Производство щебня: Дробление и грохочение. Как добывают щебень

Министерство транспортного строительства СССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
(СОЮЗДОРНИИ)

Москва - 1971

Предисловие

Применение щебня кубовидной формы в верхних слоях дорожных одежд способствует созданию более устойчивой структуры материала, обеспечивая необходимую шероховатость и сдвигоустойчивость покрытия. Однако производство такого щебня сопряжено с рядом технических трудностей, особенно получение щебня из гравия, который разнообразен по своему петрографическому составу.

В целях получения щебня улучшенной формы в Союздорнии проведены исследования по изучению процесса дробления массивных горных пород, разработана технология производства такого щебня и даны практические рекомендации.

В дальнейших исследованиях были изучены процессы дробления рыхлых пород, разных по своему литологическому составу. Результаты этих работ были положены в основу «Рекомендаций по технологии производства щебня улучшенной формы из гравия».

Замечания и пожелания просьба направлять по адресу: Московская обл., Балашиха - 6, Союздорнии.

ЗАМ. ДИРЕКТОРА СОЮЗДОРНИИ
кандидат технических наук Ю. Мотылев

Выбор сырья для производства щебня
улучшенной формы из гравия

1. Качество сырья - один из важнейших факторов, определяющих технологию производства щебня улучшенной формы. Свойства перерабатываемых горных пород оказывают большое влияние на выбор специального оборудования.

Форма зерен щебня зависит от текстурно-структурных свойств, минералогического состава и степени выветривания перерабатываемых массивных горных пород.

4. При дроблении гравийно-валунного материала влияние петрографического состава на форму щебня то же, что и при измельчении массивных пород. Количество кубовидных зерен в щебне из гравия находится в таком же соотношении, в каком содержатся те или другие виды горных пород.

5. Общее количество лещадных зерен в щебне из гравия можно выразить следующим уравнением:

где n 1 - количество зерен в щебне данной горной породы, % по весу;

N л 1 - содержание лещадных и плоских зерен в данной горной породе;

K - коэффициент, учитывающий крупность исходного материала.

6. Для ориентировочного определения формы щебня при дроблении гравийно-валунных пород отбирают пробы материала.

Группа горных пород	Горные породы	Структурно-текстурные свойства	Ориентировочное содержание нещадных и игловатых зерен в щебне, % по весу
	Изверженные: граниты, лабродориты, диориты, андезиты, габбро	Крупно- среднезернистые горные породы с размерами зерен 3 мм; текстура - массивная	12 - 35
	Изверженные: граниты, сиениты, андезиты, диориты, базальты. Осадочные и метаморфические: песчаники, известняки, доломиты, мраморы	Средне- среднемелкозернистые горные породы с размерами зерен 5 - 0,2 мм, а также частично кристаллические пористые породы; текстура - массивная	20 - 40
	Изверженные; микро граниты, микрогаббро, микродиабазы, микродиориты, вулканические стекла, кварциты Осадочные и метаморфические: афанитовые известняки, окремненные известняки, кремнистые породы, кремний - микрокварциты, гранито-гнейсы	Породы плотной (афонитовые) мелкозернистой и стекловатой структуры с размером зерен 0,2 мм; текстура - массивная	40 - 60
	Слоистые и рассланцеватые горные породы любого генезиса и минералогического состава: гранито-гнейсы, гнейсы, слоистые известняки, доломиты, сланцы и т.д.	Полнокристаллические и частично кристаллические породы средне- и мелкозернистой структуры; текстура слоистая, сланцеватая	Свыше 50

Пробу делят на фракции и каждую фракцию разбирают на основные типы горных пород, входящих в одну из групп, приведенных в п. . После этого гравий каждой группы тщательно осматривают, при необходимости еще подразделяют на отдельные виды и определяют их количество. В частности, в изверженных породах I группы желательно выделить куски камни из крупнозернистого гранита, дающего наибольший процент кубовидных зерен. При разработке карбонатных пород рекомендуется выделять окремненные разности, которые при дроблении размельчаются в зерна плоской формы. Затем подсчитывают процентное содержание отдельных горных пород в материале. По этим данным и по значениям табл. определяют предполагаемое содержание плоских и игловатых зерен в щебне из гравия по формуле, приведенной выше. Коэффициент K можно принять по табл. .

Размер фракций в горной массе, мм	Количество зерен в горной массе, % по весу	Значение K
Крупнее 100
40 - 100
40 - 100		1,15

7. При общей ориентировочной оценке качества сырья необходимо учитывать следующее:

Получить из гравия наибольшее количество щебня кубовидной формы можно при большом содержании в исходном материале крупнозернистых гранитов;

Щебень неудовлетворительной формы, т.е. наибольший процент нещадных зерен, получают в том случае, когда в исходной горной массе содержится большое количество материала со сланцеватой структурой, а также из окремненных пород и кремния;

Для производства щебня улучшенной формы рационально использовать только отдельные фракции, в которых содержится наименьшее количество пород, дающих при дроблении плоские зерна.

Выбор дробильного оборудования
и режим его работы

8. Парк дробильных машин главным образом составляют щековые, конусные и валковые дробилки и выпускаемые в последнее время отечественно; промышленностью роторные дробилки.

9. По данным исследований Союздорнии, ВНИИнеруда, ВНИИжелезобетона для получения щебня кубовидной формы целесообразно применять:

при дроблении неабразивных горных пород - роторные дробилки;

при дроблении абразивных пород - короткоконусные дробилки типа КМД-1200, КМД-1750, дающие большее количество щебня кубовидной формы, чем щековые и валковые дробилки. Однако короткоконусные дробилки не всегда обеспечивают необходимое качество щебня.

10. При переработке рыхлых массивных горных пород рекомендуется применять:

Роторные дробилки, если неабразивных пород в исходном материале содержится более 75 % по весу;

Короткоконусные, щековые дробилки, если в горной массе содержится более 25 % абразивных пород. Причем после дробления на этих машинах щебень, как правило, необходимо исправлять.

11. Из щековых Дробилок рекомендуются дробилки тина СМ-186А, которые устанавливают на последней стадии дробления. В этом случае обеспечивается высокое содержание щебня кубовидной формы вследствие ограничения размеров разгрузочного отверстия.

12. На форму щебня существенно влияет режим работы и состояние рабочих органов дробилки.

а) дробильная камера щековой дробилки должна загружаться полностью и непрерывно. Равномерная непрерывная загрузка дробилки обеспечивает большую степень измельчения и уменьшает содержание в дробленом щебне зерен лещадной и игловатой формы на 10 - 15 % в зависимости от свойств горной породы, крупности, формы исходного материала и т.п.

Для непрерывного режима дробления необходимо устанавливать автоматические регуляторы питания дробилок.

При неполной загрузке дробилки количество лещадных и игловатых зерен возрастает. С уменьшением крупности загружаемого материала повышается количество кубовидных зерен в дробленом материале.

Большое количество лещадных и игловатых зерен в исходном материале, размер которых больше размера разгрузочной щели, улучшает качество формы зерен продукта дробления;

б) в каждом отдельном случае оптимальная ширина разгрузочной щели должна быть определена с учетом максимального выхода щебня кубовидной формы.

Исследованиями установлено, что с уменьшением ширины разгрузочного отверстия щековых дробилок форма щебня улучшается, но одновременно уменьшается производительность и увеличивается выход отходов дробления.

Например, при работе дробилки в замкнутом цикле с размером ячеек сита грохота 18×18 мм оптимальная ширина разгрузочного отверстия (щели) составляет 10 мм, при этом содержание в щебне зерен лещадной и игловатой формы уменьшается на 6 - 8 % по весу.

При увеличении или уменьшении ширины разгрузочной щели производительность уменьшается на 10 - 15 %, а выход отходов дробления (фракции 0,5 мм) и щебня лещадной и игловатой формы зерен увеличивается на 5 - 6 %. Поэтому при пусконаладочных работах следует устанавливать опытным путем оптимальный режим работы дробилок.

13. Для определения оптимального режима работы дробилки по кривым типовых характеристик зернового состава продуктов дробления находят размер разгрузочной щели, а затем для опытного дробления устанавливают три размера щели: первый - несколько меньше расчетного; второй - расчетный и третий - несколько больше расчетного.

14. Из дробленого щебня отбирают по ГОСТ 8269-84 пробы на зерновой состав (в том числе фракцию до 5 мм) и на содержание зерен лещадной и игловатой формы. При необходимости разгрузочную щель уменьшают или увеличивают и опять проводят опытное дробление. По полученным данным выбирают наивыгоднейший размер разгрузочного отверстия.

Наименьшее количество лещадных зерен в продукте дробления получается при ширине разгрузочной щели в 2 - 2,5 раза меньшей крупности исходного продукта, при i ≤ 3,0, причем наименьшее их содержание отмечается в средних фракциях.

15. При работе дробилок необходимо следить за износом зубьев рифлений дробильных плит. Износ зубьев более чем на 2/3 первоначальной высоты приводит к значительному увеличению зерен щебня лещадной и игловатой формы. Изношенные плиты необходимо своевременно заменять.

Для первичного дробления, при котором форма зерен щебня не имеет большого значения, можно допускать несколько повышенный износ зубьев рифления дробящих плит.

18. Форма и размер рифлений дробящих плит оказывают большое влияние на форму щебня.

Для получения щебня кубовидной формы целесообразно использовать дробящие плиты с мелкими треугольными рифлениями (ГОСТ 13757-68), шаг которых соответствует ширине разгрузочной щели при соотношении высоты рифлений к шагу рифлений 1:2.

При таком режиме работы щековой дробилки увеличивается выход щебня кубовидной формы, а процентное содержание сверхмерного материала в продукте дробления будет минимальным.

17. Нецелесообразно применять выпуклую футеровку для подвижной щеки в том случае, если в дробимом материале содержится значительное количество кусков, близких по величине к размеру загрузочного отверстия, так как выпуклость футеровки ухудшает условия захвата крупных кусков.

18. При дроблении горных пород конусными дробилками для улучшения формы зерен щебня из гравия рекомендуется предусматривать те же мероприятия, что и при дроблении щековыми дробилками (т.е. непрерывная и полная загрузка камеры дробления и т.д.); дробилка должна работать в замкнутом цикле с виброгрохотом. На этом виброгрохоте не допускается сортировка продуктов дробления других машин. Опытом установлено, что наибольший эффект в улучшении формы щебня из гравия достигается, когда на последней стадии дробления устанавливают среднеконусные дробилки типа КСД-1200А, КСД-1750А или короткоконусные дробилки мелкого дробления КМД-1200, КМД-1750 с большой параллельной зоной и с оптимальной шириной разгрузочной щели.

Способы исправления формы щебня

19. Форму щебня исправляют специальными машинами-грануляторами, в качестве которых рекомендуется использовать: отбойно-центробежные дробилки типа ОЦД-100, имеющие следующие технические характеристики:


Диаметр ротора, мм
Количество бил, шт.
Число оборотов ротора, об/мин
Средняя производительность, т/час
Вес дробилки, т
Цена, руб.

20. Для грануляции щебня дробилки должны работать с определенным числом оборотов ротора - 200 - 400 об/мин, в зависимости от содержания лещадных зерен в исходном материале (рис.). При таком режиме дробления форма зерен щебня улучшается (содержание в щебне зерен кубовидной формы доводится до 85 - 90 %) и снижается износ рабочих органов дробилки.

В то же время грануляция щебня, наряду с улучшением формы зерен и выхода мелких фракций, приводит к частичному измельчению материала, т.е. образованию мелочи (0 - 5 мм). Так, например, при 200 об/мин ротора содержание зерен менее 5 мм составляет 10 % от всего объема материала, а при 250 об/мин - 14 %. Поэтому в каждом отдельном случае выбор оптимального режима работы дробилок ударного действия должен быть экономически обоснован. Степень дробления должна быть в пределах i ≤ 3,0 - 3,5.

1 - гранит; 2 - песчаник; 3 - гравий.
N - содержание зерен лещадной формы в исходном материале, % по весу

21. Грануляторы необходимо устанавливать на последней стадии дробления, в основном при работе дробилок в замкнутом цикле. После грануляции щебень вторично классифицируется по крупности на грохотах и очищается, а затем отправляется на склад готовой продукции.

22. Схема более совершенной технологии производства щебня улучшенной формы, предложенная Союздорнии, показана на рис. . По этой технологии готовая продукция - щебень - поступает на виброгрохот для классификации по крупности и сепарации по форме зерен, где зерна кубовидной формы отделяются и направляются на склад готовой продукции, а лещадные и игловатые зерна направляются в дробилку-гранулятор для исправления формы.

Рис. 2. Технологическая схема Союздорнии производства
щебня кубовидной формы

23. Сепарацию щебня рекомендуется производить на виброгрохотах обычной конструкции со щелевидными ситами. Размеры ячеек сит подбирают с учетом выделения из исходного материала зерен кубовидной формы. Ширина ячейки щелевидных сит должна быть примерно в 2,2 раза меньше среднего диаметра фракции щебня, а длина ячейки - от 30 до 250 мм, в зависимости от крупности щебня, диаметра и качества проволоки, из которой сделано сито. Длина сита должна быть не менее 2 м, угол наклона от 2 до 8°.

24. Конструкция сит может быть различной. Из-за значительной загрязненности гравийной массы для сортировки щебня из гравия фракции 5 - 10, 10 - 20 мм и отходов 0 - 5 мм по крупности и форме зерен целесообразно использовать плетеные проволочные сита с квадратной или ромбовидной формой ячейки (рис. , а, б), которые благодаря амортизирующим свойствам самоочищаются в процессе работы виброгрохота.

25. Плетеное сито может быть изготовлено на обычном плетельном станке на щебеночном заводе *) .

*) Сбитнев А.С., Беленький Я.Г., Басс А.И. Проволочные сетки и ленты. М., Металлургиздат, 1963.

При плетении сетки применяют шнек, напоминающий витую пружину, толщина стенок которого равна от 4 до 10 мм. По внутреннему диаметру шнек имеет небольшую конусности с расширением в сторону сбега спирали. Внутри шнека вращается плоский нож длиной до 400 мм и толщиной 2,5 - 4,5 мм, на который и навиваются спирали (рис. , в).

Рис. 3. Конструкции плетеных сит с квадратной ячейкой
для сортировки щебня по крупности (а), ромбовидной ячейкой для
сепарации щебня по форме зерен фракции 10 - 20 мм (б) и механический
станок для плетения сетки (в):

1 - спираль сита; 2 - ячейка; 3 - шнек; 4 - нож;
В и b - внешний и внутренний диаметр шнека:
l - длина ножа; a - ширина ножа; h - толщина ножа; T - шаг спирали

Поверхность ножа и шнека должна быть гладкой, а углы ножа закруглены. Величина разворота ножа зависит от качества проволоки, т.е. переднюю часть ножа поворачивают вокруг оси на 160°, а конец его поворачивают на меньший угол, в зависимости от степени подгонки ножа к шнеку. В шнеке должно быть не меньше четырех витков.

Для плетеных сит с ромбовидными ячейками шаг спирали (шнека) определяют по формуле

T = n ⋅ x ,

где n - величина, равная половине суммы диагоналей ромба, имеющих отношение 1:3; 1:4; 1:5;

x - размер стороны ромбовидной ячейки сита (сетки).

Например, при изготовлении плетеного сита для сепарации щебня по форме зерен фракции 10 - 20 мм из проволоки марки СВ-08 диаметром 3 мм с удлиненной ромбовидной ячейкой шириной 7,5 мм и длиной 24 мм (см. рис. , б) шаг спирали равен Т = n ⋅ х = 1,25×13 = 15,5 мм; внешний диаметр шнека равен 36 мм, внутренний - 27 мм, длина ножа принята 380 мм, ширина - 26 мм, толщина - 4 мм.

Для плетеных сит с квадратными ячейками шаг спирали (шнека) определяют по формуле

где Т - шаг спирали;

d - диаметр проволоки.

Плетеное сито имеет большую площадь живого сечения по сравнению со штампованным ситом; засоренность всего сита в работе небольшая - 2 - 3 % площади как в сухую, так и в дождливую погоду.

26. Срок службы сита зависит от крепления и натяжения, Наиболее удачное крепление плетеного сита не виброгрохоте ГУП-II с поперечным натяжением разработано на Сильницком щебеночном заводе. Готовое плетеное сито следует уложить на специальный шаблон, сделанный из деревянных брусьев. Затем по краям всей длины сита проложить с двух сторон металлические трубы диаметром 30 мм с просверленными в них насквозь отверстиями. Сито к трубе крепят проволочными скобками, которые пропускают через просверленные отверстия, а с другой стороны закрепляют металлическими скобками, плотно прижимая полотно сита к трубе. Сито с прикрепленными к нему трубами следует устанавливать на раму виброгрохота ГУП-II так, чтобы они заходили под лонжероны. Для поперечного натяжения сита используют натяжные болты (рис. ).

27. Чтобы обеспечить более продолжительный срок службы сит, необходимо регулярно осуществлять эксплуатационный контроль; своевременно, через несколько смен, подтягивать натяжные болты, прогулочные скобка

После износа сита трубы используют для крепления последующих сит.

28. Для сепарирования щебня по форме зерен (например, фракция 5 - 20 мм), его разделяют на фракции 5 - 10, 10 - 20, 5 - 15 мм и т.д. Каждая фракция сепарируется че рез щелевидные сита с шириной ячеек соответственно 3,5; 5,5; 7,5 мм. При этих размерах ячеек сит получают материал с содержанием лещадных и игловатых зерен до 15 % по весу.

29. На рис. приведена рациональная схема технологии производства щебня улучшенной формы фракции 5 - 20 мм. Как видно из схемы, исходный материал - щебень из гравия крупностью Б-20 мм - поступает на виброгрохот ГУП-III на сита: верхнее - щелевидное, с шириной ячейки (щели) 7,5 мм; среднее - квадратное, со стороной квадрата 7,0 мм, диагональю 10,0 мм.

Рис. 4. Схема крепления плетеного сита:

а - вид сбоку; б - вид сверху; в - поперечное натяжение плетеного сита на виброгрохоте ГУП-II;
1 - плетеное сито; 2 - проволочные скобки; 3 - трубы металлические; 4 - шаблон;
5 - отверстия для скобок; 6 - натяжные болты; 7 - лонжероны

Рис. 6. Схема технологии Союздорнии производства щебня кубовидной
формы зерен фракции 5 - 20 мм на трехситном виброгрохоте ГУП-III

На верхнем, щелевидном, сите из исходного материала выделяют щебень кубовидной формы фракции 10 - 20 мм (верхний продукт сита) к направляют на склад готовой продукции. На среднем, квадратном, сите верхний продукт представлен щебнем лещадной и игловатой формы фракции 10 - 20 мм, который направляется в дробилку-гранулятор ОЦД-50с или ОЦД-100 для переработки. На нижнем, щелевидном, сите щебень фракции 5 - 10 мм разделяется по форме зерен. Верхний продукт - щебень фракции 5 - 10 мм кубовидной формы - направляется на склад готовой продукции, нижний продукт - щебень фракции 5 - 10 мм лещадной и игловатой формы вместе с незначительным количеством отходов 0 - 6 мм - на переработку в дробилку-гранулятор.

После грануляции полученный материал направляют на виброгрохот для отделения гранулированного щебня и отходов.

30. Сепарация щебня по форме зерен фракции 5 - 15 мм происходит аналогично сепараций щебня фракции 5 - 20 мм с той лишь разницей, что на верхнем сите виброгрохота ГУП-III нужно установить щелевидное сито с шириной ячейки 5,5 мм для разделения по форме зерен щебня фракции 10 - 15 мм,

31. Выделение щебня лещадной и игловатой формы фракции 10 - 15 мм для переработки в грануляторе и разделение щебня по форме зерен фракции 5 - 10 мм производится на ситах с теми же размерами ячеек, что и для щебня фракции 5 - 20 мм.

8(2. Следует учитывать, что применение Дополнительного оборудования для грануляции щебня требует определенных затрат. Расчеты показывают, что себестоимость щебня фракции 5 - 20 мм с учетом грануляции увеличивается приблизительно на 8 - 10 %. При грануляции щебня фракции 20 - 40 мм имеется возможность увеличить выпуск щебня мелких фракций, отпускная цена которого выше стоимости щебня фракции 20 - 40 мм. Поэтому при получении гранулированного щебня щебеночные заводы будут иметь прибыль.

33 В типовых технологических схемах гравийно-песчаных месторождений при эксплуатации щековых, среднеконусных, короткоконусных дробилок и дробилок-грануляторов типа ОЦД-100 для получения кубовидного щебня следует соблюдать мероприятия, предусмотренные настоящими «Рекомендациями».

34. В целях улучшения формы зерен щебня из гравия технологические схемы Гравийно-песчаных заводов должны предусматривать переработку горной массы с учетом возможных колебаний крупности зернового состава исходного материала, так как при дроблении от крупности исходного материала зависит форма зерен щебня из гравия, В зависимости от этого в технологической схеме гравийно-песчаного завода должно быть предусмотрены 2 или 3 стадии дробления в замкнутом цикле с обязательным включением операций предварительного и контрольного грохочения.

35. Контрольное грохочение способствует улучшению формы зерен щебня, так как вместе с избыточным продуктом вторичному дроблению подвергается значительная часть нещадных зерен.

Размер отверстий сита контрольного грохота принимают близким к размеру выпускной щели дробилки.

Предлагаются мероприятия, обеспечивающие производство щебня улучшенной формы из гравия. Приводятся данные по оценке горных пород как сырья для производства щебня из гравия, по выбору необходимого оборудования и режиму его работы, а также рекомендации по разработке технологических схем.

Тяжело представить себе материал, который используется в строительстве чаще, чем щебень. Он является главной составляющей при производстве бетона и изделий из него. Также данный материал закладывают в фундамент строений, используют в дорожном строительстве, при сооружении плотин и прочих гидротехнических конструкций.

Рентабельность продукции

Производство щебня и его продажа принесет немалую прибыль как отдельному предприятию, так и целому региону, ведь данный строительный материал является самым рентабельным из-за своей практически нулевой себестоимости. Его цена складывается только из оплаты труда рабочих и расходов на аренду карьера или других объектов, являющихся источниками бутового камня.

Недостатки

Конечно, производство щебня, как и многих других материалов, обладает своими минусами. Самым главным является географическая составляющая – щебень и бутовый камень добывать можно не на всей территории страны. Также и сезонная – как и у иных материалов, реализация данной продукции довольно-таки сильно зависит от строительного периода, прерывающегося примерно на шесть месяцев в году на значительной части территории Российской Федерации. Это важно учитывать, осуществляя производство щебня. Разумеется, речь не идет о полном отсутствии реализации данного материала в зимний период, но основное уменьшение рынка все же можно наблюдать от 10 до 60% в различных регионах.

Достоинства

Во всем же остальном щебень входит в категорию самых непроблемных товаров. Он не портится при хранении на улице, продается быстро, в основном крупными партиями. Также его технологические допуски и условия, которые записаны в нормативной документации (ГОСТы: 22263-76; 3344-83; 26644-85; 22856-89; 18866-93; 8267-93; 5578-94; 25226-96; 8269.0-97; 8269.1-97; 7392-2002), являются либеральными, позволяют осуществлять выработку данной продукции из различных пород и даже из так называемого мусора строительного - вторичный щебень, производство которого является также перспективным.

Технология

Производство щебня не является сложным процессом. Схема изготовления указанного материала довольно таки проста.
Технология производства щебня выглядит так:

Данная продукция изготавливается путем дробления;

Затем осуществляется его сортировка по размерам.

Общая характеристика оборудования для производства щебня

Это является одним из основных вопросов. Выбор типа оборудования будет зависеть от того, какое именно сырье будет перерабатывать завод по производству щебня. К примеру, если в районе, где будет основан данный бизнес, находятся достаточные залежи известняка или гранита, то рекомендуется осуществить открытие обычного стационарного предприятия.

Но если существует немного небольших месторождений, разбросанных по региону, или имеется несколько горнодобывающих и металлургических заводов, на территории которых отвалы или шлаки скапливаются за некоторое время, либо основной частью сырья будет служить строительный мусор, то в данном случае нужно будет применять мобильный комплекс для дробления.

В результате этого оборудование для изготовления щебня подразделяют на следующие виды:

Стационарное (неподвижное). Оно производительно и дешевле в цене. Данное оборудование нуждается в меньшем персонале для обслуживания и быстро окупается. Однако оно требует аренды или возведения здания (можно и некапитального), а также привлечения внештатных специалистов-взрывотехников. Сырьевые глыбы (породы) можно получить при помощи подрыва монолитной скалы. Перевозка и переноска стационарного оборудования по производству щебня (а она потом неизбежна, так как каждое месторождение со временем истощается) – достаточно недорогой, но неудобный процесс. Это немаловажно знать при организации указанного бизнеса.
Мобильное (подвижное) оборудование меньше по производительности и при этом его цена в разы выше, но не нуждается в возведении зданий (за исключением ангаров-гаражей для хранения техники), «передвигается» своим ходом без применения специальной техники. Правда, в его обслуживании принимают участие дополнительные специалисты – в основном водители грузовых машин, которые будут задействованы в сборке и перевозке продукции к месту хранения.

Дробильное оборудование для щебня

Для лучшего понятия масштаба цен нужно обратиться к определенным цифрам. Рассмотрим, какую стоимость имеют дробилки для производства щебня средних мощностей (до 130 тонн в час) разнообразных типов.

Одним из дешевых вариантов считается щековая дробилка для щебня. Цена ее - примерно 420 000 рублей. Принцип действия – изгиб, раздавливание и стирание породы между двумя «щеками». Но при всей неприхотливости и примитивности данной машины ее простота и дешевизна имеет и обратную сторону, особенно в производстве крупных объемов.

Ведь качающаяся плита скоро истирается, поэтому ее меняют местами с неподвижной. Затем две «щеки» проходят процесс восстановления способом наплавки твердых сплавов. Данные быстроизнашивающиеся детали нуждаются в наличии запасных частей или в достаточно продолжительных перерывах в работе. Однако для небольших производств такой вариант нередко является оптимальным.

Следующим распространенным типом машин на производстве щебня являются роторные дробилки. Их цена колеблется в диапазоне от 1 950 000 до 2 450 000 рублей. Они работают по принципу дробление сырья при помощи мощного роторного мотора. Данная дробилка для щебня неприхотлива в эксплуатации. Однако по прошествии времени она нуждается в техническом обслуживании, которое заключается в перемотке провода ротора (электродвигателя).

Дробилка центробежно-ударная (по цене примерно 255 000 рублей) хорошо подходит для основного (или сопутствующего) производства мелкофракционного щебня по ГОСТ-3344-83.

Она может использоваться как добавочное оборудование, создающее сырье для предприятий по производству высококачественного бетона и асфальта. Конечно, данное дробильное оборудование для щебня позволяет производить и материал крупнее.

Однако так использовать ее нерационально, ведь она предусматривалась изначально как раз под мелкую фракцию.

Дорогостоящими являются конусные щебневые дробилки. Принцип действия их довольно прост. Он заключается в том, что материал дробится в слое между неподвижным и подвижным конусами. Цена данного оборудования зависит от страны-производителя и колеблется от 2 300 000 до 4 100 000 рублей.

Данная высокая стоимость зависит от их универсальности. Конусные дробилки производят щебень разнообразной фракции вплоть до производства искусственного песка. Это подтверждает их многофункциональность.

Цены мобильных дробильных установок, как уже говорилось, будут совершенно иными. Образчики продуктивностью до 60 тон в час (то есть в два раза меньшей по сравнению со стационарными) будут стоить от 7200000 до 8800000 рублей в зависимости от фирмы и страны производителя.

Персонал

Численность работников для мобильного и стационарного заводов немного отличаются. Одну дробилку для щебня стационарную обслуживают всего лишь 2 человека, между прочим один из них является инженером-технологом. Одновременно он может быть мастером цеха, в котором имеется одно указанное оборудование или более.

Второй - подсобный работник, работа которого заключается в контроле дробительного процесса. Он следит за поступлением сырья в загрузочные щели, за очисткой накопительных ящиков (бункеров), а также не допускает забивки и перебоев готовым продуктом рабочего пространства. Поэтому число подсобных рабочих зависит от количества указанного оборудования.

В обслуживании мобильных дробильных комплексов задействуют два подсобных рабочих под руководством мастера (инженера перечисленных выше специальностей). Помимо этого, данные оборудования устанавливаются на шасси грузовых автомобилей, в связи с этим понадобится водитель соответствующей категории.

Также, как уже ранее говорилось, для получения глыб-заготовок при разработке базальтовых, гранитных или известняковых массивов понадобятся сторонние или собственные взрывотехники (по специальности согласно ОКСО –130408 «Взрывное дело»).

Рентабельность бизнеса

Прибыльность предприятия рассчитать довольно трудно, так как себестоимость изготовления щебня складывается из оплаты труда рабочих, аренды участка разработки и цены электроэнергии (а при использовании мобильных дробилок еще и ГСМ). Но минимальная рентабельность находится на уровне порядка 15%. Эта невысокая цифра не должна смущать.

Так как первое - это наименьший показатель, а второе – это то, что при производстве в среднем 1000 тонн в день чистая месячная прибыль будет составлять минимум 3 000 000 рублей за месяц, благодаря чему затраты на оборудование окупятся за один квартал, а в худшем случае за полгода.

Истинные цифры колеблются в зависимости от калибровки, региона продаж, формы (так как кубический щебень несколько ценней других видов), лещадности (степени плоскостности) и прочее.

Средняя стоимость известнякового и гранитного щебня колеблется между 640 и 700 рублей за тонну, вторичный (бетонный скол) где-то в два раза дешевле, но и его прибыльность выше, ведь при изготовлении не нужна карьерная разработка.

Бизнес-план для производства щебня

Организация данной идеи является специфической и сложной задачей. Услуги консультанта помогут сэкономить деньги и время.

Бизнес-план «Производство щебня» - это документ, который содержит следующие важнейшие аспекты будущего проекта:

- наружное окружение производственного предприятия;

Его внутренняя среда;

Материальная, трудовая, финансовая и иные составляющие, необходимые для реализации проекта по производству щебня;

Финансированный прогноз показателей;

Организационный план по реализации проекта создания производства щебня;

Экономическая эффективность;

Риски проекта и способы по минимизации их отрицательных последствий;

Назначение бизнес-плана по производству щебня.

Все это немаловажно знать и учитывать при организации данного проекта.

Для чего необходимо составление бизнес-плана по производству щебня?

Данная процедура нужна для решения последующих задач:

Планирование коммерческой и производственной деятельности на перспективу;

Оценивание рисков для потенциальных кредиторов и инвесторов, а также финансовых показателей;

Координирование деятельности рабочих фирмы.

При организации данной идеи необходимо отчетливо представлять, чего именно вы желаете добиться от реализации указанного проекта. В основном целями написания бизнес-плана по производству щебня являются:

Исследования целесообразности проекта или дальнейшее его продолжение;

Установление развития компании;

Займовые получения;

Поиск внешнего партнера или инвестора.

Итог

В точности соблюдая вышесказанное, можно с уверенностью осуществить правильную организацию указанного проекта, в результате чего из вас получится эффективный производитель щебня.

Дробильные установки представляют собой стационарные или передвижные устройства для получения щебня и гравия путем раздавливания, раскола или ударом. Данная группа промышленного оборудования показана моделями с разным принципом работы, к общим факторам относят способность к размолу твердых и прочных пород, что подразумевает стойкость к абразивным воздействиям и значительным механическим нагрузкам. Стоимость зависит от производительности, надежности и качества получаемого материала, при подборе конкретного варианта важно учесть все факторы.

В зависимости от способа дробления исходных пород и конструктивного исполнения выделяют щековые, конусные, роторные, валковые и центробежные, некоторые являются комбинированными. Часть из них относится к универсальным и подходит для любого этапа получения щебенки, другие используются только на первом или последующих. Также их условно разделяют на стационарные (размещаемые на крупных горнодобывающих комбинатах) и мобильные, последние являются более востребованными из-за возможности эксплуатации на любом нужном месте. Выбор конкретной дробильной установки проводят исходя из ее целевого назначения.

Щековые конструкции относятся к универсальным, но применяются преимущественно при первичной обработке горных пород любой твердости. Щебенку в данном случае получают путем сдавливания засыпаемого через верх сырья между двумя рифлеными плитами из высокопрочных сплавов металла, фракция при этом регулируется изменением зазора в момент их сближения. Изношенные элементы при необходимости меняются, процесс измельчения валунов и гравия не представляет сложности.

Производительность щековых дробилок для обработки щебня зависит от параметров загрузочного отверстия, заданного размера фракций, частоты колебания подвижных плит, угла захвата и твердости исходной породы. Стандартный диапазон у этих моделей варьируется от 1 до 500 м 3 /час. При хорошей продуктивности и относительной простоте обслуживания они требуют частого осмотра и потребляют большое количество энергии. Их детали часто изнашиваются под воздействием вибрационных и абразивных нагрузок, а качество получаемого материала оставляет желать лучшего (доля зерен с неправильной формой в общей массе слишком высока).

Конусные дробилки имеют сходный принцип работы, но из-за трехмерной формы истирающей плоскости и разбалансированного вала вращения куски обрабатываются более качественно. Они позволяют получить щебенку с низкой лещадностью и выдержанным фракционным составом. Характеризуются высокой производительностью при относительно низких энергозатратах, их рекомендуют купить при необходимости получения больших объемов материала со средними зернами. К учитываемым особенностям относят громоздкость и плохую ремонтопригодность.

Принцип действия валковых устройств основан на измельчении гравия и щебенки средних фракций путем раздавливания или раскалывания между двумя или четырьмя зубчатыми, рифлеными или гладкими вращающимися валами. Производительность этих устройств зависит от вида породы, размеров рабочих элементов (включая загрузочную щель) и частоты оборотов. Их советуют приобрести прежде всего для вторичной обработки, в частности – для измельчения щебня малой и средней плотности. Большинство моделей этого типа реализуют китайские изготовители, валковые б/у дробилки стоят дешевле остальных, но гарантий их надежности нет.

Роторные или молотковые типы имеют сходное целевое назначение, они позволяют получить самую мелкую щебенку, но не подходят для размола чересчур твердых пород. Дробление в них осуществляется как под ударами закрепленных на валу элементов, так и при контакте с внутренними стенками, фракции регулируются изменением расстояния между колосниковой решеткой и концами молотков. При задействовании роторных дробилок в схему дополнительно вводится рассеивающий грохот. С учетом вышеизложенного их рекомендуют купить как часть комплекса и использовать исключительно для вторичной обработки. В противном случае они быстро выходят их строя.

Центробежные агрегаты применяются для измельчения горных пород с размером фракций в пределах 100 мм до более мелких. Размол осуществляется при ударе разогнанных кусков о внутреннюю футеровку или друг с другом. Эта разновидность используется реже других, риск дисбаланса рабочего вала считается серьезным недостатком, в основном центробежные модели задействуются при изготовлении строительных песков или переработке шлакового и вторичного щебня.

Критерии выбора для производства

При подборе устройств учитываются следующие характеристики и факторы:

1. Производительность дробилок. Для лабораторных исследований и разовых работ достаточно мини-установок (в пределах 1 м 3 /час), в остальных случаях этот показатель зависит от объемов переработки.

2. Тип привода и потребляемая мощность. Большинство моделей имеют электрический двигатель, но при необходимости можно купить оборудование, подключаемое к пневматике или дизелю. Обращается внимание на способ охлаждения привода, при больших объемах работ предпочтение отдается устройствам с принудительными системами, а не естественными.

3. Допустимые размеры засыпаемой породы, определяемые конструкцией загружаемого отверстия, требуемые параметры фракционного состава на выходе. К универсальным моделям относят шнековые и конусные разновидности, последнюю рекомендуют приобрести в качестве дробилки для кубовидного щебня. Для вторичной переработки лучше подойдут валковые и роторные.

4. Габариты и вес установки, объем загружаемого бункера.

5. Наличие дистанционного управления, систем пылеудаления, магнитного сепаратора и других дополнительных функций, например, специальных захватов для загрузки.

6. При покупке б/у агрегатов помимо общей оценки состояния обращается внимание на количество отработанных часов, оно не должно быть слишком большим.

Это оборудование специализированное, основным производителем комплексных технологических линий для дробления щебня является Китай (ХВМ, Зенит, Шибан), универсальных и многофункциональных автоматизированных устройств – США (McCloskey) и страны Евросоюза. Среди последних выделяют Sandvik (Швеция, Германия), Komplet (Италия), Powerscreen (Великобритания) и Terex (Северная Ирландия). Российская продукция представлена моделями от ЗАО «Дробмаш», «Новые технологии», Metso и многими другими.

Стоимость дробилок разного типа

Наименование и тип установки, производитель	Фракция на выходе, мм	Производи-тельность, м 3 /ч	Габариты, мм/размер загрузочного окна или сырья на входе, мм	Вес, т	Цена, рубли
Щековая самоходная Komplet Lem Track 60-40, Италия	20-100	До 60	8340×2250×2700/600×400	11,5	9797000
Зубчатая валковая XBM 2PGC 500 х 600, Китай	0-20	20-40	2450×1900×1000/400×500	2,8	1300000
Молотковая двухроторная СМД-500, ЗАО «Дробмаш», Россия	0-5	27	2300×1500×1850/100	5,8	2500000
Конусная дробилка Metso HP300, Россия	13-25 (6-10 при коротком конусе)	200-240	Высота – 1850 мм, 2207 – диаметр чаши, ширина загрузочного отверстия при стандартном конусе 107-233, при коротком – 25-77	15,81	16480000

Дробильные комплексы б/у в хорошем состоянии стоят ненамного дешевле, для разовых целей это оборудование лучше брать в аренду. Стоимость таких услуг зависит от производительности и универсальности устройств и варьируется от 4700 до 30000 рублей за смену.

Процессы производства щебня

Процессы производства щебня составляют общий технологический процесс добычи полезного ископаемого в забоях и транспортирования, его переработки, складирования и отгрузки готовой продукции потребителям.

Переработка строительных скальных пород на щебень представляет собой в общем случае совокупность технологических процессов дробления, грохочения (сортировки), обогащения и обезвоживания.

Дробление – важнейший и наиболее дорогостоящий процесс (40 – 60 % общих затрат на процесс переработки).

Грохочение – (сортировка) осуществляется просеиванием перерабатываемого материала через одно или несколько сит (решет) на специальных установках – грохотах. При грохочении материал делится на надрешетный (верхний) продукт и прошедший через отверстия решета подрешетный (нижний) продукт. Наибольший и наименьший размеры кусков соответственно подрешетного и надрешетного продуктов считают условно равными величине отверстий данных решет. Материал, прошедший через предыдущее решето и оставшийся на последующем решете, называется классом или фракцией (например, фракция 5 – 10 мм или класс 5 – 10 мм). Материал, поступающий на переработку, называют исходным.

Щебень, используемый в качестве заполнителя для бетона (железобетона), обычно очищается от загрезняемых примесей (включений глинистых, илистых и других частиц) в процессе обогащения.

Обезвоживание снижает смерзаемость мелких фракций после их промывки и улучшает условия транспортирования материала ленточными конвейерами.

Путь перемещения перерабатываемого материала в последовательных процессах переработки принято называть технологической схемой переработки.

Дробление пород оценивается степенью дробления i – отношение размера кусков D исходного материала к размеру зерен d дробленого продукта (i = D ; d), - которая показывает кратность уменьшения кусковатости материала после дробления. Требуемая степень дробления исходного материала при производстве высококачественного щебня в общем случае достигается последовательно в несколько стадий дробления на отдельных дробильных установках. В каждой стадии дробления обеспечивается получение продукта определенной (максимальной) степени кусковатости. Число стадий дробления определяется прежде всего характером полезного ископаемого, поступающего на первичное дробление, и требованиями к конечному продукту переработки. От правильно выбранного числа стадий дробления зависят количество и размер фракций производимого щебня.

Технология процессов переработки при производстве щебня позволяет после каждой стадии дробления либо получать готовую продукцию (полностью или частично), либо направлять весь получаемый продукт на грохочение или соответствующие обогатительные фабрики для разделения его по фракциям или прочности. Поэтому на практике иногда встречаются одностадийная схема дробления (рис. 30. 1, а). Однако более распространены двух- или трехстадийные схемы (рис. 30.1, б, в), реже применяются четырехстадийные.

Рисунок 30.1 Технологические схемы переработки при производстве щебня: а – одностадийная с открытым циклом; б, в – двух- и трехстадийная с замкнутым циклом; г – двухпоточная; д - комбинированная: І, ІІ, ІІІ – стадии дробления; 1 – грохочение; 2 – дробление; 3 – глиноотделение

Первая (первичная) стадия, или стадия крупного дробления, предусматривает обычное дробление исходного материала (поступающего из забоев карьера) до крупности 100 – 350 мм. Вторая (вторичная) стадия – мелкого дробления – крупностью 5 – 30 мм. При четырехстадийной схеме две первые стадии могут считаться стадиями крупного дробления, а две последующие – соответственно стадиями среднего и мелкого дробления.

Во всех вариантах, как правило, используются схемы с замкнутым циклом дробления (рис. 30.1, б, в, г, д). В этом случае материал возвращается частично в агрегат для повторного дробления. После каждой последовательной стадии дробления материал подвергается грохочению, в процессе которого происходит его разделение по крупности.

При одностадийной схеме (см. рис. 30.1, а) материал проходит одну стадию дробления и грохочения, чаще с открытым (но иногда и замкнутым) циклом, после чего он поступает в виде готовой продукции на пункты приема (склады, бункера) для отгрузки потребителям. Такая схема используется обычно на карьерах малой производственной мощности (до 50 тыс. м 3 щебня в год), например притрассового типа (для дорожного строительства).

При двухстадийной схеме (см. рис. 30.1, б) надрешетный продукт первичного дробления направляется в дробилки вторичного дробления. Данная схема используется в основном на карьерах производственной мощностью до 200 – 400 тыс. м 3 щебня в год, она обеспечивает производство щебня до четырех, преимущественно крупных фракций.

На карьерах средней и большой производственной мощности и для производства щебня преимущественно мелких фракций применяют трех- или четырехстадийное дробление. При этих схемах заключительная стадия дробления осуществляется в замкнутом цикле с грохотом (см. рис. 30.1, в), ячейки решет которого обеспечивают заданную крупность щебня.

В зависимости от качества разрабатываемых в карьере пород технологическая схема переработки может быть одно-двух поточной или комбинированной. Каждый поток включает законченный цикл технологических процессов переработки.

При однопоточной технологической схеме вся поступающая из карьера порода проходит через последовательные операции переработки в одном технологическом потоке (см. рис. 30.1, а, б, в). Такая схема используется при разработке месторождений однородных изверженных, метаморфических и осадочных карбонатных пород повышенной прочности при минимальном содержании или отсутствии слабых и глинистых включений.

При двухпоточной технологической схеме (см. рис. 30.1, г) переработка горных пород осуществляется в двух самостоятельных потоках с аналогичными процессами, операциями и обычно аналогичным оборудованием. Эта схема обеспечивает повышение производительности предприятия и надежность его работы, а также применяется разработке разнопрочных карбонатных пород, когда в одном из потоков можно выделить более прочные компоненты для производства щебня повышенной прочности.

При разработке сложноструктурных месторождений разнопрочных пород с повышенным содержанием слабых и глинистых включений часто применяют комбинированную технологическую схему (см. рис. 30.1, д). Эта схема характеризуется наличием двух самостоятельных потоков в промежуточной части технологического процесса переработки, позволяет выпускать качественный щебень одного сорта.

3. Механизация процессов производства щебня

Доставляемое из карьеров полезное ископаемое разгружается в приемный буккер (железобетонный или металлический), откуда механическим питателем (обычно пластинчатого типа) подается непрерывно и равномерно порциями в первичную дробилку или на грохот (предварительное грохочение).

При доставке полезного ископаемого комбинированным транспортом с использованием конвейеров (например при автомобильно-конвейерном транспорте) необходим вынос узла первой стадии дробления непосредственно в карьер. Такие узлы могут быть полустационарными (на концентрационном горизонте) или передвижными. Во всех случаях узел первой стадии дробления размещают в стационарных целях. При одностадийной схеме продукт первой стадии дробления является готовой продукцией, а при многостадийных схемах продукт крупного дробления подвергается последующей переработке (повторное дробление, сортировка и т. д.). На карьерах, разрабатывающих прочные однородные изверженные породы (σсж < 80 МПа), или осадочные породы (σсж > 50 МПа), в малой степени загрязненные легкопромываемой глиной и песком (до 4 -6 %) при содержании слабых разностей до 12 %, полезное ископаемое подается непосредственно на первичную головную дробилку.

При разработке сложноструктурных карбонатных месторождений узел крупного дробления может включать две операции грохочения: предварительное (или вспомогательное) и подготовительное. Кроме того, на подобных предприятиях целесообразно включать и узел первой стадии дробления операцию выделения глинистых примесей между первой и второй операцией грохочения (см. рис. 30.1, д). В этом случае полезное ископаемое со значительным содержанием глинистых и слабых включений направляется на первую (вспомогательную) операцию грохочения, выполняемую на неподвижном колосниковом грохоте с размером щелей около 150 мм. Здесь полезное ископаемое разделяют на две части: надрешетный продукт (крупностью свыше 150 – 250 мм) поступает в первую дробилку, а подрешетный продукт после выделения глины – на вторую (подготовительную) операцию грохочения, при которой продукция разделяется на отходы (фракция 0 – 40 мм содержащие до 80 % слабых и загрязняющих включений), удаляемые в отвал, и полезный продукт (фракция 40 – 200 мм).

Таким образом, полезная продукция первой стадии дробления разделяется далее на два потока материала различной прочности (прошедшие первичное дробление и отсеянного только при помощи грохочения). Обычно стремятся сохранить эти потоки для раздельной переработки на последующей, второй стадии дробления. При этом используется комбинированная технологическая схема.

Дробилки первой стадии выбирают прежде всего по размеру ее зева, который должен обеспечить прием максимальных кусков полезного ископаемого. После этого проверяют соответствие производительности дробилки поступающему из карьера грузопотоку.

Первая стадия дробления при производстве щебня из пород прочностью до 300 – 350 МПа осуществляется, как правило в щековых дробилках, которые широко применяют ввиду простоты их конструкции. Малые их модели используют также и на второй стадии дробления. Увеличение производительности дробления достигается установкой двух параллельных дробилок. При большем числе щековых дробилок резко усложняются транспортная схема узла вторичного дробления и поэтому целесообразнее их замена конусной дробилкой среднего дробления. Размеры разгрузочных отверстий серийно выпускаемых щековых дробилок позволяют подавать в них куски породы размером от 200 до 1000 мм, а изменение ширины выпускной щели – менять их производительность и зерновой состав раздробленного материала.

Выбор дробилок второй и последующих стадий дробления зависит от характера разрабатываемых пород. При прочих абразивных породах широко применяют конусные дробилки. Основное отличие конусной дробилки от щековой – непрерывность операции дробления и разгрузки, значительно увеличивающаяся производительность машины, а также равномерность дробления.

Выпускают конусные дробилки для крупного, среднего и мелкого дробления. Дробилки первого типа высокопроизводительны, но весьма сложны, вследствии чего на предприятиях по производству щебня они используются редко. Наибольшее распространение получили конусные дробилки среднего дробления типа КСД, применяемые обычно на второй его стадии.

Третья и четвертая стадия дробления при получении мелких заполнителей для бетона осуществляется с использованием конусных дробилок мелкого дробления типа КМД. При четырехстадийном дроблении на второй стадии для вторичного крупного дробления применяют обычно щековые или роторные дробилки (при карбонатных породах). Дробление неабразивных карбонатных пород (при σсж до 120 МПа) осуществляется в роторных или молотковых дробилках. При породах средней и ниже средней прочности с загрязняющими примесями (в первую очередь глинами) применяют молотковые или валковые дробилки.

В процессе переработки используют три вида грохочения (см. рис. 30.1): предварительное, промежуточное и окончательное.

Предварительное грохочение (выделение отдельных фракций перед дроблением) может осуществляться при всех стадиях дробления. В результате образуются два потока, направляемые на следующие стадии переработки: надрешетный продукт (крупные фракции) и подрешетный продукт.

Предварительное грохочение перед первой стадией дробления целесообразно при переработке любых строительных пород содержащих более 20 % кусков, размер которых меньше ширины выпускной щели первичной дробилки, а также при наличии включений глинистых и слабых пород. При этом часто используют неподвижные колосниковые грохоты, а в отдельных случаях (для повышения эффективности грохочения) – вибрационные колосниковые грохоты.

Предварительное грохочение перед второй и последующими стадиями дробления, осуществляется на вибрационных и эксцентриковых грохотах и называемое промежуточным грохочением, применяют практически всегда для повышения производительности дробилок и снижения объема переизмельченной породы.

Окончательное грохочение заключается в разделении раздробленного материала на фракции заданной крупности (получение готовой продукции).

Для получения продукции высокого качества, особенно при содержании загрязняющей примеси исходном сырье, используют различные методы обогащения. Наиболее простым, но громоздким и недостаточно экономичным методом очистки щебня, гравия и песка от глинистых, пылевидных или илистых частиц является промывка. При производстве высококачественных заполнителей для бетона промывке подлежат и прочные изверженные, метаморфические и осадочные породы без включений глины. В этом случае промывка производится при окончательной сортировке продукции по заданным фракциям, например на плоских грохотах; при этом вода под давлением до 0.3 МПа подается на всю поверхность верхнего сита грохота или по перфорированным трубам. Наибольшее распространение для промывки материала крупностью до 80 мм получили корытные мойки. Промывка дробленых пород крупностью 350 мм, содержащих включения глины с коэффициентом пластичности Кп 10 – 15 в количестве не более 5 %, может производится в барабанных грохотах. Для труднопромываемых пород крупностью до 150 мм, содержание включений тяжелой вязкой глины при Кп > 10 – 15 в количестве свыше 10 %, используются специальные машины (скруббероы). Промывка гравия и песка производится в вибро- или корытных мойках, песка - в пескомойках и классификаторах, где он одновременно разделяется по классам.

Перспективными являются специальные методы обогащения, обеспечивающие повышение качества выпускаемой продукции при разработке месторождений строительных горных пород с большим содержанием глины: методы, на различии в плотности прочных и слабых зерен обогащаемого материала (например, обогащение в тяжелых средах); обогащение по упругости и трению и др. Такие методы используются в других отраслях горно-добывающей промышленности (угольной, горнорудной) и за рубежом. Перспективны акустические методы обогащения.

4. Транспортирование, складирование и отгрузка щебня

Доставка материала в пределах цехов переработки, а также к складам, бункерам и отвалам осуществляется внутрицеховым транспортом – в основном при помощи питателей, ленточных конвейеров, ковшевых элеваторов, устройств самотечного транспорта (течки, лотки, воронки и т. д.). Питатели используют для подачи породы из приемного буккера в узел первичного дробления (в дробилку или на грохот). Ленточные конвейеры применяют для перемещения материала после первой стадии дробления. Самотечный транспорт обычно используют для удаления материала из-под грохотов и моек.

Производство щебня завершается складированием и отгрузкой готовой продукции.

Склады разделяются на расходные и резервные. Расходные склады предназначены для непосредственной отгрузки готовой продукции в транспортные средства. Резервные склады устраивают обычно для каждой фракции отдельно, используют для хранения продукции в течении определенного периода (например в зимнее время при сезонном режиме работе карьера).

Для складирования щебня используют склады открытого (конусные и штабельные) и закрытого (бункерные и полубункерные) типа.

Конусный склад образуется в результате отсыпки щебня с конвейера, установленного на эстакаде или в наклонной галерее. В ряде случаев для подъема материала используют несколько конвейеров, отсыпающих соответствующее число конусов различных фракций. При этом конусы разделяют невысокими перегородками. Склады такого типа (рис. 30.2, а) обеспечивают возможность отгрузки отдельных фракций или определенные их смеси. Конусные склады отличаются простотой и экономичны в эксплуатации. Однако они имеют ограниченную вместимость, так как высота всех открытых складов не превышает 15 м для уменьшения отходов от измельчения и крошения продукции при загрузочно-разгрузочных операциях.

На мощных предприятиях в качестве резервных используют штабельные склады (рис. 30.2, б), вместимость которых значительно больше, чем конусных. Штабельные склады также отсыпают ленточными, а в ряде случаев консольно-поворотными конвейерами (рис. 30.2, в).

Для размещения отходов применяют открытые склады – бульдозерные отвалы.

Закрытые склады используются при повышенных требованиях к качеству готовой продукции и для складирования щебня мелких фракций.

Бункерные склады состоят из погрузочных бункеров (рис. 30.2, г). В зависимости от конструкции днища и выпускных устройств различают бункера односкатные и двухскатные с боковой и центральной разгрузкой. Доставка готовой продукции в бункера и распределение ее по длине бункера производится стационарными конвейерами. При буккерных складах обеспечивается высокая производительность погрузки, они удобны в эксплуатации, в них лучше сохраняется качество материала, чем в открытых складах. Однако такие склады применяются лишь на предприятиях средней и большой производственной мощности (0.5 – 1 млн. м 3 щебня в год и более) для высококачественного щебня мелких фракций. В последнее время бункерные склады (типа силосных) стали использовать для хранения известняковой сельскохозяйственной муки, производимой при комплексном использовании сырья на карьерах.

Полубункерные склады (рис. 30.2, д) представляют собой комбинацию открытого и закрытого складов. Их применяют для складирования щебня мелких фракций.

При выборе типа склада учитывают его необходимую емкость, режим работы предприятия, характер готовой продукции, климатические условия и другие факторы. Целесообразная вместимость склада на предприятии, выпускающем четыре-шесть фракций готовой продукции при круглосуточном режиме работ:

производственная мощность вместимость склада,

предприятия по готовой тыс. (м 3 суток работы)

продукции, тыс. м 3 /год

200 10 – 11 (15 – 17)

400 14 – 16 (10 – 12)

600 14 – 16 (6 – 7)

Отгрузка готовой продукции на современных складах производится с помощью конвейеров, экскаваторов, погрузчиков, из буккеров.

Конвейерная отгрузка (рис. 30.2, е) наиболее экономичная, обеспечивает возможность усреднения качества и может быть использована при любых фракциях щебня (гравия) и круглосуточном режиме работы предприятия.

Рисунок 30.2 Схемы складов щебеночных карьеров: а, б – конусного и штабельного типов; в – с консольно-поворотным конвейером; г, д - бункерного и полубункерного типов; е – с отгрузкой продукции конвейером; 1 – ленточные конвейеры; 2 – лотковый вибропитатель; 3 – затвор

Экскаваторная отгрузка применяется в случаях когда сооружение дорогостоящих подштабельных галерей нецелесообразно (например, при сезонном режиме работы предприятия) либо невозможно (при неблагоприятных гидрогеологических, климатических и других условиях). Недостатками погрузки экскаваторами или погрузчиком является измельчение и загрязнение готовой продукции.

Бункерная отгрузка осуществляется обычно одновременно через несколько течек, оборудованных загрузочными механизмами (лотками затворами или вибропитателями. Продолжительность бункерной загрузки зависит от характера готовой продукции, формы бункера, размера и числа выпускных отверстий. Например, продолжительность загрузки полувагона 60 т через четыре течки составляет 3 – 5 мин.

5. Механические способы подготовки к выемке естественного камня

Сохранение физико-механических свойств и декоративности, а также достижение определенных размеров и формы камня возможны при использовании специальных методов и средств направленного отделения блоков или штучного камня от массива, обеспечивающих концентрацию критических напряжений строго в необходимых плоскостях раскола или реза. Применение взрывчатых веществ при добычи блоков не рекомендуется, так как это приводит к появлению трещин в массиве и нарушению его пластичности.

При механическом (безвзрывном) отделении крупных монолитов камня от массива используются буроклиновой способ, терморезаки, канатные пилы, ченнелеры и буроклиновой способ; крупные монолиты затем разделяют на товарные блоки. Для непосредственного отделения стенового камня или облицовочных блоков применяют камнерезные машины (таблица 30.1).

Таблица 30.1 Способы подготовки к выемке блоков естественного камня

В настоящее время на ряде гранитных карьеров внедрена термическая резка для отделения монолитов от массива (рис. 30.3). Производительность газоструйных камнерезных машин составляет 1 – 2 м 2 /ч. Преимуществами их применения является увеличение выхода блоков в 1.5 – 2 раза по сравнению с выходом их при буровзрывном способе, улучшение качества блоков, сокращение затрат ручного труда и увеличение производительности камнетесов.

При буроклиновом способе подготовка блоков к выемке состоит из двух взаимосвязанных процессов: бурение рядов сближенных шпуров в вертикальном и наклонном направлениях по принятым плоскостям; последующего клинового откола камня.

При разделке гранитных монолитов на кондиционные блоки шпуры диаметром 20 – 40 мм бурят на глубину 80 – 100 мм, расстояние между шпурами 0.05 – 0.1 м. В шпуры вставляют простые или сложные (состоящие из двух щечек и собственного клина) клинья.

При разработке мраморных месторождений шпуры бурят на всю высоту или ширину блока. Расстояние между ними составляет 0.2 – 0.2 м в зависимости от способности мрамора к расколу и размеров добываемых блоков, на 1 м 3 горной массы бурят до 6 – 10 шпуров. Производительность труда бурильщика при бурении горизонтальных шпуров составляет 25 – 35 м/смену. Производительность труда рабочего по отколу 2 – 3 м 3 /ч. Суммарная производительность труда рабочего по производству готовых блоков 0.2 – 0.6 м 3 /смену, трудоемкость работ при этом равна 1.7 – 5 чел-смен/м 3 .

Достоинства буроклинового способа подготовки мраморных блоков: простота, максимальное использование природных трещин, возможность применения в сложных горно-геологических условиях и отбойки блоков любого размера и любой прочности. Недостатки: большой удельный вес ручного труда, низкая производительность труда высокие себестоимость блоков и трудоемкость работ, сложность обеспечения безопасности работ. В зарубежной практике при буроклиновом способе подготовки блоков широко используются вертикальные, горизонтальные и наклонные каретки и станки колонкового бурения.

Чаще всего буроклиновой способ применяют в сочетании со взрывным способом отбойки монолитов, с канатными пилами и другими способами.

Перспективным в направленном отколе блоков от массива или от крупных монолитов является применение закладных клиньев с гидравлическим приводом. Концентрация напряжений в необходимой плоскости и направленный откол блоков возможны только при групповой синхронной работе нескольких гидроклиньев (рис. 30.3). Использование таких клиньев позволяет увеличить расстояние между шпурами до 0.3 – 0.4 м, что значительно сокращает объем выполняемых буровых работ и повышает производительность труда рабочих.

Рисунок 30.3 Схема гидроклиновой установки:

1 – насос; 2 – измерительная аппаратура; 3 – золотниковый распределитель; 4 – шланг; 5 – закладные гидроклинья; 6 – породный блок

Канатные пилы (рис. 30.4) различных конструкций являются основным средством направленного отделения мраморных блоков от массива и монолитов. Процесс пиления осуществляется за счет абразивного действия кварцевого песка, непрерывно подаваемого с водой в забой. Производительность канатных установок составляет 1.2 – 1.5 м 3 /ч. Достоинства канатных пил: простота конструкции и обслуживания, получение блоков необходимого размера и правильной формы, относительно небольшая энергоемкость пропила. Недостатки: сложность работы, снижение эффективности при наличии твердых включений и повышенной трещиноватости массива, большой объем горно-подготовительных работ.

Ударно-врубовые машины (ченнелеры) широко применяются на мраморных карьеров США, Канады, Франции и Испании. Машины могут производить вертикальные, наклонные, реже горизонтальные врубы. Рабочим органом этих камнерезных машин является комплект долот, которым сообщается возвратно-поступательное движение. При перемещении ченнелера по рельсам долота наносят удары по горной породе, разрушают ее и образуют врубовую щель шириной до 50 – 60 мм и глубиной до 6 м.

Рисунок 30.4 Схема канатной пилы:

1 – приводная станция; 2 – направляющие шкивы; 3 – пильные стойки; 4 – канат; 5 – натяжное устройство

Организация работ при работе ченнелеров предусматривает проведение вертикальных или наклонных врубов (в зависимости от трещиноватости или слоистости полезной толщи) на значительной площади кровли разрабатываемого слоя. Затем проводят разрезную траншею и производят горизонтальную отбойку нарезанных челеннерами блоков (чаще всего буроклиновым способом), подготовляя таким способом к выемке весь слой. Производительность ченнелеров составляет 0.8 – 1.2 м 3 /ч или 5 – 8 м 2 /смену. Ударно-врубовые машины имеют относительно высокую производительность при прочном мраморе, дают возможность получать блоки рациональных размеров. Недостатки их применения: увеличенная ширина вруба, большая энергоемкость разрушения, возможное нарушение прочности камня из-за большой энергии одиночного удара. Применение ченнелеров рекомендуется при их производительности не менее 5 м 2 /смену на карьерах мощностью до 1000 – 1500 м 3 блоков в год.

Камнерезные машины разделяются на дисковые, баровые и с кольцевой фрезой. Выбор типа камнерезной машины определяется главным образом прочностью горной породы, потребными размерами продукции и выбранной технологией вырезки камня.

Подготовка пильного камня к выемке включает три операции (рис. 30.5): нарезку поперечных пропилов (1); горизонтальный пропил на длину заходки (2) и нарезку затылочного пропила и отделение камня от массива по всей длине заходки (3).

Рисунок 30.5 Схема очередности (1 – 3) пропилов при работе камнерезных машин

Дисковые машины применяют для резания камня с пределом прочности при сжатии σсж = 1÷25 МПа, машины с цепными барами – при σсж = 1 ÷ 10 МПа, камнерезные машины с кольцевыми фрезами – при σсж = 5 ÷ 120 МПа.

При использовании дисковых пил максимальная глубина пропила (м) определяется из выражения

h = 0.5(D – d), (30.1) где D – диаметр диска, м; d – диаметр фланца, м.

Чтобы избежать трения фланца о породу, необходимо принимать h = 0,4D, что составляет 0,3 – 0,5 м. Производительность камнерезных машин, оснащенных дисковыми пилами, равна 4 – 20 м 3 /ч (рис. 30.6). Преимущества камнерезных машин с дисковыми пилами заключается в простоте конструкции, надежности эксплуатации, обеспечения минимальной толщины пропила. Недостаток дисковых пил – малый коэффициент использования корпуса диска по диаметру.

Рисунок 30.6 Камнерезная машина СМ-89А

Для увеличения коэффициента использования длины рабочего органа и добычи крупных блоков стенового камня на карьерах применяют камнерезные машины с кольцевыми фрезами. У этих машин использование рабочего органа по диаметру составляет 65 -75 %. Кольцевые фрезы обеспечивают глубину пропила до 1025 мм. Для добычи крупных стеновых блоков с пределом прочности при сжатии до 40 МПа в основном применяется машина СМ-580А (рис. 30.7), имеющая производительность по горной массе 4 – 12 м 3 /ч.

Машина СМ-177А (рис. 30.8) предназначена для вырезки крупных блоков мрамора, мраморизированного известняка и других сходных с ними горных пород. Эксплуатационная производительность машин на мраморе – от 6 до 20 м 2 пропила в смену. Степень механизации процесса подготовки блоков к выемке составляет 60 – 70 %. Достоинства машины СМ-177А: надежность эксплуатации, высокая производительность при резании прочного мрамора (σсж 120 МПа), правильная форма и ровные поверхности вырезаемых блоков. Недостатки: ограниченные размеры блока по ширине и высоте, значительные потери мрамора из-за ширины пропила 34 – 36 мм, снижение выхода блоков при развитой системе трещин.

Рисунок 30.7 Камнерезная машина с кольцевыми фрезами СМ-580А

Модификация машины СМ-177А является камнерезная машина СМ-428, которая применяется в основном для подрезки мрамора при планировки кровли пласта, т. е. для производства работ по скальным вскрышным породам. Она обеспечивает монолитность нижележащего массива.

При добыче крупных блоков известняка и мрамора широко распространен алмазный инструмент. В Бельгии и Франции эффективно используются камнерезные машины, оснащенные алмазными сегментными отрезными кругами диаметром 2.5 – 3.0 м. Алмазные отрезные круги диаметром 0.5 – 0.8 м широкое применение получили в США, где ими оснащаются малогабаритные добычные камнерезные машины, а также в Австралии при разработке песчаника. Использование таких машин целесообразно при разработке месторождений осадочных, метаморфических и изверженных горных пород с σсж ≤ 100 – 120 МПа. По сравнению с камнерезной машины СМ-177А, оснащенные алмазным инструментом, имеют следующие основные преимущества: производительность труда рабочих увеличивается в 2.5 раза, затраты на создание щелевого пропила и потери полезного ископаемого на пропил сокращаются в 2 раза, повышается качество поверхностных граней вырезаемых блоков.

Для подготовки к выемке крупных блоков применяются также камнерезные машины с цепными (баровыми) режущими органами. Использование длины рабочего органа при этом составляет 85 – 90 %.

Типичной машиной подобного рода является двухбарабанная камнерезная машина КМАЗ-188, которую обычно применяют при прочности камня 4 -5 МПа; при этом производительность ее не превышает 1 - 2 м 3 /ч по горной массе. Камнерезная машина КБЦ-3а (рис. 30.8) вырезает блоки размером 1 м, производительность ее в смену доходит до 18 м 3 .

Рисунок 30.8 Схема универсальной камнерезной машины СМ-177А:

1 и 3 – соответственно нижняя и верхняя тележки; 2 – катки; 4 – электродвигатели;

5 – редукторы; 6 – опорный вал; 7, 8 и 13 соответственно поперечная продольная и горизонтальная фрезы; 9 – направляющие ролики; 10 – тросы; 11 – лебедки; 12 – муфты; 14 – ведущая шестерня; 15 – рельсы

На ряде карьеров облицовочного известняка и мрамора (Бельгия, Франция, Италия) распространены машины, оснащенные тонкими барами (толщиной 25 – 30 мм) с твердосплавными резцами. Производительность таких машин на мраморовидном известняке составляет 5 м 2 вруба в час при стойкости инструмента 1000 – 1200 м 2 пропила.

Рисунок 30.8 Схема камнерезной баровой машины КЦБ-3а:

1- бар; 2 – цепь; 3 – звездочка; 4 – электродвигатель; 5 – колонка; 6 – трос; 7 – кронштейн; 8 – ролики; 9 – колесо; 10 – ручка; 11 – лебедка; 12 – головка; 13 – бачок с водой; 14 – твердосплавные пластинки; 15 - планки

К достоинствам камнерезных машин с цепными режущими органами относятся: малые размеры и масса, маневренность в забое, относительно небольшая энергоемкость резания, возможность осуществления глубоких пропилов, Вместе с тем этому типу режущего органа свойственен ряд недостатков, основными из которых являются быстрый износ (вследствии большого числа подвижных звеньев) и наличие больших динамических нагрузок. Конструктивно цепные фрезы значительно сложнее дисковых пил.

6. Производственные процессы добывания камня

Месторождения естественного камня, как правило, залегают в благоприятных горно-геологических условиях, на небольшой глубине от поверхности. Вместе с тем разработка таких месторождений характеризуется специфическими особенностями.

1. Наличие определенных закономерностей в строении добываемого камня, изменение его прочности в различных направлениях с в расположении трещин обуславливает выбор технологических схем и параметров процессов применительно к элементам залегания и направлению облегченного раскола или распила камня.

2. Сохранение физико-механических свойств и декоративности разрабатываемых горных пород, а также достижение определенных размеров и формы камня возможно при использовании специальных методов и средств направленного разрушения породы, обеспечивающих концентрацию критических напряжений строго в необходимых плоскостях раскола или среза.

3. Отбойка наиболее ценных блоков крупных размеров и большой массы (10 т и выше) требует проведение подготовительных, выемочных, погрузочных и транспортно-складских процессов с тяжелыми неделимыми грузами.

4. Относительно небольшая мощность карьеров, малая высота уступов и часто нерегламентированные отметки горизонтов обуславливают специфику всех производственных процессов, начиная от подготовке к выемке и кончая транспортированием.

5. Получение из массива наряду с блоками или штучным камнем горной массы (отходов), объем которых часто превышает в несколько раз количество добываемой основной продукции, требует организации работ по погрузке и транспортированию отходов и решения вопроса об их использовании; часто это имеет решающее значение для рентабельной работы карьера.

6. Малые допуски к размерам добываемых блоков требуют строгого соблюдения размеров и направлений выемки в пространстве.

7. Разнообразие возможных специальных методов и средств направления отделения (отбойка) камня от массива и большая трудоемкость требуют тщательного выбора наиболее рационального способа отбойки для данных конкретных условий, что резко уменьшает и объем некондиционной продукции.

В зависимости от вида горных пород, их физико-механических свойств, минералогического и химического составов и от показателей, характеризующих условия залегания месторождений, определяют технологию работ по подготовке горных пород к выемке, выемке, погрузке и транспортирование гонной массы, а также варианты обеспечения горных

Добыча щебня в России осуществляется в большинстве регионов. Это обусловлено широким распространением данного материала. Щебень выгоднее покупать в непосредственной близости, так как транспортировка увеличивает итоговую стоимость почти на 40 %.
Сейчас карьеры по добыче щебня находятся под управлением более чем 200 предприятий по всей стране. Подавляющая часть разработок ведется крупными компаниям, владеющими несколькими добывающе-перерабатывающими комплексами. После осложнений в 2015, когда объемы добычи и спрос сократились почти на 20 %, на рынке остались организации, обладающие развитой инфраструктурой. Результатом стало значительное сокращение числа собственников.

Карьеры по добыче щебня

Щебень – нерудный материал, добываемый методом дробления твердых пород. Его месторождения находятся по всей территории РФ, что облегчает выбор ближайшего источника.
Объемы потребления данного материала увеличиваются вслед за ростом числа дорожных проектов федерального уровня. Сейчас карьеры обеспечивают добычу и производство щебня для удовлетворения нужд всех отечественных потребителей.
Не так давно часть материала отправляли на экспорт. Но с 2015 года объемы продаваемого за рубеж щебня снизились. Только за один год они уменьшились в 5 раз.
Чтобы купить этот нерудный материал, не обязательно искать адреса карьеров по добыче щебня. Это обусловлено тем, что производственные процессы могут проходить в разных местах. Например, каменный бут получают на разработке, а обрабатывают на заводе, расположенном в нескольких десятках километров. В результате выбирать самый близкий карьер для закупки может быть невыгодно.
При выборе поставщика следует учесть, что на месторождениях щебень существенно различается по своим характеристикам и материалу. Наиболее востребованные виды – данного материала – гранитный и известковый. Но существует ряд других разновидностей, используемых в строительстве, дорожных работах и благоустройстве территорий.

Виды щебня

Наиболее прочный и дорогостоящий – гранитный щебень. Он демонстрирует высокую стойкость к перепадам температур, воздействию влаги и давлению. Его задействуют в процессе изготовления ответственных ЖБИ, возведения самых прочных дорожных покрытий и сооружений.
Как место добычи гранитного щебня многим хорошо известна Карелия. В этой республике добывают габбро-диабаз, обладающий высокими эстетическими характеристиками.
Добыча щебня в России известнякового и гравийного происхождения развита существенно лучше. Это обусловлено более широким распространением исходных пород. Они обладают менее выдающимися характеристиками по сравнению с гранитным аналогом, но отлично подходят для бытового строительства, организации балластной подушки железных дорог и формирования закрытых дренажей.
Более простая добыча и распространенность делают гравийный и известняковый виды щебня более доступными. Они подходят для проведения большинства работ, где не требуется сопротивление значительным нагрузкам (как от многоэтажных зданий, мостов, гидротехнических сооружений).
Помимо добычи осуществляется переработка щебня из строительного мусора. В результате получается доступный вторичный материал, который оптимально подходит для реализации черновых работ (например, засыпки котлованов и укрепления грунта под основанием). Его производят отдельные предприятия на территории РФ.

Добыча щебня

Добыча щебня проходит в несколько этапов. В первую очередь с поверхности месторождения удаляют землю и неподходящие породы. На этом этапе часто получают песчано-глиняную смесь, которая находит применение в строительстве во время вторичных работ.
Добыча щебня предприятием осуществляется с использованием специальных машин и станков, формирующих шурфы в породе. В эти отверстия закладывают взрывчатку для получения каменного бута – крупных осколков, на которые разрывается при взрыве монолит. Дальнейшие процессы обработки могут различаться по месту проведения.
Первичное дробление может проходить на территории карьера или перерабатывающего завода. Впоследствии каменный бут попадает в дробилку, откуда выходит материал первичной обработки.
После этого осуществляется повторное дробление и грохочение для разделения на фракции. В итоге получается рассортированный щебень с разными размерами зерен, а также гранотсев – смесь зерен разного размера, фракции которых меньше необходимых (вплоть до пылеватых).