Статьи

Щебень относится к разряду основных строительных материалов. Ни одна стройка, маленькая или масштабная, относящаяся к любой строительной отрасли, не обходится без  щебня. Производство многих строительных конструкций в заводском исполнении также требует его применения. Существует много разновидностей этого материала. В зависимости от исходного сырья щебень бывает:

• известняковый
• доломитовый
• гранитный
• гравийный.

Каждый из этих материалов получается в результате дробления определенной горной породы. Так, щебень известняковый производят из известняка, доломитовый – из доломита, гранитовый – из гранита. А вот гравийную щебенку получают путем измельчения крупного гравия или дроблением скальной породы.

Как отличить различные виды щебня

Визуально отличить различные виды заполнителей сможет не всякий специалист, а тем более обыватель. Для определения разницы между материалами надо знать их свойства. Основными характеристиками дробленого материала являются:

• прочность на сжатие, по этому показателю обозначают марку щебня;
• плотность, средняя величина составляет от 1,4 до 3 г/см3;
• фракции, щебенку сортируют по размерам зерен после просеивания через сита с различными размерами ячеек;
• лещадность, этот показатель определяет процент содержания в общей массе неликвидных зерен плоской и игольчатой формы; наиболее приемлемой для строительных работ считается кубовидная форма щебня;
• морозостойкость – очень важный показатель, особенно в дорожном строительстве; указывает количество циклов замораживания и оттаивания.

Основные свойства щебенки из известняка

Чаще всего переработка горной породы происходит рядом с карьером, в котором ее добывают. Известняк дробят и, пропуская через сита, получают три основных фракции:

• 5-20 мм - мелкая;
• 20-40 мм - средняя;
• 40-70 мм – крупная.

Зерна размером выше 70 мм считаются нестандартными и используются, как бутовый камень или перерабатываются вторично. Наиболее востребованной является фракция средняя щебня с размером зерна от 20 мм до 40 мм. По прочности щебень известняк подразделяется на четыре марки, в которых цифрами обозначен показатель испытания материала на сжатие в кг/см2:

• М200;
• М300-М600;
• М600-М800;
• М800-М1200;
• М1200-М1400.

Поскольку данный материал в основном используется в дорожном и строительстве, то для него очень важным является такой показатель, как коэффициент уплотнения известнякового щебня 20-40. Его величина должна быть в районе от 1,01 до 1,52 тонн/м3. По этой величине можно рассчитать потребность в материале для производства того или иного вида работ. Для устройства щебеночной подушки под верхнее дорожное или тротуарное покрытие этот показатель очень важен, так как основание должно получиться максимально плотным и хорошо утрамбованным.

Следующий, не менее значительный показатель - это удельный вес щебня. В соответствии с требованиями государственных стандартов эта величина должна находиться в пределах от 1260 кг/м3 до 1320 кг/м3, при водопоглощении в 1 – 2,2 процента. Лещадность считается нормальной, когда ее размер варьируется в пределах 11-12%. Чем меньше эта величина, тем более качественной считается щебенка.
Снижают ее использованием для дробления роторных дробилок вместо конусных.

Многие путают такие понятия, как удельный вес и объемный вес щебня известнякового. Удельный вес материала определяется в его уплотненном состоянии, тогда как объемный – в свободном. Многие материалы с высокой плотностью имеют одинаковый размер удельного и объемного веса, тогда как, для сыпучих – он всегда разный. Зная объемный вес материала и коэффициент уплотнения, можно легко высчитать еще одну характеристику – плотность щебня известнякового, и наоборот.

Сфера использования известнякового щебня

По своим природным качествам щебенка из известняковых горных пород, основу которых составляет карбонат кальция, широко применяется в дорожном строительстве, благодаря его высокой уплотняемости и удобоукладываемости. Его используют для обустройства автотрасс , при строительстве тротуаров, пешеходных переходов, внутриплощадочных дорог.

Кроме того, известняковый щебень используется в качестве основного сырья при производстве негашеной извести и портландцемента, а также для выполнения:

• Облицовочных работ.
• Фундаментных, бетонных и железобетонных конструкций. Для сооружения фундаментов, но надо знать состав грунта. Природа известняка щелочная, поэтому в кислой среде он быстро разрушается.
• Дренажных систем.
• Ландшафтного дизайна.

Цветовые возможности щебня сделали его востребованным при обустройстве придомовых и дачных территорий. Его используют для создания малых архитектурных форм, предметов садового декора, бетонных скульптурных композиций. Известняковый щебень мелкой фракции часто используют при оформлении цветочных клумб, а также для формирования фактурных штукатурных растворов. Ими декорируют фасады зданий, цокольные части беседок, пергол, ограждений. Разноцветным щебнем отсыпают садовые дорожки, прибрежную территорию водоемов, ручейков.

В сравнении с гранитным, доломитовым и другими видами высокопрочных сыпучих материалов, известняковый щебень выигрывает в стоимости и распространен более широко. Поэтому его использование так популярно.

Авторы:

Дружбин Г.А., Карапира Н.И., Кузнецов И.О.,Чудновцев В.И.

Изобретение относится к способам переработки известняка, используемого для производства извести, применяемой предприятиями химической промышленности как технологическое сырье, в металлургической промышленности в качестве флюсов. Техническим результатом является увеличение производительности процесса при одновременном повышении качества продукта. Способ переработки известняка включает дробление рудной массы до образования кусков с размерами не более 300 мм, сухое обогащение измельчением и классификацией до основной фракции продукта 70 - 150 мм в количестве 60-70% от общей массы известняка, определение перед обжигом массовой доли каждой конкретной фракции по формуле: Х = =100•М₁/М, где: Х - массовая доля конкретной фракции, %, М₁-масса известняка, прошедшего через сито с заданным размером отверстий, кг, М - масса пробы известняка, кг, и обжиг в режиме противотока сверху вниз последовательно в трех технологических зонах: зоне подогрева с температурой до 900° С, зоне собственно обжига с температурой 900 - 1200^oС и зоне охлаждения с температурой 40 - 70°С. Причем дополнительно осуществляют классификацию до фракций 40-70 мм и 20-40 мм, а массовая доля кусков известняка размером более 150 мм составляет не более 5%, а размером менее 70 мм - не более 30%. 3 з.п.ф-лы.

Формула изобретения

1. Способ переработки известняка, включающий дробление рудной массы, сухое обогащение и обжиг, отличающийся тем, что дробление рудной массы ведут до образования кусков с размерами не более 300 мм, а сухое обогащение осуществляют измельчением и классификацией до основной фракции продукта 70 - 150 мм в количестве 60 - 70% от общей массы известняка, перед обжигом определяют массовую долю каждой конкретной фракции по формуле: Х = 100•М₁/М, где Х - массовая доля конкретной фракции, %; М₁- масса известняка, прошедшего через сито с заданным размером отверстий, кг; М - масса пробы известняка, кг, а обжиг ведут в режиме противотока сверху вниз последовательно в трех технологических зонах: зоне подогрева с температурой до 900^oC, зоне собственно обжига с температурой 900 - 1200^oC и зоне охлаждения с температурой 40 - 70^oC.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют классификацию до фракций 40 - 70 мм и 20 - 40 мм.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что массовая доля кусков известняка размером более 150 мм составляет не более 5%.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что массовая доля кусков известняка размером менее 70 мм составляет не более 30%.

Описание

Изобретение относится к способам переработки известняка, используемого для производства извести, применяемой предприятиями химической промышленности как технологическое сырье и в металлургической промышленности в качестве флюсов. В дробленом виде известь комовая технологическая используется в строительстве, для нейтрализации кислых стоков, для раскисления почв (при осенней и весенней вспашки) и в качестве добавки в корм домашним животным и птицам.

Известняк добывается из горной массы в комовом виде и представляет собой куски неправильной произвольной формы. Известняк неогнеопасен, с водой не взаимодействует. Выделяющаяся при дроблении известняка пыль не является токсичной.

Процесс сухого обогащения известняка не оказывает вредных воздействий на окружающую среду.

Известен способ переработки известняка, сущность которого заключается в том, что измельчение известняка проводят до содержания фракции 1 мм не менее 90% (RU, 2069648, C 04 B 2/10, 1996).

Недостатком известного способа является то, что в обжиговую печь загружают в основном мелкие фракции шихты, что приводит к получению продукта неудовлетворительного качества.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ переработки известняка, включающий дробление рудной массы, сухое обогащение и обжиг, в котором фракцию менее 20 мм отсеивают при помощи грохота, а в печь направляют кусковой материал крупностью менее 60 мм (RU, 2101243, C 04 B 2/10, 1998).

Недостатками данного способа является необходимость использования в качестве кусковых материалов только таких, в которых разность верхнего и нижнего размеров кусков составляет не более 21 мм, что обусловливает трудоемкость и длительность процесса и, как следствие, приводит к снижению производительности процесса в целом.

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение производительности процесса при одновременном повышении качества продукта.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки известняка, включающем дробление рудной массы, сухое обогащение и обжиг, согласно изобретению, дробление рудной массы ведут до образования кусков с размерами не более 300 мм, сухое обогащение осуществляют измельчением и классификацией до основной фракции продукта 70-150 мм в количестве 60-70% от общей массы известняка, перед обжигом определяют массовую долю каждой конкретной фракции по формуле: X = 100•M₁/M, где X - массовая доля конкретной фракции, %; M₁- масса известняка, прошедшего через сито с заданным размером отверстий, кг; M - масса пробы известняка, кг; а обжиг ведут в режиме противотока сверху вниз последовательно в трех технологических зонах: зоне подогрева с температурой до 900^oC, зоне собственно обжига с температурой 900-1200^oC и зоне охлаждения с температурой 40-70^oC.

Оптимальными условиями переработки известняка являются следующие: - дополнительно осуществляют классификацию до фракций 40-70 мм и 20-40 мм; - массовая доля кусков известняка размером более 150 мм составляет не более 5%; - массовая доля кусков известняка размером менее 70 мм составляет не более 30%.

Заявленное техническое решение соответствует условиям патентоспособности "Новизна", "Изобретательский уровень" и "Промышленная применимость", поскольку совокупность признаков: дробление рудной массы, сухое обогащение и обжиг, причем, согласно изобретению, дробление рудной массы ведут до образования кусков с размерами не более 300 мм, сухое обогащение осуществляют измельчением и классификацией до основной фракции продукта 70-150 мм в количестве 60-70% от общей массы известняка, перед обжигом определяют массовую долю каждой конкретной фракции по формуле: X = 100•M₁/M, где X - массовая доля конкретной фракции, %; M₁- масса известняка, прошедшего через сито с заданным размером отверстий, кг; M - масса пробы известняка, кг, а обжиг ведут в режиме противотока сверху вниз последовательно в трех технологических зонах: зоне подогрева с температурой до 900^oC, зоне собственно обжига с температурой 900-1200^oC и зоне охлаждения с температурой 40-70^oC, при этом для оптимального достижения указанного выше технического результата дополнительно осуществляют классификацию до фракций 40-70 мм и 20-40 мм, массовая доля кусков известняка размером более 150 мм составляет не более 5%, а массовая доля кусков известняка размером менее 70 мм составляет не более 30%, обеспечивает неочевидный результат - увеличение производительности процесса при одновременном повышении качества продукта.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Известняк, доставляемый с карьера месторождений, направляют на дробильно-сортировочную фабрику.

Дробление рудной массы ведут до образования кусков с размерами не более 300 мм, затем осуществляют сухое обогащение измельчением и классифицируют до основной фракции продукта 70-150 мм в количестве 60 - 70% от общей массы известняка, перед обжигом определяют массовую долю каждой конкретной фракции по формуле: X = 100•M₁/M, где X - массовая доля конкретной фракции, %; M₁- масса известняка, прошедшего через сито с заданным размером отверстий, кг; M - масса пробы известняка, кг.

Пробу известняка, отобранную для анализа, пропускают через сито с размером отверстий 70 мм. Отсеянный известняк взвешивают. Известняк, оставшийся на сите, пропускают через сито с размером отверстий 150 мм. Известняк, не прошедший через сито, взвешивают. Массовую долю кусков размером менее 70 мм вычисляют по вышеприведенной формуле.

Аналогично проводят анализ на массовую долю кусков известняка размером более 150 мм.

По согласованию с потребителем в случае технологической необходимости дополнительно осуществляют классификацию известняка до фракций 40-70 мм и 20-40 мм.

Классификация переработанного известняка по фракциям 70-150 мм, а в случае необходимости - 40-70 мм и 20-40 мм является оптимальной и приводит к повышению качества известняка, т. к. обеспечивает возможность дальнейшего производства извести с минимальными потерями сырья - переработанного в соответствии с предлагаемым способом известняка.

В дальнейшем переработанный известняк направляют на обжиг с целью производства из него извести.

Процесс обжига происходит в шахтной известково-обжигательной печи, работающей по принципу противотока.

Шахтная печь представляет собой установленную вертикально на фундаменте шахту, снабженную в верхней части устройством для загрузки исходного материала, а в нижней - механизмом для выгрузки продукции.

Подготовленный известняк загружают в шахту.

Движущийся в шахте сверху вниз известняк проходит последовательно три технологические зоны: зону подогрева высотой 7 м, зону собственно обжига высотой 7,5 м и зону охлаждения высотой 3,5 м.

В зоне подогрева происходит нагревание известняка от температуры окружающей среды до 800-900^oC за счет тепла движущихся из зоны обжига газообразных продуктов. В зоне собственно обжига происходит горение природного газа и разложение известняка на известь, углекислый газ при температуре 900-1200^oC.

Температуру в зоне обжига поддерживают за счет сжигания природного газа, который поступает в печь через пять газовых балок, расположенных на одном уровне.

В зоне охлаждения температуру извести снижают движущимся снизу вверх холодным воздухом до 40-70^oC.

Используют печь производительности 150 т/сутки с полезным объемом вместимости шахты 214 м³. Поперечное сечение шахты щелевидное.

Загрузочное устройство печи состоит из скипового подъемника с электрической лебедкой, приемного бункера с крышкой и двух течек. Заданный уровень загрузки шихты поддерживается радиоактивным указателем уровня, сблокированным с механизмом загрузки.

Выгрузку извести из печи производят выгрузным механизмом непрерывного действия очелкового исполнения. Величину выгрузки регулируют с помощью кулисы кривошипа и изменения числа ходов очелка вариатором.

Природный газ при давлении 2-45 кПа (0, 02-0,45 ати) подают в печь с проходом через сужающее устройство для замера расхода. Далее газ распределяют по балкам с одновременным регулированием давления.

Воздух для горения подают в нижнюю часть печи под балки за счет разрежения в печи, создаваемого дымососом. Печной газ из печи удаляют из печи дымососом.

Производительность процесса увеличивается за счет повышения активности извести, получаемой из известняка, переработанного по предлагаемой технологии.

По качественным показателям полученный известняк соответствует следующим нормам: массовая доля веществ, нерастворимых в соляной кислоте - не более 5%; массовая доля карбоната кальция - не менее 91%; размер кусков 70-150 мм, 40-70 мм и 20-40 мм; массовая доля кусков размером более 150 мм - не более 5%; массовая доля кусков размером менее 70 мм - не более 30%.

Таким образом, переработка известняка предлагаемым методом позволяет получить качественное сырье для производства извести и повысить производительность в цикле производства: переработка известняка - получение извести.

Известняковый щебень

Известняк используют в сферах народного хозяйства чаще всего. Как пример, в качестве флюса, который нужен для изготовление портландцемента, при производстве соды и минеральных удобрений. Известняковый щебень применяют в полиграфической промышленности, для придания стеклу стойкости к высоким температурам. Щебень известняковый применяется в дорожном, жилищном и промышленном строительстве.

Щебень известняковый состоит из карбоната кальция и кальцита. Кальцитовые отложения в основном образуются в природных условиях за счет простейших микроорганизмов и останков древних животных.

Щебень известняковый имеет такие важные для строительства свойства, стойкость к сильным морозам и высокая прочность.

Щебень известняковый - это камни от тёмно-серого до белого или желтоватого цвета. Разная окраска объясняется наличием в щебне различных примесей, полученных известняковым щебнем от магния, цинка, окиси железа, кварца, глины. Качество известнякового щебня напрямую зависит от количества примесей в нём. Качество известнякового щебня, определяется такими же показателями, как и у гранитного щебня.

В строительстве дорог часто использует известняковый щебень. Применяется в качестве подушки при подготовке строительства дорог. Очень широкое применение известняковый щебень получил в производстве ЖБИ, в качестве незаменимого наполнителя. Использование известнякового щебня существенно снижает себестоимость строительства или общую сметную стоимость ЖБИ и товарного бетона.