Производство щебня с разработкой дробилки и грохота

 

                                                   АННОТАЦИЯ

 

 В данном  проекте рассмотрен процесс получения  щебня измельчением природного  известняка. Работа содержит основные сведения о наиболее характерных конструкциях машин для дробления материала и его разделения на фракции. Приведены технические характеристики, конструкции дробильного оборудования и грохотов, схемы дробления, достоинства, недостатки и факторы, влияющие на увеличение производительности и уменьшение расхода энергии оборудованием.

Разработана технологическая схема получения известнякового щебня. Подобрано  дробильно-размольное оборудование и грохот.

Выполнен механический расчет  молотковой дробилки и грохота.

Рассмотрены вопросы монтажа  и ремонта оборудования.

Разработана схема управления дробильно-размольным оборудованием.

Разработаны мероприятия  по охране труда и охране окружающей среды.

Выполнена экономическая  оценка проектного решения.

Пояснительная записка содержит 120 стр. машинописного текста

Графическая часть 9 листов формата А-1.

                  

 

  ВВЕДЕНИЕ

 

      Нерудные каменные материалы - гравий, щебень и песок - используют в строительстве в качестве заполнителей для изготовления бетонных и железобетонных изделий, сооружения частей зданий из монолитного бетона и железобетона, для устройства подстилающего слоя дорожного покрытия и в других случаях. Гравий и песок добывают из естественных отложений механическим и гидравлическим способами, а щебень - из естественного камня путем его дробления. Добываемые каменные материалы перерабатывают на камнедробильных и промывочно-сортировочных заводах, а затем, в виде готового продукта стандартного качества, доставляют потребителю.

      Щебень изготовляют путем дробления твердых горных пород магматического (гранит, сиенит, диорит, габбро, кварцевые порфиры, диабазы, базальты и др.), осадочного (известняки, доломиты, песчаники) и метаморфического (гнейсы, кварциты, мраморы) происхождения.

Качество  гравия и щебня характеризуется  зерновым составом, формой зерен, механической прочностью и содержанием засоряющих примесей. В зависимости от крупности зерен эти материалы разделяют на фракции, каждая из которых характеризуется минимальным и максимальным (средними по трем измерениям) размерами. Механическая прочность щебня определяется прочностью исходной горной породы: малой (до 80 МПа), средней (80 ... 150 МПа), высокой (150 ... 250 МПа) и особо высокой (более 250 МПа) прочности. Пески по степени крупности зерен разделяют на крупные, средние, мелкие и пылеватые.

     В настоящей работе проектируется участок приготовления щебня на базе известнякового карьера.

 

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Измельчение в горнорудной  промышленности

           

    Полученные при разработке на карьерах куски горной массы имеют разную крупность, начиная от каменной пыли и кончая максимальными кусками примерно до 1000—1200 мм; следовательно, для получения конечного продукта — щебня, например крупностью 20÷40 мм, необходимо раздробить исходный кусок в  не менее, чем в 1000:40 ≈ 25 раз.

Одним из основных показателей дробильных машин является степень измельчения. Под степенью измельчения принято понимать отношение средневзвешенного размера куска исходного материала D_ср.в к средневзвешенному куску конечного (готового) продукта d_ср.в.

Степень измельчения  зависит от конструкции дробильной машины, физико-механических свойств перерабатываемой каменной породы и абсолютной величины кусков. С увеличением степени измельчения производительность дробильных машин снижается, а расход энергии возрастает.

Каждой конструкции  дробильной машины при максимальной производительности соответствует оптимальная степень измельчения: так, например, для щековых и конусных дробилок крупного дробления i = 5 - 8, для однороторных молотковых дробилок при дроблении неабразивных пород

i = 8 - 10 и двухроторных - i  = 16 - 25.

Когда требуется большая степень измельчения, дробление осуществляют в несколько стадий, т. е. последовательно устанавливают ряд дробильных машин, различных по конструкции и техническим характеристикам. При этом постепенно переходят от крупного к среднему и затем мелкому дроблению с таким расчетом, чтобы эффективность дробления на последующих стадиях была выше, а затраты энергии меньше.

Количество  стадий дробления является основным показателем, характеризующим технологическую схему дробильно-сортировочного завода. Обычно современные дробильно-сортировочные заводы имеют две-три стадии дробления и реже четыре. При определении необходимого количества стадий дробления учитывают максимальные размеры отдельных кусков и их количество в массе.

Процесс дробления отличается большим расходом энергии и быстрым износом деталей машин, находящихся в соприкосновении с дробимым материалом. Такие детали изготовляют большей частью из легированных сталей с повышенным содержанием марганца.

       Основными способами дробления, осуществляемыми рабочими органами дробильных машин, являются раздавливание (сжатие), удар, истирание и раскалывание.     Часто эти способы сочетают друг с другом, например, раздавливание с ударом, удар с истиранием и т. п., при этом комбинируется действие сил изгибающих, срезающих и разрывающих.

       Выбор способов дробления зависит от физико-механических свойств материала (твердости, хрупкости, вязкости, загрязненности глиной, склонности к замазыванию дробильной камеры), начальной величины кусков и требуемой степени измельчения.

        Твердые материалы наиболее эффективно измельчаются ударом или раздавливанием, пластические (глина) — раздавливанием в сочетании с истиранием, хрупкие материалы (уголь) — раскалыванием.

       От правильного выбора типа дробильной машины, а, следовательно, и способа дробления в значительной степени зависят качество готового продукта и производительность агрегата. Никогда не надо стремиться осуществлять полное измельчение в одной машине, всегда выгоднее и целесообразнее стадийное дробление последовательно на нескольких соответствующих по размерам и конструкциям дробильных машинах.

          В настоящее время  в горнодобывающей   промышленности  успешно эксплуатируются дробилки различных конструкций. Основные требования, которым должна удовлетворять любая дробилка, сводятся к следующему.

1. Конструкция и размеры загрузочного отверстия должны соответствовать прочности дробимого материала и размерам его отдельных кусков. Например, дробилка, измельчающая твердый материал, должна иметь достаточно большой запас прочности конструкции.  Ширина загрузочного отверстия должна быть больше размера наибольших кусков в поперечнике на 30—40%. Это предотвращает явление  «зависания»  кусков в приемном отверстии, снижает простои оборудования, связанные с извлечением «негабарита», и создает благоприятные условия для автоматизации технологического процесса.
2. Для технологической увязки последовательно работающих 
   дробилок и надежной работы систем автоматизации необходимо, 
   чтобы приемное отверстие дробилок последующей стадии было на 
   60—80% больше разгрузочной щели дробилок предыдущей стадии.
3. Дробилка должна иметь некоторый запас (15—20%) производительности,  чтобы в случае увеличения количества поступающего 
   материала не было перегрузки.
4. Дробление — весьма энергоемкий процесс, поэтому удельный расход энергии должен быть небольшим. Следует помнить общее свойство всех дробилок: при увеличении степени измельчения уменьшается производительность машины и увеличивается расход энергии.
5. Необходимо сводить к минимуму количество пыли, образующейся в процессе дробления. Пыль и каменная мелочь играют роль 
   амортизатора (подушки). Заполняя пространство между крупными 
   кусками, они смягчают удар и тем самым снижают эффективность 
   дробления: уменьшается производительность, увеличиваются расход энергии и износ дорогостоящих деталей дробилок. Пыль вредна для здоровья обслуживающего персонала.
6. Раздробленный материал следует из дробилки выгружать 
   быстро и непрерывно во избежание его переизмельчения, чрезмерного пылеобразования и усиления износа деталей.
7. Конструкция дробилки должна позволять быстро и легко 
   заменять износившиеся или поломавшиеся детали.
8. Раздробленный материал должен состоять из кусков по возможности одного размера и кубообразной формы, что особенно важно при дроблении щебня для бетонных работ.
9. Дробилка должна иметь легкие и недорогие предохранительные детали. В случае попадания недробимых предметов (кусков рельсов, зубьев ковша экскаватора и др.) такие детали деформируются или ломаются, тем самым предохраняя основные дорогостоящие детали дробилки от поломки.

Как и всякая машина, дробилка должна быть прочной, дешевой, простой в изготовлении и эксплуатации, не требовать высококвалифицированного обслуживания и потреблять минимальное количество энергии.

Перед дроблением из исходного материала следует удалять фракции готового продукта, так как, распределяясь между более крупными кусками, они повышают упругость измельчаемой массы для этого перед дробильной машиной устанавливают классификатор (грохот), на который подают исходный материал. Мелкие куски материала проходят через отверстия сита грохота, а крупные поступают в дробильную машину. Предварительное грохочение предотвращает переизмельчение мелких кусков, сокращает расход энергии, а также уменьшает износ рабочих органов дробильной машины.

При переработке нерудных строительных материалов машины могут работать по открытому и замкнутому циклам.

При дроблении  по открытому циклу (рис. 3.1, а) материал проходит через дробильную машину только один раз, при этом куски конечного продукта получаются неодинаковыми по величине.

При дроблении  по замкнутому циклу (рис. 3.1, б) крупные фракции оставшегося на сите материала после сортировки возвращаются на повторное дробление. Так как материал неоднократно проходит через дробильную машину, то нагрузка (циркуляционная) на нее, естественно, увеличивается, однако машина работает с большей производительностью, чем при открытом цикле, и выдает более равномерный продукт. При замкнутом цикле дробления материал

Рис. 3.1. Схема  циклов дробления

1 — дробильная машина; 2,3 — классификатор (грохот); 4 — питатель пластинчатый.

не  переизмельчается и уменьшаются  расход энергии, а также износ рабочих органов машины. Недостаток замкнутого цикла дробления заключается в том, что с ростом числа машин и транспортирующих механизмов увеличиваются высота зданий и капитальные затраты.

         Применяются одностадийные, двухстадийные, трехстадийные и реже четырехстадийные схемы дробления. При определении числа стадий дробления следует учитывать мощность предприятия, размеры кусков исходного и конечного продукта, а также конструкции дробилок. Число стадий дробления является основным показателем, определяющим схему дробильно-сортировочного завода.

         Одностадийную схему дробления (рис. 3.2, а) применяют на предприятиях небольшой мощности и при переработке исходного материала с наибольшим размером кусков 400—450 мм. После грохочения сверхмерные куски (не прошедшие сито грохота 3 поступают в щековую дробилку 2 для повторного дробления. Как видно из схемы, работа совершается по замкнутому циклу.

          Двухстадийную схему дробления (рис. 3.2, б) применяют на заводах средней и большой мощности и при переработке кусков исходного материала размером до 700—1000 мм.

Рис. 3.2. Схемы  стадий дробления:

1 — питатель; 2 — щековая дробилка первичного дробления; 5 — грохоты (одно- и трехситные); 4 — конусная дробилка второй стадии дробления; 5 — конусная дробилка третьей стадии дробления; 6 — бункера.

Величина  кусков не позволяет осуществить  в одной машине (стадии) дробление до крупности 10—20; 20—40; 40—70 мм. Количество сверхмерных кусков в дробимом камне и в этом случае будет значительным, и это потребует установки дробилки для вторичного дробления (вторая стадия). Окончательная сортировка осуществляется на втором грохоте, куда поступает продукт вторичного дробления, а также материал, отсортированный на первом грохоте. В этой схеме работа совершается также по замкнутому циклу.

Трехстадийную схему дробления (рис. 3.2, в) применяют на заводах большой производительности и при переработке исходного материала с размером кусков до 1000—1200 мм.

Трехстадийная схема является более гибкой и  рациональной, так как обеспечивает выпуск в требуемых пределах как крупных, так и мелких фракций и применяется в качестве основной при дроблении прочных каменных пород.

При дроблении малоабразивных (осадочных) каменных пород, когда снижается износ рабочих органов, находящихся в контакте с дробимым материалом, рекомендуется применять роторные дробилки (вместо щековых и конусных). Они имеют сравнительно большую степень измельчения, что позволяет осуществлять в одном агрегате две стадии дробления. Схема с роторными дробилками имеет преимущества перед схемой со щековыми и конусными: уменьшается вес установленного оборудования, сокращается расход энергии и улучшается форма конечного продукта.

1.2. Классификация и конструкции  дробильно-помольных машин

Дробильно-помольные  машины чрезвычайно разнообразны и  могут быть классифицированы по следующим признакам.

По  технологическому назначению: машины первичного измельчения, в которые материал поступает непосредственно из склада или карьера; машины вторичного измельчения, в которые поступает материал, уже прошедший первичное измельчение.

По  величине частиц конечного продукта: дробилки — машины, измельчающие материал до величины частиц более 0,5 мм; мельницы—машины, измельчающие материал до величины частиц менее 0,5 мм.

По  принципу действия и конструктивным особенностям:

         щековые дробилки с простым (рис. 3.3, а) и сложным (рис. 3.3, б) движением подвижной щеки; первые измельчают материал раздавливанием, а вторые — раздавливанием и истиранием при периодическом приближении подвижной щеки к неподвижной;