizatorului;

h₂ - inaltimea trunchiului de piramida;

h₃ - inaltimea partii paralelipipedice;

h - inaltimea totala a buncarului;

α - unghiul de inclinare a peretilor;

▪ Lungimea bazei mari

V_b = A² x h [m³] ;

h = (56)xA [m],

h = 5.5 x A ; [m]      [1,pag. 326]

A_a = [m²] ;

A_a = = 2,349 m² ;

A_c = [m²] ;

A_c = = 2,437 m² ;

A_v = [m²] ;

A_v = = 0,455 m² ;

▪Inaltimea totala a buncarului

h_a = 5,5 x 2,349 = 12,919 m;

h_c = 5,5 x 2,437 = 13,403 m;

h_v = 5,5 x 0,455 = 2,502 m;

▪Lungimea bazei mici

a = k x (d + 80) x tgφ [m] ; [1, pag. 326]

In care : k - coeficient empiric k = 2,5;

d - dimensiunea maxima a bulgarilor de aglomerat, cocs, var : d_a = 140 mm;

d_c = 150 mm;

d_v = 60 mm.

φ - unghiul de taluz natural φ = 45⁰;

a_a = 2,5 x (140 + 80) tg45⁰ =0,550 m;

a_c = 2,5 x (150 + 80) tg45⁰ =0,575 m;

a_v = 2,5 x (60 + 80) tg45⁰ =0,350 m;

▪Inaltimea partii trunchiului de piramida

h₂ = x tgα;

[1,pag. 326]

A = a + 2x ; x = ;

x_a = = 0.899;

x_c = = 0.931;

x_v = = 0.052;

h_2a = x_a tg50⁰ = 0,899 x 1,25 = 1,123 m;

h_2c = x_c tg50⁰ = 0,931 x 1,25 = 1,163 m;

h_2v = x_v tg50⁰ = 0,052 x 1,25 = 0,065 m;

▪Inaltimea partii paralelipipedice

h = h₁ + h₂ + h₃;

h = h₂ + h₃;

h₃ = h - h₂;

h_3a = h_a - h_2a= 11,796 m;

h_3c = h_c - h_2c = 12,24 m;

h_3v = h_v - h_2v = 2,437 m;

▪Volumul partii trunchiului de piramida

V₂ = (S_M + S_m + ) [m³] ;

In care : V₂ - volumul trunchiului de piramida;

h₂ - inaltimea trunchiului de piramida;

S_M - suprafata gurii de incarcare;

S_m - suprafata gurii de evacuare;

S_M = A² [m²] ;

S_m = a² [m²] ;

- Pentru aglomerat

V_2a = (S_Ma + S_ma + ) [m³] ;

S_Ma = A_a² = 5,517 m²;

S_ma = a_a² = 0,302 m² ;

V_2a = 2,658 m³;

- Pentru cocs

V_2C = (S_Mc + S_mc + ) [m³] ;

S_Mc = A_c² = 5,938 m²;

S_mc = a_c² = 0,330 m²;

V_2c = 2,967 m³;

- Pentru var

V_2v = (S_Mv + S_mv + ) [m³] ;

S_Mv = A_v² = 0,207 m²;

S_mv = a_v² = 0,122 m² ;

V_2v = 0,010 m³ ;

▪Volumul partii paralelipipedice

V_b = V₃ + V₂ =>V₃ = V_b - V₂ [m³] ;

V_3a = V_ba - V_2a=68,637 m³;

V_3c = V_bc - V_2c =76,653 m³;

V_3v = V_bv - V_2v =0,508 m³;

II.7.3.CALCULUL SUPRAFETEI LATERALE TOTALE A BUNCARULUI

Calculul suprafetei laterale a paralelipipedului

A_p=4h₁A

A_pa=4h_3aA_a=110,835 m²

A_pc=4h_3cA_c =119,315 m²

A_pv=4h_3vA_v =4,435 m²

Calculul suprafetei laterale a trunchiului de piramida

A_t=2h₂(A+a) [m²]

A_ta=2h_2a(A_a+a_a)=6,511 m²

A_tc=2h_2c(A_c+a_c)=7,005 m²

A_tv=2h_2v(A_v+a_v)=0,104 m²

A_lt=A_p+A_t

A_lta=A_pa+A_ta=110,835+6,511=117,346 m²

A_ltc=A_pc+A_tc =119,315+7,005=126,32 m²

A_ltv=A_pv+A_tv =4,435+0,104=4,535 m²

II.8.CALCULUL PRESIUNII CARE ACTIONEAZA PE PERETII BUNCARULUI

Fig. 2

Presiunea pe peretii verticali

P_v=Kh₃ [daN/m²] ; [1,pag.327]

In care: P_v-presiunea pe peretii verticali [daN/m²] ;

-greutate volumetrica [N/m³] ;

h₃-inaltimea paralelipipedului [m];

K-coeficient de mobilitate a materialului ;

K===0,172

= [N/m³]

==1,659,811000=16186 N/m³

==0,79,811000=6867 N/m³

==2,209,811000=21582 N/m³

P_va=k h_3a = 11,79616,186=32,839 daN/m²

P_vc=k h_3c =0,1721 6,867=14,456 daN/m²

P_vv=k h_3v =0,1722 21,582=9,046 daN/m²

P_i=h₂(cos²+Ksin²) [daN/m²] [1,pag327]

In care: h₂ - inaltimea trunchiului de piramida;

greutate volumetrica [N/m³];

P_ia=h_2a(cos²50⁰+0,172 sin²50⁰)

P_ia=1,123x16,186x0,514=9,342 daN/m²

P_ic=h_2c(cos²50⁰+0,172 sin²50⁰)

P_ic= 1,1636,8670,514 =4,104 daN/m²

P_iv=h_2v(cos²50⁰+0,172 sin²50⁰)

P_iv= 0,065x21,5820,514 =0,721 daN/m²

Presiunea tangentiala

P_t=h₂(1-K)sincos [daN/m²]

P_ta=h_2a(1-K)sincos

P_ta = 1,12316,1860,408 =7,416 daN/m²

P_tc=h_2c(1-K)sincos

P_tc= 1,1636,8670,408 =3,258 daN/m²

P_tv=h_2v(1-K)sincos

P_tv= 0,065x21,5820,408 =0,572 daN/m²

Presiunea pe inchizator

P_i= [daN/m²]

R_a =====0,137 m;

P_ia===12892,33

R_c =====0,143 m;

P_ic===5709,191

R_v =====0,087 m;

P_ic===10916,47

II.9.DETERMINAREA GROSIMII PERETILOR BUNCARULUI

II.9.1.CALCULUL GROSIMII PERETILOR IN PARTEA PARALELIPIPEDICA A BUNCARULUI

g_p=A+0,10,2 [cm]

in care: g_p-grosimea peretilor [cm]

-coeficient ce tine seama de raportul dintre:

-rezistenta admisibila a tablei de otel [daN/cm²] =1200 daN/cm²

p_med-presiunea exercitata de material pe peretii buncarului [daN/cm²]

Coeficientul se calculeaza din tabelul de mai jos, functie de raportul :

=>

=>

=>

p_med =; P₀=0 => p_med=

p_{med a}===16,41910^-4daN/cm²

p_{med c}===7,22810^-4daN/cm²

p_{med v}===4,52310^-4daN/cm²

g_Pa=A_a=0,212+0,2 4 mm

g_Pc=A_c=0,146+0,2 4 mm

g_Pv=A_v=0,021+0,1 2 mm

II.9.2.CALCULUL GROSIMII PERETILOR IN PARTEA TRUNCHIULUI DE PIRAMIDA

g_t=a +0,10,2 [cm]     

_ad=1000 daN/cm²

p_{med a}===8,37910^-4daN/cm²

p_{med c}===3,68110^-4daN/cm²

p_{med v}===0,64610^-4daN/cm²

Coeficientul se calculeaza din tabelul de mai jos:

=2,041 =>

=2,022 =>

=>

g_ta = a_a = 0,55= 0,0348 cm

g_tc =a_c = 0,575 = 0,0241 cm

g_tv = a_v = 0,35 = 0,0048 cm

II.10. CALCULUL VITEZEI DE CURGERE A MATERIALULUI PRIN BUNCAR

v= [m/s] ;

in care:

v - viteza de curgere a materialului prin buncar;

- coeficient de curgere ;

=0,55 ;

g -acceleratia gravitationala ;

h'-inaltimea medie a stratului de material ;

h'= [m] ;

h'_a= = = 6,459 m ;

h'_c= = = 6,701 m ;

h'_v= = = 1,251 m ;

v_a = 0,55= 6,191 m/s ;

v_c = 0,55= 6,306 m/s ;

v_v = 0,55= 2,724 m/s ;

II.11.DEBITUL DE TRECERE AL MATERIALULUI PRIN BUNCAR

Q_v=A₀3600v [m³/h]

In care:

Q_v - debitul de trecere;

A₀ - aria orificiului de evacuare; A₀=a²

Q_va=a_a²3600v_a=0,30236006,191 =6730,855 m³/h

Q_vc=a_c²3600v_c=0,33036006,306=7491,00m³/h

Q_vv=a_v²3600v_v=0,12236002,724=1196,380 m³/h

II.12. UTILAJELE PENTRU DOZARE. DOZATOARE SI PALNII CANTAR

II.12.1. DOZATOARELE

Dozatoarele au rol de inchidere a orificiului de evacuare a buncarelor si de dozare volumetrica a materialelor din acestea.

Pentru aglomerat folosim dozatorul vibrator care are o constructie si actionare simpla, putere instalata mica, greutate redusa si debit uniform de material.

Q_va=K_u x A_a x v_a x 3600 [m³/h]

In care: K_u=0,7 - coeficient de umplere;

A_a - aria sectiunii orificiului de evacuare al buncarului [m²]

v - viteza de curgere a materialului prin buncar [m/s]

Q_va=0,7 x A_a x v_a x 3600

A_a=a_a²=0,55²=0,302

Q_va=0,7 x 0,302 x6,191 x 3600=4716 t/h

Pentru cocs folosim dozatorul ciur - vibrator. Ciurul se instaleaza la partea interioara a buncarului de cocs si se foloseste pentru cernerea cocsului avand si calitatea de inchizator.

Q_vc=K_u x A_c x v_c x 3600 [m³/h]

Q_vc=0,7 x 0,330 x 6,306 x 3600=5244 t/h

Pentru var folosim dozatorul cu banda. Se instaleaza sub buncarul de var prevazut cu inchizator tip registru si vibratoare exterioare pentru a preveni agatarile de material.

Q_vv=A x v x r_v x k_f x k_i x 3600 [t/h]

In care: A - sectiunea transversala a materialului pe banda

A=0,16 x B² x tgj=0,16 x 1,6² x tg 22,5⁰=0,169

B - latimea benzii, B=1,6 m

j - unghiul de inclinare al varului pe banda

j =0,50 x j=0,50 x 45⁰= 22,5⁰

j - unghiul de taluz natural

r_v - densitatea varului, r_v=2,2 t/m³

k_f - coeficient de forma pentru banda plata, k_f=1

k_i - coeficient ce tine seama de unghiul de inclinare al transportorului, k_i=0,7

v - viteza transportorului, v=1,5 m/s

Q_vv=0,169 x 1,5 x 2,2 x 1 x 0,7 x 3600=1405 t/h

II.12.2.PALNII-CANTAR.

Palnia cantar serveste la dozarea gravimetrica a aglomeratului, cocsului, varului si minereului, ele trebuie sa asigure o dozare precisa si o evacuare rapida a materialelor continute.

In ansamblul palniei cantar intalnim palnia propriu-zisa, inchizatorul palniei si dispozitivul de cantarire.

Corpul palniei e realizata din tabla de otel prin sudare, rigidizata la exterior si captusita la interior cu material.

Inchizatorul palniei poate fi cu:

- suber la cocs

-jgheab basculant

-sector.

Cantarirea se face prin sistem de parghii sau doze tensiometrice.

     
Fig. 3 Palnii - cantar :

a - pentru aglomerat; b - pentru var;

1 - constructia metalica a palniilor cantar; 2 - placa de sprijin; 3 - doze de cantarire; 4 - clapete; 5 - brat articulat; 6 - tija tubulara; 7 - flansa; 8 - arc; 9 - flansa; 10 -biela; 11 - manivela; 12 - reductor melc - roata melcata; 13 - motor; 14 - clopot; 15 - arc; 16 - tija tubulara; 17 - tija; 18- lant; 19 - roata de lant; 20 - reductor; 21 - motor.

Fig. 4 Palnia cantar pentru cocs:

1 - ciur cu discuri; 2 - palnii- cantar; 3 - constructie metalica; 4 - platforma cantarului; 5 - tija; 6 - parghiile sistemului de cantarire; 7 - capul de cantarire; 8 - inchizator registru; 9 - cablul inchizatorului; 10 - antrenare electrica.

II.13.DIMENSIONAREA DEPOZITULUI DE MATERII PRIME

II.13.1.CALCULUL CAPACITATII DEPOZITULUI

Q_d=n_sQ_i [t/h]

In care: n_s-numarul de zile de depozitare;

n_s=1zi=24h

Q_i-productivitatea ;

q_i-consum specific de material

q_a=1,9t/t met

q_v=0,01t/t met

q_c=0,9t/t met

Q_d=24xQ_ix(1,9+0,01+0,9)=24x23,111x2,81=1559 t/h

II.13.2.CALCULUL LUNGIMII DEPOZITULUI

L_d=2L₁+nb_cA_c+nb_vA_v

L₁=3m

L_d=23+4A_c+2A_v=6+9,748+0,91=16,658

II.13.3.CALCULUL DESCHIDERII DEPOZITULUI

B_d=2B₁+2B₂+2A_a+2A_c=2+6+4,874+4,698=17,572 m

B₁=1 m

B₂=3 m

A_c=2,437

A_a=2,349

II.13.4.SUPRAFATA TOTALA A DEPOZITULUI

S_tot=L_dB_d [m²] ;

S_tot=16,617,5=290,5 m²

CAP. III.

UTILAJUL PENTRU COLECTAREA INCARCATURII

TRANSFERCARUL CU BENE

Transfercarul cu bene este destinat colectarii incarcaturii de la buncarul din depozit si transportul acesteia la punctul de preluare al benelor de catre podul de sarjare.

Utilajul e compus din

- sasiu,

- posturile pentru bene

- mecanismele de deplasare si rotire a benelor.

Constructia metalica este realizata din profile laminate de otel ansamblate prin sudura, iar posturile pentru bene sunt constituite din constructii metalice de baza 10, montate elastic la sasiu prin arcurile 11. Pe acesti suporti sunt montate platformele rotitoare cu ghidaje pentru bene, fiecare platforma e prevazuta cu patru role conice de rulare si cu un suport central 15, prin intermediul caruia se face actionarea. Mecanismul de deplasare consta dintr-un grup de actionare montat central (3 - 4 - 5), care actioneaza pinionul 7 de atac a cremalierei fixe 8.

Mecanismele de rotire a platformelor, deservesc fiecare cate o platforma si se compun din grupuri, motor, reductor, melc, roata melcata care actioneaza suportii centrali 15. constructia generala a unui transfercar cu patru posturi pentru bene este prezentata in figura de mai jos.

Fig.5 Constructia transfercarului cu bene:

1 - sasiu; 2 - trenuri de rulare; 3 - motorul mecanismului de rulare; 4 ,5 - reductoare; 6 - ax vertical; 7 - pinion; 8 - cremaliera; 9 - role de ghidare; 10 - suportii platformelor; 11 - resoarte; 12 - platforme rotitoare; 13 - ghidaje pentru bene; 14 - inel de rulare; 15 - corp central; 16 - motoarele mecanismelor de rotire; 17 - reductoare; 18 - axe verticale; 19 - colector de curent .

CARACTERISTICILE TRANSFERCARULUI CU BENE SUNT PREZENTATE IN TABELUL DE MAI JOS:

III.1.DIMENSIONAREA BENEI

III.1.1.CALCULUL GEOMETRIC AL BENEI

V_b - volumul benei ;

D - diametrul cilindrului ;

R - raza cilindrului ;

d - diametrul conului ;

r - raza conului ;

V_cil - volumul cilindrului ;

V_con - volumul conului ;

V_tr - volumul trunchiului de con ;

V_b=13m³ => V_b=2,50m³

D=0,81m => D=1m

d=(0,40,8)D => d=0,5 m

h₁=(0,50,8)d => h₁=0,5x0,5=0,25m ;

Calculul volumului cilindrului

V_cil=V_b-V_con-V_tr [m³]

V_con==0,016 m³

V_tr=(R²+r²+Rr) =0,113 m³

V_cil=2,50-0,016-0,113=2,371 m³

h₂===3,02 m

R==0,5m ;

r==0,25m ;

Inaltimea corpului benei

H₁=h₁+h₂=0,25+3,020=3,27m

▪ Inaltimea gurii de incarcare

H₂===1,09 m

III.2.CALCULUL BENEI GOALE

G_b=G_tr+G_con+G_cil+G_ax

G_tr=A_tr

A_tr=(R+r)=3,14(0,5+0,25)=0,83 m²

g₁=0,04 m

=7,8 t/m³

G_tr=0,830,04 7,8=0,258t

G_con=A_con=0,277 x 7,8 x 0,03=0,064 t

A_con===0,277 m²

g₂=0,03 m

=7,8 t/m³

G_cil=A_cil=

A_cil

g₃=0,02 m

=7,8 t/m³

G_ax==3,14x(0,04²)x3,27x7,8=0,128 t

d_ax=0,050,14m ; d_ax=0,08m => r_ax=0,04m

G_b=0,064+0,258+1,48+0,128=1,93t

III.3.GREUTATEA TOTALA A BENEI

G_tb=G_b+G_tio=1,93+2,426=4,356 t

III.4.TIMPUL CICLULUI TRANSFERCARULUI CU BENE

t_tt=K_m()

in care:

K_m-coeficient de timpi morti ; K_m=1,15

t_a,t_r,t_f,t_p,t_c-timpii de accelerare, regim, franare, pauza, colectare

t_c=10s

t_p=25s

V_max=50 m/min ; V_max==0,833 m/s

V_min=8.12 m/min V_min==0,166m/s

III.4.1.CALCULUL TIMPULUI DE ACCELERARE SI FRANARE

t_a1===3,332 s

t_a2===0,664s

t_f1=t_a1=3,332s

t_f2=t_a2=0,664s

III.4.2.CALCULUL SPATIULUI DE ACCELERARE SI FRANARE

S_d1=0,5a

S_d2=0,5a

S_d3=0,5a

S_d4=0,5a

III.4.3.CALCULUL TIMPILOR DE REGIM

S₁=40m;      S₂=20m; S₃=10m

t_r1=

t_r2=

t_r3=

t_r4=

t_tt=1,15(2)=

1,15(4x)=389,78 s

III.4.4.CALCULUL CICLULUI TRNSFERCARULUI

t_ct=C₁+C₂+C₃+C₄+C₅+C₆+C₇+C₈

C₁-deplasarea cu viteza maxima pe S₁

C₁=t_a1+t_r1+t_f1=54,683 s

C₂- colectarea aglomeratului si cocsului

C₂=t_c=10s

C₃-deplasarea cu viteza minima pe distanta S₁-S₂

C₃=

C₄-colectarea varului

C₄=t_c=10s

C₅-deplasare pe distanta S₂ cu viteza maxima

C₅=t_a1+t_r3+t_f1=30,673 s

C₆-preluarea benelor incarcate de podul de sarjare

C₆=t_p=25s

C₇-deplasarea cu viteza minima pe distanta S₃

C₇=t_a2+t_r4+t_f2=61,568 s

C₈-depunerea benelor goale pe transfercarul cu bene

C₈=t_p=25 s

t_ct=55+10+122+10+31+25+62+25=340     

Deoarece t_ct<t_tt conditia de proiectare este indeplinita.

III.5.CALCULUL PUTERILOR TRANSFERCARULUI

III.5.1.REZISTENTA LA DEPLASARE

Pentru determinarea rezistentei la deplasare se calculeaza greutatea transfercarului in diferite perioade.

G₁=G_t+2G_b=11500+21,93=15360 kg

G_t=11500 kg

G_b=1,93 t=1930 kg

G₂=G_t+2(G_b+G_ioa+G_ioc)=20194 kg

G₃=G_t+2(G_b+G_ioa+G_ioc+G_iov)=20210 kg

G₄=G_t+4G_b+2(G_ioa+G_ioc+G_iov)=24070 kg

Pentru determinarea puterilor transfercarului avem nevoie de calculul rezistentei la deplasare care se calculeaza cu relatia:

W_i=G_iw

In care:

W_i-rezistenta la deplasare

G_i-greutatea transfercarului

w=0,020,03 ; w=0,02

W₁=G₁w=153600,02=307,2 kg forta

W₂=G₂w=201940,02=403,88 kg forta

W₃=G₃w=202100,02=404,2 kg forta

W₄=G₄w=240700,02=481,4 kg forta

III.5.2.CALCULUL PUTERILOR DE REGIM

P_ri = [KW] [3,pag. 560]

In care:

W_i - rezistenta de deplasare [kg forta]

V_i - viteza maxima si minima [m/s]

=0,65%

P_r1==0,393 KW

P_r2= =0,103 KW

P_r3==0,517 KW

P_r4==0,122 KW

III.5.3.CALCULUL PUTERILOR DE ACCELERARE

P_ai=      [3, pag. 560]

In care:

G_i - greutatea incarcaturii transfercarului

W_i - rezistenta la deplasare

g - acceleratia gravitationala g=9,81m/s²

a - acceleratia a=0,23

P_a1==0,401 KW

P_a2==2,014 KW

P_a3==2,014 KW

P_a4==0,401 KW

III.5.4.CALCULUL PUTERILOR DE FRANARE

P_fi=; w=0,02

P_f1== -0,016 KW

P_f2== -0,021 KW

P_f3== -0,021 KW

P_f4== -0,025 KW

CAP. IV.UTILAJUL PENTRU ALIMENTAREA CUPTORULUI

PODUL TEHNOLOGIC DE SARJARE

Podul tehnologic este destinat alimentarii cuptoarelor verticale dotate cu dispozitive de sarjare la partea superioara in bolta cuptorului si are constructia in figura de mai jos:

Fig. 6 Podul tehnologic de sarjare cu bene de incarcare:

Constructia metalica: 1- sasiu; 2 - caje de ghidare; 3 - ghidaje pentru traverse de ridicare; 4 - ghidaje pentru bene.

Mecanism de ridicare principal: 5 - motor; 6 - cuplaj cu frana; 7 - reductor; 8 - angrenaje deschise; 9 - tambure duble; 10 - traverse cu dispozitivele 11 de fixare a benelor; 12 - suspensii articulate;

Mecanism de deplasare: 13 - motor; 14 - cuplaj cu frana; 15 - reductor; 16 - angrenaje deschise la roti;

Dispozitive de blocare a benelor in timpul deplasarii: 17 - electromagneti; 18 - tije; 19 - parghii cotite; 20 - saboti de blocare; Alte elemente: 22 - mecanism de ridicare auxiliar; 22 - dispozitiv de siguranta; 23 - cabina de comanda; 24 - troleu.

El este prevazut cu doua caje de ghidare pentru benele de incarcare. Mecanismul de ridicare principal este un troliu cu doua tambure duble.

Benele se fixeaza la traversele de ridicare cu dispozitivele 11 care permit prinderea si desprinderea usoara a acestora .In timpul deplasarii utilajului cu viteza mare blocarea traverselor la caja se realizeaza cu sabotii 20 si ghidarea benei intre barele 4 preantampina balansul acestora si orice posibilitate de desprindere din traverse.

Comanda caruciorului se realizeaza manual din cabina sau automat cu limitatoare de cursa.

CARACTERISTICILE PODULUI DE SARJARE SUNT PREZENTATE IN TABELUL DE MAI JOS:

I

IV.1. CALCULUL TIMPULUI CICLULUI PODULUI DE SARJARE

t_tp = k_m () ;

In care:

k_m - coeficient de timpi morti;

k_m = 1.15;

t_a, t_f, t_r, t_c, t_ri, tp, t_i - timp de accelerare, franare, regim, coborare, ridicare, preluare, incarcare.

IV.1.1.CALCULUL TIMPILOR DE ACCELERARE SI FRANARE

v_m = 50..60 m/min ; v_m = 55 m/min = 0,916 m/s .

a = 0,2 .. 0,3 m/s² ; a = 0,25 m/s² ;

t_a1 = t_f1 = s;

IV.1.2. CALCULUL TIMPILOR DE REGIM

t_r = s ;

IV.1.3. CALCULUL TIMPILOR DE RIDICARE SI COBORARE

t_r1 = t_c1 = ==16 s

v_r = 10.20 m/min ; v_r = 15 m/min = 0,25 m/s ;

t_r2 = t_c2 = s

t_p = 25 s ;

t_i = 30 s ;

t_tp = 1,15[4t_a + 2t_r + 2(t_r1 + t_r2) + 25 + 30] = 290,899 s ;

IV.1.4. CALCULUL SPATIILOR DE DEMARARE SI FRANARE

S_d1 =S_f1 =0,5 x a x t_a1² = 0,5 x 0,25 x 3,664 = 1,678 m ;

IV.2. CALCULUL CICLULUI DE LUCRU AL PODULUI DE SARJARE

c₁ - deplasarea pe distanta L_d ;

c₁ = t_a1 + t_r + t_f1 = 27 s ;

c₂ - timpul de coborare al benelor pe distanta H₁ ;

c₂ = t_c1 = 16 s;

c₃ - timpul de incarcare al cuptorului;

c₃ = t_i = 30 s;

c₄ - timpul de ridicare al benelor pe distanta H₁;

c₄ = t_r1 = 16 s;

c₅ - deplasarea pe distanta L_d inapoi;

c₅ = t_a1 + t_f + t_f1 = 27 s;

c₆ - timpul de coborare al benelor goale pe transfercar, pe distanta H₂;

c₆ = t_c2 = 56 s;

c₇ - timpul de preluare al benelor goale de transfercar;

c₇ = t_p = 25 s;

c₈ - timpul de ridicare al benelor pline de pe transfercar;

c₈ = t_r2 = 56 s;

t_cp = c₁ +c₂ +c₃ +c₄ +c₅ +c₆ +c₇ +c₈ =253 s;

t_ct+t_cp<t_ca; 340+253 <

Deoarece suma t_ct al podului de sarjare este mai mica decat durata ciclului admisa calculata in capitolul II.4. este indeplinita conditia de proiectare.

CAP. V.

AUTOMATIZAREA UTILAJELOR

Masurarea nivelului in buncare se realizeaza cu doua tipuri de nivelmetre cu contacte si capacitiv.

Dozarea automata a materiilor prime,se efectueaza gravimetric prin cantarirea automata care se realizeaza discontinuu.

Dozatoarele discontinue au sistemul de cantarire cu resoarte sau parghii. Constructiv ele sunt realizate sub forma de palnii-cantar comandand prin contactele lor dispozitivele de alimentare si evacuare. Astfel la alimentarea unui cuptor vertical, la atingerea cantitatii prescrise in palnie se comanda oprirea transportorului de alimentare cu banda si deschiderea clapetei de evacuare. Intregul ciclu al transfercarului este comandat automat (in functie de pozitie), utilizandu-se ca elemente sensibile relee de pozitie cu contacte temporizate. In zona turnului de ghidare al podului de sarjare, limitatoarele sunt actionate de parghii montate pe platformele rotitoare ale trasnfercarului, ceea ce permite in functie de pozitia pe verticala a platformelor (incarcate sau descarcate) pozitionarea necesara a transfercarului cu platformele incarcate sau descarcate la carligele de constructie speciala a podului de sarjare.

CAP. VI.

PROBLEME DE PROTECTIA MUNCII

Procesul de munca al membrilor echipelor ce asigura exploatarea si intretinerea instalatiei este necesar sa se desfasoare in deplina siguranta. Atingerea acestui obiectiv se realizeaza in principal prin aplicarea normelor de protectia muncii.

Protectia muncii cuprinde totalitatea masurilor ce trebuie luate pentru asigurarea conditiilor optime de munca, prevenirea accidentelor de munca si imbolnavirilor profesionale.

Utilajele de transport (podul de sarjare, transfercarul cu bene) fiind grele si mobile, pot produce accidente de munca. Acestea pot fi prevenite prin respectarea masurilor de tehnica a securitatii muncii, care se refera la:

- manevrarea sarcinilor;

- fixarea corecta a sarcinii;

- evitarea transportului sarcinilor deasupra locului de munca;

- semnalizarea acustica a operatiunilor;

- accesul la utilaje trebuie sa se faca doar prin anumite locuri;

- intretinerea si controlul utilajelor;

Pentru ca utilajele de trasnport pot produce accidente grave in cazul functionarii sau constructiei lor necorespunzatoare sunt controlate periodic de personal de specialitate conform instructiunilor normelor departamentare.

Pentru ca utilajele prin functionarea lor pot provoca accidente se va verifica existenta aparatorilor de protectie. Aparatele de masura si control, recipientele, conductele sub presiune se vor verifica periodic conform instructiunilor legale.

Se va face in mod periodic instructajul si reactualizarea cunostintelor personalului productiv si cel de intretinere punandu-se accentul asupra pericolelor potentiale reprezentate de neglijente in serviciu si a operarii instalatiei in afara parametrilor optimi de lucru.

BIBLIOGRAFIE

[1] - I. OPRESCU , I. VARCOLACU : "Utilaje Metalurgice", Editura Tehnica, 1987;

[2] - I. VARCOLACU, I. OPRESCU: "Componente ale utilajelor si masinilor metalurgice";

[3] - Fl. GHIORGHIU : "Indrumator de proiectare a sectoarelor metalurgice".