Нормы технологического проектирования предприятий нерудных строительных материалов

Принесенный удар от быстрого сталкивания может раздавливать материалы. Во время работы двигатель приводит ротор в быстрое вращение, при этом подаваемые материалы сталкиваются с листовым ударником на роторе и разрушаются от сильных ударов листового ударника. Эта порода при контрударе по прокладке получает вторичное дробление и в конце цикла выбрасывается из выпуска. Потребители могут регулировать промежуток между рамой контрудара и ротора в зависимости от вида породы и её зернистости.

Роторные дробилки делятся на: однороторные нереверсивные дробилки с колосниковой решеткой, однороторные нереверсивные дробилки без колосниковой решетки, двухроторные дробилки с решеткой, двухроторные дробилки без решетки, однороторные реверсивные дробилки.

Характеристики роторных дробилок: размеры ротора- диаметр -- до 2000 мм, длина -- до 1600 мм, размеры приемного отверстия: продольный -- до 1600 мм, поперечный -- до 1400 мм, производительность -- до 370 мі, максимальный размер куска загружаемого материала -- до 1100 мм, окружная скорость бил ротора -- до 35 м/с, мощность электродвигателя -- до 340 кВт, габаритные размеры: длина -- до 5600 мм, ширина -- до 3600 мм, высота -- 4400 мм, масса дробилки -- до 68 т.

Конструкция тяжёлого ротора и дробильной камеры обеспечивают эффективность и экономию энергии; расширенное соединение главной оси и ротора удобно для монтажа и при ремонте; листовой ударник сделан из износоустойчивого хромового сплав, таким образом намного увеличена долговечность; оригинальная конструкция прокладки обратного удара: соединение прокладки зубчатого вида и листового ударника рассчитано под дроблении твёрдых пород; готовая продукция имеет кубическую форму, без трещин, с хорошей зернистостью, подходящей для строительства автомагистралей, водоканалов; размер зернистости выходной породы можно регулировать, подбирая её под требуемую величину; достигнута большая степень дробления, с эффективным раздавливанием мелкой породы, существенно облегчён процесс дробления, уменьшено количество оборудования для дробления и общие капиталовложения; Применяемая в конструкции гидравлическая установка открывает и закрывает защитную крышку, повышая безопасность и увеличивая простоту в ремонте и управлении.

Рис. 7. Дробилка роторная.

Конусная дробилка- машина непрерывного действия (процесс дробления и разгрузки происходит непрерывно, холостой ход отсутствует), предназначенная для дробления рудных и нерудных полезных ископаемых (кроме пластических) путем дробления материала внутри неподвижной конусной чаши конусом, совершающим круговое качание (гирационное движение).

В процессе работы электродвигатель через клиноременную передачу вращает ведущий дебаланс. При вращении дебалансов возникает центробежная сила, при этом дробящий конус с внутренней футеровкой совершает планетарную обкатку по внешней футеровке.

Дробимый материал загружается в чашу, откуда поступает в дробящую полость, образованную поверхностями футеровок конуса и чаши. Частицы материала заклиниваются между футеровками и подвергаются одновременно деформациям сжатия и сдвига.

Конусные дробилки делятся на: конусные дробилки крупного дробления в двух исполнениях: с одним приводом, с двумя приводами, конусные дробилки редукционного (вторичного крупного) дробления, конусные дробилки среднего дробления в двух исполнениях камеры дробления: грубого дробления, тонкого давления, конусные дробилки мелкого дробления в двух исполнениях камеры дробления: грубого дробления, тонкого давления.

Характеристики конусных дробилок: ширина приёмного отверстия -- до 1500мм, ширина разгрузочной щели на открытой стороне -- до 300мм, размер максимального конуса (по 5%-му остатку на квадратной ячейке): питания -- до 1200 мм, продукта -- до 390мм, производительность -- до 3420мі/ч, мощность главного привода -- до 800кВт, напряжение подводимого тока 50Гц -- до 6000В, масса без комплектующих изделий и запасных частей -- до675т

Рис. 8. Конструктивная схема конусной дробилки.

Питатели. Питатели применяют для равномерной непрерывной подачи материалов из бункеров на транспортирующие машины, в дозирующие аппараты и другое технологическое оборудование. Питатели стабилизируют технологический процесс и работу машин и позволяют механизировать и автоматизировать производство.

По характеру движения рабочих органов различают питатели с непрерывным движением по замкнутому контуру (ленточные, пластинчатые, цепные); с колебательным движением (вибрационные, лотковые, секторные), с вращательным движением (винтовые, тарельчатые, барабанные). Конструктивные решении питателей весьма разнообразны. Рассмотрим основные разновидности питателей.

Пластинчатые питатели применяют для равномерной подачи кускового материала В дробилки и транспортирования их после обжига в печах. Такие питатели выпускают тяжелого типа -- для транспортирования материалов крупностью до 1300 мм и нормального типа -- для транспортирования материала крупностью до 500 мм.

Пластинчатый питатель имеет цепной рабочий орган, состоящий из звеньев -- пластин с бортами, соединенных пальцами, на которых установлены ролики. Движение замкнутой пластинчатой цепи сообщается приводной звездочкой, зубья которой захватывают ролики. Привод питателя состоит из двигателя, редуктора, цепной передачи, передающей вращение звездочке и далее через зубчатую передачу на приводной вал. Цепь натягивается винтовым устройством, перемещающим звездочку, и поддерживается опорными роликами.

Основным параметром пластинчатого питателя является ширина пластин. Промышленность СССР выпускает питатели с шириной пластин 1000, 1200, 1500 и 2000 мм.

Рабочая скорость ленты для питателей тяжелого типа 0,05--0,25 м/с, питателей нормального типа 0,025-0,15 м/с. Ширина пластин должна быть в 1,8--2,0 раза больше размера максимального куска. Высота бортов обычно составляет 0,06--0,09 ширины пластин. На предприятиях по производству керамических изделий применяют модифицированный пластинчатый питатель, который называется ящичным подавателем. Он предназначен для приема сырья из транспортных средств и последующей подачи его в перерабатывающие машины. В подавателе можно производить грубое дозирование нескольких компонентов. Каждый компонент поступает в свой отсек, расположенный над лентой питателя, образованный лентой, бортами и перегородками, в которых установлены шиберы.

Дозирование компонентов осуществляется изменением расстояния между шиберами и лентой. Ящичный подаватель состоит из корпуса, приводного вала, натяжного устройства, цепного тягового органа, на звеньях которого укреплены пластины с загнутыми краями, перекрывающими один другой, что исключает просыпание материала. В передней части подавателя установлен вал с билами, служащими для разбивания комьев и перемешивания компонентов. Вал имеет индивидуальный привод. Переменная скорость движения ленты (до 3,8 м/мин) обеспечивается вариатором.

Производительность ящичного подавателя (м3/ч)

Р = 3600Bhv,

где В -- ширина подавателя, м; h -- расстояние между лентой и нижней кромкой последнего шибера (по ходу движения), м.

Ленточные питатели применяют для выдачи из бункеров всех видов материалов -- от пылевидных до среднекусковых. Ленточный питатель является одним из основных узлов дозаторов, бетоноукладчиков и других машин. По принципу работы и конструкции ленточные питатели представляют собой ленточные транспортеры с шириной ленты от 400 до 1200 мм. Производительность ленточных питателей достигает 300 м3/ч, скорость движения ленты 0,05--0,5 м/с.

Ленточные питатели обычно снабжены бортами. Производительность питателей рассчитывается по общим формулам с учетом наличия бортов. Усилие в тяговом органе и мощность привода питателей значительно больше, чем у транспортеров соответствующих типов ввиду наличия потерь на трение о борта, большого числа роликов и более тяжелых условий работы всех узлов трения, а также вследствие давления столба материала, выходящего из бункера.

Тяговое усилие в ленте питателя состоит из усилия, требуемого для преодоления сопротивления движению ленты с материалом, и усилия, необходимого для преодоления силы трения столба материала, расположенного в бункере над лентой.

Для получения регулируемых скоростей движения ленты питателей применялись кривошипно-храповые механизмы с изменяемой величиной кривошипа, что приводило к неравномерности движения ленты. В современных конструкциях привод осуществляется по схеме вариатор скорости -- редуктор.

Питатели с колебательным движением рабочего органа. Питатели этой группы подают материал при возвратно-поступательном перемещении их рабочих органов.

Лотковые питатели используют для подачи материалов мелкой и средней крупности. Их производительность достигает 250 м3/ч, число ходов 20--60 в минуту.

Лотковый питатель состоит из рамы, на которой смонтированы лоток, опирающийся на ролики, и привод, состоящий из двигателя и редуктора. Выходные валы редуктора имеют кривошипы, при вращении которых через шатун лотку сообщается возвратно-поступательное движение.

При поступательном движении лотка вперед часть материала выносится из зоны питающей воронки, а при обратном ходе материал сбрасывается с лотка. На выходной части лотка установлен шибер, при помощи которого регулируется сечение потока материала и, таким образом, изменяется производительность питателя.

Сопротивление перемещению лотка складывается из сопротивления перекатыванию лотка по роликам и сопротивления сдвига материала по материалу в зоне активного давления под бункером.

Вибрационный питатель состоит из лотка, подвешенного на амортизаторах к бункеру. Колебательные перемещения лотку передает электромагнитный вибратор.

Частицы материала, поступающие на лоток бункера, начинают вибрировать вместе с лотком, образуя текучую зернистую массу.

Электромагнитный вибратор состоит из якоря, возвратных пружин (рессор) и электромагнита. При прохождении тока по обмотке возбуждения якорь электромагнита притягивается к ярму, а при отсутствии тока (или изменении его полярности) -- отталкивается пружинами. Такая схема называется однотактной. Изготовляются и двухтактные вибраторы.

Электромагнитный вибратор имеет некоторые преимущества перед механическими вибраторами: отсутствие трущихся частей, простота регулирования амплитуды колебаний, а следовательно, и производительности при изменении силы тока в обмотках электромагнита. Вибратор с частотой 3000 колебаний в минуту запитывается через выпрямитель, спрямляющий одну полуволну переменного тока. Изменение силы тока в обмотке магнита производится магнитным усилителем при изменении напряжения с помощью цепи сопротивлений.

Теоретически производительность вибрационного питателя (м3/ч)

Р = 3600BhvM,

где h -- высота слоя материала на лотке, м; vM -- скорость движения материала, м/с.

Величины h и v зависят от свойств материалов и режимов вибрирования и могут изменяться в широком диапазоне, причем с изменением скорости может изменяться и толщина слоя материала. Поэтому более достоверно производительность определять опытным путем.

Секторные питатели маятникового типа применяют для подачи материалов крупностью не более 50 мм. Их устанавливают под бункером и они служат одновременно затворами. Питатель состоит из затвора, подвешенного на оси к стенкам воронки. Качательные движения затвор получает от кривошипно-шатунного механизма, приводимого двигателем через редуктор.

Производительность питателя регулируется величиной хода секторного затвора (в результате изменения эксцентриситета кривошипа) и шибером, установленным на передней стенке воронки.

Металлоулавливающие устройства. Для удаления металлических предметов, случайно попавших в горную массу, применяют различные электромагнитные сепараторы (электромагнитные шкивы, подвесные электромагниты), устанавливаемые над конвейерами.

Как правило, электромагнитным шкивом служит барабан ленточного транспортера. Магнитная система сепаратора представляет собой стальную отливку, насаженную на вал и имеющую кольцевые пазы, в которые заложены электромагнитные катушки. Сверху пазы закрыты кольцами из латуни. Концы проводов от катушек через отверстие внутри вала выводятся к контактной коробке и через щетки и кольца соединяются с питающими проводами. При включении сепаратора в электросеть постоянного тока в нем возникает магнитное поле. Немагнитный материал свободно сходит с ленты, а магнитный притягивается к ленте и поступает в специальный бункер.

Сепаратор барабанного типа отличается от шкивного тем, что магнитная система неподвижна. Материал подается лотковым питателем на вращающийся латунный барабан с помещенной внутри него магнитной системой. Немагнитный материал свободно направляется в лоток. Магнитный материал притягивается к поверхности барабана и при выходе из зоны действия магнита разгружается в лоток.

Подвесные устройства для удаления металла представляют собой обычные электромагниты, устанавливаемые над конвейерной лентой. Однако удаление металла из потока материала с помощью электромагнитов не всегда возможно по следующим причинам: сила электромагнита может оказаться недостаточной для извлечения крупных металлических предметов, в материале могут содержаться немагнитные металлы. Надежная защита дробилок обеспечивается при использовании металлоискателей в комплексе с механическими сбрасывающими устройствами, работающими по принципу отсечения потока материала вместе с металлическими предметами.

Металлоулавливатель представляет собой индукционную катушку, охватывающую рабочую ветвь конвейерной ленты. При прохождении металлического предмета сквозь катушку в ней возбуждается э. д. с, которая включает соответственно останов ленты или механическое устройство, сбрасывающее материал с ленты.

Переносные электромагнитные сепараторы применяют для очистки суспензий, в частности каолиновых, от слабомагнитных веществ, например от окислов железа. В металлическом корпусе такого сепаратора имеются пазы, в которых помещены катушки. При включении электромагнита в сеть постоянного тока железные планки намагничиваются. Пульпа, подаваемая через воронку и затем проходящая через систему намагниченных планок, очищается.По мере накопления металла, коробку из ящика выдвигают и очищают.

Электромагнитный фильтр-сепаратор устроен так. В корпусе монтируются катушки электромагнита. Внутрь корпуса вставлена приемная воронка, оканчивающаяся трубой.

Между внутренней частью корпуса и трубой размещается пакет решеток. Пульпа, заливаемая в воронку, поступает в зону решеток. На этом участке катушка создает магнитное поле, и металлические примеси оседают на решетках, а очищенная пульпа (шликер) отводится из аппарата через сливной лоток.

Для периодической очистки решеток от металла прекращают подачу пульпы и выключают ток, затем открывают спускной кран и промывают решетки струей воды. Производительность фильтров-сепараторов 5--60 л/мин.

5.3 Оборудование для обогащения

Из-за большого содержания слабых зерен щебень и гравий многих месторождений не могут быть использованы в качестве заполнителей для бетона без предварительного обогащения. В большинстве случаев с увеличением плотности зерен возрастает его прочность, значит, разделив смесь зерен по плотности, можно повысить прочностную марку заполнителя бетона.

К наиболее совершенным методам отделения прочного гравия и щебня от слабых зерен следует отнести метод обогащения в тяжелых суспензиях.

Суспензии представляют собой взвеси тонкоизмельченных частиц (суспензоида) в воде. В качестве суспензоида применяют достаточно тяжелые и обладающие магнитными свойствами вещества: магнетит (плотность 4,5--5,2 г/см3) и ферросилиций (плотность 6,4--7,0 г/см3). Суспензии обладают многими свойствами тяжелых жидкостей.

При погружении в тяжелую суспензию куски щебня и гравия имеющие плотность более высокую, чем плотность суспензии, тонут, в ней, а куски, имеющие меньшую плотность, наоборот, всплывают. Обогащение в тяжелых суспензиях производят в суспензионных сепараторах. По конструктивному исполнению различают сепараторы с вращающейся ванной, с неподвижной ванной и комбинированные.

Сепаратор с вращающейся ванной. Материал подается в ванну при помощи загрузочного лотка через отверстие в передней торцовой стенке. На внутренней 'поверхности ванны закреплены лопасти, которые при вращении ванны поднимают потонувший тяжелый продукт и направляют его в верхний желоб. Лопасти перфорированы, поэтому с продуктом уходит незначительная часть суспензии. Всплывший (легкий) продукт разгружается через отверстие в задней торцовой стенке ванны.

Сепаратор с неподвижной ванной. В сепараторе с неподвижной ванной тяжелый продукт разгружается из ванны наклонным элеваторным колесом с перфорированными лопастями. Для удаления легкого продукта служит требковый механизм со свободно подвешенными цепями. Благодаря этому количество суспензии, удаляемой из ванны вместе с материалом, значительно меньше, чем в сепараторах с вращающейся ванной.

Комбинированный сепаратор. В неподвижной ванне, заполненной суспензией, вращается перфорированный барабан, снабженный элеваторными лопастями. Последние поднимают со дна оседающий продукт и сбрасывают его в разгрузочную течку. Внутри барабана имеются ограничительные пластины, являющиеся частью неподвижной ванны и предотвращающие всплески и возмущающие потоки суспензии. Легкий продукт разгружается гребковым механизмом в течку.

Описанные машины относятся к сепараторам гравитационного действия, в которых тяжелый продукт оседает на дно ванны под действием силы тяжести.

Резко повышается эффективность обогащения на магнетитовой суспензии при использовании центробежного способа сепарации. В этом случае в качестве суспензионного сепаратора используют гидроциклон, в который подают под небольшим давлением (до 1 ат) смесь магнетитовой суспензии и разнопрочного материала. Под воздействием центробежных сил частицы суспензоида концентрируются ближе к стенке гидроциклона, вследствие чего суспензия как бы уплотняется и разделение материала идет по большему значению граничной плотности, чем в обычных сепараторах гравитационного действия. Более плотные куски материала, преодолевая сопротивление суспензии, движутся к стенке гидроциклона и удаляются через песковую насадку, а менее плотные куски оттесняются суспензией К центру и удаляются через сливной патрубок.

В целом процесс сепарации в гидроциклоне протекает во много раз быстрее, чем в сепараторах гравитационного действия.

В суспензионную установку кроме сепараторов входят и другие аппараты, предназначенные для непрерывного приготовления и регенерации (восстановления) суспензии.

Суспензионная установка. В баке с помощью механических или пневматических перемешивающих устройств приготовляется суспензия требуемой плотности и непрерывно подается в суспензионный сепаратор. В сепаратор поступает также промытый на грохоте обогащенный материал (щебень или гравий), который после сепарации направляется соответственно на грохоты для тяжелого и легкого продуктов.

Суспензия, захваченная из сепаратора вместе с материалом, отделяется на передних участках грохотов и насосом возвращается обратно в бак. На этих же грохотах частицы суспензоида смываются водой, поступающей из брызгальных устройств, с кусков щебня и гравия и перекачиваются насосом в сгустительный конус (или магнитный дешламатор). Осветленная в конусе вода, как правило, направляется снова на брызгальные устройства грохотов, а сгущенный суспензоид поступает в магнитный сепаратор для отделения магнетита или ферросилиция от немагнитных шламов, образующихся при истирании щебня и гравия. Обогащенный суспензоид пропускают через размагничивающую катушку и направляют в бак. Размагничивание суспензоида является необходимой операцией, так как по выходе из мелкоситного сепаратора, частицы намагничены и поэтому слипаются в крупные агрегаты (происходит магнитная коагуляция).

Существуют и другие способы обогащения щебня и гравия по прочности, например, при помощи отсадочных машин или машин, использующих упругие свойства материалов. Отсадочные машины при разделении по прочности материалов с малой разницей по плотностям не дают удовлетворительных результатов, поэтому в нерудной промышленности не получили широкого распространения.

Метод разделения по упругим свойствам основан на следующем принципе. Рабочий орган машины представляет собой гладкий барабан, вращающийся с определенной скоростью. На поверхность барабана с высоты, оптимальной для каждого конкретного материала, падает щебень или гравий. Прочные зерна при ударе о поверхность отскакивают и падают по одну сторону барабана, а зерна с меньшей упругостью и большим коэффициентом трения (слабые разности) увлекаются поверхностью барабана и падают по другую сторону его. Разделение зерен происходит по всей длине барабана при условии, если материал падает монослоем. СоюзДорНИИ разработал конструкцию двухбарабанной машины, действующей по такому принципу. Материал подается в лоток, положение которого относительно оси барабана может регулироваться. Барабан разделяет материал на отходы и обогащенный продукт. Отходы поступают на конвейер и отводятся, обогащенный продукт поступает в лоток, положение которого также может регулироваться. Далее материал поступает на барабан, где разделяется на первый и второй сорт и затем отводится на склад конвейерами.

Описанный способ обогащения менее эффективен, чем способ обогащения с помощью отсадочных машин и особенно обогащения в тяжелых суспензиях, но конструктивно проще.

Рис. 9. Суспензионная мельница высокого давления.

6. Технологическая схема заводов

Предприятия нерудных строительных материалов в зависимости от характера производства и вида выпускаемой продукции называют щебеночными, гравийно-песчаными, песчаными, производство плитных и блочных изделий из природного камня. В состав каждого предприятия входят комплексы специального оборудования. Общие процессы включают ведение горных работ, добычу сырья, переработку сырья как в карьере, так и на специальных заводах.

Заводы сооружают у месторождений нерудного сырья преимущественно вблизи транспортных коммуникаций (железнодорожных и водных путей сообщения) при условии, что по данным геологической разведки запас сырья обеспечивает работу завода проектной мощности минимум 25 лет. В отдельных случаях, особенно при строительстве дорог, гидроэлектростанций, становится эффективных использование местных нерудных материалов, добываемых на временных карьерах малой мощности. Такие разработки осуществляются с помощью передвижных дробильно-сортировочных установок.

На дробильных сортировочных заводах исходное сырье измельчается в несколько стадий с применением дробильных машин, с учетом физико-механических свойств исходной горной породы. Определяющими характеристиками являются прочность, однородность, абразивность, размер кусков исходной массы, количество и вид загрязняющих веществ.

В соответствии с “Общесоюзными нормами технологического проектирования предприятий нерудных строительных материалов ОНТП 18-85”, горные породы подразделяются на 4 типа, при этом в I типе и в IV типе выделяются по 2 подгруппы в каждой:

I тип- прочные горные абразивные горные породы:

подгруппа I.1- изверженные горные породы (граниты, диориты, сиениты, базальты и др.), с пределом прочности на сжатие до 300 МПа, чистые или незначительно загрязненные легковымываемыми включениями;

подгруппа I.2- метаморфические и абразивные осадочные горные породы (песчаники) с прочностью до 300 МПа и большим содержанием мелкой фракции (0-200 мм) в исходной горной массе, загрязненными, легко- и средневымываемыми включениями.

II тип- прочные однородные, малоабразивные осадочные горные породы (известняки, доломиты и др.) с пределом прочности на сжатие до 200 МПа, незначительно загрязненные, легко- и средневымываемыми включениями;

III тип- неоднородные по прочности малоабразивные горные породы, содержащие слабые разности, загрязненные средне- и трудновымываемыми включениями.

IV тип- сырье для производства песка, гравия и щебня из гравия для строительных работ.

подгруппа IV.1- валунно-гравийно-песчаная и гравийно-песчаная горные породы с содержанием гравия и валунов с прочностью на сжатие до 150 МПа- 50% и менее, загрязненные средне- и труднопромывистыми включениями до 10-12%;

подгруппа IV.2- валунно-гравийно-песчаная и гравийно-песчаная горные породы с содержанием гравия и валунов прочностью на сжатие до 300 МПа- 50% и более, загрязненными легкопромывистыми включениями до 5%.

6.1 Схема щебеночных заводов

Щебеночные заводы. Основная продукция щебеночных заводов-- фракционированный щебень крупностью до 40(70) мм с содержанием мелких фракций (до 20 мм) не менее 50% от всей массы щебня и, кроме того, обогащенный песок из отсевов дробления.

Технологические схемы щебеночных заводов различаются по назначению в зависимости от трех типов горных пород, а также по принципу их построения, стадийности дробления, поточности, структуре, видам основной и побочной продукции и др.

Принцип построения схем касается применения операций грохочения при дроблении различных скальных пород, т. е. определяет объемы дробимого материала и его крупность, что существенно при определении оптимальных параметров технологических взаимосвязей процессов добычи и переработки сырья и требует в каждом конкретном случае проведения технико-экономического анализа.

Технологические схемы, построенные по принципу «не дробить ничего лишнего», предусматривают наименьшее отношение объема материала, пропускаемого через все дробилки (без учета циркуляционной нагрузки), к объему исходной горной массы, поступающей на переработку. Это достигается предварительным грохочением перед дроблением для отделения мелких фракций, затрудняющих работу дробилок.

Технологическая схема с использованием принципа «не транспортировать отдельно ничего лишнего» .характеризуется наибольшим указанным отношением, равным 1, и предусматривает поступление материала на дробление из одной дробилки в другую без изменения грохочения. Это возможно при использовании достаточно чистых изверженных и метаморфических пород, содержащих небольшом количестве (до 20%) зерна, размер которых меньше ширины разгрузочной щели дробилки. Такие зерна проходят через дробилку не измельчаясь и лишь незначительно снижают ее производительность.

Уменьшение, согласно этой схеме, оборудования сортировки и внутрицехового транспорта (ленточных конвейеров для раздельного транспортирования мелочи) позволяет снизить капитальные и эксплуатацнонные затраты, повысить надежность производства. Оба принципа могут быть использованы в технологических схемах на разных стадиях дробления.

Исходная горная масса (0 ... 1000 мм) из карьера автосамосвалами подается в приемный бункер вместимостью 70 м3. Из бункера она перемещается пластинчатым питателем в щековую дробилку ЩДП-12Х15 на первичное дробление. Полученный продукт крупностью 0 ... 270 мм направляется ленточным конвейером в конусную дробилку КСД-2200Гр па вторичное дробление, после которого материал, измельченный до 0...90 мм, транспортируется ленточным конвейером из корпуса дробления в промежуточный бункер корпуса промывки, грохочения и классификации.

Отсутствие или наличие промежуточных емкостей при перемещении промежуточных продуктов между стадиями дробления характеризует поточность схемы: при отсутствии -- схема называется непрерывной (поточной), при наличии их между всеми стадиями дробления -- прерывистой (цикличной).

Грохочение материала, подаваемого из промежуточного бункера электровибрационными питателями, производят на трех инерционных грохотах ГИС-62 с двумя ситами, имеющими размеры отверстий 40 мм (верхнее) и 20 мм (нижнее). Материал разделяется на три класса: +40 мм, 20... 40 мм и 0...20 мм (знак «+» означает, что все зерна крупнее указанных размеров отверстий сит).

Надрешетный продукт верхнего сита (верхний класс +40) ленточными конвейерами через промежуточный бункер возвращается в корпус дробления в конусную дробилку К.МД-2200Т для третичного дробления. Ее продукт крупностью 0 ... 40 мм объединяется с продуктом дробилки КСД-2200Гр (0 ... 90 мм). Таким образом осуществляется замкнутый цикл.

Сухим грохочением на втором сите ГИС-62 выделяется товарная фракция щебня 20 ... 40 мм, подаваемая ленточным конвейером на склад готовой продукции. Подрешетный продукт 0 ... 20 мм поступает на каскад из двух грохотов ГИС-62 (3 пары), имеющих сита с отверстиями 10 и 5 мм, для разделения щебня на фракции 10 ... 20 мм и 5 ... 10 мм, их промывки и обезвоживания (грохочением на втором грохоте), а также выделения песчаной фракции 0 ... 5 мм.

Промытые мелкие фракции щебня направляются ленточными конвейерами на склад готовой продукции, а песок из отсевов дробления поступает сначала в односпиральные классификаторы 1500X8200 (3 шт.), где происходит его промывка с одновременным обогащением за счет удаления частиц размером менее 0,16 мм, затем в виброобезвоживатели, из-под которых ленточный конвейером подается на склад.

После промывки пульпа, содержащая частицы менее 0,16 мм, поступает из спиральных классификаторов и виброобезвоживателей в зумпф (канаву), откуда ее грунтовым насосом перекачивают в гидроотвал (хвостохранилище).

Технология предусматривает также вариант переработки материала «сухим» способом, т. е. без промывки щебня мелких фракций и обогащения песка, что менее желательно для качества заполнителей, но может быть продиктовано реальными условиями, например климатическими, дефицитом водных ресурсов и др.

В этом случае песок из отсевов дробления после грохочения направляется на склад готовой продукции, а операции VI и VII из технологической схемы исключаются.

На первой стадии в обоих случаях возможно применение щековой дробилки, на второй и третьей стадиях дробление метаморфических пород и песчаников производят в конусных дробилках среднего и мелкого дробления, а однородных известняков и доломитов-- в роторных дробилках (ударного действия).

Последние обеспечивают выпуск щебня кубовидной формы и могут применяться на всех трех стадиях дробления, по тогда увеличивается выход отсевов крупностью 0 ... 5 мм.

Содержание в исходной горной массе и продуктах дробления большого количества мелочи вызывает необходимость предварительного грохочения (II) перед каждой стадией дробления.

Загрязняющую карьерную мелочь (0 ... 10 мм в сухой период, 0 ... 20 мм во влажный) удаляют из технологического процесса предварительным грохочением перед первичным дроблением.

Крупность материала, отбираемого на предварительном грохочении, рекомендуется принимать: для первой стадии дробления -- близкой к ширине загрузочного отверстия дробилок, для второй и третьей стадии -- равной наибольшей крупности получаемых продуктов.

Наибольшие трудности вызывает переработка неоднородных по прочности (главным образом карбонатных) пород типа III из-за значительного колебания содержания слабых разностей (с пределом прочности на сжатие менее 20 МПа) и загрязняющих глинистых включений.

Технология переработки таких пород должна в каждом конкретном случае учитывать особенности сырья, гибко варьировать различными технологическими операциями и поэтому не ограничивается рамками единой типовой схемы. Общим и характерным является то, что для получения кондиционного щебня необходимо применять методы обогащения по прочности.

Наиболее часто в технологические схемы включают обогащение методом избирательного дробления с использованием роторных дробилок и удалением из процесса слабых разностей многократным грохочением. При переработке пород, содержащих до 20% слабых разностей, выход щебня составляет около половины от исходной горной массы. Получаемые в большом количестве отходы в виде отсевов подлежат утилизации в качестве сырья для цементной, металлургической промышленности, для производства известняковой муки, минеральных наполнителей, например для асфальтобетона, флюсов и др. Таким образом достигается комплексное использование сырья.

При содержании в исходной горной массе более 20% слабых разностей щебень требуемой марки может быть получен только за счет включения в технологическую схему специальной операции обогащения по прочности методом отсадки, механической классификации или разделения в тяжелых средах (суспензиях), осуществляемых в отдельном потоке.

Если представляется возможным выборочно добывать прочные и слабые породы, их переработку на заводе производят на отдельных технологических линиях.

Система соединений технологических линий и наличие потоков для выделения пород разной прочности характеризуют структуру технологической схемы. Согласно классификации, приведенной И. Б. Шлаиным, различают одно-, двух- и трехпоточные схемы. Применяются также комбинированные схемы, когда в различных их элементах материал перерабатывают в одном или нескольких потоках, как, например, в рассматриваемой выше схеме

По такой схеме сухим способом перерабатывают горную массу крупностью до 1000 мм для выпуска известнякового щебня М 300 и 500 и использования отсевов дробления для производства известняковой муки.

При содержании в исходном сырье глины в схему вводят операции по ее отбору и (или) предусматривают мокрый способ переработки с использованием оборудования для промывки и обезвоживания, позволяющего получить заполнитель требуемой чистоты.

Кроме заводов для производства щебня используют сборно-разборные автоматизированные дробильные линии САДЛ-И-400 и передвижные дробильно-сортировочные установки ПДСУ-85.

САДЛ-И-400 состоит из десяти самостоятельных агрегатов и управляется автоматически с диспетчерского пункта. Линия предназначена для переработки горной массы преимущественно из изверженных пород крупностью до 750 мм с содержанием легкопромывистых включений до 5%. Производительность -- 400 тыс. м3 щебня в год, из них 50% мелких фракций (до 20 мм). Дополнительно предусмотрен выпуск 80 тыс. м3 обогащенного песка из отсевов дробления.

ПДСУ-85 имеет производительность 85 м3/ч и сравнительно небольшую массу оборудования (145 т), компактно размещаемого на площадке с размерами 40X45 м. Установка предназначена для получения фракционированного щебня крупностью до 40 мм. Технология переработки предусматривает трехстадийное дробление с работой дробилок II и III стадий дробления в замкнутом цикле с грохотом, предварительное грохочение после первичного дробления (продукты всех дробилок сортируются на одном агрегате), товарное грохочение без промывки подрешетного продукта первого агрегата сортировки на втором сортировочном агрегате.

6.2 Схема песчаных заводов

Песчаные заводы перерабатывают сырье с содержанием песка крупностью 0-5 мм до 90-95% и гравия 5-10% при его максимальной крупности 70-100 мм.

Технологическая схема песчаных заводов включает следующие операции:

1. Предварительное грохочение исходного сырья для отбора негабарита и других посторонних включений крупнее 100 (70) мм на решетке приемного бункера.

2. Промывку и сортировку материала с целью отбора рядового гравия крупностью 5-70 мм (100 мм) и рядового песка крупностью 0-5 мм. При переработке материала, загрязненного легкопромывистыми включениями и не содержащего комовой глины, промывка совмещается с сортировкой на вибрационных грохотах. При наличии трудно- и среднепромывистых включений предусматривается предварительная промывка исходного материала в специальных промывочных машинах с дополнительным ополаскиванием выделенного затем рядового гравия. Гравий, как правило, выдается нефракционированным, но при необходимости может быть разделен на товарные фракции.

3. Переработку песчаной пульпы для выпуска продукции в соответствии с требованиями потребителей и гранулометрическим составом природного песка. При этом может предусматриваться выпуск:

а) обогащенного песка фракций 0,15-5 мм;

б) фракционированного песка 0,15-1,2 (0,63) и 1,2 (0,63)-5 мм;

в) классифицированного песка заданного модуля крупности.

В зависимости от выпускаемой продукции применяются следующие технологические схемы переработки песчаной пульпы:

а) при выпуске обогащенного песка; выпуск обогащенного песка, который после удаления избыточного количества пылеватых фракций 0-0,15 мм, б) при выпуске фракционированного песка пульпа подается в гидравлические ванны классификатора и разделяется на две фракции крупностью 0,15-1,2 (0,63) и 1,2 (0,63)-5 мм и отходы крупностью 0-0,15 удаляемые в слив.

в) при выпуске классифицированного песка заданного модуля крупности. Классифицированный песок выпускается путем разделения песчаного материала на три узких классов крупности и дальнейшего смешивания в заданном соотношении с целью обеспечения М_К1 и М_К2 и т.д.

6.3 Схема гравийно-песчаных заводов

Такие заводы при различных объемах производства выпускают широкую номенклатуру продукции: фракционированный щебень из гравия с наибольшей крупностью до 20 мм, гравий в виде смеси фракций 5 ... 20 мм, песок природный обогащенный и обогащенный из отсевов дробления.

Соотношение между различными видами продукции зависит от гранулометрического состава перерабатываемой горной массы. При большом содержании в ней валунов и гравия по отношению к песчаной составляющей основной продукцией являются гравий и щебень из гравия. В соответствии с этим заводы именуются гравийно-щебеночными.

Технологическая схема такого завода. Схема имеет две технологические линии: щебеночную и гравийную. Первая образована дробилками трех стадий дробления в сочетании с грохотами, а также оборудованием для получения обогащенного песка из отсевов дробления, вторая -- представлена грохотом для разделения гравийно-песчаной массы и оборудованием для обогащения природного песка.

Число стадий дробления определяется крупностью валунов в исходной горной массе. Если их размер не превышает 250 мм, то дробление можно производить в две стадии.

Первые три операции в рассматриваемой схеме аналогичны и для других технологических схем гравийно-песчаных заводов:

I -- разделение исходной горной массы по классу +150 на гравийно-песчаный материал и валуны;

II -- первичное дробление надрешетного продукта (валунов);

III -- выделение предварительным грохочением гравийно-песчаного материала крупностью 0 ... 20 мм из подрешетного продукта (0 ... 150 мм), объединенного с продуктом первичного дробления.

Материал крупнее 40 мм направляется на вторичное дробление (IV), а фракция 20 ... 40 мм---на третичное дробление (V) в конусные дробилки, работающие в замкнутом цикле с грохотом (VI), отделяющим из потоков дробимого материала в подрешетный продукт фракцию 0 ... 20 мм.

Ограниченное содержание легкопромывистых включений в горных породах этого типа позволяет осуществлять промывку щебня и гравия мелких фракций на грохотах одновременно с сортировкой их на товарные фракции (VII, X).

Операции классификации и обезвоживания песка из отсевов дробления и природного песка производятся так же, как в рассмотренной схеме для щебеночного завода, в спиральных классификаторах и обезвоживателях. В последних обогащенных песок сгущают для обеспечения возможности его транспортирования ленточными конвейерами.

Валуно-гравийно-песчаные и гравийно-песчаные породы, содержащие до 50% валунов и гравия, часто загрязнены средне- и труднопромывистой глиной в количестве до 10... 12% (тип IV-1). В связи с этим технологические линии дополняют специальными операциями промывки. Их обычно предусматривают на щебеночной линии в вибромойках для крупных фракций +20(40) мм (после предварительного грохочения III), исключая этим замазывание глиной конусных дробилок и грохотов, а на гравийной -- в корытных мойках для фракций 5 ... 20 мм с последующей сортировкой, дополнительным ополаскиванием и обезвоживанием на грохотах.

При переработке сырья, загрязненного преимущественно среднепромывистыми включениями, весь материал промывают в корытных мойках перед грохочением на товарные фракции, как, например, на крупном гравийно-песчаном заводе мощностью 2,1 млн. м3 в год Вяземского горнообогатительного комбината.

Завод и его технология представлены на 5.35 ... 5.37. При выпуске гравия и щебня из гравия фракций 3 ... 10 и 10 ... 20 мм обогащенный песок получают из суспензии технологического зумпфа (0 ... 3 мм), которую сначала перекачивают в сгустительные воронки, а затем обезвоживают в спиральном классификаторе с удалением частиц менее 0,16 мм.

Если в сырье присутствуют только легкопромывистые включения, то из предусмотренных трех этапов промывки -- на грохотах, в корытных мойках и дополнительном ополаскивании на грохотах-- два последних исключаются

Технологические схемы гравийно-песчаных заводов могут предусматривать также совместный выпуск щебня и гравия. Он допустим при соблюдении требований стандарта на щебень из гравия По содержанию дробленых зерен и при соответствующем технико-экономическом обосновании.

Совместный выпуск осуществляется объединением щебеночного (дробленого) и гравийного (сортированного) материалов одинаковых фракций перед подачей на склад готовой продукции.



Рис. 10. Технологическая схема переработки гравийно-песчаной смеси.

7. Складирование готовой продукции

Склады готовой продукции предприятий нерудных строительных материалов включают в себя комплекс сооружений обеспечивающих качественную работу всех технологических подразделений. Склады охватывают основные процессы дробильно-сортировочнх фабрик: складирование щебня, гравия и песка по фракциям, сохранение их качеств, применение эффективных методов транспортирования, разгрузки и погрузки нерудных материалов, как на складирование, так и на все виды транспорта при отгрузке потребителю.

Склады подразделяют:

- по способу хранения: открытые; закрытые; комбинированные;

- по конструктивному решению сооружения: конусные; штабельные; штабельно-полубункерные; бункерные; силосные;

- по способу складирования: эстакадные; безэстакадные;

- по способу погрузки.

На предприятиях применяются в основном следующие: открытые штабельные, полубункерные, штабельно-кольцевые, открытые секторно-штабельные и закрытые бункерного типа.

Открытые склады по сравнению с закрытым типом складов, имеют меньшие капитальные затраты. Однако этим складам присуще эксплуатационные недостатки и большие расходы снижают не только стоимость хранения, переработки, а в некоторых случаях и превышают ее. Хранение заполнителей на открытых площадках всегда сопровождается их увлажнением, засорением, перемешиванием со снегом и смерзанием. Нарушается постоянство гранулометрического состава за счет гравитационного истечения и механического воздействия бульдозеров, грейдеров и т.д.

Емкость склада является основным определяющих фактором для типа склада, способов механизации погрузочно-разгрузочных работ.

Для заводов с круглогодичным режимом работы емкость склада определяется в зависимости от режима отгрузки готовой продукции.

Необходимая емкость склада должна определяться исходя из производительности завода и допустимого перерыва в подаче транспорта под погрузку готовой продукции с учетом возможной форсированной отгрузки со складов накопившегося запаса материала и очередной выработкой.

Емкость складов при круглогодовом режиме работы определяют по формуле:

где: Q- годовая производительность завода по отгрузке, м³

t₁- расчетный период времени перерыва в подаче транспорта;

К₁- коэффициент форсирования подачи вагонов;

К₂- поправочный коэффициент, связанный с производительностью по отгрузке.

Емкость складов готовой продукции для заводов с сезонным режимом работы и круглогодичной отгрузкой зависит от производительности завода, продолжительности сезона работы и потребности в готовой продукции.

Емкость склада соответствующего вида продукции определяется по формуле:

V_скл=р*Q_гот*(365-n)/365,

где Q_гот- годовая производительность завода по выпуску данного вида продукции, м³;

n- продолжительность сезона работы завода, календарные дни;

р- коэффициент, определяющий объем продукции, потребляемой в течение года.

Весь необходимый объем (НСМ) может складироваться на общем складе или для сезонно отгружаемой продукции может предусматриваться отдельный склад.

Требования к складам. Конструктивно-компоновочные решения складов должны обеспечивать сохранение качества готовой продукции, не допускать ее потерь и удовлетворять требованиям эксплуатации.

С целью обеспечения сохранности качества готовой продукции на складах предусматриваются следующие решения и мероприятия:

1. Для исключения возможного смешивания различных фракций заполнителей, предусматриваются необходимые расстояния и устанавливаются разделительные схемы высотой около 2 м. В бункерных складах предусматриваются разделительные стенки между секциями для хранения различных фракций щебня.

2. Для снижения пылеобразования и предупреждения неравномерности распределение материалов в штабеле и снижения высоты падения. Это достигается использованием оборудования с переменной высотой сброса.

3. Для исключения загрязнения хранимого материала на складах устанавливаются бетонные основания, основания в виде бетонного каре с подсыпкой из хранимого материала. В связи с тем, что в большинстве случаев материалы отгружаются экскаваторами, предпочтение следует отдавать из подсыпки хранимого материала.

4. Для предупреждения слеживаемости и загрязнения хранимых материалов необходимо периодически отгружать со склада весь объем, в том числе и так называемые “мертвые зоны”. Сроки хранения материала на складе не должны превышать установленное время технологическим регламентом.

5. Для исключения образования мелочи, особенно при хранении осадочных карбонатных пород, на складе не допускается работа бульдозерами.

Удобство эксплуатации и ремонта оборудования на складах обеспечивается соответствующими конструктивно-компоновочными решениями:

1. Требуемый фронт погрузки и маневренности подвижного железнодорожного состава. Расположение открытых складов относительно погрузочных железнодорожных путей должно обеспечивать возможность экскаваторной отгрузки.

2. В складских наземных и подземных галереях обеспечение соответствующих проходов и монтажно-ремонтных проемов.

3. Удаление со склада воды, попадающей на его территорию в виде атмосферных осадков или поступающей с материалом после промывки.

4. Для предотвращения просыпи и сброса ветром ленты поворотно-консольных конвейеров, штабелеукладчиков и конвейеров установленных на эстакадах, предусматриваются съемные укрытия вдоль лент. В целях технической безопасности при обслуживании конвейеров, вдоль конвейеров сооружаются ограждения, независимо от их расположения на эстакадах или в галереях.

5. Основание под пути передвижных конвейеров должно быть бетонным и приподнятым выше основания склада.

6. Конструкцию бункерных складов должна обеспечивать погрузку в открытые вагоны различных типов и равномерную загрузку вагонов по центру.

7. Для безопасности работы экскаваторов расстояние между опорами складских галерей или эстакад должно быть не менее 18 м, а высота до низа конструкций - не менее 10 м. Опоры складских галерей должны рассчитываться на одностороннюю нагрузку от хранимого материала.

Способы отгрузки продукции. Отгрузка (НСМ) со складов в соответствии с их типами может быть конвейерная, бункерная и экскаваторная на автомобильный, железнодорожный и водный транспорт. На автомобильный железнодорожный транспорт продукция может отгружаться любым способом, на водный транспорт, как правило, продукция отгружается только с помощью конвейеров.

Конвейерная отгрузка НСМ производится через погрузочный узел, оборудованный реверсивным выдвижным конвейером или реверсивной выдвижной течкой, предусматривает разгрузку склада через подштабельные галереи с помощью установленных в них питателей и ленточных конвейеров. Во время прохождения сцепок вагонов под погрузочным углом, подача материала в следующий вагон, переключается за счет реверсирования выдвижного конвейера, без остановок состава в течение всего времени погрузки. При конвейерной отгрузке время заполнения состава определяется производительностью конвейеров, подающих материал.

Конвейерная отгрузка обеспечивает возможность выдачи шихтованной продукции. Она более экономична, но в холодное время года недостаточно надежна, поэтому в качестве аварийной предусматривается экскаваторная отгрузка.

Бункерная отгрузка производится через течки, оборудованные разгрузочными механизмами. Отгрузка осуществляется одновременно через несколько течек и зависит от скорости истечения материала, которая определяется размером выпускных отверстий, формой бункера и свойствами материала.

Экскаваторная отгрузка осуществляется на складах большой емкости при сезонном режиме работы.

Необходимое количество экскаваторов определяется по формуле:

N=((Q*T/365*q_см)+(Q(365-T/365*0.8*q_см)+CQ/0.8*q_см)/t.,

где Q- годовой объем продукции отгружаемой экскаватором, м³;

q_см- сменная производительность экскаватора в летний сезон, м³;

0,8*q_см- то же в зимний сезон и при перелопачивании хранимого материала, м³;

t- число машино-смен экскаваторов в году;

T- календарное число дней отгрузки продукции в летний сезон;

С- коэффициент, учитывающий объем перелопачивания от отгружаемой продукции.

Склады готовой продукции гидромеханизированных гравийно-песчаных заводов. Для складирования гравия, щебня и обезвоживания песка на гравийно-песчаных заводах с сезонным режимом работы, чаще всего используются два тип складов:

открытые штабельные склады, образующиеся передвигающимся консольным конвейером;

открытые штабельно-кольцевые склады, образуемые радиально передвигающимся консольно-поворотным конвейером.

Для складирования песка используют намывные склады. Тип склада песка выбирается на основе техно-механического анализа возможных вариантов. При проектировании намывных складов целесообразно применять не менее трех карт намыва на каждую фракцию. Для обезвоживания песка и отвода воды с карт намыва применяется трубчатый дренаж, который может быть исключен при наличии дренирующего основания.

Под складом готовой продукции обычно предусматривается плотное основание их хранимого материала.

8. Контроль производства

Применение нерудных строительных материалов, не отвечающих требованиям государственных стандартов (ГОСТ) и технических условий (ТУ), вызывает в конечном итоге перерасход цемента, снижение качественных характеристик бетонных и железобетонных конструкций и изделий во всех направлениях строительства. В связи с этим, важное значение приобретает контроль качества нерудных строительных материалов (щебня, гравия и песка) в заводских условиях. Он производится заводской лабораторией заводов НСМ, должен быть достоверным, оперативным и базироваться на ускоренных методах испытаний. Для этого должны быть квалифицированные штаты, лаборатория оснащена современным оборудованием (иметь сертификат на проведение испытаний).