Procesul de Mărunțire

1.1. Consideraţii generale

Într-o serie de procese ce se întâlnesc în industria chimică, cocso-chimică, minieră, alimentară şi industrii similare se impune ca materiile prime, produsele finite sau produsele intermediare, să fie mărunţite fie pentru accelerarea unei faze tehnologice, fie pentru obţinerea unui anumit produs din materia primă, fie chiar şi numai pentru realizarea comercializării produselor. Intensitatea multor procese depinde de mărimea suprafeţei materialului solid căruia i se aplică. Aria suprafeţei are o mare importanţă pentru vitezele de reacţie, randamentele proceselor tehnologice şi calitatea produsului final. În unele cazuri prin mărunţire se urmăreşte modificarea dimensiunilor şi granulozităţii materialelor, cerută de faza tehnologică care urmează în cadrul procesului tehnologic.

Studierea proceselor de mărunţire şi a utilajelor aferente este deosebit de importantă datorită faptului că operaţia de mărunţire este energointensivă şi se urmăreşte scăderea consumului de energie necesar reducerii dimensiunilor materiilor prime la dimensiuni necesare prelucrării ulterioare.

Generic, mărunţirea poate fi definită ca operaţia care are ca obiect reducerea dimensiunilor materiilor prime sau materialelor sub acţiunea unor forţe mecanice. Materialele solide supuse mărunţirii au iniţial forme şi dimensiuni geometrice foarte variate şi proprietăţi fizico-mecanice specifice naturii acestora.

Procesul de mărunţire sau reducere a dimensiunii se bazează pe studii probabilistice. Atât alimentarea unui utilaj cât şi produsul rezultat se defineşte cu ajutorul funcţiei de distribuţie a dimensiunilor particulelor, ceea ce exprimă probabilitatea ca o particulă de o anumită mărime să fie prezentă într-un eşantion de material de măcinare. Scopul proiectării unui utilaj de mărunţire este acela de a determina condiţiile necesare pentru creşterea probabilităţii de mărunţire a particulelor cu anumite dimensiuni şi pentru obţinerea unei distribuţii a dimensiunilor dorite la produsul final. Procesul de mărunţire trebuie să se realizeze în aşa fel încât materialul prelucrat să nu sufere modificări nedorite, cum ar fi impurificarea sau încălzirea excesivă.

Mărunţirea materialelor solide se realizează prin operaţii tehnologice de concasare, măcinare, granulare, tăiere.

Concasarea este operaţia de sfărâmare a unui material dur în bucăţi mai mici, cu ajutorul utilajelor speciale numite concasoare.

Măcinarea este operaţia de mărunţire fină a materialelor. Ea se efectuează cu ajutorul morilor.

Granularea este operaţia de sfărâmare a unui material dur, în bucăţi mărunte, având forme geometrice rotunjite.

Tăierea este operaţia de detaşare sau desprindere a unei porţiuni dintr-un material solid, prin strivire locală (ceea ce constituie tăierea propriu-zisă), forfecare, despicare sau aşchiere.

Mărunţirea poate avea următoarele scopuri:

- facilitarea sau grăbirea operaţiilor fizico-chimice prin creşterea suprafeţei de contact între fazele care participă la transferul de căldură sau de materie, cum este cazul dizolvării unor substanţe, uscării;

- separarea constituenţilor unui produs până la limita în care fiecare particulă reprezintă un component, aceştia putând fi apoi separaţi prin cernere, flotaţie etc;

- necesitatea omogenizării amestecurilor eterogene;

- obţinerea fineţii necesare pentru a conferi produselor caracteristicile cerute.

Operaţia de mărunţire este influenţată de o serie de factori care sunt prezentaţi în tabelul 1.1.

Tabelul 1.1 Factorii care influenţează mărunţirea

Proprietăţile fizico-mecanice ale materialului de mărunţit Caracteristicile constructive şi funcţionale ale utilajelor de mărunţire Proprietăţile fizico-mecanice ale materialului mărunţit Factori economici

- mărimea, forma, structura materia-lului;

- umiditatea;

- rezistenţa meca-nică la compre-siune, întindere, forfecare;

- duritate;

- elasticitate;

- plasticitate;

- adezivitate;

- abrazivitatea;

- sensibilitatea termică. - modul şi durata de acţiune asupra mate-rialului de mărunţit;

- uzura organelor active;

- gradul de mărunţire;

- temperatura de lucru;

- tipul mecanismului mărunţirii;

- riscul de impurificare a produsului final. - granulaţia finală;

- mărimea, forma şi structura particu-lelor mărunţite;

- reactivitatea chimi-că a particulelor;

- suprafaţa specifică finală;

- greutatea specifică a materialului în vrac;

- numărul trep-telor de mărun-ţire;

- utilizarea sitelor pentru cernerea între treptele de mărunţire şi la final;

- consumul spe-cific de energie necesar;

- alimentarea şi evacuarea pro-dusului;

- funcţionarea continuă sau discontinuă.