Качество и эффективность производства щебня
Чем определяется качество щебня?
Щебень – один из важнейших компонентов в строительстве: без него не сделать основание для дороги или насыпь, не подготовить бетон и асфальтобетон. Получается, что без щебня в строительстве не обойтись. Щебень нужен на каждом этапе строительства, более того, на каждом этапе требования к щебню вполне определенные: необходимо соблюсти диапазон крупности, состав, прочность, форму зерен. Технология производства строительных материалов описывает эти требования в ряде ГОСТов и СНиПов. Основная характеристика щебня – это его крупность, то есть зерновой состав: наличие или отсутствие зерен определенного диапазона размеров. Для каждой цели применения нужен определенный щебень по крупности, так крупный щебень 25-65 мм и 65-120 мм идет на строительство железнодорожной насыпи, щебень 5-10, 10-20 мм в бетонные изделия, щебень 5-20 мм в асфальтобетон, а 20-40 мм или 40-70 мм на создание подушки автомобильных дорог. Также востребованы смеси фракций, в которых регламентируется содержание зерен в контролируемых диапазонах крупности. Крупность зерен определяет в конечном счете несущую способность покрытия или бетона. Наличие неоднородности по составу будет приводить в областях наличия крупных зерен или мелких зерен к снижению несущей способности, склонности к неупругим деформациям, локальным смещениям. Прочность – это характеристика материала, привязанная к породе, ее структуре в месте добычи (трещиноватости), на нее влиять практически не возможно – это данность. А что с формой зерен? Форма зерен может быть близкая к правильной (сфера, куб, отсюда название щебня «кубовидный») или далекой от таковой (игловидная, пластинчатая, то есть «лещадная»), их особенностью является то, что один или два размера зерна больше другого в несколько раз, а значит зерно вытянуто вдоль одного направления («игла») или вдоль двух направлений («пластинка»). Такие зерна в общем случае будут занимать в подушке, бетоне или асфальтобетоне произвольное положение так, что в среднем они могут «лежать» под нагрузкой, способной их сломать (именно в силу вытянутости и наличию трещиноватости, которая могла быть не полностью устранена при дроблении). Второй момент, связанный с формой, это снова способность пластинок и игл занимать потенциально «плохое» положение, которое приводит к пустотам в бетоне, плохой укатываемости подушки и другим прямым последствиям, которые в свою очередь ведут к большему расходу связующих в бетоне и асфальтобетоне, требованию тратить больше времени на утрамбовывание и укатывание подушки и покрытия дорог. То есть, если говорить не о прочности породы, а о прочности изделия, то она зависит от формы зерна, а в итоге от этого зависит долговечность, надежность и другие важные показатели, что в конечном счете влияет и на эффективность строительства и эксплуатации объектов.
Из этого следует важный вывод, что при производстве щебня надо стремиться к получению зерен правильной формы и устранению природных и технологических трещин в породе.
Как добиться высокого качества щебня?
Как уже было сказано выше прочность щебня зависит от его происхождения, форма же зерен связана со структурой материала, но и сильно зависит от способа дробления. Так, дробление сжатием и сдвигом провоцирует образование большого количества «пластин» и «игл» и появление в зернах новых трещин, а вот дробление ударом раскалывает породу по уже существующим трещинам и слабым местам с образованием относительно ровных поверхностей скола, чаще всего правильно ориентированных друг к другу и дающих в итоге форму зерен близкую к «правильной», и выход «лещадных» зерен незначителен. Поэтому на этапе финального дробления в готовый щебень (третья стадия дробления, то есть мелкое дробление) нужно применять дробилки ударно-отражательного действия, в которых используется принцип удара «камень о камень», а это позволяет получить щебень правильной формы с низким содержанием лещадных зерен и практически полностью убранной трещиноватостью. Центробежно-ударные дробилки Титан (по западной терминологии – роторные дробилки с вертикальным валом) решают именно эту задачу. Использование карманов самофутеровки позволяет дробить камень о камень, то есть материал сам создает защиту корпуса дробилки и сам же ее восстанавливает, то есть снижает стоимость обслуживания, а также решает основную задачу: получение кубовидного щебня, щебня с низким содержанием лещадных зерен, щебня с практически нулевой остаточной трещиноватостью, щебня действительно высочайшего качества.
Применение центробежно-ударных дробилок Титан
Основное применение дробилки Титан имеют при создании дробильно-сортировочных установок для производства щебня, который идет на строительство автомобильных дорог, производство бетона и асфальтобетона. В этом случае на первичное (крупное) дробление используется щековая дробилка, на вторичное (среднее) дробление используются несколько щековых или конусная дробилка, а на третичное (мелкое) дробление, когда собственно и получается товарный щебень устанавливается центробежно-ударная дробилка Титан Д-160.
Особенным спросом дробилки Титан пользуются при разработке технологических линий для производства искусственного песка, так как отсев дробления, неприменимый как заполнитель и песок для классического конусного дробления, на выходе с центробежно-ударной дробилки также имеет низкое содержание лещадных зерен, изометричную форму частиц и при этом довольно развитую их поверхность, что только улучшает сцепление и в сравнении с окатанным природным песком ставит искусственный даже выше по качеству. Тогда линия производит товарный щебень и песок, но настраивается на больший выход песка.
Еще одно применение дробилок Титан связано с сухой рудоподготовкой. Так как материал разрушается при ударе по внутренним трещинам и границам срастания минералов, то ударный способ разрушения позволяет получить выход полезных минералов из горной породы уже на этапе дробления и измельчения, а это позволяет снизить расходы на последующее тонкое измельчение и обогащение руды в концентрат.
Вчера и сегодня. Нюансы технологии
При всей привлекательности центробежно-ударных дробилок, до конца ХХ века существовал ряд технических ограничений на их использование в промышленном масштабе. Шаг за шагом, специалисты компании «Новые Технологии» решали технические задачи, исследуя технологический процесс, улучшая конструкцию, используя новые технологии производства и новейшие материалы.
Сегодня центробежно-ударное оборудование Титан – это лучшее практическое решение для мелкого дробления и измельчения. Проблема износа была в значительной степени решена использованием принципа самофутеровки. В новом ускорителе материал, вызывающий износ, соприкасается в основном не с поверхностью рабочих органов дробилки, а со слоем самого дробимого или измельчаемого материала. В результате, абразивно-ударное воздействие, приводящее к износу, осталось лишь при столкновении материала с так называемой «лопаткой», удерживающей самофутеровку, и подкладными листами, защищающими боковую поверхность каналов ускорителя. Чтобы «лопатка» обладала большим ресурсом, наши технологи предложили изготавливать ее с включением вставок из твердого сплава. Предложение было удачно воплощено в жизнь и продемонстрировало свою состоятельность, увеличив срок службы «лопатки» в 2-3 раза.
Другим важным свойством дробилок Титан является опора вращающегося ускорителя. Для обеспечения хорошего разрушения материала требуется сильный удар, а для этого материалу нужно придать большую скорость. Эту задачу решает ускоритель, который имеет довольно большую скорость вращения 1000 и 1500 об/мин. Такая скорость вращения для массы ускорителя в 400 кг и естественно неравномерном питании дробилки будет создавать большие дисбалансы во вращающейся системе и большие нагрузки на опору. Так и было бы, если бы мы использовали опору на подшипниках качения, но мы применили и успешно используем газостатическую опору – воздушный подвес. Такая компоновка использует в конструкции дробилки специальную систему статора и ротора со сферическими поверхностями между которыми вентилятором, установленным на дробилке, продувается воздух и создается воздушная подушка, на которой и вращается ротор и ускоритель. Вращение только увеличивает устойчивость системы, которая копирует по своим свойствам гироскоп: какое бы ни оказывалось воздействие на вращающую систему в плане ее отклонения, она будет возвращаться в исходное положение. Специально разработанная упругая связь крепления подшипникового узла к корпусу с заданными техническими характеристиками обеспечила полностью устойчивою работу дробилки при внешних воздействиях. Разработанная кинематическая схема и конструкция позволяют в процессе работы: исключить соударение ротора о статор, вести постоянный контроль над уровнем разбалансировки по показаниям вибродатчика, при необходимости проводить динамическую балансировку ускорителя как вновь поставленного, так и футерованного, контролировать температуру подшипниковых узлов, что косвенно дает информацию об их техническом состоянии и нагруженности.
Испытания и результаты работы
Говоря о полученных результатах по дроблению горной породы в щебень, можно утверждать, что качество щебня получается наивысшим. Так при дроблении гранитов получено следующее содержание лещадных зерен в зависимости от фракций: 5-10 мм – 6%, 10-20 мм – 4%, 20-40 мм – 6%. При дроблении габбро: 5-10 мм – 8%, 10-20 мм – 6%, 20-40 мм – 7%. При дроблении базальтов: 5-10 мм – 11%, 10-20 мм – 8%, 20-40 мм – 10%. Глинистые частицы и пылевидные хорошо отделяются от щебня и уходят в отсев так, что содержание глинистых и пылевидных частиц в щебне всех фракций не превышает 1%. Содержание лещадных зерен в отсеве не превышает 15%, что делает его высококачественным искусственным песком. Удельные расходы на дробление составляют по энергии 2 кВт*ч/т, а по быстроизнашиваемым элементам 19 руб./т.
Что касается надежности и устойчивости работы дробилки, то нами уже были опубликованы результаты заводских испытаний. При работе дробилки с несбалансированным ускорителем (дисбаланс 0,7 кг*м; вес 700 кг) значение виброскорости на подвижной системе составляло 50 мм/с, а на корпусе дробилки 0,2 мм/с, т.е. амплитуда колебания корпуса на рабочей частоте не превышала 2 микрон при скорости 1000 об/мин. Температура окружающей подшипник воздушной среды не превышала 45 градусов. В настоящее время образцы дробилок нового поколения уже поставлены заказчикам в Санкт-Петербурге, Краснодаре, Воронеже, Туле, Красноярске и в Алтайский край.
Рынок дробильного и измельчительного оборудования достаточно консервативен. Революции здесь чрезвычайно редки. Центробежно-ударные дробилки Титан являются одним из последних достижений современной науки и техники и дают уникальные технологические результаты. В некоторых областях, таких как производство кубовидного щебня, дробилки подобного принципа действия стали бесспорными лидерами. В других областях, например, в сухом измельчении руд до крупности 1 - 2 мм, они фактически являются безальтернативным оборудованием.
А. Верёвкин, ЗАО «Новые технологии»
просмотров: 4525
