Технология производства строительных материалов

На дробильно-сортировочных  заводах и установках (рис.8) осуществляют одно-, двух- или многоступенчатое дробление исходного сырья. Многоступенчатое дробление распространено, оно дает возможность получить как крупные, так и мелкие фракции щебня. При одноступенчатом дроблении не удается обеспечить высокую степень измельчения, т.е. отношение размеров кусков до и после дробления. Одноступенчатые схемы используют на предприятиях малой мощности при  наибольших размерах кусков породы 400 ... 450 мм. Одноступенчатой схемы используют на предприятиях малой мощности при самых размерах кусков породы 400 ... 450 мм.

По способу измельчения  материала дробильное оборудование бывает с периодическим (щековые  и конусные дробилки) и непрерывным  нажатием дробящих поверхностей (дробилки валковые и ударного действия - молотковые и роторные).

Дробленый материал сортируется  по фракциям механическим, гидравлическим и воздушным способами. При механическом способе камни сортируют с помощью грохотов. На предприятиях нерудных строительных материалов распространены вибрационные грохоты, в которых устанавливают один или два сита.

Камень можно дробить  по открытому и закрытому циклам. Камень можно дробит по открытом и закрыто циклам. При открытом цикле материал один раз проходит сквозь дробилку, поступает на сортировку, а затем на склад готовой продукции. При закрытом цикле камни, которые не прошли верхнее сито, вновь поступают на дробление, что позволяет достичь большей производительности дробилок, регулировать выход и крупность готовых продуктов.

 

Рисунок 8 - Схема добычи щебня: 1- камень, 2 – щековая дробилка, 3,5,9 – конвейеры, 4,7 – грохоты, 6 – конусная дробилка, 8 – бункер, 10 -  склады фракционного щебня.

 

Пылеватые и глинистые  примеси, загрязняющие дробленые камни, изымают промывкой, для чего используют лопастные, барабанные или вибрационные промывочные машины. Вибрационные машины менее металло- и энергоемкие, требуют меньше воды.

Наряду с промыванием  используют специальные методы обогащения нерудных материалов. Перерабатывая низкокачественное сырье на щебень, применяют в частности способ выборочного дробления, основанный на более интенсивном разрушении кусков слабых пород. Гравитационное обогащение основывается на зависимости между прочностью и плотностью породы. Неоднородные по плотности зерна материала разделяются в специальных отсадительных машинах в попеременно восходящих и нисходящих струях воды или в тяжелых средах (водных суспензиях магнетита или ферросилиция), плотность которых имеет промежуточное значение между плотностями фракций, которые разделяются.

Рыхлые породы (щебень, песок, гравийно-песчаные смеси) добывают открытым способом, преимущественно одно- или  многоковшовым екскаваторами. Наряду с сухим способом на песчано-гравийных карьерах применяют гидромеханизированные добычи. Разрабатываемая этим способом порода при динамическом действии воды отделяется, разрыхляется и транспортируется землесосным оборудованием в виде пульпы на склад или на переработку. Удельные капиталовложения на добычу нерудных ископаемых гидромеханизацией по сравнению с другими способами меньшие примерно на 20 .... 25%, а себестоимость - на 30 .... 40%.

Искусственный камень с легкодобываемыхх горных пород - мрамора, известняка, туфа получают камнережущими машинами, рабочими органами которых являются горизонтальные и вертикальные дисковые пилы, установленные на тележке, которая передвигается в карьере по рельсам вдоль забоя. Камнережущие машины позволяют механизировать как резку камня, так и вспомогательные операции, связанные с его штабелированием и транспортировкой из забоя. Производительность камнережущих машин составляет 0,75 м³/ч.

Кроме машин с дисковыми  режущими инструментами применяют  машины с цепными пилами. Производительность машин на породах средней твердости увеличивается в 4…5 раз, если используются алмазные режущие насадки.

Облицовочные изделия  из твердых пород получают отделением от массива крупных монолитов, которые  распределяются на блоки и плиты. Для отделения монолитов используют буроклиновой, буровзрывной способ, ударные врубовые машины. При буроклиновом способе отделяемый объем камня бурят по контуру пневматическими перфораторами и в шпуры вводят гидравлические или механические клинья, которые раскалывают породу по заданной плоскости. Для кварцсодержащих пород группы гранита используют термический способ. Он основан на разрушительном действии внутренних напряжений, возникающих при термических деформациях минералов под действием высокой температуры. Блоки распиливают на плиты или фасонные детали рамными или алмазными пилами. [6]

 

3. Технология  производства портландцемента 

 

Может осуществляться по мокрому  и сухому способу.

Мокрый способ целесообразно применять, если в глине имеются посторонние примеси при значительных колебаниях химического состава сырья и его высокой влажности. К недостаткам этого способа относится высокий расход топлива на обжиг - в 1,5 - 2 раза больший, чем при сухом.[7] 

Рисунок 9 - Технологическая схема получения цемента по мокрому способу:

1 - щековая дробилка; 2 - молотковая дробилка; 3 - склад  сырья; 4 - мельница «Гидрофол»; 5 - мельница мокрого помола; 6 - вертикальный шламбассейн;         7 - горизонтальный шламбассейн; 8 - вращающаяся печь; 9 - холодильник;           10 - клинкерный склад; 11 - мельница; 12 - силос цемента.  

 

Обычно содержание СаСО₃ в шламе составляет 75 - 78%. Отклонение от него допускается не более 0,1%. Откорректированный шлам хранится в горизонтальных шламбассейнах. Из них шлам перекачивают мощными насосами  в распределительный бачок установленный над печью. Из бачка шлам поступает в печь на, обжиг.

Выходящий из печи клинкер  интенсивно охлаждается в колосниковом холодильнике и поступает на клинкерный склад, где выдерживается 3–4 недели. Здесь создается промежуточный  запас клинкера, обеспечивающий бесперебойную  работу завода. Кроме того, в клинкере при вылеживании совершается  в естественных условиях ряд физико-химических процессов, способствующих повышению  качества и стабилизации свойств  цемента, поэтому выдерживание клинкера на складе представляет собой отдельную  технологическую операцию. При выдерживании происходит гашение атмосферной  влагой СаО несвязанного. Одновременно с этим стекловидная часть клинкера кристаллизуется, двухкальциевый силикат 2СаО·SiО₂ из β-модификации частично превращается γ-форму. Все это приводит к стабилизации состава клинкера, некоторому разрыхлению его и облегчению последующего помола. Помимо клинкера, на клинкерных складах хранятся предварительно раздробленные минеральные добавки (трепел, опока, шлак и др.), которые вводят в состав цемента при помоле клинкера.

Открытые клинкерные склады оборудованы мостовыми кранами  с грейферными захватами, с помощью  которых клинкер и минеральные  добавки подают в расходные бункера  цементных мельниц.

В силосных складах составляющие цемента поступают на сборный  ленточный конвейер, который доставляет их к мельницам. Питание шаровых  мельниц осуществляется с помощью  тарельчатых дозаторов, установленных  под расходным бункером возле  каждой мельницы. Одновременно с размалываемыми материалами в мельницы подают интенсификаторы помола.

Влажность размалываемых  материалов не должна превышать у  клинкера - 0,3%, у минеральных добавок - 2%, у гипса - 10%. При необходимости  минеральные добавки перед помолом  высушиваются.

Тонкость помола оказывает  существенное влияние на свойства портландцемента. Чем тоньше размолот клинкер, тем  быстрее схватывается и твердеет цемент и выше его прочность в  начальные сроки твердения.

Тонкость помола должна быть такой, чтобы при просеивании  не менее 85% цемента свободно проходило  через сито №008. При этом удельная поверхность цемента не должна быть меньше 250 - 300 и превышать 700 м²/кг. Из шаровых мельниц цемент пневмотранспортом загружают в силоса. Вместимость силосов 2500 - 10000 т, а иногда и более. Силоса оборудованы пневматическими устройствами для рыхления и гомогенизации цемента при хранении.

Цемент упаковывается  в мешки специальными машинами, производительность которых достигает 120 т/ч. Каждая партия его снабжается паспортом, в нем  указываются масса, марка, название цемента.[8, 9]

 

Сухой способ рационально применять при использовании сырья однородного состава с небольшой влажностью, натуральных мергелей и замене глины гранулированным доменным шлаком.

При производстве цемента  по сухому способу (рис. 10) сырьевые материалы в зависимости от твердости измельчают в дробилках различной конструкции до кусков размером 20 - 30 мм и, если влажность их превышает 8%, подсушивают в мельницах самоизмельчения «Аэрофол». Подсушенные материалы в требуемых соотношениях поступают в мельницу сухого помола, где производятся их сушка и тонкое измельчение.

 
 

 

Рисунок 10 - Технологическая схема получения цемента по сухому способу:

1 - бункер известняка; 2 - щековая дробилка; 3 - молотковая дробилка;           4 - бункер глины; 5 - валковая дробилка; 6 - объединенный склад сырья;               7 - мельница «Аэрофол»; 8 - циклон-осадитель; 9 - промежуточный силос;            10 - сепаратор; 11 - мельница; 12 - гомогенизационный силос; 13 - запасной силос; 14 - печь с циклонными теплообменниками; 15 - холодильник;           16 - склад клинкера и добавок; 17 - мельница; 18 - цементный силос.  

 

Размолотая сырьевая мука подается в гомогенизационные силоса, над которыми расположены бункеры тонкоизмельченных корректирующих добавок. В этих силосах сырьевая мука тщательно перемешивается и корректируется. Из гомогенизационных силосов сырьевая мука поступает в расходные силосы и далее в циклоны теплообменники вращающейся печи. Полученный клинкер после выдерживания измельчается вместе с добавками и поступает в силоса цемента.[8, 9]

 

 

 

 

 

 

 

4. Производство  асфальтобетона

Технологическая схема АС установки  с сушильно-смесительным барабаном  непрерывного действия

На рис. 11 .приведена принципиальная технологическая схема асфальтосмесительной  (АС) установки. Минеральные материалы подаются со склада в бункеры агрегата питания 1 строго по фракциям. Количество бункеров определяется количеством сит сортировочного агрегата 5 и требованиями ГОСТ 9128 в части приготовления асфальтобетонных смесей. Бункеры оснащены дозаторами непрерывного действия для предварительного дозирования материалов согласно рецептуре смеси, которые затем поступают на сборочный транспортер и в сушильный барабан 2.

Рисунок 11 - Технологическая схема АС установки: 1 – агрегат питания; 2 - сушильный барабан;3 - топочный агрегат; 4 - горячий элеватор; 5 -сортировочный агрегат; 6 -башня смесителя; 7 - расходные бункеры; 8- бункер-дозатор; 9 - смеситель;10 - бункер хранения минерального порошка; 11 – бункер негабарита; 12 – дозатор битума; 13 - битумонагреватель;14 - битумохранилище; 15 - скип; 16 - бункер-накопитель; 17- газоочистка сухая; 18 -возврат пыли; 19 - дымосос; 20 - газоочистка . мокрая; 21 - дымовая труба

 

Сушильный барабан установлен к горизонту под углом ~ 3° и вращается на опорных катках. Внутри барабана размещено несколько типов лопастей. При вращении барабана они поднимают материал и сбрасывают его в поток горячих газов. Материал в барабане перемещается от верхнего (загрузочного) торца к нижнему (разгрузочному) торцуза счет наклона барабана (подъем материала осуществляется по перпендикуляру коси барабана, падение - по вертикали). Горячие газы, получаемые от сжигания втопочном агрегате 3 жидкого или газообразного топлива, движутся навстречу движению материала (противоточная сушка). При интенсивном теплообмене каждой частицы минерального материала с горячими газами происходит быстрый нагрев материалов. При этом частицы песка нагреваются более интенсивно, чем зерна щебня.

Из сушильного барабана нагретые материалы по ссыпному лотку поступают в горячий элеватор 4 и поднимаются им в сортировочный агрегат 5 смесительной башни 6. Сортировочный агрегат (грохот) разделяет горячие материалы по фракциям (по количеству сит), которые поступают в соответствующие отсеки расходного бункера 7. Отсеки оснащены автоматически управляемыми затворами, осуществляющими поочередную подачу материалов различных фракций в весовой бункер-дозатор 8. При поступлении сигнала о готовности смесителя 9 принять на смешивание новую порцию материалов затвор бункера-дозатора 8 автоматически раскрывается и отдозированная порция горячих материалов поступает в смеситель 9. Параллельно с дозированием горячих минеральных материалов производится объемное дозирование битума, подаваемого из битумонагревательного агрегата 13 или непосредственно из инвентарного битумохранилища 14.

Горячие минеральные материалы и порошок поступают в смеситель одновременно из весового бункера 8. После их непродолжительного сухого перемешивания в смеситель подается битум. Цель перемешивания - равномерно распределить все компоненты смеси по объему замеса и равномерное распределение битума по поверхности зерен минерального материала. По окончании перемешивания автоматически открывается затвор смесителя и готовая асфальтобетонная смесь выгружается посредством промежуточного транспортного устройства 15 (скип, транспортер и т.д.) в накопительный бункер 16 для кратковременного хранения смеси или непосредственно в кузов автомобиля-самосвала.

Достоинствами данных АС установок являются: простота и малая погрешность дозирования минеральных материалов; возможность регулирования качества смеси изменением длительности смешивания; возможность независимого ввода в смесь поверхностно-активных веществ (ПАВ); возможность повышения качества смеси путем активации битума вводом его в смеситель в тонкораспыленном состоянии (под давлением 2,0…2,5 МПа через центробежные форсунки); простота перехода от выпуска смеси одного состава к смеси другого состава.