Производство щебня с разработкой дробилки и грохота

Щебень известковый

фр: 5-20, 20-40, 40-70

 

Рис. 3.20. Молотковая шахтная мельница:а– общий вид; б – схема установки

Молотковую  шахтную мельницу (рис. 3.20) применяют для одновременного измельчения и сушки различных материалов (в частности, глины) а также для обжига (дегидратации) и помола гипса. В последнем случае в мельницу вводят горячие газы с температурой 300—400° С. В корпусе 6 (рис. 3.20, а), облицованном броней 7, смонтирован ротор на валу а, установленном в подшипниках 1 и 4, и муфтой соединен с двигателем 5. Ротор состоит из дисков 9, держателей 10 и шарнирно подвешенных молотков 8.

Материал по течке 13 поступает в шахту 12, а затем — в корпус мельницы, измельчается быстро вращающимися шарнирно закрепленными молотками и подсушивается газом, который подводится в мельницу по коробам 11, и далее вводится в корпус через боковые карманы 2. Измельченный и подсушенный материал из мельницы выносится пропускаемым через нее воздушным потоком в шахту, из которой грубые частицы выпадают в мельницу для дальнейшего измельчения, а частицы требуемой тонкости уносятся воздушным потоком в пылеосадительные устройства. Таким образом, шахта мельницы является своеобразным сепаратором.

В шахтных  мельницах используют молотки из марганцовистой стали или отбеленного чугуна с ротором диаметром 800 ÷ 1650 мм и длиной до 2004 мм. Угловая скорость ротора составляет 730—1420 об/мин при окружной скорости 30—63 м/с. Суммарный расход энергии на приведение в движение ротора мельницы и вентилятора составляет 13— 18 кВт∙ч на 1 т измельченного материала.

Рис. 3.21. Комбинированная  молотковая мельница для измельчения  глинистых материалов

Комбинированная молотковая мельница (рис. 3.21). В настоящее время созданы и нашли применение измельчающие и ускоряющие процесс распускания глинистых материалов в воде фрезерно-струйная мельница Воронежского инженерно-строительного института и ниже описываемая молотковая мельница «Волгоцеммаша». Благодаря применению этих установок осуществлен более эффективный раздельный помол глинистых и отощающих материалов, смешение которых происходит в пропеллерных мешалках.

Мельница имеет  два ротора: верхний Ø 850 мм с шарнирно подвешенными четырьмя рядами молотков 5, по пяти штук в каждом ряду, и нижний Ø 880 и длиной 960 мм с шестью жестко закрепленными пальцами-билами 2 в трех дисках. Имеются роторы, у которых на билы надеты кольца массой по 0,8 кг с диаметром отверстия на 10 мм больше, чем диаметр била-пальца. У таких роторов под действием центробежной силы кольца прижимаются к стенкам мельницы, что ускоряет измельчение материала и смягчается ударная нагрузка на корпус, ротор и привод в случае попадания в мельницу твердых и недробимых предметов.

Каждый ротор  вращается со скоростью 500 об/мин  и имеет самостоятельные приводы от двигателей мощностью по 40 кВт и скоростью вращения 980 об/мин. При вращении роторов поступающий с водой материал ударами шарнирно закрепленных молотков отбрасывается на гребенку 4 и отбойный козырек 3 и измельчается до величины кусков 15— 20 мм. Размер кусков материала зависит от величины проходного отверстия 7, которое регулируется задвижкой 6. Материал, поступающий на нижний ротор, ударами бил, а также три протаскивании по корпусу и в результате интенсивного воздействия воды измельчается и разгружается через решетку 1. За 15—20 с пребывания в мельнице материал измельчается до необходимой тонкости.  

 

 

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Характеристика исходного сырья и продукта

               2.1.1. Щебень - это продукт дробления скальных горных пород.

                Данный продукт производится  путем добычи в карьере горной  породы, которую затем перерабатывают  в щебень.

                Основными свойствами щебня из  природных каменных материалов  являются:

        -  прочность;

                       - морозостойкость;

                       - лещадность;

                       - истинная, средняя и насыпная плотности;

                       -  водопоглощение и водонасыщение;

                      -  зерновой состав и форма зерен;

                     -  активность естественных радионуклидов (радиоактивность).

                         Зерновой состав щебня:

                Зерновой состав каждой фракции  должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8267-93 "щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ". Исходя из требований указанного ГОСТа следует, что в фракции щебня, поставляемой на строительство, например 20-40мм, количество зерен размером мельче 20мм не должно превышать 10%, а зерен крупнее 1,25*D (50 мм) не более 0,5%. Эти требования необходимы для строгого соблюдения зернового состава отдельных фракций. Соблюдение данных требований отражается в рассеве.

                 Лещадность щебня:  

              В щебне нормируют содержание зерен пластинчатой (лещадной - произошло от слова "лещ", т.е. плоский как лещ) и игловатой форм. К зернам пластинчатой и игловатой форм относят такие зерна, толщина или ширина которых менее длины в три раза и более.

               По форме зерен щебень подразделяют на четыре группы (содержание зерен пластинчатой и игловатой форм, % по массе):

                      -  I группа "кубовидная" до 15%,

                      - II группа "улучшенная" от 15% до 25%,

                      - III группа "обычная" от 25% до 35%,

                      - IV группа "обычная" от 35% до 50%.

               Необходимо заметить, что "лещадность" это одна из самых важных  характеристик качества щебня.  Чем меньше лещадность, тем качественнее  считается щебень. Использование щебня кубовидной формы дает наиболее плотную утрамбовку.

               Наличие в щебне зерен пластинчатой  и игловатой форм приводит  к увеличению межзерновой пустотности  в смеси. Это в свою очередь  приводит к увеличению расхода связующего компонента, а это влечет за собой дополнительные материальные затраты. Кроме того, кубовидные зерна обладают большей прочностью, чем зерна пластинчатой и игловатой форм. Следовательно, использование кубовидного щебня в производстве экономически целесообразнее.

               Морозостойкость щебня:  

               Морозостойкость щебня характеризуют  числом циклов замораживания  и оттаивания. Разрешается оценивать  морозостойкость щебня по числу  циклов насыщения в растворе  сернокислого натрия и высушивания. По морозостойкости щебень подразделяют на марки: F15; F25; F50; F100; F150; F200; F300; F400.

               Прочность щебня:

               Прочность щебня характеризуют  пределом прочности исходной  горной породы при сжатии, дробимостью  щебня при сжатии (раздавливании) в цилиндре, и износом в полочном барабане. Эти показатели имитируют сопротивление каменного материала при воздействии проходящих по дороге транспортных средств и механические воздействия в процессе строительства дорожных конструкций (укладка и уплотнение катками).

               В зависимости от марки щебень  делят на группы: высокопрочный  М1200-1400, прочный М800-1200, средней прочности  М600-800, слабой прочности М300-600, очень  слабой прочности М200.

               В щебне нормируют содержание зерен слабых пород с пределом прочности исходной породы при сжатии в водонасыщенном состоянии до 20 МПа. По ГОСТ 8267-93 щебень марок М1400, М1200, М1000 не должен содержать зерна слабых пород в количестве более 5%, щебень марок М800, М600, М400 более 10%, щебень марок М300 и М200 более 15% по массе.

Радиоактивность щебня:

               Самая важная характеристика, с  которой обычно начинается обсуждение  качества строительного щебня  с покупателем - это его радиоактивность. 

               Если продукция должна быть пригодна для всех без исключения видов строительных работ, что должно быть подтверждено соответствующими сертификатами и санитарно-эпидемиологическими заключениями, исследованиями спец. лабораторий, то это означает, что весь поставляемый гранитный щебень и др. виды высокопрочного щебня относятся к I-му классу по радиоактивности (менее 370Бк/кг). Для строительства дорог подходит щебень II класса по радиоактивности (более 370Бк/кг).

                Содержание пылевидных и глинистых частиц:

               В щебне нормируют содержание  пылевидных и глинистых частиц (размером менее 0,05 мм). Кроме того, выделяют комки глины с крупностью  частиц от 1,25 мм до наибольшего  размера зерен щебня данной  фракции при смеси фракций.  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. В щебне из магматических и метаморфических пород содержание пылевидных и глинистых частиц по массе не должно превышать 1 %, в щебне из осадочных пород марок от М600 до М1200 - 2%, а марок от М200 до М400-3%.

               Фракции щебня:

               По крупности щебень разделяют  на фракции. Фракция это максимально  допустимый размер отдельно взятого  камня (зерна). Разделяют основные и сопутствующие фракции щебня. К основным фракциям относятся: 5-10мм, 5-20мм, 10-20мм, 20-40мм, 20-65мм, 25-60мм, 40-70мм. К сопутствующим фракциям относятся: 0-2мм, 0-5мм, 0-15мм, 0-20мм, 0-40мм, 0-60мм, 2-5мм. В отдельных случаях находят применение фракции 70-120мм и 120-150мм. В данном производстве основной продукцией является щебень фракции 20-40 мм по ГОСТ 8267-93, сопутствующей фракцией щебень 0-20 мм.

2.1.2. Характеристика сырья для щебня

       Сырье для производства щебня в данном проекте- известняк

       Известняк - осадочная порода, сложенная преимущественно карбонатом кальция - кальцитом. Благодаря широкому распространению, легкости обработки и химическим свойствам известняк добывается и используется в большей степени, чем другие породы, уступая только песчано-гравийным отложениям. Известняки бывают разных цветов, включая черный, но чаще всего встречаются породы белого, серого цвета или имеющие коричневатый оттенок. Объемная плотность 2,2-2,7. Предел прочности на сжатие не более  50 МПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Описание схемы установки

 

 

1. Питатель пластинчатый
2. Грохот колосниковый
3. Дробилка щековая с простым качением подвижной щеки
4. Грохот инерционный
5. Бункер для готовой продукции
6. Дробилка молотковая однороторная

 

  В представленной схеме исходный материал подается на дробление с помощью пластинчатого питателя (1). Перед дроблением из исходного материала следует удалять фракции продукта подходящего на вторую стадию, так как, распределяясь между более крупными кусками, они повышают упругость измельчаемой массы. Так же нужно удалить куски, диаметр которых больше заданного, для поддержания нужной производительности. Для этого перед дробильной машиной (3) устанавливаем классификаторы – грохот колосниковый (2) который разделяет, более крупные куски в дробилку (3), а более меньшую фракцию в дробилку (6), грохот инерционный (4) после дробления, на которые попадает исходный материал, он отсеивает  нужную по размерам фракцию и она поступает в бункер(5), крупная фракция идёт в молотковую дробилку (6). Готовый материал поступает в бункер (5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ПРОЕКТНО - КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

3.1. Обоснование выбора дробилки

 

    Согласно  литературным  данным конусные, валковые с зубчатыми валками, щековые и молотковые дробилки могут измельчать материал с D_max=0.4 м. Учитывая предел прочности материала σ_сж=50 МПа, из этого ряда исключаем  щековую и конусную. Следующий ориентир для выбора дробилки – ее производительность. Исходная объемная производительность равна 735 т/ч.

Из таблицы 2.5. [1] видно, что такую производительность может обеспечить машина: СМ-170Б (М13-16).

Дробилка СМ-170Б (М13-16) имеет производительность Q=48 кг/с (735т/ч) при N_дв=150кВт.                  

Электродвигатель  выбираем из справочника [І]

Тип   АО3-400М-6У2 с N_дв=150кВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2.Расчет технологических и конструктивных параметров дробилки

1. Определение степени измельчения

i = 400/40 =10

начальный размер куска, мм

 d_{к. max} -  конечный размер куска, мм

 

3.2.2.Определение скорости ротора по вершинам молотков

 

          D – диаметр ротора, м

          n – частота вращения ротора, с^-1

 

2. Определение массы идеального молотка

       Масса идеального молотка находится из равенства моментов инерции относительно оси подвеса идеального и реального молотков:

У = У_р = Мr²    =>    M = У_р/r² = 0,38/0.27² = 5,2 (кг)

У_р – момент инерции, кг·м²

  r – длина от центра подвеса молотка до его вершины, мм

 

4. Определение массы куска

M =ρ_м =2600·0,4³ =166,5 (кг)

                 ρ_м  – плотность частиц материала, кг/м³

начальный размер куска, мм

5. Определим число молотков, одновременно ударяющих по куску

                       Z   5

          где  0,08 – ширина головки молотка, мм [ІІ]

 Конечный размер наибольшей частицы определится из отношения

                                

                                d_{к. max} = 400/10 =40 мм

 

 При  d_{к. max} =40мм величина а составит:

                           а =2d_{к. max} =2·40=80 мм

а - зазор между колосниками и между колосниковой решёткой и молотками, мм