Un frantoio a percussione secondario è una macchina di secondo stadio che prende il prodotto del frantoio primario e lo riduce ulteriormente, affinando al contempo la forma delle particelle. Constmach costruisce la gamma CSI in tre misure da 60 a 250 t/h, tutte dotate di mazze al manganese su un rotore che scagliano la roccia contro piastre d'urto fisse per ottenere inerti cubici per calcestruzzo e asfalto.
Che cos'è un frantoio a percussione secondario
Il frantoio a percussione secondario si colloca al centro di una linea di frantumazione. Riceve l'alimentazione pre-ridotta da un frantoio a mascelle o da un frantoio a percussione primario e la riduce nuovamente a una granulometria più fine e più commerciabile. Il compito non è soltanto la riduzione di pezzatura: è la forma. Un frantoio a percussione secondario ben regolato trasforma i pezzi lamellari o piatti in grani cubici, che è esattamente ciò che premiano i progetti di miscela per calcestruzzo e le specifiche per l'asfalto.
Le macchine CSI di Constmach sono progettate appositamente per questa posizione. Non sono frantoi primari in scala ridotta e non devono ingoiare i massi grezzi di cava. Gestiscono un'alimentazione controllata e si concentrano sulla produzione di un prodotto costante e ben classificato. È questa specializzazione a consentire loro di funzionare in modo efficiente ai tonnellaggi per cui sono dimensionate. Un frantoio primario si valuta in base a quanto materiale riesce a ingoiare e con quanta affidabilità rompe i blocchi più grossi della cava. Una macchina secondaria si valuta su qualcosa di più sottile: la percentuale di prodotto finito che rientra nelle specifiche, la cubicità di quel prodotto e il costo delle parti di usura consumate per tonnellata. Sono problemi diversi, e il CSI è concepito attorno al secondo.
Come funziona il principio della percussione
All'interno della camera un pesante rotore gira ad alta velocità. Le mazze al manganese imbullonate al rotore colpiscono la roccia in ingresso e la scagliano attraverso la camera contro le piastre d'urto. La roccia si frattura lungo le sue naturali linee di clivaggio. Rimbalza quindi, viene colpita di nuovo e il ciclo si ripete finché i frammenti non sono abbastanza piccoli da passare attraverso la luce tra il rotore e la piastra d'urto inferiore.
Poiché la roccia si rompe lungo i difetti interni anziché essere schiacciata, i pezzi risultanti tendono a essere cubici anziché allungati. La pezzatura in uscita è controllata dalla registrazione della luce tra le piastre d'urto e il rotore, dalla velocità del rotore e dalla portata di alimentazione. Stringendo la luce si ottiene un prodotto più fine e più ridotto; aprendola si lascia passare materiale più grossolano a maggiore produttività.
È utile immaginare il percorso dell'energia. Il motore porta il rotore alla velocità di lavoro e il rotore immagazzina quell'energia come inerzia rotazionale. Ogni mazza ne cede una frazione a ciascuna pietra che incontra, accelerandola a una velocità sufficiente perché l'urto contro la piastra d'urto superi la resistenza a trazione della roccia. La pietra è molto meno resistente a trazione che a compressione, perciò la frantumazione a percussione sfrutta la debolezza stessa della roccia invece di contrastarne la resistenza. È per questo che un frantoio a percussione raggiunge un elevato rapporto di riduzione in una sola passata, ed è per questo che produce una forma che una macchina a compressione fatica a eguagliare sulla stessa alimentazione. Il prezzo di quell'efficienza è metallo: ogni joule che rompe la roccia consuma anche la mazza che lo ha ceduto, ed è la ragione per cui la scelta delle parti di usura e l'abbinamento dei materiali dominano il costo di esercizio.
Perché scegliere un frantoio a percussione nello stadio secondario
Esistono due modi comuni di frantumare in posizione secondaria: per compressione, con un frantoio a cono, o per percussione, con una macchina come il CSI. La frantumazione a percussione ha un chiaro vantaggio dove contano la forma e un elevato rapporto di riduzione e dove la roccia non è fortemente abrasiva.
Un frantoio a percussione offre un rapporto di riduzione più elevato in una sola passata, perciò spesso servono meno macchine per arrivare al prodotto finale. Produce una forma cubica migliore rispetto a un cono in molti materiali di tipo calcareo. Inoltre la camera è aperta e semplice, il che ne facilita l'ispezione e la manutenzione. Il compromesso è l'usura: la frantumazione a percussione è più gravosa sulle parti di usura quando l'alimentazione è abrasiva, ed è per questo che il frantoio a percussione secondario è abbinato a roccia di media durezza e bassa abrasività.
La scelta plasma anche il resto dell'impianto. Un rapporto di riduzione più elevato per passata può ridurre a due stadi quello che sarebbe stato un flusso di lavorazione a compressione a tre stadi, eliminando un frantoio, un piano di vaglio, un tratto di nastro e le opere civili che li sostengono. Meno macchine significano meno punti di trasferimento, meno motori da alimentare e meno voci nel programma di manutenzione. Per un produttore di calcare che vende inerte sagomato, questa semplicità supera spesso il metallo di usura in più che una camera a percussione consuma, perché l'usura è economica quando la roccia è tenera e la forma spunta un prezzo migliore alla pesa.
La gamma Constmach CSI
La famiglia CSI copre tre dimensioni di rotore. Il modello giusto dipende dalla produttività richiesta, dalla pezzatura di alimentazione proveniente dal primario e dalla granulometria che devi consegnare. La tabella seguente riassume la gamma.
| Modello | Rotore (mm) | Capacità (t/h) | Azionamento |
|---|
| CSI-1210 | 1,100 x 1,100 | 60 - 100 | 160 kW |
| CSI-1212 | 1,100 x 1,250 | 120 - 150 | 200 kW |
| CSI-1215 | 1,100 x 1,500 | 200 - 250 | 250 kW |
Tutte e tre condividono lo stesso principio di funzionamento e lo stesso concetto di parti di usura, perciò gli operatori che passano da un CSI-1210 a un CSI-1215 non devono riapprendere la macchina. Lavorano semplicemente con un rotore più largo e una maggiore potenza installata per spingere più tonnellate attraverso la stessa geometria di camera. Si noti come la larghezza del rotore cresca da 1,100 mm a 1,250 mm a 1,500 mm mentre il diametro del rotore resta a 1,100 mm lungo tutta la gamma. È una scelta progettuale deliberata. Mantenere fisso il diametro conserva la velocità d'urto e l'azione di rottura costanti dal modello più piccolo al più grande, così che la forma del prodotto e il comportamento di riduzione che regoli su un CSI-1210 si mantengano quando si sale di taglia. La capacità aggiuntiva deriva da una camera più larga e da una maggiore potenza installata, non da un rotore più caldo e più sollecitato.
Qualità costruttiva e parti di usura
Le parti che toccano effettivamente la roccia sono le mazze al manganese sul rotore e le piastre d'urto che rivestono la camera. Entrambe sono sostituibili. Il manganese è scelto perché incrudisce sotto l'urto: la superficie si tempra in esercizio, il che ne prolunga la durata nel tipo di roccia di media durezza per cui il CSI è costruito.
Il rotore stesso è il cuore della macchina. È un gruppo pesante ed equilibrato progettato per portare le mazze e immagazzinare l'energia rotazionale che compie la rottura. Attorno ad esso, la carcassa e le piastre d'urto ricevono gli urti secondari. Trattare questi elementi come un sistema di consumo anziché come una parte fissa della macchina è il modo corretto di considerare un frantoio a percussione: si pianificano i cambi delle mazze e delle piastre allo stesso modo di qualsiasi altra manutenzione programmata.
Una parola sulla metallurgia, perché guida l'economia della macchina. L'acciaio austenitico al manganese arriva relativamente tenero e raggiunge la piena durezza superficiale solo dopo essere stato martellato in esercizio. L'urto ripetuto della roccia contro la faccia di lavoro trasforma lo strato esterno in una pelle dura mentre il nucleo resta tenace e resiste alle cricche. È questa combinazione a far sì che il manganese duri più di una semplice lega dura su un'alimentazione che urta anziché macinare. Il corollario è che il manganese è la risposta giusta per il calcare di media durezza a cui il CSI è destinato, e la risposta sbagliata se lo si priva dell'urto o gli si alimenta qualcosa di così abrasivo da consumarlo più rapidamente di quanto riesca a incrudire. Abbinare il metallo di usura all'impiego non è un ripensamento: fa parte della definizione della macchina.
Lubrificazione automatica
La lubrificazione automatica è di serie sulla gamma CSI. Ingrassare i cuscinetti principali secondo un programma fisso, senza affidarsi alla memoria di un operatore, è uno dei modi più semplici per proteggere i componenti più costosi della macchina. Elimina una causa comune di rottura prematura dei cuscinetti e mantiene il rotore in asse. I cuscinetti del rotore di un frantoio a percussione sopportano sia il peso statico di un gruppo pesante sia il carico dinamico di ogni urto trasmesso lungo l'albero, perciò vivono una vita dura. Un sistema automatico eroga una dose misurata di grasso a intervalli prestabiliti, indipendentemente da quanto sia intenso il turno, il che mantiene un film fresco tra i corpi volventi ed espelle la contaminazione dal cuscinetto. Sostituire un gruppo di cuscinetti principali significa estrarre il rotore, perciò tutto ciò che allontana quell'evento nel tempo si ripaga molte volte.
Dove si colloca nella linea di frantumazione
Un flusso tipico degli inerti prevede la frantumazione primaria, poi la frantumazione secondaria, poi la vagliatura, con uno stadio terziario opzionale per le frazioni più fini. Il CSI si colloca nel secondo blocco di quello schema, dopo il primario e prima della vagliatura o di un frantoio terziario.
Il materiale raggiunge il frantoio a percussione secondario già ridotto dal primario, di solito trasportato su un nastro trasportatore e alimentato a portata controllata da un alimentatore vibrante. Il prodotto frantumato passa quindi a un vaglio vibrante, dove viene separato in pezzature commerciabili. Il sovvallo può essere rinviato al frantoio in un circuito chiuso finché non rientra nelle specifiche. Progettare correttamente questo circuito è tanto importante quanto scegliere il frantoio: alimentazione, frantumazione e vagliatura devono essere bilanciate affinché nessuna singola macchina diventi un collo di bottiglia.
Pensa alle tre macchine come a una catena la cui resistenza è determinata dall'anello più debole. Un alimentatore vibrante a monte del frantoio svolge due compiti: dosa il materiale affinché la camera veda un carico costante anziché picchi, e può ospitare una sezione grizzly che deriva i fini attorno al frantoio, così che la camera lavori solo sulla roccia che ha effettivamente bisogno di essere ridotta. A valle del frantoio, il vaglio deve essere dimensionato per l'intero tonnellaggio frantumato, non solo per la frazione finita, perché tutto ciò che il frantoio produce finisce sul piano superiore prima di essere separato. In un circuito chiuso il vaglio rinvia anche il sovvallo, perciò i nastri e le opere di scivolo trasportano la produzione del frantoio più quel carico ricircolante. Dimensiona l'alimentatore, il vaglio e il nastro di ritorno sul flusso combinato reale e l'impianto funziona senza intoppi; dimensiona uno solo di essi sul solo tonnellaggio finito e diventa il collo di bottiglia che limita l'intera linea.
Capacità e dimensionamento
Le cifre di capacità nella tabella sono intervalli per una ragione. La produttività effettiva dipende dalla pezzatura di alimentazione, dalla registrazione di scarico impostata, dalla durezza e dall'umidità della roccia e dall'uniformità con cui la macchina è alimentata. Un CSI-1212 dichiarato per 120 a 150 t/h si posizionerà verso il vertice di quella fascia su calcare pulito e asciutto con un'alimentazione costante, e più in basso su materiale umido o più duro frantumato a un prodotto fine.
Dimensiona il frantoio sull'impianto, non il contrario. Parti dalle tonnellate all'ora di prodotto finito che devi vendere, aggiungi il carico ricircolante di un eventuale circuito chiuso e scegli il modello la cui fascia dichiarata contiene comodamente quel numero. Acquistare proprio al limite della capacità di una macchina non lascia margine per gli strati più duri o per il giorno in cui vuoi spingere la produzione.
Un esempio di dimensionamento svolto
Prendi un produttore che ha bisogno di 180 t/h di inerte finito 0-20 mm da una cava di calcare. Il primario, un frantoio a mascelle, fornisce un prodotto con pezzatura massima attorno ai 150 mm, adatto a una camera a percussione secondaria. Supponiamo che l'analisi del vaglio mostri che circa una tonnellata su cinque esce dal frantoio come sovvallo e deve essere ricircolata. Il frantoio deve quindi gestire le 180 t/h di prodotto commerciabile più quella frazione ricircolante, il che porta il carico reale attraverso la camera a circa 225 t/h. Un CSI-1212, limitato a 150 t/h, verrebbe fatto lavorare oltre la sua fascia e si usurerebbe e si bloccherebbe; il CSI-1215, dichiarato per 200 a 250 t/h, contiene la cifra di 225 t/h con un piccolo margine per uno strato più duro o una mattina umida. È questo il modello da specificare. Ripeti lo stesso calcolo per un fabbisogno finito di 90 t/h con un carico ricircolante minore e la risposta cade sul CSI-1210. Il metodo conta più dei numeri: dimensiona sempre in base al carico complessivo del frantoio, mai sulle sole tonnellate finite, e lascia sempre un margine da spendere nelle giornate difficili.
Materiali e applicazioni
La gamma CSI è adatta a roccia di media durezza e bassa abrasività. Il calcare è l'esempio classico, ed è dove la frantumazione a percussione mostra la sua forma migliore e il costo di usura più basso. Pietre sedimentarie simili e molti materiali riciclati rientrano nella stessa categoria.
Il prodotto finale è un inerte cubico e ben classificato. Quella forma conta perché le particelle cubiche si compattano e si incastrano meglio di quelle lamellari. Nel calcestruzzo migliora la lavorabilità e la resistenza; nell'asfalto migliora la stabilità e la resistenza all'ormaiamento. Se la tua attività consiste nel vendere inerti per calcestruzzo e asfalto da un giacimento di tipo calcareo, un frantoio a percussione secondario è di solito la via più diretta verso un prodotto di forma pregiata.
Ciò per cui il CSI non è costruito è la roccia molto dura e altamente abrasiva come il granito o la quarzite in posizione secondaria. Questi materiali usurano rapidamente le mazze e sono più adatti alla frantumazione a compressione. Abbinare la macchina alla roccia è il singolo fattore più importante nel costo di esercizio a lungo termine.
Vale la pena essere precisi sul perché la forma paga. Una particella lamellare o allungata ha un asse lungo che crea vuoti quando le particelle vengono compattate, e quei vuoti devono essere riempiti con pasta cementizia nel calcestruzzo o con bitume nell'asfalto, entrambi costosi. Una particella cubica della stessa pezzatura nominale si compatta più strettamente, richiede meno legante a parità di resistenza e resiste alle forze che tentano di far scorrere le particelle una sull'altra. In uno strato di usura d'asfalto ciò si traduce in una migliore resistenza all'ormaiamento sotto il traffico; nel calcestruzzo si manifesta come un impasto più lavorabile a un rapporto acqua/cemento più basso. Il produttore in grado di consegnare inerte costantemente cubico da un fronte di calcare pulito ha un prodotto che i progettisti delle miscele preferiscono attivamente, e quella preferenza vale denaro reale lungo la vita di una cava.
Economia dell'usura
Il prezzo di listino di un frantoio si paga una volta sola; il conto dell'usura si paga a ogni turno per tutta la vita della macchina, perciò di solito domina il vero costo di proprietà. Il modo giusto di monitorarlo è il costo per tonnellata di prodotto finito, non il prezzo di un set di mazze considerato isolatamente. Una mazza più economica che si usura al doppio della velocità non è più economica. Sul calcare di media durezza e bassa abrasività per cui il CSI è costruito, le parti di usura al manganese offrono una durata lunga e prevedibile e un costo di usura abbastanza basso da essere comodamente coperto dal sovrapprezzo di forma sul prodotto. Spingi la stessa macchina su granito abrasivo e la curva di usura si impenna bruscamente, il costo per tonnellata sale e l'economia che rendeva attraente la frantumazione a percussione si inverte silenziosamente. È per questo che la decisione sul materiale guida tutto ciò che sta a valle. Due abitudini pratiche tengono sotto controllo il costo di usura: fai lavorare le mazze fino a un fine vita pianificato anziché fino alla rottura, e ruotale o sostituiscile in set abbinati, così che il rotore resti equilibrato e una mazza usurata non inizi a martellare la camera fuori asse. Registrare le tonnellate tra un cambio e l'altro trasforma l'usura da sorpresa in una voce di budget che puoi prevedere con un trimestre di anticipo.
Manutenzione e gestione delle parti di usura
La manutenzione quotidiana su un frantoio a percussione riguarda principalmente le parti di usura e la lubrificazione. Le mazze si usurano dal bordo d'attacco e vanno ruotate o sostituite prima che si assottiglino al punto di mettere a rischio il rotore. Le piastre d'urto si usurano sulle facce d'urto e vengono sostituite quando la luce che presentano non può più essere riportata nell'intervallo mediante registrazione.
- Ispeziona mazze e piastre d'urto con cadenza regolare e registra l'usura, così da poter prevedere il prossimo cambio.
- Mantieni rifornito il sistema di lubrificazione automatica e verifica che stia effettivamente erogando grasso ai cuscinetti.
- Sorveglia la registrazione della luce; man mano che le piastre si usurano, ripristina la luce per mantenere la pezzatura di prodotto obiettivo.
- Mantieni il rotore equilibrato. Sostituisci le mazze in set abbinati, così che il rotore resti in asse e le vibrazioni restino basse.
- Alimenta la camera in modo uniforme e centrale. Scaricare il materiale a colpi su un solo lato accelera l'usura irregolare.
Consigli operativi per una produzione costante
Poche abitudini distinguono una camera che gira dolcemente da una che combatte con il suo operatore per tutto il turno. Alimentala a strozzo ma non soffocata: una cortina costante di roccia lungo l'intera larghezza del rotore dà un'usura uniforme e un prodotto costante, mentre scaricare il materiale a colpi affama la camera in un momento e la inonda in quello successivo. Mantieni l'alimentazione centrata, così che entrambe le estremità delle mazze compiano lo stesso lavoro; un'alimentazione sbilanciata su un lato usura più rapidamente quell'estremità del rotore e la piastra d'urto corrispondente e squilibra il rotore. Sorveglia il carico del motore come indicatore di ciò che sta facendo la camera, perché un assorbimento in aumento con produttività in calo è il classico segno di una camera che comincia a impaccarsi di materiale umido o appiccicoso. Ripristina la luce man mano che le piastre si usurano, anziché inseguire con la portata di alimentazione la pezzatura di prodotto che deriva, perché la portata di alimentazione regola la produttività, non la granulometria. E ascolta la macchina: un cambiamento nella nota del rotore, una nuova vibrazione o un colpo insolito sono informazioni, e coglierli al portello d'ispezione è molto meno costoso che coglierli dopo che una mazza ha ceduto. Nulla di tutto ciò è esotico. È la disciplina di routine che mantiene un frantoio a percussione a produrre inerte conforme alle specifiche al tonnellaggio dichiarato, giorno dopo giorno.
Errori comuni da evitare
L'errore più costoso è alimentare la roccia sbagliata. Far passare materiale abrasivo attraverso una macchina progettata per pietra di tipo calcareo divora le mazze e trasforma un buon investimento in un conto continuo di parti di usura.
Il secondo è la sovralimentazione. Un frantoio a percussione lavora al meglio con un'alimentazione costante e regolata da un alimentatore vibrante. Soffocare la camera riduce la produttività e aumenta l'usura senza migliorare il prodotto. Il terzo è trascurare la registrazione della luce: man mano che le piastre d'urto si usurano, il prodotto deriva verso il grossolano, e gli operatori a volte inseguono il problema modificando la portata di alimentazione anziché semplicemente ripristinare la luce. Il quarto è far lavorare le mazze troppo a lungo per risparmiare, per poi dover sostituire il rotore.
Come scegliere il modello giusto
Procedi in ordine. Per prima cosa conferma che la roccia sia adatta alla frantumazione a percussione nello stadio secondario: media durezza, bassa abrasività, tipo calcareo. Poi fissa la produttività obiettivo in tonnellate finite all'ora e aggiungi l'eventuale carico ricircolante. Abbina quella cifra alla fascia del CSI-1210, CSI-1212 o CSI-1215 con un piccolo margine. Infine, verifica l'alimentazione: la pezzatura del prodotto del primario deve essere compatibile con la bocca del secondario, e la potenza dell'azionamento deve essere adatta alla tua alimentazione di rete.
Se la roccia è adatta e i numeri quadrano, il frantoio a percussione secondario è uno dei modi più economici per trasformare il prodotto primario in inerte cubico di pregio. Scegliere il modello è per lo più aritmetica una volta confermato il materiale; il giudizio ingegneristico più difficile riguarda il circuito che lo circonda, ed è lì che l'abbinamento di alimentazione, frantoio e vaglio ripaga per tutta la vita dell'impianto.
