Расчет процесса дробления при получении крупного заполнителя для бетонов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гродненский государственный университет имени Янки Купалы»

Инженерно-строительный факультет

Кафедра «Строительное материаловедение»

Курсовой проект

по дисциплине: «Процессы и аппараты в технологии строительных материалов»

Тема: «Расчет процесса дробления при получении крупного заполнителя для бетонов»

Выполнил: Плаксина Н.И.

Специальность: ПСИК

Проверил: Кондрашова Г.С.

Гродно - 2012г.



Состав и объем курсовой работы

1. Введение

2. Разработка технологической схемы

3. Составление структурной блок-схемы по пределам

4. Расчет специальной части

5. Технико-экономические показатели

6. Техника безопасности и экология

7. Заключение

8. Список использованных источников



1. Введение

Заполнители - природные или искусственные материалы определенного зернового состава, которые в рационально составленной смеси с вяжущим веществом и водой образуют бетон. Стоимость заполнителей достигает 30-50 % стоимости бетонных и железобетонных конструкций, а иногда и более. Поэтому изучение, правильный выбор заполнителей, рациональное их производство и применение имеют большое народнохозяйственное значение.

Сырьем для получения природных каменных материалов служат горные породы. Горные породы - это значительные по объему скопления минералов в земной коре, образовавшиеся под влиянием одинаковых условий.

По происхождению, определяющему важнейшие отличительные свойства, горные породы подразделяются на три класса: изверженные, осадочные и метаморфические.

Изверженные горные породы образовались в результате застывания расплавленной магмы. Их структура и свойства зависят от условий, в которых остывала магма. Глубинные (интрузивные) изверженные породы, образовавшиеся при медленном остывании магмы, отличаются зернисто-кристаллической структурой, тогда как излившиеся (эффузивные) породы, образовавшиеся при сравнительно быстром остывании магмы на поверхности, застыли, не успев закристаллизоваться, и имеют стекловатую, скрытокристаллическую или порфировую (с кристаллическими вкраплениями) структуру.

По химическому составу изверженные породы подразделяются на кислые (Si02 более 65%), средние (55 ... 65%) и основные (менее 55%). К кислым относятся граниты - глубинные породы зернисто-кристаллической структуры. Породообразующие минералы гранита: полевые шпаты (в основном ортоклаз) - до 70%, кварц (кристаллический кремнезем Si02) - более 20%, слюды (гидроалюмосиликаты: светлая калиевая слюда - мусковит, темная железисто-магнезиальная - биотит) и др. - около 5%. Из изверженных пород граниты наиболее широко используются для производства заполнителей.

Граниты имеют плотность 2600 ... 2700 кг/м3, близкую к плотности составляющего их вещества, поскольку пористость гранитов мала. Водопоглощение обычно не превышает 0,5%. Предел прочности при сжатии, как правило, более 100 МПа, часто достигает 200 ... 250 МПа. Прочность при растяжении примерно в 50 раз меньше. Цвет обычно красноватый или серый.

К средним изверженным породам относятся глубинные породы (диорит, сиенит) и их излившиеся аналоги (андезит, трахит). Последние весьма активно взаимодействуют со щелочами, поэтому возможности их применения в цементных бетонах ограничены. Они кислостойкие и применяются в качестве заполнителей в кислостойких бетонах на жидком стекле.

Диорит и сиенит отличаются от гранитов отсутствием кварца. Встречаются они реже. Преобладает зеленоватая окраска - темная у диорита, светлая у сиенита. Предел прочности при сжатии диорита - до 250 МПа, сиенита - до 180 МПа. Для производства заполнителей могут применяться наравне с гранитами.

К изверженным горным породам с малым содержанием кремнезема (основным) относятся глубинная порода габбро и излившиеся базальт и диабаз. Эти породы отличаются особо высокой прочностью (предел прочности при сжатии до 300 ... 500 МПа) и большой плотностью (более 3000 кг/м3). Габбро - порода преимущественно крупнокристаллическая, базальт и диабаз - мелко или скрытокристаллические. Цвет этих пород - от серого до черного, иногда с зеленым оттенком. В значительных объемах используются для производства заполнителей.

Осадочные горные породы образовались в природе как результат разрушения первичных пород. Под действием воды, ветра, переменных температур, химической и биохимической коррозии горные породы постепенно разрушались, распадались, образуя материал для новых, вторичных отложений.

Обломочные осадочные породы образовали залежи песка и гравия - самых доступных, дешевых и широко применяемых заполнителей для бетонов. Это рыхлые породы, представляющие собой скопление обломков материнской горной породы, чаще всего зерен кварца как наиболее стойких (менее стойкие минералы горных пород, в частности гранитных, явились исходными реагентами для образования глинистых минералов).

Кварцевыми называют пески с содержанием кварца более 60% (нередко до 95%). Пески с содержанием зерен полевого шпата до 50% называют кварцево-полевошпатовыми, а при большем содержании таких зерен - полевошпатовыми.

Большинство эксплуатируемых месторождений песка и гравия аллювиального происхождения. Они образованы речными отложениями. Как известно, вода в зависимости от скорости течения может переносить более или менее крупные зерна горных пород. Когда при выходе в широкое русло или по иным причинам скорость потока уменьшается, из воды выпадают более крупные частицы горных пород, при дальнейшем уменьшении скорости течения воды выпадают в осадок и менее крупные песчинки; лишь пылеватые, илистые и глинистые частицы как более мелкие обычно уносятся водой и отлагаются в последнюю очередь. Таким образом, вода не только переносит и переотлагает залежи песка и гравия, но одновременно промывает и сортирует их. Зерна песка и гравия в речных (а также морских, озерных) отложениях имеют более или менее окатанную форму.

Песок и гравий горные (овражные) ледникового происхождения не отсортированы, залегают в виде песчано-гравийных смесей и часто загрязнены глинистыми примесями. Более окатанными являются обычно крупные зерна гравия, мелкие же зерна могут иметь шероховатую поверхность. Среди окатанных зерен много менее прочных карбонатных (из обломков известняков).

Эоловые залежи песков, образованные ветрами (дюнные, барханные и т. п.), в бетонах применяются ограниченно. Эти пески слишком мелки, а их зерна имеют очень гладкую, полированную поверхность, что ухудшает их сцепление с цементным камнем.

Обломочные горные породы могут быть сцементированными. Так, песчаники образовались в результате уплотнения песков (преимущественно кварцевых) и склеивания их цементирующими веществами, принесенными просачивающимися водами. Отдельные разновидности песчаников прочны (предел прочности до 150 МПа) и применяются для производства заполнителей.

Значительное место в производстве заполнителей для бетона отводится карбонатным осадочным породам - известнякам и доломитам.

В природе встречаются известняки главным образом органогенного происхождения. Они представляют собой продукты жизнедеятельности и отмирания различных организмов в водных бассейнах, скопившиеся, уплотнившиеся и частично кристаллизовавшиеся в течение длительных геологических процессов. Плотные кристаллические известняки имеют плотность до 2700 кг/м3 и предел прочности при сжатии до 200 МПа. Другие разновидности известняков могут быть неоднородны по плотности и прочности.

Основной породообразующий минерал известняков - кальцит СаС03. Известняки стойки при воздействии щелочей в среде портландцементного камня отличаются хорошим сцеплением с ним в бетоне. Имеют преимущественно светло-серый или желтоватый цвет.

Доломит составлен одноименным минералом CaC03-MgC03. Эта горная порода также может быть весьма плотной и прочной. Распространены доломитизированные известняки с различной степенью замещения карбоната кальция карбонатом магния.

Карбонатные осадочные породы распространены в различных районах и составляют около 60% камня, перерабатываемого на щебень. Они широко используются в качестве заполнителей для бетона.

Метаморфические горные породы образовались в результате вменения изверженных или осадочных пород в толще земной коры под действием высоких давлений и температур, а также сдвигов. Из метаморфических пород для производства заполнителей используются гнейсы - метаморфизированные граниты. От гранитов гнейсы отличаются слоистым строением. Если слоистость (сланцеватость) сильно выражена, то при дроблении такой породы образуются пластинчатые зерна, что нежелательно.

Метаморфизированные кремнистые песчаники - кварциты, представляют высокопрочную горную породу из сросшихся между собой кристаллов кварца. Кварциты стойки к воздействию щелочей кислот. Однако сцепление их с цементным камнем недостаточное.

Мраморы образовались в результате перекристаллизации известняков, составлены кристаллами кальцита, часто с примесью доломита. Имеют высокий предел прочности (до 300 МПа), разнообразную окраску, при дроблении образуют зерна с шероховатой поверхностью, обеспечивающей хорошее сцепление с цементным камнем в бетоне.

Те или иные из перечисленных горных пород, пригодных для получения высококачественных заполнителей, имеются во многих районах страны. Выявленные запасы огромны, но систематическая геологическая разведка продолжается и имеет целью, главным образом, обнаружение месторождений нерудных ископаемых как ложно ближе к районам применения, крупным стройкам, базам индустриального строительства.

При разработке месторождений природного сырья необходимо предварительно оценить возможные экологические последствия. Сырье необходимо добывать бережно, стремиться к его полному и экономному использованию, а после выработки месторождения производить работы по максимально возможному восстановлению ландшафта и рекультивации земель.

Технические требования к щебню, предъявляемые в стандартах в отношении его фракционирования и зернового состава поставляемых фракций или их смесей аналогичны требованиям к гравию, изложенным выше.

По ГОСТ 10268-80 предел прочности горной породы, используемой для производства щебня, должен быть выше заданного предела прочности бетона: не менее чем в 1,5 раза - для бетона с пределом прочности ниже 30 МПа; не менее чем в 2 раза - для бетона с пределом прочности 30 МПа и выше.

Щебень из изверженных горных пород, применяемый в качестве заполнителя для тяжелого бетона, должен иметь марку, соответствующую пределу прочности породы не ниже 80 МПа, из метаморфических пород - не ниже 60 МПа, из осадочных - не ниже 30 МПа.

Для гидротехнического бетона зоны переменного уровня воды должен применяться щебень из пород, предел прочности которых превышает предел прочности бетона не менее чем в 3 раза (для изверженных и метаморфических пород) или в 2,5 (для осадочных). Эти требования обеспечивают необходимую и достаточную для бетона прочность заполнителей с большим запасом. Содержание зерен слабых пород в щебне допускается не более 10% (по массе), а для бетона ряда ответственных конструкций - не более 5%. Массовая доля отмучиваемых примесей в щебне из изверженных и метаморфических пород не должна превышать 1%, а в щебне из осадочных пород в ряде случаев (в зависимости от марки бетона и вида конструкций) - 2(3) %.

В некоторых районах для производства щебня используют скопления валунов и булыжного камня, представляющих собой перенесенные ледниками и водами крупные обломки высокопрочных горных пород.

В весьма больших объемах (около 20% общего выпуска) щебень производится дроблением крупных фракций гравия. Этим достигается комплексное использование песчано-гравийных месторождений с дополнительным выходом высококачественного дробленого заполнителя.

В щебне из гравия дробленых зерен должно быть не менее 80% (по массе). Дроблеными считают зерна, площадь околотой поверхности которых больше половины всей площади поверхности зерна.

Показатели дробимости при испытании в стальном цилиндре для щебня из гравия из-за формы его зерен выше, чем для гравия. Поэтому стандарт относит к марке Др8 щебень из гравия с показателем дробимости до 10%, к марке Др12 - до 14%, к марке Др16 - до 18% и к марке Др24 - до 26%. Остальные требования к такому щебню аналогичны требованиям к обычному щебню и гравию.



2. Разработка технологической схемы

Исходное сырье кусками крупностью до 1000 мм поступает в бункер 1 и питателем 2 подается на предварительное сортирование на тяжелых колосниковых грохотах 3. При предварительном сортировании из исходного сырья отбирается материал, не требующий дробления в машинах стадии крупного дробления. В зависимости от степени загрязнения нижний продукт, т.е. прошедший через колосники, может быть направлен на дальнейшее дробление или исключен из процесса переработки (направлен в отход). Верхний продукт поступает в конусную дробилку ККД1200(Q₁=463.2 м³/ч, d_вх=1000мм, d_вых=200мм, размер разгрузочной щели b₁= 130мм) (4), где размер отдельных кусков уменьшается до крупности, обеспечивающей нормальную работу дробилок последующей стадии.

Нижний продукт после предварительного сортирования и материал, прошедший стадию крупного дробления, подают на грохот 5 для промежуточного сортирования, назначение которого исключить из потока материала продукт, не требующий переработки в конусной дробилке среднего типа КСД-2200Гр (Q₂=403 м³/ч, d_вх=200мм, d_вых=50мм, размер выходной щели b₂=40мм.) (6). Благодаря этому снижается нагрузка на дробилку среднего дробления и уменьшается переизмельчение материала. На этой стадии происходит дальнейшее уменьшение размеров кусков породы.

Нижний продукт первого грохота 5 для промежуточного сортирования и продукт, прошедший конусную дробилку 6, поступают на второй грохот 7 для промежуточного сортирования. Конусная дробилка КСД-1750Гр (Q₃=276 м³/ч, d_вх=50мм, d_вых=16.6 мм, размер выходной щели b₃=9.1мм) (8), установленная на третьей стадии, перерабатывает материал, полученный на предыдущих стадиях, до товарного размера (5-20мм).

После дробилки 8 материал поступает на грохот 9 поверочного (контрольного) грохочения. На грохоте верхнее сито устанавливают на фракцию готового продукта максимального размера. С этого сита верхний продукт, т.е. зерна породы крупнее максимально заданного размера (более 20мм), возвращаются в дробилку третьей стадии на повторное дробление. Этим осуществляется замкнутый цикл дробления.

Средний продукт с грохота 9 для окончательного сортирования направляется на грохот 10, на котором полученный материал разделяется на товарные фракции (5-10, 10-15, 15-20 мм). С этих грохотов материал поступает на склады готовой продукции, откуда отгружается потребителю.

3. Составление структурной блок-схемы по переделам

бетон щебень дробление

Обычно крупный заполнитель на заводы ЖБИ поступает из карьеров уже в готовом виде и требуемых фракциях. Однако в последнее время в связи с открытием значительного количества относительно мелких производств все большее количество таких предприятий организовывают собственные дробильно-сортировочные узлы. Поэтому для современного технолога важно понимание принципиальных особенностей их организации, тем более что они отличаются принципов организации крупных дробильных заводов.

Дробление - один из энергоемких переделов в технологии. Поэтому экономичность не только этого процесса, но и технологии в целом определяется как технологическими требованиями к выходному готовому продукту: наибольшей крупностью заполнителя, его зерновым составом, форме зерен, прочностью, так и экономическими требованиями: удельным расходом энергии на единицу готовой продукции, а также производительностью установки, являющийся также и технологическим показателем.

Входными параметрами являются свойство исходного сырья - размер дробимых кусков, коэффициент дробимости, характеризующий прочностные, деформационные свойства сырья, его хрупкость и т.п., истинная и насыпная плотность, тип дробилки и технологические параметры ее работы. С учетом этого, структурная блок-схема процесса дробления может быть представлена в виде, показанном на рисунке:

Оптимизацию процесса можно проводить как по энергетическому фактору, считая остальные выходы ограничениями, так и по любому из технологических факторов, например, наибольшей крупности, принимая за ограничения все остальные выходы.

Как правило, на дробильно-сортировочных узлах в качестве измельчителя применяют щековые и конусные дробилки, реже - дробилки ударного действия типа молотковых. Однако организация процесса на индивидуальных узлах имеет свою специфику по сравнению с крупными дробильно-сортировочными заводами.

Во-первых, на крупных заводах сначала разделяют дробленый продукт на отдельные фракции, а затем их смешивают в определенных соотношениях для получения общего продукта заданного зернового состава.

При этом остаток избыточных фракций может использоваться, например, в устройстве дренажных засыпок, балласта под железнодорожные пути и т.д.

На малых предприятиях такой возможности нет из-за относительного небольшого объема отходов, поэтому необходимо использовать практически весь полученный продукт, соблюдая при этом требования к зерновому составу крупного заполнителя.

Во-вторых, коэффициент использования оборудования по времени на крупных предприятиях довольно высок и составляет 0.8-0.85. На мелких предприятиях, ввиду большой производительности даже малых дробилок, серийно выпускаемых промышленностью, они используются лишь небольшую часть времени - нередко заданная производительность предприятия обеспечивается 1-2 днями работы дробилок в неделю.

Оба этих фактора не только повышают себестоимость продукта, но и требуют иной организации самого процесса дробления.

4. Расчет специальной части

Исходные данные:

Производительность - 1.5 млн.м³/год

Вид основного сырья - известняк, R_сж=150Мпа

-Вид продукции - щебень фракции 5-20мм

-Максимальный размер исходного материала D_max=1000мм

-Режим работы узла - двусменный

-Процесс, подлежащий расчету - подбор и расчет режимов работы дробильного оборудования.

Степень измельчения берем из подбора типа дробилки: в нашем случае подобраны щековые и конусные дробилки крупного дробления, имеющие степень измельчения в интервале 3…5.

В данной курсовой работе общая требуемая степень измельчения i=D_max/d_max= 1000/20=50, т.е. больше рекомендуемой для отдельных дробилок. Следовательно, необходимо принять несколько стадий дробления. При трехстадийной схеме и принимаемых на каждой стадии дробления степенях измельчения, соответственно равных i₁=5, i₂=4, i₃=3, общая степень измельчения составит: i= i₁*i₂*i₃= 60>50.

Таким образом, в рассматриваемом примере щебень, размером не более требуемого (20мм) достигается при трехстадийной схеме дробления. При этом, на первой стадии мы получим продукт размером 1000/5=200мм, второй 200/ 4=50мм, третьей 50/3=16.7 мм.

Таким образом, в данной ситуации, исходя начальных данных, в частности показателя максимального размера загружаемого камня подходят 2 дробилки: конусные дробилки ККД-1200 (1000мм) и ККД-1500 (1200мм). Далее по полученным при расчетах показателям - стоимости дробильного оборудования, суммарной удельной энергоемкости, коэффициенту загрузки оборудования - выберем лучший для нас вариант.

Сначала определяем расчетную производительность по формуле:

Q₁=Q_зад*К_н,

где Q_зад- заданная производительность узла, м3/час; К_н- коэффициент неравномерности подачи материала, принимаемый К_н=1.15.

Так как указывается годовая производительность узла, а производительность дробилок принято рассчитывать в м3/час, то для определения производительности узла в м³/час необходимо установить расчетный годовой фонд времени работы оборудования в часах.

При определении мощности предприятия , технологических линий и расчетного годового фонда времени работы технологического оборудования следует принимать:

-номинальное количество рабочих суток в году - 260

-число рабочих смен в сутки -2

-продолжительность рабочей смены, час -8

Годовой фонд времени работы технологического оборудования при пятидневной рабочей неделе следует вычислять с учетом плановых остановок технологического оборудования и коэффициента его использования К_и.

Длительность плановых остановок для различных технологических линий составляет 7 суток. Коэффициент использования технологического оборудования Ки рекомендуется принимать при двусменной - 0.92.

Следовательно, расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования в данной работе составит:

T = 260-7 = 253.

T_p = T* К_и = 253*0.92=232.8 cут, или 232.8*16=3724.16 час.

Тогда заданная производительность узла будет:

Q_зад=1500000/3724.16=402.7 м³/ч

С учетом этого на первой стадии дробления может потребоваться расчетная производительность узла не менее Q₁=Q_зад*К_н=402.7*1.15=463.2 м3/ч.

По полученным данным подбираем наиболее приемлемую дробилку:

Т.к. мы получили Q₁=463.2 м³/ч, то ККД-1500 слишком велика по производительности, поэтому в виду отсутствия наиболее подходящих вариантов, для первой стадии дробления берем наиболее подходящий вариант конусную дробилку ККД-1200.

Определяем размер выходной щели b₁. Как видно из графика, расчетная производительность выбранной дробилки обеспечивается при размере разгрузочной щели b₁ = 130мм.



Рис.1.

Для получения процентного содержания каждой фракции в продукте дробления сначала вычисляют отношение d_i,max/ b₁.

Затем по графику определяют полные остатки на ситах и производят подсчет частных остатков для каждой фракции. Выход фракции находят по известной производительности и частному остатку в процентах. В таблице 1 приведены результаты расчета зернового состава щебня, полученного в дробилке 1 стадии.

Итого: Q₁=463.2 м³/ч, d_вх=1000мм, d_вых=200мм

Размер разгрузочной щели b₁= 130мм (из графика)

Таблица 1: Зерновой состав щебня при первой стадии

Фракции di, мм	di,max/ b1	Конусная дробилка ККД-1200
		Полный остаток, %	Частный остаток, %	Выход фракции, м3/ч
0…5	0,04	97,5	100-97,5=2,5	11,6
5…10	0,08	94	97,5-94=3,5	16,2
10…15	0,11	91	94-91=3	13,9
15…20	0,15	87	91-87=4	18,5
>20	-	-	87	403

Подбор дробилок 2 стадии дробления осуществляем аналогично, т.е. по крупности загружаемого сырья и требуемой производительности.

Требуемую производительность определяем по формуле:

Q₂=c₁*Q₁

c₁ - доля продукта, требующего повторного дробления после первой стадии.

Так как максимальная крупность готового продукта не должна превышать 20мм, то, как видно из таблицы 1, c₁ = 0.87. Следовательно, требуемая производительность дробилок на второй стадии: Q₂=0.87*463.2=403 м³/ч.

Предельная крупность загружаемого камня в дробилку второй стадии будет равна максимальному размеру щебня, выходящего из дробилки первой стадии дробления:

D_max1=b₁*ц,



где b₁ - размер выходной щели дробилки первой стадии; ц - коэффициент, соответствующий пересечению кривой зернового состава с осью абсцисс на графике типовой характеристики рассматриваемой дробилки. В данной работе он оказался равен 1.7, что при b₁=130мм дает Dmax1= 130*1.7=221 мм.

На второй стадии выбираем конусную дробилку КСД-2200Гр (300мм).

При затруднениях в подборе дробилок второй стадии дробления по допустимой крупности загружаемого материала в целях уменьшения разрешается точку пересечения кривой на типовой характеристике брать не с осью абсцисс, а с линией допустимого 5%-го «негабарита»(гориз.пунктир). В этом случае в поступающем на дробление материале будет 5% зерен, имеющих размер больше подсчитанного по формуле D_max1=b₁*ц.

Размер выходной щели, при которой обеспечивается требуемая расчетная производительность на второй стадии 403 м³/ч, как видно из рисунка, составляет b₂=40мм.

Аналогично предыдущему рассчитываем зерновой состав продуктов после второй стадии дробления, пользуясь графиками типовых характеристик соответствующих машин (Таблица 2)

Итого: Q₂=403 м³/ч, d_вх=200 мм, d_вых=50 мм

Размер выходной щели b₂=40мм.

Таблица 2: Зерновой состав щебня при второй стадии.

Фракции di, мм	di,max/ b1	Конусная дробилка КСД-2200Гр
		Полный остаток, %	Частный остаток, %	Выход фракции, м3/ч
0…5	0,125	92	100-92=8	32,2
5…10	0,25	83	92-83=9	36,6
10…15	0,375	74	83-74=9	36,6
15…20	0,5	65	74-65=9	36,6
>20	-	-	65	262

Требуемая производительность дробилки третьей стадии:



Q₃=c₂*Q₂=0.65*403=262 м³/ч

При определении размера выходной щели дробилок третьей стадии (b₃), исходят из необходимости получения щебня с крупностью не выше заданной d_max. Тогда не потребуется четвертой стадии или повторного дробления в дробилках третьей стадии. Из соотношения d_max=b*ц, подставляя вместо d_max наибольший размер готового продукта, можно определить требуемый размер щели.

Он будет: b₃= d_max/ц =20/2.2=9.1мм. Максимальный размер загружаемого куска в дробилку третьей стадии будет равен максимальному размеру щебня, выходящего из дробилки второй стадии дробления:

D_max2=b₂*ц =40*2.2=88мм.

Для третьей стадии дробления подходит конусная дробилка КСД-1750Гр.

Затем, аналогично рассмотренному на предыдущих стадиях, подсчитывают зерновой состав продуктов дробления третьей стадии. При этом обращают внимание на количество крупной фракции, содержание которой так же, как и мелкой, не должно превышать 5%. Если этой фракции больше 5%, то ее надо повторно измельчить, т.е. принять работу дробилки в замкнутом цикле. Для организации работы дробилки в замкнутом цикле необходимо проверить достаточность ее производительности с учетом переработки «возврата» по формуле:

Q₃`=Q₃/(1-q)=262/(1-0.05)=276 м³/ч,

где Q₃ - первоначальная загрузка (требуемая производительность) дробилки на третьей стадии дробления, м3/ч, q - доля потока щебня, направляемого на повторное дробление.

После этих расчетов определяют зерновой состав продуктов дробления после третьей стадии (таблица 3).

Итого: Q₃=276 м3/ч, d_вх=50 мм, d_вых=16.6 мм

Размер выходной щели b₃=9.1мм.

Таблица 3: Зерновой состав щебня при третьей стадии.

Фракции di, мм	di,max/ b1	Конусная дробилка КСД-1750Гр
		Полный остаток, %	Частный остаток, %	Выход фракции, м3/ч
0…5	0,55	57	100-57=43	118,68
5…10	1,1	30	57-30=27	74,52
10…15	1,66	4	27-4=23	71,76
15…20	2,2	0	4-0=4	11,04
>20	-	-	0	0

Производим подсчет суммарного зернового состава щебня, полученного на всех стадиях дробления, и проверяют его на соответствие требованиям ГОСТ. В отделении сортировки щебень из дробилок сходится в один поток, и его зерновой состав будет определяться суммой частных зерновых составов, полученных после каждой стадии дробления с учетом работы отдельных агрегатов в замкнутом цикле. Поэтому для определения общего зернового состава нужно сложить частные остатки на соответствующих ситах, взятых из соответствующих столбцов таблиц с зерновыми составами щебня по всем стадиям дробления. Полученные результаты наносим на стандартный график 1 и определяем соответствие фракционного состава готового продукта требованиями ГОСТа.

Таблица 4:

Показатель	Фракция 20…15	Фракция 15…10	Фракция 10…5	Фракция 5…0
Частный остаток, м3/ч	65,84	121,96	127,02	162,48
Частный остаток,%	65,84/463.2=0,15 15	121,96/463,2=0,26 26	127,02/463,2=0,24 24	162,48/463,2=0,35 35
Полный остаток, %	15	41	65	100



Так как в приведенном проекте необходимо отделить только одну фракцию размером более d_max=20мм, то после дробилки нужно поставить грохот.

Q=q*F*K₁*K₂*K₃*m=12*1*0.5*0.66*0.91*0.5=1.86, м³/ч

где Q - количество материала требующего повторного дробления, м³; q - удельная производительность (производительность 1м² сита с соответствующими размерами ячеек) - в нашем случае 12м³/(ч*м²), F - площадь грохочения - в нашем случае 1м², K₁ - коэффициент учитывающий угол наклона сита - в нашем случае 0.5град, К₂ - коэффициент, зависящий от процентного содержания в исходном материале зерен, размер которых меньше ячейки сита - в нашем случае 0.66%, К₃ - коэффициент, учитывающий содержание в нижнем классе зерен размером менее половины ячейки сита - в наше случае 0.9%, m - коэффициент, учитывающий неравномерность питания и зернового состава материала, форму зерен и тип грохота- в нашем случае 0.5.

Выбираем грохот односитный (площадь сита 1м²).



5. Технико-экономические показатели

Ориентировочно общее количество промышленно-производственного персонала определяется по формуле:

Z_p=Q_год/W_н, чел,

где W_н - нормативная годовая выработка одного рабочего, м³/год, W_н=4000-5000.

Z_p=1500000/5000=300 чел.

Количество основных и вспомогательных рабочих:

Z_в=0.5- Z_p=0.5-0.3=0.2=20 чел

Работу заводов и установок отражают следующие показатели: объем продукции, номенклатура продукции, выработка на одного рабочего, фонд зарплаты, прибыль, рентабельность, объем капитальных вложений, себестоимость единицы продукции, энергоемкость, металлоемкость, задания по новой технике, платежи в бюджет. Используется следующая группировка расходов по статьям калькуляции: сырье и основные материалы, вспомогательные материалы, топливо, электроэнергия, зарплата, отчисление на социальное страхование, расходы на освоение новых видов продукции, расходы по содержанию и эксплуатации оборудования, цеховые расходы, общезаводские расходы.

Себестоимость продукции определяется по формуле:

С=?З/Q_год, руб/м³,

где ?З - сумма затрат в денежном выражении, (у.е.), Q_год - годовая производительность завода(500000 м³/год)

С=(1200+3880+848)/1500000=0.003952у.е./м³, где условная биржевая цена для КСД-2200Гр(1200у.е), ККД-1200(3880у.е.), КСД-1750Гр(848у.е.)

Удельный расход металла можно определить следующим образом:

M_уд=M_об/Q_ч,

где М_об - общая масса установленного оборудования, Q_ч - часовая производительность завода. (463.2 м3/ч)

M_уд=(25т+40т+18т)/463.2=0.179 тч/м³, где КСД-1750Гр (18т), ККД-1200 (40т), КСД-2200Гр (25т).

Удельный расход электроэнергии можно определить из соотношения:

Э_уд=N_об/Q_ч, кВтч/м3,

где N_об - общая мощность установленного оборудования, кВт.

Э_уд=(105+150+75)/463.2=0.712 кВтч/м³, КСД-2200Гр (75кВт), ККД-1200 (150кВт), КСД-1750Гр (105кВт).

Трудоемкость производства(переработки) 1м³ щебня:

T_пр=(Z_p*T_год)/Q_год, чел*ч/м³,

где T_год - расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования (3724.16 ч/год), Z_p - общее количество промышленно-производственного персонала (300чел), Q_год - годовая производительность завода(1500000 м³/год), T_пр= (300*3724.16)/1500000=0.7448 чел*ч/м³.

6. Техника безопасности и экология

При разработке объектов открытых горных работ в целях обеспечения безопасности работ предприятие руководствуется «Едиными правилами безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом». Эти правила обязательны для выполнения всеми организациями (независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности), осуществляющими данный вид деятельности. Взрывные работы на объектах открытых горных работ производятся с соблюдением «Единых правил безопасности при взрывных работах». В соответствии с Трудовым Кодексом РБ работодатель обязан обеспечивать безопасность труда и условия, отвечающие требованиям охраны и гигиены труда. Указанные требования находят отражение в трудовом договоре, коллективных договорах и соглашениях.

Управление охраной труда в организации осуществляет ее руководитель. Для организации работы по охране труда создается служба охраны труда. Все горные работы по проведению траншей, разработке уступов, добыче сырья оказывают непосредственное действие на людей, работающих на предприятии, и представляют опасность и угрозу для их здоровья. К опасным факторам относятся процессы производства связанные с буровзрывными и горнопроходческими работами, а именно возможное обрушение пород. Выполнение отдельных видов работ без применения механизации и автоматизации производства. При эксплуатации электрических сетей.

А также вредное воздействие может оказывать производство работ в условиях высокой запыленности и загазованности, высокая степень износа оборудования, обеспечивающего здоровье и безопасные условия труда. Обеспечение рабочего микроклимата достигается путем создания оптимальной температуры воздуха, влажности и проветривания помещений. Устройством систем отопления и вентиляции, обеспечивающих комфортные метеорологические условия на рабочих местах. Для защиты от шума применяются специальные шумозащитные экраны, кожухов, поглотителей шума.

Использование различных пылеулавливающих систем и пылеподавления для снижения пылеобразования. Интенсивность пылевыделения при машинной выемке, рыхлении, погрузке, перевалке, транспортировке и дроблении пород и полезных ископаемых, осуществляемых как в горных выработках, так и на поверхности (включая внешние отвалы), снижается с помощью увлажнения массивов или развалов пород и орошения с применением поверхностно-активных веществ.



7. Заключение

Какой бы технический вопрос ни решал инженер, приемлемость того или иного решения определится его экономической эффективностью. Поэтому техническим расчетам всегда сопутствует экономический анализ.

Анализ решений производится с учетом конкретных условий производства, и критериями оптимальности наряду с экономией денежных средств являются наибольшая производительность труда и в ряде случаев сокращение объема.

Последнее весьма важно в связи с необходимостью высвобождения для нужд народного хозяйства транспортных средств, в особенности железнодорожного транспорта.

Экономия средств - очень важное требование в производстве и применении заполнителей для бетона. Стоимость заполнителей составляет в среднем около половины всей стоимости бетона, а в общих затратах на материалы для бетона доля заполнителей составляет в среднем 70%. Таким образом, самой дорогой частью бетонной смеси является не цемент, а заполнители - обычный природный песок, гравий, щебень.

Во-первых, заполнителей для бетона потребляется больше, чем цемента. За последние десятилетия, несмотря на то, что требования к прочности бетонов растут, расход цемента на 1 м3 бетона в среднем снижается, а расход заполнителей соответственно возрастает. Это связано с совершенствованием технологии производства сборного железобетона, позволяющей формовать изделия из жестких бетонных смесей, с повышением активности цемента и с другими факторами.

Во-вторых, себестоимость заполнителей еще высока. Если в снижении себестоимости цемента промышленность добилась больших успехов, то в снижении себестоимости заполнителей еще не использованы огромные резервы.



7. Список использованных литературных источников

1. Еремин Н.Ф. Процессы и аппараты в технологии строительных материалов: Учеб. для вузов по спец. «Производство строительных изделий и конструкций». - М.: Высшая школа, 1986. - 280с.: ил.

2. Баженов Ю.М., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных изделий. - М.: Стройиздат, 1984.

3. Комар А.Г., Баженов Ю.М., Сулименко Л.М. Технология производства строительных материалов: Учебное пособие для технологических специальностей строительных вузов. - Высшая школа, 1990. - 446с.: ил.

4. ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ.

5. Баженов Ю.М. Технология бетона. Учебное пособие для технологических специальностей строительных вузов 2-е издание. - М.: Высшая школа 1987г - 415с.

6. С. М. Ицкович, Л. Д. Чумаков, Ю. М. Баженов. Технология заполнителей. Учебник. - М.: Высшая школа 1981г.

7. Борщевский А.А., Ильин А.С. Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий. - М.: Высшая школа, 1987.

8. Клушанцев Б.В. и др. Дробилки. Конструкция, расчет, особенности эксплуатации/ Б.В. Клушанцев, А.И. Косарев, Ю.А. Муйземнек. - М.: Машиностроение, 1990. - 320с.: ил.

9. Ливчак И.Ф., Воронов Ю.В. Охрана окружающей среды. - М.: Стройиздат, 1988. - 191с.:ил.

10. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций: Учебник для студентов вузов по специальности «Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций»/ С.Г. Силенок, А.А. Борщевский, М.Н. Горбовец и др. - М.: Машиностроение, 1990. - 416с.: ил.

11. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. - М.: Стройиздат, 1985. - 207с.:ил.

12. Сорокер В.И. Примеры и задачи по технологии бетонных и железобетонных изделий. - М.: Стройиздат, 1972.

13. Строительные материалы: Справочник / А.С. Болдырев, П.П. Золотов, А.Н. Люсов и др.; Под ред. А.С. Болдырева, П.П. Золотова. - М.: Стройиздат, 1989. - 567с.: ил.

14. Чумаков Л.Д. Технология заполнителей бетона (практикум). Учебное пособие. 2-е издание, дополненное и переработанное. - М.: Изд-во АСВ, 2006. - 136с.

15. Н.А.Колесников - Методические указания к выполнению курсовых работ по дисциплине «Процессы и аппараты в технологии строительных материалов», Брест, 2008.

Размещено на Allbest.ru