ГлавнаяСтатьи

Установка для обработки породы

При обработке заполнителей проводят ряд различных операций, имеющих целью сделать их более пригодными для применения в бетоне. Эта обработка включает в себя следующие процессы: отделение песка от гравия; разделение крупного заполнителя на фракции разного размера; удаление органических веществ; уменьшение размера слишком крупных фракций для повышения содержания зерен других размеров или увеличения тех размеров, которые имеются в недостаточном количестве; удаление мягкого или недостаточно прочного материала; удаление слабо прилегающих пленок; производство искусственного песка и дробленого заполнителя; подбор зернового состава песка в узких пределах; пылеулавливание; удаление избытка мелких фракций; улучшение формы зерен (кусков); обезвоживание для регулирования содержания влаги; предупреждение расслоения готовых заполнителей; предупреждение истирания готовых заполнителей; уменьшение температуры готовых заполнителей; обогащение тяжелых минералов и уменьшение количества слишком крупных или слишком мелких фракций в крупном заполнителе.

Производство природных заполнителей

Для иллюстрации различных операций, служащих для превращения пород из месторождения в пригодные для .изготовления бетона заполнители, может быть использована схема установки, описанная «иже.

Источником получения заполнителя является обширное месторождение песка и гравия, расположенное в большой излучине реки. Средняя мощность месторождения составляет около 15 ж, из которых лишь 3—6 м лежат выше уровня воды. Наносные слои, состоящие из заиленной почвы, незначительны, составляя, в среднем, меньше 0,6 м. Кустарник и деревья покрывают большую часть площади месторождения в 180 га, расположенного близ железных и шоссейных дорог, линий передачи и города с населением 20000 чел. В месторождении содержатся породы от мелкого песка до крупных валунов, но фракции песка минус 4,75 мм отсутствуют.

Сырьевые материалы состоят главным образом из метамор-физованных пород (кристаллических сланцев и метаандезитов) со значительными количествами некоторых изверженных пород и несколько меньшими количествами осадочных пород. В песке содержатся избыточные количества плоских, тонких и продолговатых кусков сланцеватых материалов, некоторое количество мягких, каолинизированных и около 25% непригодных для строительства пород. Участки месторождения, расположенные на уровне воды или ниже его, покрыты мощным слоем слабо связанного опалового кремнезема. Опаловый кремнезем сильно реагирует со щелочами цемента, но, будучи измельченным в тонкий порошок, он приобретает хорошие гидравлические свойства. Андезиты и риолиты, содержащиеся в месторождении, тоже химически активны.

Очистка, вскрыша наносов и разработка карьера производятся с помощью трактора, бульдозера и дизельного драглайна с ковшом емкостью 4,5 м3, который сбрасывает добытый грунт на ранее выработанные участки. Драглайн с ковшом емкостью 4,5 м3 и электрический шагающий экскаватор с ковшом емкостью 7,5 м3 копают сырьевые материалы и разгружают их на 30-с.и грохоты (гризли), откуда они попадают в бункеры, оборудованные питателями, подающими их на 60-jh вибрационные ленточные транспортеры. Последние в свою очередь передают породу на главный транспортер шириной 107 см, который доставляет материал размером минус 350 мм на камнеобрабатывающую установку, расположенную у края месторождения. Рабочие, стоящие в разных точках вдоль главного транспортера, удаляют вручную пропитанное водой дерево, а магнитный детектор дает предупредительные сигналы о необходимости удаления металлических предметов, которые могут повредить оборудование. До поступления сырья на склад, емкостью 8000 т, где оно хранится в штабелях, куски размером от 150 до 300 мм с грохота подаются в щековую дробилку 107X76 см, которая измельчает их до размера минус 150 мм, после чего материал снова подается в главный поток, идущий на оклад. III еки у этой дробилки имеют специально изогнутую форму для наиболее эффективного измельчения гладких плоских частиц в формы, более близкие к кубическим. Сырье из туннеля для подачи материала со склада, расположенного пол ним, передается транспортером‘на завод.

Первая операция по отделению негодных кусков и улучшению формы плоских тонких кусков производится на паре двухъярусных (сдвоенных) грохотов. Первая пара вибрационных промывочных грохотов 1,5 X; 3,0 м отделяет фракции размером от 76 до 152 мм и от 38 до 76 мм. Вторая пара грохотов отделяет фракции от 19 до 38 мм и песок или породу размером менее 5 мм от фракции 5—19 мм. Песок поступает на склад, а крупный заполнитель всех размеров — на повторную обработку во вращающийся скруббер 3X6 л. Каждый промывочный грохот снабжен 12 соплами высокого давления для эффективной очистки породы и начала измельчения более мягких частиц.

Для измельчения мягких частиц существует несколько типов машин. Большинство из них работает по принципу механического истирания или в них сочетаются принципы механического и гидравлического истирания. Скруббер, применяемый в данном случае, представляет собой комбинированный тип и является, по существу, цилиндром, оборудованным продольными лопастями, которые при вращении поднимают породу, при падении она измельчается под действием удара или истирания. Одновременно сильные струи воды из сопел под давлением 9,8 кг/см“2 направляются на породу при ее прохождении через скруббер.

Вся порода из скрубберов направляется на пару двухъярусных вибрационных грох готов 1,5 X 3,0 м, где материал снова подвергается сильному действию мощных струй воды, когда он проходит через грохот. На первой паре грохотов отделяется булыжник размером от 75 до 150 мм, который с помощью ленточного транспортера направляется на склад, где его разгружают с помощью многоковшового экскаватора для того, чтобы свести до минимума измельчение и истирание продукта, что в противном случае может привести к излишней сегрегации и колебаниям крупности готового материала. Фракция крупностью от 38 до 76 мм отделяется тоже на первой паре грохотов, а менее крупные фракции заполнителя размером от 19 до 38 мм и от 5 до 19 мм — на второй паре. Материал крупностью минус 5 мм проходит через эти грохоты, возвращается обратно через желоб для высевок и обезвоживающую пеокочерпалку и подается на склад сырья для корректировки фракций песка, имеющихся в недостаточном количестве в сырьевых материалах.

Перед поступлением на склад готовой продукции мелкие, средние и крупные фракции заполнителей проходят дополнительное грохочение на грохотах с отверстиями 16, 22, 40, 50 и 75 мм соответственно для снижения до минимума содержания слишком крупных и слишком мелких зерен в этих трех фракциях. Для подачи крупного и среднего гравия на склад готовой продукции пользуются тоже многоковшовыми экскаваторами. Высевки, составляющие крайние фракции, проходящие через отверстия 50 мм и остающиеся на грохоте с отверстиями 38 мм, поступают на склад, где они хранятся в штабелях для использования и корректировки фракций, содержащихся в песке в недостаточном количестве.

Обработка песка

Следует напомнить, что рассматриваемое месторождение заполнителей содержало около 20% непригодного материала. Поэтому, если должен производиться высококачественный песок, необходимо удалить по возможности максимальные количества такого материала. Для этого материал крупностью менее 5 мм с грохотов подается в стержневую мельницу 2,4X3,3 м. Непригодный материал эффективно измельчается в порошок после трехминутного пребывания в мельнице и с помощью 6-м гидросепаратора отделяется от песка. По ходу движения из мельницы в гидросепаратор песок проходит через золотопромывочную машину, на которой за время производства 13 млн. т готовых заполнителей было извлечено золото на сумму 240 000 долларов.

Дополнительные количества песка получают путем измельчения в двух 12,5-см конусных дробилках высевок крайних размеров или крупного заполнителя любого размера, имеющегося в избытке. Материал крупностью менее 5 мм подается с этих дробилок обратно в производственный поток, а фракции от 5 до 19 мм поступают в стержневую мельницу 2,4X3,3 м, где они измельчаются до средних размеров песка. Гидросепаратор размером 4,2 м отделяет избыток мелких фракций. Из гидросепараторов песок поступает на ряд устройств, состоящих из трех гидравлических гребковых классификаторов и обезвоживающих приспособлений. Путем регулирования количества, скорости и слива воды в этих машинах песок грубо разделяют на четыре фракции: крупную, среднюю, мелкую и очень мелкую. Первые три фракции поступают на склад в отдельные штабели, а очень мелкая фракция идет на 7-м чашевый классификатор, который отбирает требуемое количество этой фракции и подает его обратно в поток мелкого песка. В туннеле для подачи материала со склада, расположенного под тремя штабелями песка, автоматический взвешивающий питатель сбрасывает одновременно заранее установленные количества каждой фракции на ленточный транспортер. Отсюда автоматический разгрузчик забирает готовый материал и складывает его в штабели. Такая обработка позволяет регулировать однородность песка до ±0,1 отклонений от модуля крупности и в узких пределах зернового состава. Допустим, например, что три фракции песка имеют зерновой состав и модуль крупности, указанные в табл. 44.

При смешивании трех фракций в количестве приблизительно 40% крупной, 40% средней и 20% мелкой получают смешанный продукт с зерновым составом и модулем крупности, как показано в таблице.

На небольших установках, когда зерновой состав месторождения песка не слишком колеблется, его можно регулировать просто, удаляя заранее определенные количества отдельных фракций, имеющихся в избытке, путем пропускания песка и потоков воды по желобам, в которых установлены грохоты, прорези или желобки. Можно пользоваться гидравлическими классификаторами и других типов, например, коническими или прямоугольными отстойниками и червячными или спиральными классификаторами. На этйх устройствах можно прекрасно классифицировать материал, используя соответствующим образом пороги, подачу материала, скорость движения воды, слив и, отводные трубы. Одним из наиболее простых устройств для классификации песка на два размера является порог или отклоняющая пластина на разгрузочном конце ленточного транспортера. Так как крупные зерна начинают падать первыми, то отклоняющую пластину можно установить так, что она будет разделять поток песка в требуемом месте. Классификация песка осуществляется также потоком воздуха, но применение этого метода ограничено.

Следует указать, что конструкция систем для классификации песка допускает довольно точный математический анализ путем применения законов, которым подчиняется осаждение твердых веществ в жидкой среде и перемещение осадков или взвешенного материала силой движущейся воды. Но более подробное рассмотрение этого вопроса выходит за рамки настоящей книги. Данные о законах осаждения можно найти в литературе, касающейся обогащения руд.

Заводы по производству заполнителей

Многие соображения, которые были рассмотрены в связи с заводами для природных заполнителей, применимы также для заводов дробленых заполнителей. Производство крупного заполнителя из карьерного камня представляет собой сравнительно простую последовательность процессов дробления, грохочения, обдирки и возврата материала для получения продукта с рационально подобранным зерновым составом, при минимальном количестве отходов. Обычно эти операции производят сухим способом, так как при мокрой обработке требуются значительные количества воды для предупреждения забивания грохотов каменной пылью.

Основной целью производства дробленого заполнителя является получение зерен, имеющих форму, приближающуюся по возможности к кубической. Степень, до которой это может быть достигнуто, зависит в значительной мере от характера напластования, слоистости, трещиноватости и ориентации плоскостей кливажа в материнской породе и в меньшей мере — от типа применяемого дробильного оборудования. Почти повсеместно для первичного дробления, при котором размеры карьерного камня уменьшаются до минус 150 или 175 мм, применяются щековые дробилки из-за их высокой производительности. Вторичное дробление имеет большое влияние на форму зерен. До сих пор чаще всего применяют конические дробилки, несмотря на то, что известно, что они имеют тенденцию давать тонкие, похожие на осколки обломки. Частицы хорошей формы дают ступенчатые или двухвалковые дробилки с четырехгранными зубьями. Двухвалковые дробилки с гладкой поверхностью, имеющие тенденцию раскалывать отдельные зерна, не должны применяться в производстве заполнителей.

Зерновой состав данной породы, полученный с помощью различных типов дробилок, практически одинаков. Обычно в продуктах первичного и вторичного дробления некоторые фракции имеются в недостаточном количестве, а другие — в избытке. Для получения требуемого зернового состава нужно провести последовательно грохочение и обдирку, подвергая слишком крупные фракции материала дополнительному дроблению, возвращая их обратно в дробилки вторичного дробления. Многое можно сделать с помощью регулирования операций грохочения в отношении закругления углов и краев частиц и получения однородного продукта. Следует избегать перегрузки грохотов, а степень и скорость подачи материала необходимо регулировать с помощью существующих в настоящее время прекрасных питающих устройств. Ленточные весовые дозаторы тоже весьма полезны для регулирования потоков заполнителя и порционного питания. Пылеуловительные системы на заводах для дробления заполнителей оправдывают себя, снижая эксплуатационные расходы, повышая производительность и улучшая условия труда.

Искусственный песок

Наиболее важными для искусственного песка являются форма частиц и однородность зернового состава. Хорошо известно, что конические дробилки непригодны для производства искусственного песка из-за образования слабых частиц неподходящей формы. С другой стороны, ударные дробилки, например молотковые дробилки или стержневые мельницы, дают зерна хорошей кубической формы. Дополнительные расходы на мельницы будут с избытком возмещены благодаря меньшему расходу воды и цемента для изготовления бетона лучшего качества.

Дробленый камень, который впервые был использован в качестве мелкого заполнителя для бетона, представлял собой обычные «высевки», т. е. отходы вторичного дробления крупностью минус 6,3 мм. Такой материал мало пригоден для изготовления бетона из-за недостаточно хорошего зернового состава, резко выраженного остроугольного характера и большого избытка каменной пыли. Высевки не следует смешивать с искусственным песком, являющимся тщательно изготовленным продуктом, который в ‘Случае получения его с применением наилучшей методики представляет собой превосходный материал для изготовления бетона.

Классификация, сортировка по крупности зерен и смешивание искусственного песка для получения однородного зернового состава готового продукта мало отличаются от таких операций для естественного песка. Высокое содержание каменной пыли и мелкой фракции вызывает некоторые осложнения, которые могут быть устранены с помощью специально предусмотренных при проектировании завода мероприятий.

Оборудование для переработки заполнителей

Заметные успехи произошли в развитии оборудования и методов обогащения сырьевых материалов для получения заполнителей. В большинстве случаев это базировалось на использовании законов и методов, применяющихся при обогащении руд, т. е. законов и принципов, управляющих осаждением твердых частиц в жидкости и переносом осадков текущей водой. Эффективные машины от наиболее простых до самых сложных находят применение на любых заводах по производству заполнителей.

С другой стороны, в результате рационализаторских предложений работников заводов могут быть созданы простые, но остроумные приспособления, которые иногда бывают весьма эффективными.

Влияние типа дробильного оборудования на форму частиц уже рассматривалось. Для измельчения известняков и доломитов с неслишком высоким содержанием кремнезема наиболее пригодными оказались молотковые дробилки. Для более твердых кремнистых пород удовлетворительные результаты дают стержневые мельницы.

Существует несколько машин для очистки и промывки крупного, сильно загрязненного заполнителя, содержащего агломерированный (сцементированный) материал, либо покрытый пленкой или мягкий, непригодный материал. К ним относятся так называемые «логуошеры», которые являются фактически тяжелыми червячными транспортерами разных типов. Материал «срезается» непрерывно вращающимися лопастями, которые переносят его через промывочное устройство к разгрузочному концу. Скрубберы тяжелого типа представляют собой вращающиеся барабаны, оборудованные лопастями, которые перелопачивают проходящий материал, причем одновременно производится обработка очень сильными струями воды. Действие машин для истирания в порошок и отделения глинистых веществ основано на принципе центробежной силы; они предназначены для измельчения мягкого материала путем истирания и удара. Для менее загрязненных заполнителей достаточно эффективными очистительными устройствами являются обычные промывочные, вибрационные или барабанные вращающиеся грохоты.

Почти повсеместно вибрационные грохоты заменили барабанные вращающиеся грохоты для классификации заполнителей на фракции по размерам. Вибрационные грохоты приводятся в действие эксцентриками с механическим приводом или магнитными вибрирующими устройствами. Они могут быть наклонными или горизонтальными; каждый из этих типов работает эффективно при правильной подаче материала. Вследствие существующей тенденции перегружать наклонные грохоты и подавать материал слишком быстро, частицы часто падают с грохота, вместо того, чтобы пройти сквозь него. Горизонтальные грохоты предупреждают такое явление, хотя они, по-видимому, легче засоряются.

Оборудование для промывки, классификации и обезвоживания песка тоже состоит из машин нескольких типов. Наиболее простыми из них являются только обезвоживающие устройства, как, например, резервуары для песка, в которые поступает поток песка и воды; песок остается и осаждается, а промывная вода переливается через гребень водослива. Песок из этих резервуаров может разгружаться через дно, вручную или автоматически; в последнем случае содержание воды в песке бывает высоким и требует значительного времени для высушивания до постоянного содержания влаги. Некоторые из этих устройств оборудованы скребковыми, ковшовыми, черпаковыми или червячными транспортерами для удаления песка с одновременным эффективным обезвоживанием. Соединив вместе несколько резервуаров или классификаторов, установив пороги и форсунки для восходящих’ и нисходящих потоков воды и регулируя ее спуск, можно разделить песок в различных отделениях, в которых задерживаются более крупные фракции. Они могут быть снова смешаны в любых требуемых соотношениях.‘Для наиболее эффективного обезвоживания и контроля более мелких размеров служат чашевые классификаторы и механические сгустители или гидросепараторы.

Разделение в «тяжелых жидкостях»

Процесс, известный как разделение в тяжелой жидкости, при котором разделяются материалы с различными удельными весами, широко применяется при обогащении руд и в меньшей степени в угольной промышленности. Таким методом стали пользоваться при обработке крупных заполнителей, и имеются данные, что он может быть достаточно эффективно применен в этой области.

В процессе разделения используется тяжелая жидкость с точным, но легко регулируемым удельным весом в гидравлической системе, состоящей из бассейнов, конусов, вращающихся барабанов, червячных сепараторов, сгустителей или гидросепараторов. Материал, подлежащий обработке, проходит через систему таким образом, что более легкие фракции всплывают, а более тяжелые — оседают. Процесс применим к материалу крупностью от 3 до 200 мм.

Процесс был успешно применен для удаления сланца из природного гравия, и его следует применять в любом случае, когда в крупном заполнителе содержится нежелательный компонент с удельным весом, отличающимся от удельного веса обогащаемого материала.

Этим методом могут быть успешно обработаны материалы с удельным весом, колеблющимся от 1,25 до 3,75, причем разделение для размеров любого порядка и при любом установленном удельном весе осуществляется с точностью ± 0,01. Обычно для более легких материалов в качестве тяжелых жидкостей применяют тонкоизмельченный магнетит (уд. вес 4,9), который поддерживают во взвешенном состоянии в воде с помощью постоян? ного перемешивания, а для более тяжелых веществ — ферросилиций в воде (уд. вес приблизительно 7,0). Для получения любого требуемого промежуточного удельного веса можно воспользоваться смесью из этих двух компонентов. При применении магнитных сепараторов для очистки ферросилиция и магнетита система может работать с очень небольшими потерями тяжелой жидкости. С одного завода сообщили, что на нем потеря магнетита составляет всего 0,450 г на тонну готового заполнителя, что при современных ценах равно 2 центам на тонну.



Читать далее:
Обработка шлака и легких заполнителей
Однородность заполнителей для бетона
Разработка месторождений заполнителей
Испытание отобранных проб заполнителей
Отбор проб
Разведка заполнителей
Поисковые работы
Легкие заполнители
Реакция между щелочами и заполнителями в бетоне
Химические свойства заполнителя



Ваш отзыв