gkeconomstroy.ru

Главная » Каталог статей » Перспективы производства каменной муки и щебня из отсевов камнедробления в Пензенской области (часть 2)
A+ R A-

Перспективы производства каменной муки и щебня из отсевов камнедробления в Пензенской области (часть 2)

Перспективные направления применения каменной муки и высококачественного щебня из отсевов камнедробления

kamnedroblenie-2

Применение каменной муки позволяет придать растворам и бетонам определенные строительно-технологические свойства, увеличить прочностные характеристики бетона, повысить водо- и коррозионную стойкость, уменьшить водопоглощение и усадку бетона.

При формировании бетонной смеси в ней образуются пустоты и поры из-за несовершенства технологического процесса смешивания различных наполнителей и за счет вовлечения и защемления воздуха и воды, не вступившей во взаимодействие с цементом. Введение минеральных наполнителей в бетон способствует получению максимально плотной упаковки частиц в тесте бетона и как следствие уплотнение структуры бетона.

Добавка каменной муки в бетонные смеси приводит к упрочнению контактной зоны между цементным камнем и заполнителем в бетонах. В обычных портландцементных бетонах зона контакта менее плотная, чем массивное тесто и представляет собой большое количество пластинчатых кристаллов гидрооксида кальция расположенных перпендикулярно поверхности заполнителя. Использование тонкодисперсного наполнителя в значительной степени снижает капиллярную пористость контактной зоны. Но нельзя злоупотреблять минеральными добавками, необходимо помнить, что при достижении определенного уровня насыщения бетона каменной мукой дальнейшее увеличение концентрации наполнителя приводит к разбавлению цементного камня и уменьшению прочности бетона.

Для активного управления структурой и свойствами бетонной смеси и бетона, наряду с химическими добавками применяют минеральные добавки (МД). Эти материалы представляют собой порошки различной минеральной породы, получаемые из природного или техногенного сырья. Минеральные добавки отличаются от заполнителя мелкими размерами зерен (менее 0,16 мм, а чаще еще меньше), а от химических модификаторов тем, что они не растворяются в воде, являясь по существу тонкой составляющей твердой фазы бетона. Располагаясь вместе с цементом в пустотах заполнителя, они уплотняют структуру бетона, в ряде случаев позволяют уменьшить расход цемента. Поэтому МД часто называют минеральными наполнителями.

Использование органоминеральных добавок в бетонах произвело революцию в строительном производстве. Бетоны, в состав которых могут включаться компоненты комплексных модификаторов, назвали бетонами нового поколения. Впервые концепция получения таких бетонов была сформулирована в 1986 году, основными критериями которой являются:

- высокая прочность, включая раннюю прочность (R28 = 120 МПа и выше, R1 - не менее 25...30 МПа);

- высокая морозостойкость (F400 и выше);

- высокая водонепроницаемость (W12 и выше);

- высокая химическая стойкость;

- высокое сопротивление истираемости (не более 0,4 г/см2);

- высокий модуль упругости;

- низкое водопоглощение (менее 2,5 % по массе);

- низкая адсорбционная способность;

- бактерицидность и фунгицидность;

- регулируемые показатели деформативности.

Органоминеральные добавки применяются для изготовления сухих строительных смесей. Использование сухих смесей позволяет экономить цемент за счет пластификации и водоудержания приготовленных растворов. Сухие смеси позволяют снизить транспортные расходы на 15%, а потери на 5-7%.

Основными потребителями отходов камнедробления в настоящее время являются дорожно-строительные организации, использующие отсевы в асфальтобетонных смесях в качестве мелкого заполнителя. Поскольку большая часть отходов имеет модуль крупности 3,2-3,6, они используются как укрупняющая добавка к мелким пескам в бетонах различного назначения. Кубическая форма щебня способствует повышению прочности бетона на 10-15%.

Достоинством отходов камнедробления считают шероховатость и неправильную поверхность зерен отсевов, в частности применяемых в водяных фильтрах.

По данным лабораторно-технологических испытаний, месторождения карбонатных пород пригодны для производства строительного щебня марок 200-400 без его обогащения и марки 600 – после обогащения. Отходы дробления могут быть использованы как сырье для получения силикатных бетонов, минеральных порошков-наполнителей асфальтобетонных смесей и доломитовой муки и т. д.

Современные технологии производства продукции

Каменная мука

Для промышленных целей высокодисперсные наполнители могут быть получены различными способами:

- помолом минеральных горных пород;

- кон­ден­са­ци­ей при кипении расплавов;

- пылеосаждением твердых частиц из отхо­дя­щих газов.

При пылеочистке отходящих газов печей различных произ­водств дис­пер­с­ность задерживаемых частиц определяется техническими характе­рис­тиками пылеосадительных устройств. Специальное валовое по­лучение ультрадис­персных частиц измельче­нием «на проход» представляет собой сложную и трудо­емкую задачу и при су­ществующих методах помола едва ли осуществимую из-за чрезвы­чай­но вы­сокой энергоемкости. При по­моле по замкнутому циклу можно выделять ульт­ра­дисперсные частицы в слабом газовоздушном потоке.

Целесообразным является способ получения высокодисперсной каменной муки путем помола местных природных каменных материалов осадочного происхождения c целью получения органоминерального модификатора широкого спектра действия.

Производство каменной муки, включает следующие модули:

- модуль приема, подачи и хранения отходов камнедробления;

- модуль сушки;

- технологический модуль помола минеральных отходов камнедробления, включающий линию дробления;

- модуль упаковки каменной муки.

При схеме производства, основанной на сушке, известняк или доломит после дробления подается в бункер, из кото­рого тарельчатым питателем равномерно загружается в сушильный барабан для подсушки. Сушка осуществляется дымовыми газами, поступающими в сушильный барабан из топки. В качестве топлива может применяться уголь, газ, мазут и др. Высушенный материал поступает в бункер мельницы, откуда подается питате­лями в шаровую мельницу для помола. Из шаровой мельницы известняковая мука направляется на склад готовой продукции и затем отгружается потребителям.

Органоминеральные добавки

Органоминеральные добавки могут быть получены в процессе производства каменной муки на стадии помола добавлением порошкообразных модификаторов.

Органоминеральные добавки получают, объединяя в единую систему органический и минеральный компоненты, обладающие конкретным модифицирующим эффектом.

В качестве органического компонента могут быть использованы модифицирующие добавки различного функционального назначения.

По своему функциональному действию добавки бывают:

- пластифицирующие и гидрофобизирующие;

- расширяющие;

- водоудерживающие;

- замедлители схватывания и ускорители схватывания и твердения;

- противоморозные;

-порообразующие (воздухововлекающие) и антивспенивающие (пеногасители);

- дисперсионные полимерные порошки;

- красящие;

- антисептирующие;

-загущающие (уменьшающие липкость к инструменту).

Все без исключения модифицирующие добавки, используемые в производстве органоминеральных комплексов, должны быть сухими, хорошо растворимыми в воде порошкообразными веществами. Кроме того, они должны быть не гигроскопичными, легко и равномерно распределяться в сухих и растворных смесях.

Минеральным компонентом комплексного органоминерального модификатора являются тонкомолотые зернистые материалы с размером частиц менее 0,15 мм и волокнистым порошкообразным материалам. К ним относятся мраморная, известняковая и доломитовая мука, молотые кварцевые пески, мел, шлаки и золы и пр.

Все волокнистые наполнители применяются в качестве армирующего компонента. При этом проявляются наилучшие свойства армирующих материалов:

-увеличение прочности при растяжении и изгибе;

-повышение стойкости к ударным и вибрационным нагрузкам;

-снижение усадки твердеющих растворов и, как следствие, повышение трещиностойкости;

-увеличение морозостойкости;

-улучшение тиксотропных свойств и фиксирующей способности (например, противодействие сползанию плитки в случае плиточного клея);

-увеличение деформативной способности полимерцементных композиций.

Короткие и средней длины волокна до 500 мкм легко перемешиваются в смесителях любого типа. Длинные волокна рекомендуется смешивать в смесителях с высокими скоростями смешения, при этом достигается равномерное их распределение и распушевание в сухой смеси.

Выбор добавок осуществляется в зависимости от функционального назначения строительного материала.

Технологический процесс получения органоминерального модификатора предусматривает совместный помол органического компонента и минерального наполнителя до требуемой дисперсности.

Технологическая схема получения органно-минеральной добавки включает следующие модули:

-модуль приема, подачи и хранения исходных компонентов (природных каменных материалов и сухих порошковых добавок);

- модуль сушки и фракционирования каменных природных материалов;

-технологический модуль помола органоминеральной смеси, включающий линию дробления и дозирования карбонатных и кремнистых пород;

-модуль упаковки и выдачи готовой сухой органно-минеральной смеси.

Дробление минеральных пород предусматривается в валковой дробилке до размеров кусков не более 10-15мм. Затем производится совместный помол минерального компонента и органического модификатора с целью получения органно-минерального модификатора. Для помола с одновременной сушкой можно использовать различные виды мельниц. Продолжительность помола зависит от твердости используемых минеральных пород и требуемой удельной поверхности. Минимальное время помола органно-минеральной смеси в цементной лабораторной мельнице до удельной поверхности 699-800 м2*кг не превышает для мягких наполнителей 10-15мин., карбонатных – 1,5 - 2,0час. Из помольного отделения готовая смесь поступает в модуль упаковки, где предусматривается ее дозирование по 20-40 кг и расфасовка в многослойные гидрофобихированные бумажные мешки с последующей зашивкой горловины мешков. Транспортером упакованные мешки отправляются на склад.

Сушка природных каменных материалов производится до влажности, не превышающей 0,5%.

При хранении и транспортировке сухая органоминеральная смесь должна быть защищена от воздействия влаги. В связи с тем, что порошковые минеральные материалы склонны к слеживанию, которое резко усиливается с повышением температуры, влажности воздуха и давления органоминеральный модификатор следует хранить в закрытых складских помещениях, исключающих попадание прямых солнечных лучей и влаги при положительной температуре не выше 35оС. Срок хранения - 6 месяцев со дня изготовления. Плотность сухой органоминеральной добавки составляет 600-1350 кг/м3 в зависимости от плотности органических модифицирующих добавок и минеральных наполнителей.

Щебень

Каменные материалы, применяемые для транспортного строительства, предварительно перерабатывают (дробление до соответствующих размеров, сортировка по крупности) и обогащают (очистка от загрязняющих примесей, разделение по крупности), в результате чего получают материал, отвечающий требованиям технических условий и ГОСТов. Под обогащением отсевов дробления и разнопрочных каменных материалов подразумевается комплекс операций, обеспечивающих получение материала необходимого качества. Современный процесс обогащения заключается в отделении слабых разностей и загрязненных примесей, снижающих качество материала, и разделении обогащенного материала на марки по прочности.

Обогащение отсевов дробления "сухим" способом

Технологическая схема установки для "сухого" обогащения отсевов дробления текущего производства включает следующие операции: подсушивание отсевов дробления; выделение из отсевов дробления частиц крупнее 5 мм (при необходимости материал крупнее 5 мм разделяют на фракции по граничному зерну 10 (20) мм); сухое удаление пылевато-глинистых частиц из материала мельче 5 мм; очистку загрязненного воздуха перед выбросом его в атмосферу; подачу готовой продукции на склад.

Технологическая схема сухого обогащения влажных отсевов дробления. Подсушивание отсевов дробления производят, если их влажность превышает 1,5-3,0 %. Допустимая максимальная влажность определяется зерновым и минералогическим составами отсевов дробления, а также оборудованием, применяемым для удаления пылевато-глинистых частиц, и устанавливается на стадии технологического опробования. Для сухого обогащения на дробильно-сортировочные заводы следует направлять отсевы после второй (и последующих) стадий дробления.

Исходными данными для выбора способа обогащения разнопрочных каменных материалов и проектирования технологической схемы являются: объем производства, климатические условия и результаты технологического опробования.

Таким образом, минерально-сырьевая база Пензенской области обладает большим потенциалом для производства каменной муки и щебня из отсевов камнедробления и позволит эффективно развиваться промышленности строительных материалов и строительному комплексу региона.

Автор: Калашников В.И. доктор техн. наук, профессор ПГУАС