Tane
küçültme terimi, katı tanelerin kesilerek, kırılarak veya parçalanarak daha
küçük boyutlardaki taneciklere ayrılmasını kapsayan tüm yöntemlere verilen
ortak bir addır. Proses endüstrilerinde katılar değişik met odlarla, farklı
büyüklüklerde taneciklere küçültülür; yöntem ve boyut, proses için gerekli
koşullara göre seçilir. Küçük tanecikler, katının reaktivitesini arttırır ve
mekanik yöntemlerle istenmeyen maddelerin ayrılmasını sağlar.
Katılar
çeşitli şekillerde küçültülür, ancak bunlardan en önemli olanları dört tanedir:
(1) sıkıştırma, (2) darbe, (3) aşındırma veya ovalama, (4) kesme. Sıkıştırmayla
kaba tanecikler, oldukça ince taneciklere parçalanır. Darbe yöntemiyle kaba,
orta veya ince taneler elde edilebilir. Yumuşak ve aşındırıcı olmayan katılar
aşındırmayla çok ince taneciklere ayrılır. Kesme işlemi, özel şekiller
istendiğinde uygulanır.
Tane Küçültme Cihazları
Tane
küçültücü cihazlar: kırıcılar, öğütücüler, ultra-ince öğütücüler, kesme makineleri,
olarak dört grupta toplanır. Büyük katı malzemelerin küçük parçalara ayrılması
kırıcılarda yapılır. Maden ocaklarından çıkan iri madenler önce birincil (primer)
kırıcıdan geçirilerek 6-10 inçlik parçalara ayrılır ve ikincil (sekonder)
kırıcıya gönderilir; burada 1/4 incilik taneciklere bölünür. Bu boyutlara
düşürülen taneler öğütücülerde toz haline getirilir. Orta derecelerde öğütme
yapan bir cihazdan çıkan katı tanecikler, 40 meşlik elekten geçebilecek
büyüklüktedir. İnce öğüten bir cihaz, çoğu 200 mesh elekten geçen daha ince
tanecikler verir. Ultra-ince öğütücüye 1/4 inçten daha küçük tanecikler
verilebilir; alınan ürün 1- 50 mikron büyüklüğündedir. Kesiciler, 1/16-1/2 inç
dolayındaki uzunluklarda özel boyutlu taneler elde etmekte kullanılır.
Tane
küçültücü 4 grup makine aşağıdaki tiplerde olabilir:
1. Kırıcılar (Kaba ve İnce): Çene (jaw) kırıcılar; döner (gyrator)
kırıcılar; kırıcı silindirler.
2. Öğütücüler (Orta ve İnce): Çekiçli değirmenler (hammer mill),
vurucular; silindirli-sıkıştırmalı değirmenler (toplu ve silindirli); aşındırma
değirmenleri; döner değirmenler (çubuklu, bilyalı, tüplü)
3. Ultra-İnce Öğütücüler: İçinde sınıflama yapabilen çekiçli
değirmenler; akışkan-enerji değirmenleri.
4. Kesme
makineleri: Bıçaklı kesiciler, oyucular, yarıcılar.
Bu
cihazların herbiri farklı şekillerde çalışır. Kırıcılarda yavaş bir sıkıştırma
yapılırken öğütücülerde darbe ve aşındırma ve bazan da sıkıştırma uygulanır.
Ultra-ince öğütücüler aşındırma ilkesine göre çalışır. Kesme, oyma ve yarma
işlemlerinde ise kesme etkisi ön plandadır.
Kırıcılar
Şekil-1 de
çok kullanılan bir çene kırıcının (Blake kırıcı) şematik diyagramı görülmektedir.
Bu makinede, iki mafsallı kola bağlı olan bir kısım, eksantrik (merkezden
sapan) mille hareket ettirilir; mafsallı kollardan biri hareketli
(açılır-kapanır) çeneye, diğeri makine kasasına bağlıdır. Mil, hareketli
çenenin üst kısmındadır. Ürünün büyük kısmı, V nin tabanından boşaltılır. Bazı
makinelerde besleme açıklığı 72-96 inç dolayındadır; 6 ft çapında kaya
parçalarını kırabilir. Ürün en fazla 10 inç büyüklüktedir ve makinenin kapasitesi
1000 ton/saat tir. Daha küçük olan ikincil kırıcılarla tane büyüklüğü 1/4-2 inç
e kadar indirilebilirler; kapasite daha düşüktür.
Şekil-1: Blake çene kırıcı
Döner
(gyratory) kırıcılarda işlem, aralarındaki bazı noktalarda malzemenin sürekli
olarak kırıldığı dairesel çenelerle yapılır. Huni biçiminde ve üstü açık bir
kasa içinde konik bir döner kırıcı kafa vardır. Şekil-2 de görüldüğü gibi
kırıcı kafa, makinenin üst kısmındaki ağır bir şafta bağlıdır. Şaftın alt ucu
bir eksantrikle hareket ettirilir. Kırma kafasının altı sabit duvara doğru
yaklaşır ve uzaklaşır. Katı parçalar V-şeklindeki boşluktan geçerken kafa ve
kasa arasında kırılır. Kırıcı kafa şaft üzerinde serbestçe dönebilecek konumda
olduğundan, kırılan malzemenin verdiği sürtünme kuvvetiyle yavaşça döner.
Kırıcı kafanın hızı 125-425 dönme/dak dır. En büyük döner kırıcılar 3500
ton/saat kapasitededir.
Kırıcı
Silindirlerde yatay eksene paralel olarak dönen iki silindir bulunur (Şekil-3).
Silindirler arasına giren katı taneler sıkıştırmayla kırılır. Silindirler
birbirine doğru dönerler ve hızları aynıdır; tipik boyutlar 24 inç çap ve 12
inç yüzeyden, 78 inç çap ve 36 inç yüzeye kadar değişir. Silindirlerin dönme
hızı 50-300 rpm arasında değişir. Bu tip kırıcılar ikincil kırıcılardır;
beslenen katı tanelerin boyutları 1/2-3 inç, elde edilen ürün 1/2 inç-20 mesh
aralığındadır.
Öğütücüler
"Öğütücü"
terimi, katı maddelerin boyutlarının küçültülmesi amacıyla yararlanılan orta
ağırlıkta makineler için kullanılır. Bir kırıcıdan alınan ürün, çoğu kez bir öğütücüye
verilerek toz haline kadar küçültülebilir. Bu tip makineler, "Güç
Üniteleri" bölümü, "Pulverizörler" ve "Tanecik Katılarla
İlgili İşlemler" bölümü, Darbe-döndürmeli karıştırıcılar" başlıkları
altında incelenmiştir.
Ultra-İnce Öğütücüler
Sanayide
kullanılan toz halindeki katı maddelerin büyüklükleri 1-20 mikron arasındadır
ve tümü standart 325 mesh (44 mikron açıklık) elekten geçer. Bu derece ince
tanecikler yapan değirmenlere ultra-ince öğütücüler denilmektedir. İç veya dış
sınıflamalı çekiçli değirmenler ve akışkan enerjili veya jet değirmenler,
ultra-ince kuru toz taneciklerinin elde edilmesinde kullanılan cihazlardır.
Şekil-4 de
görülen mikro-atomizer, iç sınıflamalı (ayırmalı) bir çekiçli değirmendir. İki
rotor disk arasına bir dizi hareketli çekiç yerleştirilmiştir. Rotor şaftında
ayrıca, iki fan bulunur; bunlar havayı, şekilde görülen yönlerde çekip
boşaltarak ürünün toplayıcıya gitmesini sağlarlar. İstenilen incelikten daha
büyük olan tanecikler rotor diski üzerindeki radyal supaplarla ayrılır. Öğütme
odacığında katı taneciklere büyük bir dönme hızı kazandırılır. Kaba taneler,
santrifüj kuvvet etkisiyle oda duvarı üzerinde toplanırlar. Hava akımı ince
tanecikleri öğütme bölgesinden alarak AB yönünde şaft boyunca taşır. Ayırıcı
vanalar tanecikleri BA yönünde fırlatır. Bir taneciğin ayırıcı vanalardan geçip
geçmemesi, hangi kuvvetin (havanın yarattığı çekme kuvveti ve vanaların
yarattığı santrifüj kuvvet) etkin olduğuna bağlıdır. İstenilen incelikteki
tanecikler boşaltma kanalına taşınırken, iriler öğütme odasına geri dönerler.
Tanecik büyüklüğü rotor hızı veya büyüklüğüyle ve ayırıcı vanaların sayısıyla
ayarlanır. Bunlar saatte 1-2 ton 1-20 m arasında toz üretim yapabilir; enerji gereksinimi 50 hp.sa/ton
dolayındadır.
Kesme Makineleri
Bazı
malzemeler sıkıştırma, darbe veya aşındırma yöntemleriyle küçültülemezler;
yapışkan veya elastiktirler, veya taneciklerin belirli boyutlarda olması
istenilebilir. Bu gibi durumlarda malzemenin kesme yöntemiyle küçültülmesi
gerekir.
Bu amaçla
kullanılan makinelerden biri, Şekil-5 de görülen döner bıçaklı kesicidir.
Cihaz, silindirik bir odacıkta, 200-900 rpm hızla dönen yatay bir rotordan
oluşur. Rotor üzerinde 1-7 sabit bıçak ve bunlara çok yakın mesafede 2-12 adet
hareketli bıçaklar bulunur. Kesilecek parçalar odacığın üst kısmından verilir,
dakikada birkaç yüz kez kesilir ve dipte bulunan 3/16-5/16 inç açıklıklı bir
elekten geçerek dışarı çıkar. Bazan hareketli (uçuşan) bıçaklar, sabit yatak
bıçaklarıyla paralel konumdadırlar; beslenen katının özelliklerine bağlı
olarak, bazan da açılı konumda yerleştirilirler.
