21.06.2017
Гидроизоляция в комнате, где будет устанавливаться ванна или душ, должна быть качественной, ведь именно здесь возможны постоянные...


21.06.2017
Мрамор появляется в результате соединения известняка и доломита под воздействием перекристаллизации различных осадочных пород в...


21.06.2017
Трактор - это техника, без которой сложно представить выполнение дорожно-строительных, землеройных и других работ. Именно поэтому...


20.06.2017
При монтаже пластиковых окон немаловажным пунктом является оформление ее откосов. Для отделки проемов используется материал, из...


20.06.2017
Первые недели жизни малышу требуется на сон не менее 18 часов в сутки. Поэтому очень важно правильно организовать место для сна....


20.06.2017
Утепление или же преобразование лоджии собственными силами, как и при работе профессионалов, всегда начинается с робот по ее...


Обогащение и классификация песков

27.06.2016

Отечественная промышленность по производству товарного бетона, заводы ЖБИ и ДСК, производящие сборный железобетон, используют в качестве заполнителей песок и щебень, как правило, не подвергавшиеся дополнительной обработке после их добычи. И если сама технология получения щебня включает дробление и сортировку материала, т. е; позволяет поставлять по крайней мере 2 фракции крупного заполнителя, то добытый песок обычно никак не обрабатывается.
Исследованиями отечественных и зарубежных ученых показано, что от песка как основного носителя поверхности, гранулометрия которого, определяет пустотность заполнителя, главным образом, зависит расход цемента в бетоне. И поэтому именно природный песок в первую очередь должен быть подвергнут переработке.
В настоящее время нет единого мнения о том, каковы должны быть критерии качества песка для изготовления железобетонных конструкций. Приемлемыми считаются пески, соответствующие стандарту, а лучшими из них — крупные пески, причем основным критерием, используемым для оценки качества, является модуль крупности. В то же время различными исследованиями неоднократно указывалось, что при одинаковом модуле крупности удельная поверхность песков может отличаться в 1,5-1,8 раза и что модуль крупности не может служить надежной оценкой качества песка.
Приблизительность используемых критериев, отсутствие привязки качества песка к классу бетона и возможностям формующего оборудования не позволяют оптимизировать состав песка, а использование необработанных песков приводит к перерасходу цемента и снижению качества бетона.
За использование необработанных заполнителей приходится платить дважды: за случайный гранулометрический состав, наличие примесей и др., а также за нестабильность технологического процесса в связи с постоянно меняющимися характеристиками заполнителей, даже получаемыми от одного поставщика, сегрегацией песка в процессе разгрузки и др.
Песок имеет также постоянно меняющуюся от замеса к замесу влажность, которую, из-за отсутствия экспрессных методов определения ее в потоке, приходится устанавливать органолептически оператору бетоносмесительного узла. Все это приводит к повышению стоимости бетона в связи с увеличением расхода цемента. Так, при изготовлении конструкций из песчаного бетона перерасход цемента по сравнению с использованием песка оптимального грансостава составляет 80-140 кг/м3 или до 30 %.
Перерасход цемента в границах 15% при использовании необработанных речных, карьерных песков в тяжелых бетонах неоднократно подтверждался теоретическими и экспериментальными работами отечественных и зарубежных ученых, а также практикой бетонных работ за рубежом, где это положение отражено в нормативных документах по технологии бетона. Как известно, в подавляющем большинстве случаев за рубежом на заводы и стройки поставляются мытые сухие фракционированные (разделенные на 4-5 фракций) пески, что позволяет для каждой марки бетона и каждой удобоукладываемости бетонной смеси использовать оптимальный фракционный состав заполнителей. Соответственно, бетоносмесителъные узлы заводов снабжены емкостями для хранения отдельных фракций песка, трактами подачи, управляемой компьютером системой дозировки.
Причинами, по которым в России не используются фракционированные пески, являются, с одной стороны, неготовность потребителей принять, обработать и ввести в бетонную смесь несколько отдельных фракций песка, с другой, неготовность карьеров выпускать фракционированные пески из-за отсутствия спроса и серийного оборудования для их классификации.
По существу, в настоящее время сложилась ситуация замкнутого круга, когда заводы для того, чтобы принять отдельные фракции заполнителя, нуждаются в реконструкции, а карьероуправления, ГОКи из-за отсутствия заказов не приобретают соответствующее оборудование. Сложность проблемы усугубляется тем, что использование указанного оборудования эффективно только при значительных объемах переработки заполнителя, а это означает необходимость поставки фракционированного песка как минимум на 3-4 крупных завода.
Однако, если принять во внимание состояние промышленности нерудных материалов и при поставке фракционированного песка отказаться от принципа дифференциации гранулометрического состава для каждого вида бетона и ограничиться некоторыми усредненными характеристиками, то для большинства бетонов, используемых в стройиндустрии, можно указать грансостав песка по расходам цемента близкий к оптимальному. Получение песков указанной гранулометрии может быть организовано на карьере таким образом, что песок с требуемым соотношением фракций выдается в качестве готового продукта, а «лишние» фракции песка в разделенном виде накапливаются на картах намыва, откуда поставляются потребителям для других видов бетонов и растворов.
Таким образом, реальным выходом из создавшегося положения является приготовление фракционированного песка, состоящего из смеси определенных фракций, на карьере и поставка уже готового песка потребителю.
Тогда потребитель работает в рамках существующего технологического процесса и не нуждается в установке дополнительного оборудования.
Кроме того, существенна возможность стабилизации технологического процесса производства бетона. Классификация песка может сопровождаться использованием обезвоживателей, позволяющих получать песок с фиксированной влажностью, что дает возможность отказаться от ориентировочных методов оценки водосодержания бетонной смеси — установить весовую дозировку воды. Это, в свою очередь, приведет к дополнительной экономии цемента.
Разработан расчетный аппарат, позволяющий оценить качество используемого песка по его гранулометрическому составу. Очевидно, что критерием качества песка должна быть стоимость бетона на указанном песке, однако в качестве промежуточного достаточного критерия оптимизации может быть принят расход цемента в м3 бетонной смеси.
Поскольку, помимо указанных выше характеристик песка, расход цемента определяется маркой бетона и удобоукладываемостью бетонной смеси, то зависимости, оценивающие качество песка, были построены как функция гранулометрии песка для конкретной марки бетона и удобоукладываемости бетонной смеси, и тогда они могут быть представлены в форме квадратного многочлена. Зависимости в виде симплекс--диаграмм позволяют оценить весь комплекс факторов, влияющих на расход цемента.
При разработке расчетного аппарата существенно как снижение количества факторов, используемых для оценки качества песка, так и возможность надежного их определения. Например, включение в число факторов удельной поверхности песка значительно упростило бы расчетный аппарат. Однако, отсутствие лабораторной базы для ее определения и приблизительность этой оценки не позволяют включить в расчетный аппарат этот показатель. Показано, что в качестве факторов следует принять данные рассева песка по стандартным ситам, а в качестве критерия оптимизации — расход цемента при заданной прочности бетона и удобоукладываемости бетонной смеси — характеристиках, которые надежно могут быть определены в лаборатории завода.
Ранжированием факторов, оценивающих качество песка, установлено, что количество цементного теста в бетоне слитной структуры более чем на 90 % определяется гранулометрией песка.
Расчетный аппарат, устанавливающий зависимость расхода цемента от марки бетона, удобоукладываемости бетонной смеси и гранулометрии песка, позволяет решить две основные задачи: оценить качество предполагаемого к использованию песка (чаще всего параллельно с решением транспортной задачи) и установить гранулометрию оптимального песка для конкретного производства. Наличие расчетного аппарата позволяет также решить ряд промежуточных задач, например, оптимизировать состав песка поставкой его с двух карьеров с последующим их перемешиванием в процессе приготовления бетонной смеси, оценить целесообразность получения фракционированного песка на конкретном карьере и др.
Номенклатура оборудования по обогащению и классификации песков определяется рядом факторов, наиболее важными из которых являются состав исходного сырья, способ его добычи и требования потребителей.
Наиболее простая схема получается, когда исходное сырье представлено крупными чистыми и стабильными по составу песками, а потребители нуждаются только в одной их категории.
Эта схема используется на ряде обогатительных фабрик песчано-гравийных карьеров. Обычно в ней задействован виброгрохот, отделяющий гравий и спиральный классификатор, в котором производится промывка и обезвоживание песка до уровня влажности, позволяющего его транспортировку.
Еще более простая схема — когда песчаная пульпа вместо обезвоживания подается в зумпф, откуда насосом направляется на карту намыва.
Если исходное сырье добывается экскаватором и представлено средними и мелкими песками, а необходимо получить, например, 3 вида песков: крупные (обогащенные) для производства тяжелых бетонов, мелкие для строительных растворов и очень мелкие для пенобетонов — технологическая схема должна включать комплекс оборудования для выполнения следующих операций:
— подача и дозирование исходного песка перед обогащением для обеспечения стабильного режима работы всего обогатительного комплекса;
— смешивание песка с водой и дезагрегация — очистка зерен песка от прилипших к ним глинистых, илистых частиц и разрушение слипшихся комков;
— грохочение для отделения от песка включений гравия, комовой глины и др., в том числе и для того, чтобы предотвратить попадание в гидроклассификаторы крупных частиц, которые могут забить его входные и выходные отверстия;
— разделение песка на 2 группы (крупный и мелкий);
— сгущение гидросмеси, содержащей мелкие фракции песка с отделением пылевидных и глинистых частиц;
— обезвоживание песка;
— складирование песка в бункерах или на открытых площадках с фильтрующим основанием.
Кроме указанных операций обычно требуется производить осветление оборотной воды и складирование отходов.
В ряде случаев возможно сократить перечисленный комплекс операций. Так, на гидромеханизированных карьерах нет необходимости в операциях по подготовке исходной пульпы и дезагрегации песка, поскольку они осуществляются в процессе добычи и гидротранспорта исходного сырья.
Практика эксплуатации установок по обогащению песков показала, что наиболее надежная и управляемая технологическая схема обеспечивается, если исходная гидросмесь подается в самую верхнюю точку расположения оборудования и затем проходит через весь комплекс самотеком без перекачивания.
На основе технико-экономического анализа и экспериментальных работ, проведенных, в основном, ЦНИИС Минтрансстроя и ВНИПИИстромсырье Минстройматериалов, была разработана, изготовлена и введена в промышленную эксплуатацию технологическая линия по переработке песчано-гравийной смеси, позволяющая получать пески 2 фракций.
Разумеется, это не полностью решает вопросы получения фракционированного песка, но отмыв глинистых частиц и разделение песка на 2 фракции — крупную и мелкую — могут считаться определенным сдвигом в получении песков требуемого качества.
Технологическая линия (рис. 4.13) включает приемный бункер 1, качающийся питатель 2, ленточный конвейер 3, пульпообразователь 4, конический гидрогрохот 5 с лотком для обезвоживания гравия 6, склад гравия 7, гидроклассификатор 8, виброобезвоживатель 9, штабелеукладчик 10, склад обогащенного песка (или бункер-накопитель) 11, тонкослойный сгуститель 12, спиральный классификатор 13, штабелеукладчик 14, склад мелкого песка (или бункер-накопитель) 15, пруд-отстойник 16, водяной насос 17. подающие 18 и отводящие 19 трубопроводы.
Обогащение и классификация песков

Порядок работы технологической линии:
— Исходная песчано-гравийная смесь (ПГС) экскаваторами из забоя грузится в автосамосвалы, которые доставляют и разгружают ее в приемный бункер. Питатель дозирует подачу ПГС на ленточный конвейер, транспортирующий ее в пульпообразователь, куда в заданном объеме непрерывно поступает чистая вода по трубопроводу.
— Мешалка внутри пульпообразователя разрыхляет и равномерно перемешивает ПГС с водой, а также дезагрегирует смесь, т.е., отделяет от зерен песка и гравия прилипшие глинистые и илистые частицы. Полученная гидросмесь самотеком поступает на конический гидрогрохот, в котором из песка отделяется гравий и комовая глина, обезвоживаемые в лотке с ситом и складируемые в конус.
— Из гидрогрохота песчаная пульпа поступает в гидроклассификатор, в котором песок разделяется на 2 фракции. Крупный песок подается на обезвоживатель, затем с влажностью около 16% транспортируется штабелеукладчиком на склад или в бункер. Мелкий песок из сливного патрубка гидроклассификатора поступает самотеком в тонкослойный сгуститель, где из песка выделяются пылевидные и глинистые частицы. Затем песок обезвоживается в спиральном классификаторе и штабелеукладчиком транспортируется на склад или в бункер.
— Слив Из под лотка виброобезвоживателя, из тонкослойного сгустителя и спирального классификатора поступает самотеком в пруд-отстойник по трубопроводу.
— Из пруда осветленная вода подается насосом в пулыюобразователь и гидроклассификатор для создания восходящего потока.
Обогащение и классификация песков