Kırma Eleme

 

KIRMA ELEME TESİSLERİNİN İŞLEYİŞİ VE GENEL YAPISI

Kırma Eleme Tesisleri’nde verimlilik ve kalitenin en uygun şartlarda sağlanabilmesi için, kırma eleme tesislerinin projelendirilmesi, makine (kırıcı, elek, konveyör bant) ve ekipman seçimi, kırılacak malzemenin jeolojik ve yapısal özellikleri dikkate alınarak dizayn edilmeli ve uzman kişilerce üretimi ile montajı yapılmalıdır.

 

1. KIRMA ELEME TESİSLERİ

Kırma Eleme Tesisleri, maden sektöründe üretilen cevherlerin işlenmesi ve inşaat sektöründe kırma taş üretimi (asfalt, beton, yol malzemesi vs.) için kullanılan tesislerdir. Malzeme üretiminde kalite ve maliyet dengesinin sağlanabilmesi için gerekli bilgi ve tecrübenin oluşumu kolay değildir. Zira çok farklı meslek disiplinlerinin (maden, inşaat, jeoloji, makine, elektrik ve elektronik, işletme, iktisat vs.) bir ekip halinde ve koordineli bir şekilde çalışmaları gerekmektedir. Böyle bir geniş yelpazeli bilgi birikiminin oluşması da doğal olarak zordur. Ancak en uygun kırma eleme teknolojisini yakalayabilmek için çok nadir de olsa özverili çalışan işletmeler görmek mümkündür.

Taş ocaklarından çıkarılan malzeme genellikle üç farklı kırma işlemine tabi tutulur. Primer, sekonder ve tersiyer olarak adlandırılan bu kırma süreçleri sonucunda, malzeme eleklerden geçirilerek istenilen boyutlarda sınıflandırılır ve kırma taş (agrega) üretiminin son aşaması tamamlanmış olur.

 

2. KIRMA ELEME TEKNOLOJİSİ VE KIRMA ELEME MAKİNELERİ

Kırma taş üretimi 4 ana aşamada gerçekleşir. Bu üretim aşamasındaki maliyet oranlarının analizi, kırma elemenin ne kadar önemli olduğunu göstermektedir (Çizelge 1).

Çizelge 1. Taş ocaklarında Maliyet Dağılımı

Üretim Aşamaları

Maliyet Oranları
1. Delme – Patlatma % 18 – 21
2. Gevşetme, Ufalama ve Yükleme % 15 – 17
3. Taşıma / Nakliye % 14 – 16
4. Kırma – Eleme – Yıkama % 46 – 53

 

2.1. Primer Kırıcılar (Birincil Kırma Prosesi)

Primer kırıcılar; primer çeneli kırıcılar ve primer darbeli kırcılar olarak iki çeşittir.

Primer çeneli kırıcılar; gövde, sabit çene ve pitmandan (oynak çene) oluşurlar. Kırma işlemi yapılırken, pitman ileri geri hareket dengesini yaylar vasıtasıyla sağlar. Eksantrik gezmesi ve yay esneme ölçüsü ileri geri hareket mesafesini sağlar. Çeneli kırıcı malzemeyi sıkıştırarak kırdığı için üretim genellikle yapraksıdır.

Her türlü dağ ve dere malzemesinin kırılmasında kullanılan bu kırıcılar, taşın ilk kırma işlemini yaparlar ve tesisin kapasitesine göre kırılma boyutları ayarlanabilir. Ülkemizde primer kırıcı olarak genellikle primer çeneli kırıcılar kullanılmaktadır.

Primer darbeli kırıcılar; gövde, rotor ve çarpma plakalarından oluşurlar. Rotorda sıralı bıçaklar, paletler vardır. Kapak bölümünde kırma ve çarpma astarları vardır. Gövde içi komple aşınma astarları ile kaplıdır. Bu tip kırıcılar çarptırma ve sıkıştırma ile kırma işlemi yaptığı için çeneli kırıcılara oranla daha kaliteli (kübik) üretim yaparlar. Ancak primer darbeli kırıcı kullanımı ülkemizde pek yaygın değildir.

-

2.2. Sekonder Kırıcılar (İkincil Kırma Prosesi)

Sekonder kırıcılar; sekonder çeneli kırıcı ve sekonder darbeli kırıcı olarak üretilmektedir.

Sekonder çeneli kırıcılar yapraksı malzeme üretiminden dolayı sekonder kırıcı olarak pek tercih edilmemektedir. Bu kırıcılar yapısal olarak primer çeneli kırıcıların aynısıdır. Fakat primer çeneli kırıcılara oranla daha yüksek bir devirde çalışırlar. Devir sayısı yaklaşık % 25 oranında daha fazladır.

Sekonder darbeli kırıcılar çarptırma özellikleri olduklarından dolayı kübik malzeme üretirler. Bu kırıcılar gövde ve rotordan oluşurlar. Rotor üzerine kama ve cıvatalarla paletler, bıçaklar monte edilir. Ön yüzünde kaburgalar (astarlar) vardır. Rotor bıçakları malzemeyi kaburgalara ve taşı taşı çarptırarak kırarlar. Ülkemizde sekonder kırıcı olarak genellikle darbeli kırıcılar tercih edilmektedir.

 

2.3. Tersiyer Kırıcılar (Üçüncül Kırma Prosesi)

Üçüncül aşamada kırıcılar; merdaneli kırıcılar, çekiçli kırıcılar, tersiyer darbeli kırıcılar, konik kırıcılar ve dik milli kırıcılar şeklinde, istenilen ürün türü ve kapasiteye göre farklı alternatiflerle üretilmektedir.

Merdaneli kırıcılar, tamamen sıkıştırarak kırma yaparlar. Birbirine ters istikamette dönen iki tamburdan oluşurlar. Arasına aldığı malzemeyi iki tambur arasında sıkıştırarak kırma yaptığı için, üretimleri yapraksıdır ve darbeli kırıcılara kıyasla daha az toz üretirler.

Çekiçli kırıcılar, gövde ve rotordan oluşurlar. Rotora bağlanan çok sayıdaki çekiç ve yüksek devirler sayesinde çarpma işlemini yaparlar. Dolayısıyla üretimler kübik ve kalitelidir. Ayrıca kalker, kireçtaşı gibi yumuşak malzemelerde kum veya toz oranını da (0-5 mm) arttırırlar.

Darbeli kırıcılar, amacına göre hem sekonder, hem de tersiyer kademede kullanılmaktadırlar. Çarptırma özelliklerinden ötürü kübik ve kaliteli malzeme üretirler. Ülkemizde en çok tercih edilen üçüncül kırıcılar, tersiyer tip darbeli kırıcılardır.

Dik milli kırıcılar, hem sekonder, hem de tersiyer amaçlı kullanılırlar. Bu kırıcılar tamamen çarpma ile kırma yaptıkları için üretimleri kübik ve çok kalitelidir. Dik milli kırıcılar, gövde ve düşey milde bulunan rotordan oluşurlar. Gövdenin içi komple sabit astarlarla kaplıdır. Rotora ise bıçaklar monte edilmiş durumdadır. Kırma işlemini; hızlı devri (1000-1500 devir/dakika) sayesinde malzemeyi astarlarla ve birbirlerine çarptırarak gerçekleştirmektedir. Üçüncül aşamada, Tersiyer darbeli kırıcılara alternatif olarak en çok kullanılan kırıcı türüdür.

Konik kırıcılar, sekonder ve tersiyer olarak kullanılırlar. Bu kırıcılar sert ve aşındırıcı malzemeleri kırmak için geliştirilmiştir. Kendi ekseni etrafında (100-1500 devir/dakika) dönerek malzemeyi ezme ve darbe etkisiyle kırarlar.

Kırma eleme tesislerindeki üretim kapasitesinin sağlıklı olabilmesi için primer, sekonder ve tersiyer aşamadaki kırıcılar arasındaki kırma dengesi iyi sağlanmalıdır. Sekonder kırıcının deşarj aralığı, primer kırıcının deşarj aralığına göre ayarlanmalıdır. Tersiyer kırıcının deşarj aralığı ise sekonder kırıcının deşarj aralığına ve ayrıca eleğin en üst elek ebadına uygun olarak ayarlanmalıdır. Örneğin; 110′luk bir kırma-eleme tesisinin primer açıklığı 18cm iken, sekonder açıklığı 6cm, tersiyer açıklığı ise 2,5cm olmalıdır. Böylece tesise verilen malzemenin boş yere tesis içinde fazla kalması engellenmiş olur. Bu da üretimin sağlıklı ve verimli olmasını sağlar.

-

2.4. Elekler (Sınıflandırma Prosesi)

Kırma işleminden sonra en önemli parametre, malzemenin sınıflandırılması / eleme sistemidir.

Primer kırıcıdan çıkan malzeme ön elek dediğimiz ağır hizmet eleğinden (ızgaralı ön elek) geçirilir. Böylece primer kırıcıdan çıkan malzemenin istenilen ebadının (30-40 mm’den ufak olan parçalarının) sekonder kırıcıya girmeden ayırıcı eleğe gitmesi sağlanır. Ya da bu malzeme, nihai ürünün temiz ve kaliteli olması için, yol malzemesi veya ikinci kalite ürün olarak sistem dışına çıkartılır. Bu sistem taş tozu oranının (0-5 mm) düşmesine ve agrega (kırma taş) üretiminin artmasına yardımcı olur.

Sekonder ya da tersiyer kırıcılardan çıkan malzemenin ayırma işlemi titreşimli eleklerle yapılır. Bu elekler 2, 3 veya 4 katlı olup meyilli ve yatay elek şeklindedir. Devirleri dakikada 500 ile 1500 olan bu eleklerin titreşim sistemleri ileri-geri ve yukarı-aşağıdır. Gerektiğinde elekler yıkamalı olarak da imal edilebilirler.

-

2.5. Konveyör Bantlar (Malzeme Nakil Sistemleri)

Ocaktan kamyonlarla gelen malzeme primer hazneye yani bunkere boşaltılır. Bunkerdeki malzeme ızgaralı veya titreşimli besleyici vasıtasıyla bypass oluğu ve primer kırıcıya aktarılır. Bypass oluğundan akan malzeme taşıyıcı bant (konveyör bant) ile stabilize malzemesi veya atık malzeme (Bypass) olarak kırma eleme sisteminden uzaklaştırılır.

Kırma eleme tesisleri içerisinde malzemenin taşınma işlemi (primer kırıcıdan ön elek veya sekonder kırıcıya, buradan titreşimli elek ya da tersiyer kırıcıya ve son olarak istenilen nihai ürünlerin yığıldığı stok alanına) farklı uzunluklarda ve genişliklerde (600mm, 800mm ya da 1000mm) konveyör bantlar ile yapılmaktadır.

Konveyör bantlar şase üzerine yerleştirilmiş alt ve üst taşıyıcı makaralarla çalışırlar. Kafa ve kuyruk bölümlerde bulunan tamburlar hareket mekanizmasını sağlarlar. Konveyör bantların sağa ve sola kaymaması için yan bölmelerde istikamet makaraları vardır. Ayrıca kapalı maden işletmelerinde zincirli konveyörler de kullanılmaktadır.

 

3. KIRMA ELEME PROSESİNİ ETKİLEYEN PARAMETRELER

Kırma eleme tesislerinin maksimum kapasitesi ve ürünlerin kalitesi kuru ve temiz taş ortamı için dizayn edilmiştir. Yani kuru ve temiz taş, kırıcılar için ideal bir çalışma malzemesidir. Eğer ocaktan gelen taş homojen değilse ve kullanılan formasyon jeolojik süreç içerisinde farklı yapısal hareketler etkisi ile kırıklı ve çatlaklı yüzeyler ihtiva ediyorsa, malzemede bu süreksizlikler boyunca ezilme, bozulma, ayrışma ve alterasyon etkisi ile silisli, killi ve demir oksitli zonlar oluşur. Bu zonlar sağlam taşla iç içe bulunduğu için malzemenin yapısı ve rengini olumsuz etkiler. Özellikle yağmurlu havalarda ve/veya yeraltı su seviyesi altında çalışıldığı zaman bu etkileşim daha da artar.

Bu gibi ocaklarda kırıcıya gelen malzeme kuru ise ayrışmış, bozulmuş ve topraklı malzeme kırıcıya gelmeden önce besleyici ızgaralarından elenerek kolaylıkla sistemden uzaklaştırılır. Fakat malzeme ıslak ve nemli ise bypass işlemi tam anlamı ile yapılamaz; sıvanmak, yapışmak ve topaklanmak suretiyle bozuk malzemenin bir kısmı üretim sistemine girerek hem nihai ürünlerin kalitesini olumsuz etkiler; hem de bunker vb. primer haznedeki besleyici kenarlarına yapışır ve malzemenin kırıcıya akışını yavaşlatarak üretim kapasitesini olumsuz etkiler. Ayrıca ıslak ve temizlenmemiş malzeme, oluk ve elek (özellikle taş tozu eleklerinde) tıkanmalarına neden olur. Bunların temizlenmesi de ayrıca zaman ve iş kaybıdır.

Yağışlı havalarda sulu ve ıslak malzeme kırmanın başka bir olumsuz etkisi de konveyör bantların kayma ve patinaj yapmasına neden olmasıdır. Sulu ve ıslak malzeme kırmanın diğer bir olumsuz yanı, sekonder ve tersiyer kırıcı bıçaklarının suyun etkisi ile daha kolay ve çabuk aşınmasıdır. Eleklerin ıslak ve rutubetli malzemeyi iyi eleyemeyeceğinden, bilhassa 0-5mm’nin gözlerini sıvayacağından 5-12mm ve hatta 12-18mm bile tozlu çıkar. Ayrıca yağışlı havalar ocak içi artık malzemesinin artmasına da neden olur. Başka bir deyişle normal hava şartlarında kırılabilecek malzemenin bir kısmı hafriyat malzemesi olarak ocaktan uzaklaştırılır. Bu da üretim maliyetinin artmasına neden olur. Ocak içi makinelerinin sağlıklı bir ortamda çalışabilmeleri için ocak içi suyu kontrollü olarak tahliye edilmelidir. Suyun bir kısmının; yolları sulamakta, toz bastırma sisteminde, ayrıca zaman zaman kirli malzemenin ocak içinde yıkanarak kırılmasında kullanılarak daha sağlıklı sonuçlar elde edilmesi mümkündür. Böylece hem malzemedeki kirlilik oranı, hem de kırma elemeden çıkan toz oranı en aza indirilmiş olur.

Kırma eleme tesislerinde diğer bir önemli parametre taşın sertlik derecesi ve katman kalınlığıdır. Sert ve kırılgan (rijit) taşlarda kırıcı açıklığını arttırmak mümkündür. Taşın ince ve orta katmanlı (özellikle tortul kayaçlarda) oluşu, kırılan malzemenin yassılık endeksini olumsuz etkiler. Bu da malzemenin yapraksı olmasına yardımcı olur.

Kırma eleme tesislerinde üretimin sağlıklı olabilme şartlarından biri de, işlenecek taşın tesise uygun halde çıkarılmasıdır. Yani delme ve patlatmanın primer kırıcı açıklığına uygun ve sağlıklı yapılmasıdır.

Çalışma esnasında kırma eleme ünitelerinden, taşıma ve yüklemeden çıkan toz, tesislerinin elektrik elektronik sistemlerine, makina parkına ve çevreye zarar vermektedir. Bu gibi zararları minimize etmek için kırma eleme tesislerine kuru ve ıslak filtrasyon sistemi (toz indirgeme sistemleri) kurulmalıdır. Ayrıca şantiye sahası ve yollar sulama arazözleri ile sulanmalıdır. Elektrik ve elektronik sistemler (pano ve otomasyon bölümleri) imkanlar ölçüsünde tozlu ortamlardan uzak tutulmalıdır. Verimliliğin artması için çalışma disiplini ve prensiplerini ilke edinmiş, yetişmiş ve kalifiye elemanlar kullanılmalıdır.

 

4. SONUÇ VE ÖNERİLER

• Kırma eleme tesislerinde kırıcı makine (primer, sekonder, tersiyer kırıcılar), elek ve bant seçimi, tesis ve oluk dizaynı, bant yüksekliği ve eğimi, elek ve kırıcı kapasitesi (üretim kapasitesi), besleyici titreşimi, motor devirleri vs. ile taşın jeolojik yapısı ve kimyasal özellikleri göz önünde tutularak yapılmalıdır. Zira jeolojik ortama göre makine yapmak, makineye göre taş hazırlamaktan daha kolaydır.

Kırma taş (agrega) kalitesini etkileyen parametrelerin başında, taşın kırılma şekli (sıkıştırarak kırma, çarptırılarak kırma) ile ocak malzemesinin yapısal ve fiziksel özellikleri gelir.

Kaliteli ve kübik malzeme üretimi için çarptırma özellikli (malzemeyi astarlara ve birbirine çarptıran) darbeli kırıcıların kullanılması daha uygun sonuçlar vermektedir.

• Kırma tesislerindeki kırıcıların palet ve astarlarının (primer, sekonder ve tersiyer kırıcılardaki) dökümündeki kimyasal karışım (krom ya da mangan oranı), taşın kimyasal analizine ve makinenin çalışma ortamının durumuna göre ayarlanmalıdır. Böylece palet ve astarlardaki aşınma minimize edilir.

• Kireçtaşı, kumtaşı, granit, bazalt vb. farklı kayalar için, aynı özellikte kırıcı aksam ve aksesuarları kullanılmamalıdır. Kalker için üretilen kırıcının dökümleri ve bazalt için üretilen kırıcının döküm ve aksamları farklıdır. İmalatçı firmaların taşın özelliklerine uygun aksamlar geliştirmeleri, kırma eleme tesislerinin kalite ve verimliliğini arttırarak üretim maliyetini düşürecektir.