Производство щебня из горных плотных пород

Содержание

Введение

Краткая характеристика изделий, принятых к производству

Сырье требования к ним

Минералогический  и химический состав

Технологический процесс производства

Технологическая схема производства

Контроль  технологических процессов и  качества готовой продукции

Мероприятия по охране труда и по защите окружающей среды

Заключение

Лист А3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 Щебень – наиболее широко  используемый продукт добычи  и переработки нерудных строительных  материалов.

 Объемы производства щебня  в мире превышают 3 млрд. м3 в  год. Интересной особенностью  щебня как продукта, производимого  из природного минерального сырья,  является то, что цены на него  во всем мире за последние  50 лет выросли в 2,5–3 раза. В  то же время цены на большинство  продуктов, производимых на базе  минерального сырья (например, черные  и цветные металлы), за это же  время упали в 3–5 раз.

 Кажущаяся простота производства  щебня – дробление горных пород  – обманчива, так как современные  технологии производства строительных  материалов и изделий на их  основе предъявляют все более  высокие требования к качеству  щебня, используемого, в основном, как заполнитель при производстве  бетонов, асфальтобетонов и дорожных  покрытий.

 Рассмотрим как производится щебень на примере Дробильно-сортировочной фабрики, такое производство является наиболее распространенным. Современная практика показывает, что щебень из магматических горных пород для дорожного строительства в нашей стране производится в основном на стационарных дробильно-сортировочных заводах, расположенных вблизи месторождений, главным образом на северо-западе России и на Урале.

 Развитие и реконструкция  дробильно-сортировочных предприятий  связана с заменой дробилок  на последней стадии дробления,  увеличение площадей грохочения, изменение внутренней транспортной системы, расширение складов готовой продукции и т.д., что связанно с большими затратами. Поэтому целесообразно наряду с реконструкцией устраивать специальные открытые дробильно-сортировочные установки некапитального типа, предназначенные для получения щебня фракций 5-10, 10-15 и 15-20 мм с содержанием зерен лещадной формы не более 15%. Эти установки более дешевы по сравнению с капитальными и их можно смонтировать в течение одного-двух месяцев. В качестве исходного материала при этом можно использовать щебень фракций 20-40 и 40-70 мм.

Щебень как крупный заполнитель  бетонов, образуя жесткий скелет, увеличивает его прочность и  модуль деформации, уменьшает ползучесть, усадку, повышает его долговечность, сокращает расход цемента.

Мелкий заполнитель – песок  – оказывает влияние на реологические  свойства бетонной смеси – вязкость, предельное напряжение сдвига бетона, а также на его плотность.

Форма зерен крупного заполнителя  непосредственно влияет на удобоукладываемость бетонной смеси. Кроме этого, щебень с зернами плоской (лещадной) или игловатой формы имеет значительно большую пустотность, чем щебень с зернами кубовидной формы. По данным ВНИИЖелезобетона, объемный насыпной вес щебня с содержанием зерен плоской и игловатой формы до 15% ниже, чем щебня с зернами кубовидной формы.

Объемный насыпной вес щебня, состоящего полностью из зерен плоской или  игловатой формы, на 9–10% ниже, чем  щебня с зернами кубовидной формы. Указанные факторы вызывают увеличение расхода цемента. Поэтому, хотя форма  зерен крупного заполнителя, по данным ряда исследований, не оказывает значительного  влияния на прочность бетона, ей должно быть уделено серьезное внимание.

 

Краткая характеристика изделий, принятых к производству

  Щебень представляет собой материал в виде совокупности небольших по размеру, угловатых кусков камня. Эти куски, называемые «зерна» получаются посредством дробления различных горных пород (известняк, гранит, базальт и пр.), шлака, кирпича и т.д. и имеют размеры примерно от 5 до 100-120 мм. В идеале щебень для строительных нужд должен быть кубовидным, иначе говоря, все три его измерения должны быть примерно равными между собой. В противном случае, говорят, что щебень имеет лещадную (плоскую) или игольчатую форму зерен. Наличие таких зерен в поставке щебня, заставляет нас говорить о низком качестве данной партии.     Процент таких зерен строго определен различными ГОСТами и техническими условиями. Например: при строительстве автодорог содержание лещадных и игольчатых зерен, не должно превышать 15 процентов от общей массы.

По крупности щебень делят на фракции: фракция 5-20 (от 5 до 20 мм), 20-40, 40-70. Для приготовления бетона массивных  сооружений, выдерживающих высокие  нагрузки, применяют щебень крупных  фракций, вплоть до 120мм по наибольшему  измерению.

На рисунке показан щебень различной  формы: а) кубовидной, б) остроугольной, в) клиновидной, г) лещадной

 

 

  Щебень производят на специальных предприятиях. Эти, так называемые, дробильно-сортировочные заводы, размещаются в каменных карьерах, оборудованных комплексами соответствующего оборудования, таким как дробилки-грохоты, оборудование для сортировки, погрузки и транспортировки. Дробилки бывают нескольких видов: конусные, ударные и щековые, роторные, вертикальные и др. Каждая дробилка позволяет по-своему дробить и измельчать породу. В результате удается получить щебень заданных размеров и форм. Одним из новшеств в производстве щебня, явилось появление эластичных резиновых сит для грохотов, которые благодаря своим физическим характеристикам позволили значительно улучшить такие показатели как эффективность самоочистки, срок службы сит, а также понизить загрязненность и шумность на производстве.

Лещадность щебня:

В щебне, согласно Госту, контролируют содержание зерен пластинчатой и  игловатой форм. К  пластинчатым и игловатым формам относят зерна, толщина или ширина которых менее  длины в три раза и более. По количеству зерен щебень подразделяют на следующие группы (содержание зерен  пластинчатой и игловатой форм, в % по массе):

Щебень по лещадности:

I группа - до 15%,

II группа - от 15% до 25%,

III группа - от 25% до 35%,

IV группа  - от 35% до 50%.

  Лещадность -  это одна из главных характеристик качества щебня. Чем меньше процент лещадности, тем качественнее  щебень. Использование щебня первой группы в бетонном растворе дает наиболее плотную укладку щебня.

  Наличие в щебне зерен пластинчатой и игловатой форм, приводит к увеличению пустот в бетонной смеси. Это в свою очередь приводит к увеличению расхода связующего компонента смеси, что неизбежно влечет за собой определенные материальные затраты. Кроме того, зерна первой группы обладают большей прочностью, чем зерна пластинчатой и игловатой форм. Из всего сказанного можно сделать вывод, что использование щебня первой группы  уменьшает себестоимость строительства.

Морозостойкость щебня:

 Морозостойкость щебня характеризуют количеством циклов замораживания и оттаивания. F300, например, означает, что щебень без каких либо физических нарушений своей структуры может выдержать не менее 300 циклов заморозки, и размораживания.

 В практическом строительстве, как правило, применяют щебень с маркой прочности не менее F300 (чем выше показатель, тем лучше).

Прочность щебня:

 Прочность щебня - величина характеризующая, дробимостью щебня при сжатии (раздавливании), и износом.

  Щебень делят на группы:

высокопрочный М1200-1400

прочный М800-1200

средней прочности М600-800

слабой прочности М300-600

очень слабой прочности М200.

  Как правило, для строительства используется гранитный щебень М1200 (чем выше показатель, тем лучше).

Радиоактивность щебня:

  Характеристика, с которой обычно начинается обсуждение строительного щебня с покупателем -  радиоактивность. Продукция должна быть пригодна для всех без исключения видов строительных работ, что должно быть подтверждено соответствующими сертификатами и СЭС заключениями, исследованиями лабораторий. Весь поставляемый гранитный должен относиться к I-му классу (менее 370 Бк/кг).

Глинистые частицы, содержащиеся в щебне:

   В щебне Гост нормирует содержание пылевидных и глинистых частиц. Для всех видов и марок щебня по прочности содержание глины в комках в общем количестве пылевидных и глинистых частиц не должно превышать 0,25% по массе (чем меньше показатель, тем лучше).

 

Сырье и требования к  нему

  Щебень по происхождению горных пород делиться на три основные группы:

Изверженные (первичные)

Осадочные (вторичные)

Метаморфические (видоизмененные)

Изверженные горные породы образовались из расплавленной магмы, поднявшейся  из глубин Земли и отвердевшей  при остывании. Различные условия охлаждения магмы привели к образованию изверженных (глубинные) и эффузивных (излившиеся) пород с различным строением и свойствами.

  Глубинные (интрузивные) образовывались под значительным давлением верхних слоев, остывали медленно и сравнительно равномерно. Такие условия были благоприятны для кристаллизации минералов, составляющих горную породу. В связи с этим глубинные породы массивны, плотны и состоят из тесно сросшихся более или менее крупных кристаллов; они обладают большой плотностью, высокими прочностью на сжатие и морозостойкостью, малым водопоглощением и большой теплопроводностью. Глубинные породы имеют зернистое кристаллическое строение, называемое еще гранитным - от названия наиболее распространенного представителя этих пород - гранита.

  Минералогический состав щебня (гравия) во многом определяет их физико-механические свойства: прочность, истираемость, устойчивость к воздействию окружающей среды и др.

  Для определения минералого-петрографического состава щебня (гравия) необходимы стандартный набор сит, лупы минералогические, набор реактивов, стальная игла, молоток, ступки и чашки фарфоровые, весы настольные гирные и лабораторные.

Щебень, изготовленный из одной  горной породы, характеризуется петрографическим составом с указанием пород и  минералов, которые могут обладать потенциальной реакционной способностью, проявляющейся при взаимодействии со щелочами цемента в бетоне.

 Петрографическую разборку щебня (гравия) производят на основе внешнего осмотра зерен при помощи лупы, используя набор реактивов для минералогического анализа, а также другие, принятие в петрографии методы (с изготовлением в необходимых случаях прозрачных шлифов).

Для этой цели испытываемый щебень (гравий) рассеивают на стандартные фракции  и от каждой из них отбирают пробу массой.

 При содержании в испытываемом щебне (гравии) какой-либо фракции в количестве, меньшем 5 % по массе, определение минералого-петрографического состава этой фракции не производят.

 Пробу промывают и высушивают до постоянной массы, после чего зерна пробы каждой фракции разделяют по генетическим типам пород в соответствии

 

Минералогический и химический состав

Классификация горных пород

Природные каменные материалы получают из горных пород, залегаемых в верхних слоях земной коры в виде сплошных массивов и скоплений обломков разной крупности. Каменные строительные материалы получают механической обработкой горных пород путем раскалывания, распиловки, дробления, обтески, шлифовки и полировки, поэтому их свойства в основном зависят от качества исходной горной породы, ее химических, физических и механических свойств. Качество горных пород, из которых изготовляют дорожно-строительные материалы, в свою очередь, зависит от минералогического состава, структуры, текстуры и состояния свежести породы.

По геологическому происхождению (генезису) горные породы разделяются  на три основные группы с подгруппами:

 

I.  Изверженные (магматические)  —первичные:

 

А. Глубинные (интрузивные) —граниты, сиениты, диориты, габбро и др.

 

Б. Излившиеся (эффузивные)—диабазы, порфиры, базальты, туфовые лавы и др.

 

II. Осадочные — вторичные:

 

А. Механические, обломочные отложения: 1)рыхлые — валуны, щебень, гравий, песок; 2) сцементированные — песчаники, конгломераты, брекчии.

Б. Органогенные и химические образования  —различные известняки, доломиты, магнезиты, гипс, ангидрит.

 

III.  Метаморфические   (видоизмененные)—гнейс,   мраморы, кварциты.

По химическим исследованиям состава  горных пород верхних слоев земной коры выявлено преобладание в них  кремнезема SiO2— 59,12% и глинозема  Аl2О3— 15,34%, дальше следует окись  кальция СаО — 5,08%, окись натрия N2O — 3,84, окись железа FeO —3,80; окись магния Mg —3,49; К2О — 3,13; Fe2O3 —3,08% и немного других окислов и химических элементов. Как видно, породообразующие минералы изверженных пород по своему химическому составу разнообразны. Примерно из 2500 различных минералов породообразующими являются около 50.

Главные породообразующие минералы распределены в горных породах, применяемых в  строительстве, примерно в следующих  пропорциях: полевые шпаты (ортоклазы  и плагиоклазы) — 57,9—59,5%; роговая  обманка, авгит; оливин, змеевик— 16,8%; кварц— 12— 12,6; слюда 3,6—3,8; кальцит (известковый  шпат) — 1,5; каолинит и другие аналогичные минералы— 1,1 % и т. д.

Горные породы представляют собой  более или менее однородные минеральные  агрегаты, слагающие земную кору, состоящие  из одного или нескольких минералов, Горные породы, состоящие из одного минерала, называют простыми или мономинеральными (кварцит, гипс), а из нескольких минералов (гранит, базальт, гнейс) — сложными или полиминеральными.

А) Изверженные горные породы.

Изверженные горные породы образовались из расплавленной магмы, которая  застыла, поднявшись к поверхности  земли. Поднимаясь по трещинам в земной коре, магма претерпевала разнообразные  воздействия (давление, понижение температуры), что приводило к образованию  пород различного минералогического  состава и строения, а следовательно, и технических свойств.

Химический состав изверженных горных пород также разнообразен и состоит в основном из кремния, алюминия, железа, кальция, магния, калия и натрия. По содержанию кремнезема эти породы разделяют на. кислые (85—65%), нейтральные (65—52%), и основные (52—35%). Кислые горные породы богаты соединениями кремния, калия, натрия и отличаются светлой окраской; основные породы содержат много кальция, магния, железа и окрашены чаще в темный цвет.