Технология переработки гравийно-песчаных пород

Содержание
Введение
1 Номенклатура продукции
2 Технологическая часть
2.1 Переработка гравийно-песчаных материалов
2.2 Приготовление дробленого песка
2.3 Дробление горных пород на щебень
2.4 Производство ПГС
3 Обогащение и фракционирование
3.1 Спиральный классификатор песка:
3.2 Гравиемойки-сортировки
Список используемой литературы
Введение
Песок и гравий остаются неизменно востребованными при возведении построек или прокладке дорог. Их преимущества не только в низкой цене, но и в их высоких качественных характеристиках.
Сырье, применяемое для изготовления различных строительных материалов, в большинстве случаев неоднородно и состоит из различных по величине кусков, зерен или пылевидных частиц. При обработке материалов возникает необходимость разделения (сортировки) смеси на отдельные сорта (фракции), в каждом из которых размеры кусков (зерен) не выходили бы за определенные пределы.
Существует разделение песчано-гравийных смесей на природные и обогащенные.
Природные - для устройства дорожных покрытий, верхнего слоя оснований под покрытия, для дренирующих слоев и в других целях в дорожном строительстве в соответствии с требованиями норм и правил на строительство автомобильных дорог; обогащенные (получаемые из природных песчано-гравийных смесей путем обогащения, т.е. путем дополнительного внесения в смесь гравия) - в соответствии с требованиями строительных норм и правил на соответствующие виды строительных работ.
Тип ПГС зависит от концентрации в них гравия, а также от размеров его зерна. Для классификации и определения типов и видов ПГС существуют стандарты ГОСТ8736-93 и ГОСТ8267-93. Для присвоения определенного класса песчано-гравийной смеси, тщательно анализируется ее состав, типоразмеры зерна, степень содержания пылевидных, глинистых и иловых примесей, а также минерально-петрографические данные.
Как природные, так и обогащенные смеси песка и гравия хорошо зарекомендовали себя в широком спектре отраслей и типов объектов строительства. Эти строительные материалы прошли проверку временем, и до сих пор нет достойных заменителей, имеющих такое же соотношение цены и качества. Более того, песок и гравий являются натуральными и экологически чистыми материалами.
Песок - рыхлая смесь зёрен, полученных при естественном или искусственном разрушении горных пород. Диаметр зёрен песчаной фракции принимается от 0.16 до 5.0 мм.
По происхождению пески подразделяют на элювиальные, делювиально-пролювиальные, аллювиальные, озёрные и морские.
Минералогический состав может быть самый разнообразный в зависимости от состава материнских пород, но основными минералами всегда являются кварц, полевые шпаты, кальцит, слюда, роговая обманка, пироксены.
По минералогическому составу различают кварцевый песок при содержании кварца более 90%; кварцево-полевошпатовый при содержании кварца от 50 до 90% и полевых шпатов от 10 до 50% и полевошпатовый при содержании полевых шпатов более 90%.
По форме зёрен пески разделяют на четыре вида: округлые, полуокруглые, остроугольные и осколочные.
Гравий - рыхлое скопление обломков горных пород окатанной формы зерна крупностью 5-70 мм.
производительность линия смесь песок гравий
1 Номенклатура продукции
Песчано-гравийные смеси должны соответствовать ГОСТ 23735
Песчано-гравийные смеси характеризуют:
содержанием гравия и песка в смеси;
наибольшей крупностью зерен гравия;
показателями, принятыми для оценки гравия по ГОСТ 8268 - 74 (зерновым составом, прочностью, содержанием зерен слабых пород, морозостойкостью, содержанием пылевидных, глинистых и илистых частиц, глины в комках и минералого-петрографическим составом);
показателями, принятыми для оценки песка по ГОСТ 8736 - 77 (зерновым составом и модулем крупности, содержанием пылевидных,глинистых и илистых частиц, в том числе глины в комках, содержанием органических примесей и минералого-петрографическим составом).
В природной песчано-гравийной смеси содержание зерен гравия размером более 5 мм должно быть не менее 10% и не более 95% по массе.
Обогащенная песчано-гравийная смесь в зависимости от содержания зерен гравия подразделяется на пять групп:
. от 15 до 25% 2. св. 25 " 35% 3. " 35 " 50%
. " 50 " 65% 5. " 65 " 75%
Наибольшая крупность зерен гравия (Dнаиб) в природной песчано-гравийной смеси должна быть не менее 10 мм и не более 70 мм.
Обогащенная песчано-гравийная смесь должна иметь зерна гравия наибольшей крупности (Dнаиб) одного из следующих значений: 10; 20; 40 или 70 мм.
По соглашению сторон допускается поставка песчано-гравийной смеси, с зернами гравия крупностью свыше 70 мм, но не более 150 мм.
Прочность гравия, входящего в состав природной и обогащенной песчано-гравийной смеси, содержание в нем зерен слабых пород и морозостойкость должны отвечать требованиям ГОСТ 8268 - 74.
Пески, входящие в состав природной песчано-гравийной смеси по зерновому составу, должны отвечать требованиям ГОСТ 8736- -77 к крупным, средним, мелким и очень мелким пескам.
Пески, входящие в состав обогащенной песчано-гравийной смеси, должны отвечать по зерновому составу требованиям ГОСТ 8736 - 77 к крупным, средним и мелким пескам. Содержание частиц, проходящих сквозь сито с сеткой № 014 в песках, входящих в состав природной песчано-гравийной смеси, не должно превышать 20%, а обогащенной - 10% по массе.
Содержание пылевидных и глинистых частиц в природной песчано-гравийной смеси не должно превышать 5%, в том числе глины в комках 1%, а в обогащенной - соответственно 3% и 0,5% по массе. Песчано-гравийные смеси не должны содержать включений.
2 Технологическая часть
2.1 Переработка гравийно-песчаных материалов
Гравийно-песчаный материал - это рыхлая обломочная горная порода, получившаяся в результате разрушения метаморфических, магматических и осадочных горных пород. Процесс переработки гравийно-песчаного материала с целью получения готовой продукции (щебня из гравия, гравия, песка) отвечающей требованием стандартов, зависит от петрографического состава исходного материала, содержания глины, пылеватых частиц, требуемого ассортимента готовой продукции и другие.
Технологическая схема гравийно-сортировочных заводов включает следующие операции: сортировку, промывку, классификацию и обогащение песка, обогащение щебня и гравия по прочности и форме зерна (рисунок 1).

Рисунок 1 - Технологическая схема переработки гравийно-песчаной смеси
По промываемости загрязняющих примесей исходную гравийно-песчаную массу можно разделить на две категории: легкоп- ромываемую и труднопромываемую. Легкопромываемой называют такую, которую промывают на вибрационных грохотах посредством мокрой сортировки, а для промывки труднопромываемой в технологической схеме необходимо предусмотреть специальные промывочные машины. При большом количестве гравийно-песчаной смеси, гальки и валунов в технологическую схему переработки гравийнопесчаного материала включают операции дробления.
Качественно-количественная схема КД 3 показывает технологию процесса переработки крупных зерен и валунов на щебень с указанием стадий дробления и выхода зернового состава по размерам (рисунок 2).
Рисунок 2 - Качественно-количественная схема переработки крупных зерен и валунов на щебень
При расчете схемы принимают и определяют две группы основных показателей: исходные и расчетные. Численные показатели первой группы устанавливают на основании задания на проектирование и практических данных. Численные значения показателей второй группы определяют по результатам расчета качественно-количественной схемы (КДЗ).
Рисунок 3 - Технологическая схема переработки песчано-гравийной смеси 1 - агрегат с вибро питателем ДРО- 605, грохотом ДРО-575 и щековой дробилкой ДРО-109А, 2 - агрегат мелкого дробления ДРО-623,
3 - агрегат сортировки с грохотом ГИС-52,4 - агрегат сортировки СМД-513-10,5 - конвейер СМД-152-10,6 - конвейер С МД-151 - 7 шт., 7 - агрегат управления У7810.4А
К исходным показателям относят: производительность по готовой продукции; характеристику крупности исходного материала и продуктов дробления: общую эффективность технологических операций и других.
Расчетные показатели: производительность по горной массе; масса и выход продуктов по схеме; выход того или иного класса прочности или марки прочности и продукта схемы.
Качественно-количественная схема переработки песчано-гравийной смеси разрабатывается с учетом зернового состава перерабатываемого материала и содержания в ней пустой породы.
Технологическая схема дробильно-сортировочной установки для получения песка и фракционированного щебня (гравия) из гравийно-песчаных смесей показана на рисунок 3.
2.2 Приготовление дробленого песка
Для строительных работ используют: дробленый песок, приготовленный из скальных горных пород и гравия с использованием специального дробильно-сортировочного оборудования; дробленый песок из отсева продуктов дробления горных пород при производстве щебня. Эти пески с улучшенным зерновым составом получают с применением специального обогатительного оборудования и поставляют без разделения по размерам.
Применяемые для производства дробленых песков изверженные и метаморфические горные породы имеют предел прочности не менее 60 МПа. При приготовлении песка из продуктов дробления неоднородных плотных осадочных и метаморфических пород возможно применение только отсевов, получаемых после второй и последующей стадий дробления.
Массовая доля зерен крупнее 5 мм не должна, превышать 10%, пылевидных частиц, определяемых отмачиванием, - не более 1...2%, глины в комках - не более 0,10...0,20%. Дробленый песок применяют в беспесчаных районах и в качестве добавки при приготовлении це- менто- и асфальтобетонных смесей.
Измельчение исходного материала осуществляют мокрым или сухим способом. Сухой способ эффективен при переработке горных пород, не содержащих глины. Измельчение производят в стержневых мельницах (рис. 27).
Рисунок 4 - Технологическая схема одностадийного приготовления дробленого песка 1 - подача сырья, 2 - стержневая мельница, 3 - грохот; 4 - бункер; 5 - транспортер, 6 - компрессор; 7 - силовая установка; 8 - сило сы для песка; 9 - аэрожелоб; 10 - автомобиль-самосвал
Пески, полученные измельчением в стержневых мельницах, относят к средним или крупным. Если необходим сортовой песок, его приготовляют по схемам, аналогичным для песчано-гравийных заводов.
2.3 Дробление горных пород на щебень
Рыхлые горные породы (валун, гравий, песок) добавляют открытым способом, как правило, экскаваторами.
Технологическая схема разработки рыхлых горных пород включает: вскрышные работы; разработка слоев, содержащих полезную породу; разработку пустых прослоек; транспортирование пород; сортировку гравийно-галечного материала по фракциям с отделением мелких песчаных и пылевато-глинистых фракций (25 мм); отделение валунов и их дробление на щебень.
Породу для переработки на щебень заготавливают взрывным способом. Дробят, сортируют щебень на комплексных механизированных установках.
Технологический процесс производства щебня состоит из следующих последовательных выполнений операций: подача горной массы в камнедробильные машины, дробление на щебень, подача дробленого материала к грохотам, сортировка по крупности, подача фракционного щебня на склад или на дорогу. Для дробления горной массы на щебень применяют щековые и конусные дробилки. Сортируют щебень на фракции в цилиндрических вращающихся грохотах или на вибрационных (наклонных) ситах. Сортировочный вращающийся грохот может служить и моечным приспособлением.
Грохот состоит из секций с разными размерами отверстий. Секции с отверстиями располагают так, что вначале выпадает щебень мелкой фракции, а по мере продвижения к выходному отверстию - более крупный щебень. Отсортированный материал подают в раздаточные бункеры.
2.4 Производство ПГС
Производство ПГС состоит из следующих переделов представленных на схеме:
Рисунок 5 – Схема производства ПГС
Описание технологического процесса
Грохочение применяют для получения двух или нескольких сортов зерен, различающихся по крупности. Число получаемых сортов зависит от количества решет (сит), через которые был пропущен обрабатываемый материал. Так, если количество решет n, то сортов получается n+1.
Последовательность механической сортировки (грохочения) материала зависит от расположения решет и сит. Различают грохочение от мелкого к крупному, от крупного к мелкому и комбинированное.
При грохочении от мелкого к крупному (рис. 1, а) исходный материал подается на решето (сито) с самыми маленькими отверстиями, затем на решето с отверстиями средних размеров и, наконец, на решето с самыми большими отверстиями. При грохочении от крупного к мелкому (рис. 1, б) верхнее сито имеет самые большие отверстия, а нижнее - самые маленькие.
При комбинированном грохочении (рисунок 6) сортируемая смесь подается сначала на решето с отверстиями среднего размера. Куски (зерна), прошедшие через отверстия в первом решете, поступают на расположенное под ним решето с самыми маленькими отверстиями, в то время как куски больших размеров поступают на второе решето с самыми большими отверстиями.
Рисунок 6 - Схемы грохоченияСхема грохочения от мелкого к крупному с эксплуатационной точки зрения достаточно проста, так как позволяет без особых затруднений направлять рассортированный материал по соответствующим бункерам. Упрощается при этом обслуживание грохота и его ремонт. Большим недостатком рассматриваемой схемы является то, что самые большие куски поступают на решето с самыми маленькими отверстиями, т. е. на наименее прочное, и вызывают быстрый его износ. Кроме того, при подаче смеси на решето с самыми маленькими отверстиями крупные куски, перекрывая часть отверстий, затрудняют выделение мелких фракций.
Просеивание по второй, наиболее распространенной в промышленности строительных материалов схеме дает лучшие результаты, так как в этом случае крупные куски материала не мешают выделению средней и мелкой фракций. Недостатком этой схемы является то, что она требует дополнительных желобов и течек, направляющих отдельные сорта в бункеры.
Комбинированная схема по своим преимуществам и недостаткам занимает промежуточное положение.
Куски материала, подлежащего грохочению, могут пройти через отверстия в решете или сите только в том случае, если их размеры меньше размеров отверстий или приближаются к ним. В большинстве случаев грохоты устанавливают с некоторым наклоном в направлении движения материала. Это еще больше уменьшает размеры частиц, которые могут пройти через отверстия решета или сита.
Все частицы материала, прошедшие через отверстия в сите, представляют собой продукт так называемого нижнего класса, а все частицы, не прошедшие через сито,- продукт верхнего класса.
Совершенной сортировку можно считать тогда, когда все частицы, размер которых несколько меньше размеров отверстий в сите, просеиваются через него. Однако практически часть кусков нижнего класса всегда задерживается на сите и уходит вместе с продуктами верхнего класса.
Гидроклассификатор предназначен для разделения по крупности песка на фракции по зерновому составу, величина которого может изменяться регулировкой работы гидроклассификатора в пределах от 0,5 до 5,0 мм. Промывку песка на обогатительных установках в гидротехническом строительстве часто производят одновременно с разделением его на фракции (классификацией) в потоке воды.
Для гидроклассификации песка применяют различные типы классификаторов. По принципу работы они разделяются на:
а) механические классификаторы с горизонтальной несущей струей, имеющие механические устройства (спираль, гребковый механизм) для перемешивания пульпы и транспортирования осевших зерен из зоны разделения, и
б) гидравлические классификаторы с вертикальной струей, в которых промывка и разделение материала происходит в восходящем потоке воды.
Наибольшее распространение получили спиральные механические классификаторы, вертикальные и многокамерные гидравлические классификаторы.
В результате сравнительных испытаний выявлено, что на эффективность классификации песка во всех классификаторах величина граничного зерна практически не влияет. Эффективность зависит от производительности по твердому продукту и от удельного расхода воды в приемно-разделительной и классификационной камерах. Чем выше была производительность классификаторов по исходному песку и меньше удельный расход воды на 1 м3 песка, тем ниже оказывалась эффективность классификации.
Взаимная засоренность продуктов классификации в испытанных аппаратах зависела от режимов их работы.
3 Обогащение и фракционирование
Если имеющиеся на месте пески по зерновому составу или содержанию примесей не соответствуют требованиям стандарта, а доставка качественного песка сопряжена с большими расходами, то экономически целесообразно обогащать пески.
Обогащение песка достоит в удалении зерен крупнее 5 мм, отмывке пылевидных, илистых и глинистых частиц и улучшении зернового состава.
Схема спирального классификатора:
1 - загрузка песка;
2- слив загрязнённой воды;
3- вращающаяся спираль (шнек);
4- подача воды (брызгалка);
5- выгрузка промытого песка.
Промывку песка с целью удаления пылевидных, илистых и глинистых примесей осуществляют в пескомойках или классификаторах различной конструкции.
Промывка песка состоит в перемешивании и перетирании его в водной среде, в результате чего глинистые включения и пленки, покрывавшие поверхность зерен песка, диспергируют и вместе с пылевидными примесями переходят в шлам, сливаемый при непрерывной подаче чистой воды. Подобным образом работают применяемые иногда корытные, драговые и другие пескомойки.
При получении песка сортировкой природной песчано-гравийной смеси на грохотах промывку его нередко производят непосредственно при грохочении путем орошения грохотов водой с последующим удалением загрязненной воды.
Качество промывки при этом, как правило, ниже, чем при использовании специальных пескомоек.
Основная цель обогащения - обеспечение требуемого зернового состава песка. В ряде районов страны пески местных месторождений слишком мелки. При использовании в бетонах неизбежен перерасход цемента на 20… 30, а иногда и на 50 %. Таки пески целесообразно обогащать добавкой привозного природного крупного или дробленого песка.
3.1 Спиральный классификатор песка:
Спиральный классификатор представляет собой наклоненный на 15-18° в сторону загрузки полуцилиндрический корпус, в котором на вращающемся продольном валу (одном или двух, вращающихся навстречу друг другу) имеется спираль. Диаметр спирали классификаторов в зависимости от производительности колеблется в пределах 150-1600 мм. Наиболее распространенными типоразмерами с одиночной спиралью являются классификаторы с диаметром спирали от 350 до 650 мм с двойной спиралью от 500 до 650 мм.
При вращении спирали пульпа взмучивается, слив, содержащий мелкие частицы, отводится в нижней части короба через сливной порог, а крупные частицы спиралью направляются к верхнему разгрузочному окну. Нижний конец спирали с помощью подъемного механизма может подниматься или опускаться. При поднятии нижнего конца спирали слив получается более грубым.
Спиральные классификаторы строятся со спиралями диаметром 300-1800 мм.
Спиральные классификаторы подразделяются на два основных типа: с высоким порогом (с непогруженной спиралью) и с погруженной спиралью.
Первый устанавливают для выделения в слив материала более 0,15мм. К этому типу относятся классификаторы, в которых порог расположен ниже верхней кромки спирали на сливном конце.
Для выделения в слив материала менее 0,15 мм или для увеличения производительности по сливу используют классификатор с погруженной спиралью. В классификаторах этого типа нижний конец спирали полностью погружен в пульпу, вследствие чего верхняя зона осаждения твердых частиц находится в относительном покое, что обеспечивает более четкую классификацию.
Классификаторы изготавливают односпиральными и двухспиральными с соответственно отличающимися шириной корыта и производительностью при одинаковой длине.
Для повышения эффективности классификации и отмыва мельчайших фракций на участке спирали, находящейся под зеркалом слива, установлены перемешивающие лопасти.
В нерудной промышленности спиральные классификаторы используют главным образом для обезвоживания и выделения в слив шламов в мокром процессе обогащения строительных песков.
3.2 Гравиемойки-сортировки
Гравиемойки-сортировки предназначены для промывки гравия и щебня от илистых, пылеватых и глинистых включений с сортировкой промытого материала по фракциям.
Гравиемойки-сортировки состоят из нескольких (большей частью, трех) соосных барабанов (рис. 33) с сетчатыми и сплошными станками. Вращающая цилиндрическая часть установки опирается на опорно-упорные ролики станины охватывающими бан-
Рисунок 7 - Гравиемойка - сортировка барабанного типа:
1 - лотковый питатель; 2 - водопровод с форсунками; 3 - моечный барабан с лопастями; 4, 5, 6 - сита соответственно среднее, мелкое, крупное дажами либо центральными цапфами - на подшипниковые опоры станины.
Привод барабанов осуществляется электродвигателем или гидромотором при помощи открытой зубчатой пары из ведущей звездочки и зубчатого венца, охватывающего барабан, либо редуктора, соединенного с центральной цапфой.
Гравиемойки-сортировки устанавливаются под небольшим наклоном, чтобы материал, подаваемый ленточным или скребковым конвейером в загрузочный люк, проходил по вращающимся барабанам до разгрузочного торца установки. Сначала материал подвергается промывке, а затем классификации, после чего отгружается в транспорт или в хранилище.
Список используемой литературы
Ицкович С. М. и др. Технология заполнителей бетона. М., “Высшая школа”, 1991.
Бурлаков Г. С. Основы технологии керамики и искусственных заполнителей. М., “Высшая школа”, 1972.
Комар А. Г. Строительные материалы и изделия. М., “Высшая школа”,1967.
Ицкович С. М. Заполнители для бетона. Мн., 1983.
Борщевский А. А., Ильин А. С. Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий. -М.: Высш. шк.,1987.
Бауман В. А. и др. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. М., «Машиностроение». 1975.
Сапожников М. Я. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. М., «Высшая школа»,1971.
Далевский К. Д., Полейко Н. Л., Юхневский П. И. Методические указания по выполнению курсовых проектов по дисциплине «Процессы и аппараты в технологии строительных материалов» для студентов специальности 1207 «Производство строительных изделий и конструкций».
Константопуло Г. С., Механическое оборудование заводов промышленности строительных материалов.- М. «Стройиздат», 1969.
Гогиташвили Г. Г., Техника безопасности на предприятиях промышленности строительных материалов.-1969
ГОСТ 23735-79 Смеси песчано-гравийные для строительных работ.