Konik Kırıcı ve Dik Milli Darbeli Kırıcı Kapsamlı Rehber, Agrega ve Cevher Kırma-Eleme Tesislerinde Birlikte Kullanılma Nedeni

Bu makalemizde daha çok bazalt, granit, diyabaz ve benzeri volkanik kayaçların kırıldığı agrega tesislerinde sekonder ve tersiyer kırıcılar olarak ayrılmaz bir ikili olarak yer alan konik kırıcıların ve tersiyer tip dik milli darbeli kırıcıların çalışma prensiplerini, yapısını, elemanlarını, kapasite ve güç hesaplamalarını inceleyeceğiz. Birlikte kullanılmalarının nedenini açıklayacağız. Kullanıldıkları tesislerden örnekler vereceğiz.

Hidrokon Konik Kırıcılar

Konik kırıcılar basınç kırıcılarıdır.

Şekil 1 de hidrokon tipi konik kırıcının kesit görünüşünü ve bu kırıcıyı oluşturan ana elemanları görmekteyiz. Alt gövde içerisine yataklanmış, konik dişli sistemi ile tahrik edilen ve belli bir jirasyon hızı ile döndürülen eksantrik adlı parçanın içine eksantrik olarak kırıcı ana mili yataklanmıştır. Ana mil aynı zamanda üst gövde üst kısmında yer alan örümcek yatak içerisine yataklanmıştır. Ana mil, kırıcının alt gövdesine bağlı hidroset pistonunun üzerinde yer alan step yatak üzerine oturur. Bu yatak, ana mile gelen eksenel yükleri karşılar. Kırıcı ana miline bağlı konik göbek üzerine konik hareketli çene(mantle) tespit edilir. Üst gövdenin iç kısmına ise gene konik, özel bir forma sahip sabit çene (konkav) tespit edilir.

Hidroset sistemi bir hidrolik silindir olup hareketli çene (mantle) ile sabit çene (konkav ) arasındaki açıklığı ayarlar, yani ürün büyüklüğünü kontrol eder.

Şekil 1 Hidrokon konik kırıcı kesit görünüşü ve elemanları — Şekil 1 de bir yatay milli tersiyer darbeli kırıcının kesit görünüşünü ve kırıcının ana elemanlarını görmekteyiz.

Çalışma sırasında hareketli çene sabit çeneye 〖360〗^0 lik çevre boyunca yaklaşıp uzaklaşarak malzemeye basınç uygular. Yani konik kırıcıyı sonsuz sayıda çenesi olan çeneli kırıcı olarak tanımlayabiliriz.

Konik kırıcı kırma prensibini Şekil 2 de görmekteyiz.

Şekil 2 Konik kırıcı kırma prensibi açıklaması

Rose & English kapasite formülü

Q = \frac{W_{i} \cdot D \cdot ρ_{s} \cdot \sqrt{L_{M A X} - L_{M I N}} (L_{M A X} + L_{M I N}) \cdot K}{2 \cdot \sqrt{\frac{R}{R - 1}}}

W_i: Bond çalışma indeksi

D: Bowl çapı

L_MAX: Uzak taraf set değeri (OSS)

L_MIN: Yakın taraf set değeri (CSS)

R: Boyut küçültme oranı

K: İstatistiksel faktör. Kömür ve kok gibi yumuşak malzemeler için K = 0,5, Kuvarz ve Granit benzeri sert malzemeler için K = 1

ρ_s: Kırılan malzeme özgül ağırlığı

Rose & English motor gücü formülü

P = W_{i} \cdot Q \cdot [\frac{\sqrt{F_{80}} - \sqrt{P_{80}}}{\sqrt{F_{80}}}] \cdot \sqrt{\frac{100}{P_{80}}}

P: Motor gücü, KW

W_i: Bond çalışma indeksi

Q: Kapasite, TPH

F₈₀: Beslenen malzemenin %80'inin geçtiği büyüklük, mikron

P₈₀: Kırılan malzemenin %80'inin geçtiği büyüklük, mikron

Konik kırıcı jirasyon hızı formülü:

n \geq \frac{665 \cdot (\sin α - μ \cdot \cos α)}{\sqrt{d}}

n: Konik kırıcı jirasyon devir sayısı, RPM

μ: Çelik ile kırılan malzeme arasındaki sürtünme katsayısı (0,2–0,3 arasındadır)

d: Maksimum ürün büyüklüğü, cm

α: Kırma konisi yüzeyinin yatay ile yaptığı açı

Kırma kuvveti hesabı

F_{B} = {[{(\frac{2191878 \cdot N}{n \cdot x \cdot \sin β})}^{2} + {(\frac{2411065,8 \cdot N \cdot \tan α}{n \cdot x \cdot \sin β})}^{2}]}^{0,5} \cdot \frac{9,81}{1000}

n: Jirasyon hızı, RPM

F_B: Kırma kuvveti, kN

N: Motor gücü, KW

x: Koni hatları arasındaki ölçü, mm

α: Koni açısının yarısı

β: Jirasyon açısı

Tersiyer Tip Dik Milli Darbeli Kırıcılar

Tersiyer Tip Dik Milli Darbeli Kırıcıların Çalışma Prensibi

Bu kırıcıların rotoru kapalı olup tamamen taş kutusu astarlıdır. Rotor, yüksek hızlı bir taş pompası olarak hareket eder, içine giren malzemeye yüksek bir hız kazandırarak gövdeye bağlı taş rafından oluşan kırma plakası gurubuna yüksek hızlı taş akımı sağlar, böylece taş üstünde taş (rock on rock ) kırılması sağlanır. Rotordan fırlayan parçacıkların hızı 100 m/sn değerine kadar yükselebilir.

Rotor içerisine giren malzemenin haricinde rotorun dışından da kontrollü bir şekilde bir miktar malzeme gönderilerek kırma çemberinde bir yoğunluk sağlanır, böylece enerji transferi iyileştirilir. Rotor dışından gönderilen bu malzeme miktarının kontrolü ile birlikte rotor çapı, rotor hızı gibi değişkenler de kullanılarak ürün gradasyonu , kapasite ve aşınma miktarı gibi değişkenler kontrol altına alınır.

Şekil 3 de Tersiyer dik milli kırıcıların kırma prensibi görülmektedir.

Şekil 3 Tersiyer tip dik milli darbeli kırıcıların çalışma prensibi

Tersiyer Tip Dik Milli Darbeli Kırıcıların Ana Elemanları

Şekil 4 de Tersiyer tip dik milli darbeli kırıcı ana elemanları görülmektedir. Özetle bu kırıcıların ana elemanları:

Kırma çemberi gurubu
Çatı gurubu
Ana şaft gurubu
Temel gurubu

Guruplarından oluşmaktadır.

Şekil 4 Tersiyer tip darbeli kırıcı elemanları

Rotor, tersiyer tip bir dik milli darbeli kırıcının ‘kalbi’ gibidir. Görevi, beslenen malzemeye kırılması için gerekli gerilme enerjisine dönüşecek olan kinetik enerjiyi kazandırmak, yani hızlandırmaktır. Tersiyer tip kırıcı rotorlarının özelliği, rotorlarının kapalı tip olması, açık rotorlardaki fırlatıcı pabuçların yerini rotor içerisinde oluşan taş birikimlerinin almasıdır. Rotorda genellikle aralarında 〖120〗^0 açı bulunan 3 port bulunur. Taş birikimleri port çıkışlarında malzemenin yüksek hızla fırladığı kenarda bulunan tungsten karbür uçlar ile iz plakaları arasında oluşur.

Şekil 5 de tersiyer tip dik milli darbeli kırıcı rotor görünüşü ve elemanları, Şekil 6 da tersiyer tip dik milli darbeli kırıcı kırma çemberi genel görünüşü ve elemanları yer almaktadır.

Şekil 5 Tersiyer tip dik milli darbeli kırıcı rotor görünüşü ve elemanları

Şekil 6 Tersiyer tip dik milli darbeli kırıcı kırma çemberi genel görünüşü

Tersiter Tip Dik Milli Darbeli Kırıcılarda Kapasite ve Güç İncelemesi

Bond formülü ile inceleme

Tersiyer tip dik milli kırıcılarda birim kırma gücünün hesabında Bond formülü gerçek değerden oldukça farklı sonuç verir. Bu yüzden, bilindiği üzere çalışma indeksii W_i ye dayanan bir formüldür.

W = 11 * W_{i} * (\frac{1}{\sqrt{P}} - \frac{1}{\sqrt{F}})

N = W * Q

W: Kırma için gerekli yaklaşık spesifik enerji ihtiyacı, Kwh/t

W_i: Çalışma indeksi

P: Ürünün (kırıcıdan çıkan malzemenin) %80'inin geçtiği kare göz ölçüsü – mikron

F: Kırıcıya beslenen malzemenin %80'inin geçtiği kare göz ölçüsü – mikron (ince malzeme beslenen malzemeden elenmiş olmalıdır)

N: Gerekli motor gücü, KW

Q: Kapasite, ton/saat

Tersiyer dik milli darbeli kırıcılarda ürün eğrilerini incelersek eğri ilk bölümde büyük oranda düşük eğimli ilerlemekte, yani bu bölümde boyut indirgeme oranı düşük olmakta, son bölüme doğru eğim artmakta, boyut küçültme oranı artmaktadır. Bu nedenle Bond formülü uygulanırken P₈₀ yerine P₃₅ – P₄₀ arası bir değer kullanmak gerekir.

Çabuk hesaplamalar için Grafik 1 kullanılabilir.

Tablo 1 de çeşitli malzemelerin çalışma indeksi ve diğer fiziksel özellikleri görülmektedir.

KAYAÇ ADI	KAYAÇ TİPİ	ÇALIŞMA İNDEKSİ W_i	ÖZGÜL AĞ. (t/m³) ρ	YIĞMA YOĞ. (t/m³) γ	AŞINMA İNDEKSİ A_i	BASINÇ DAYANIMI MPa
Andezite	Volkanik	16 ± 2	2,6-2,8	1,6	0,5	170 - 300
Amphibole	Metamorfik	16 ± 3	2,8 – 3,0	1,7	0,2 - 0,45	-
Kumtaşı	Sedimanter	10 ± 3	2,7	1,6	0,1 - 0,9	30-180
Bazalt	Volkanik	20 ± 4	2,9 – 3,0	1,8	0,2 ± 0,1	300 – 400
Kireç taşı	Sedimanter	12 ± 3	2,7	1,6	0,001 – 0,03	80 - 180
Karbon	Sedimanter	14 ± 4	1,0 – 1,8	0,8	-	-
Klinker	-	-	-	1,2	-	-
Kok	-	-	-	0,6	-	-
Diabase	Volkanik	19 ± 4	2,8-2,9	1,7	0,3 ± 0,1	250 - 350
Diorite	Volkanik	19 ± 4	2,7 – 2,8	1,6	0,4	170 – 300
Dolamite	Sedimanter	12 ± 3	2,7	1,6	0,01 – 0,05	50 - 200
Gabro	Volkanik	20 ± 3	2,9-3,0	1,8	0,4	170 – 300
Gneiss	Metamorfik	16 ± 4	2,7	1,6	0,5 ± 0,1	200 – 300
Granite	Volkanik	16 ± 6	2,7	1,6	0,55 ± 0,1	200 – 300
Hematite	Sedimanter	-	5,1	2,2 – 2,4	0,35 ± 0,2	-
Magnetite	Sedimanter	-	5,7	2,2 – 2,4	0,50 ± 0,2	-
Mermer	Metamorfik	12 ± 3	2,7	1,6	0,001 – 0,03	80 - 180
Porphyry	Volkanik	18	2,7	1,6	0,1 – 0,9	180 – 300
Quartzite	Metamorfik	16 ± 3	2,7	1,6	0,75 ± 0,1	150 – 300
Siyenite	Volkanik	19 ± 4	2,7 – 2,8	1,6	0,4	170 – 300
Silex (Hornfels)	Metamorfik	18 ± 3	2,8	1,65	0,7	150 - 300

Tablo 1 Çeşitli malzemelerin çalışma indeksi ve diğer fiziksel özellikleri

Grafik 1 Tersiyer tip VSI kırıcılarda rotor uç hızına bağlı olarak birim kırma gücü

Sekonder Olarak Konik Kırıcı, Tersiyer Olarak Dik Milli Darbeli Kırıcı Kullanılma Nedeni

Konik kırıcı bir basınç kırıcısı olduğundan, bu kırıcıdan alınan ürün iç gerilmelere ve kılcal çatlaklara sahiptir. Ayrıca yapraksı bir yapıya sahiptir, yassılık ve uzunluk oranları istenilen seviyede değildir. Bu nedenlerle beton ve yol yapımında direkt olarak elenip kullanılması mümkün değildir. Konik kırıcıdan alınan ürünün darbeli tip bir kırıcı ile üçüncü kademede tekrar kırılıp iç gerilmelerinden arındırılması ve kübik hale getirilmesi gerekir.

Konik kırıcılar daha önce de belirttiğimiz gibi bazalt, granit, diyabaz , dere taşı gibi sert ve aşındırıcı volkanik kayaçlar için efektif bir sekonder kırıcı olarak kullanılırlar. Bu kırıcıların arkasında genellikle yatay milli bir darbeli kullanılmaz. Onun yerine taşı taşa vurarak kırma prensibine göre tasarlanmış dik milli darbeli kırıcılar kullanılır.

Sekonder Olarak Konik Kırıcı, Tersiyer Olarak Dik Milli Kırıcının Kullanıldığı Örnek Tesisler

1- Beton agregası üretmeye yönelik 200 TPH ürün kapasiteli bazalt kırma-eleme tesisi

Tesiste 132 KW motorlu 1100*900 çeneli kırıcı ,200 KW motorlu METSO HP 300 eşdeğeri konik kırıcı ve ∅ 990 rotor çaplı 2*250 KW motorlu dik milli kırıcı kullanılmaktadır. Şekil 5 de tesis akım şeması, Grafik 2 de 60 m/sn uç hızı için ürün eğrisi görülmektedir.

Şekil 5 Bazalt beton agregası üretim tesisi akım şeması

Grafik 2 ∅ 990 Rotor çaplı VSI kırıcı çıkışı eğrisi

2- 0-300 mm besleme büyüklüğü olan dere malzemesi kırma-eleme yıkama tesisi

Tesiste maksimum besleme büyüklüğü 300 mm olan dere malzemesi kırılmakta ve beton agregası üretilmektedir. Akan dere malzemesi olup fazla kirli değildir. Doğal kum ayırıldıktan sonra taşı dik milli kırıcının kırabileceği ebada indirmek için çeneli kırıcı ve konik kırıcı kullanılmaktadır. Tesis besleme kapasitesi 300 TPH olup 108 TPH 0-4 doğal kum alındıktan sonra 192 TPH kırmataş beton agregası üretilmektedir.

Grafik 3 de dere malzemesi besleme eğrisi , Şekil 6 da tesisin akım şeması, Grafik 4 de dik milli kırıcı çıkış eğrisi görülmektedir.