Введение
Щебень – наиболее широко используемый продукт добычи ипереработки нерудных строительных материалов.
Объемы производства щебня в мире превышают 3 млрд. м3в год. Интересной особенностью щебня как продукта, производимого из природногоминерального сырья, является то, что цены на него во всем миреза последние 50 лет выросли в 2,5–3 раза. В то же время цены набольшинство продуктов, производимых на базе минерального сырья (например,черные и цветные металлы), за это же время упали в 3–5 раз.
Кажущаяся простота производства щебня – дроблениегорных пород – обманчива, так как современные технологии производствастроительных материалов и изделий на их основе предъявляют все более высокиетребования к качеству щебня, используемого, в основном, как заполнитель припроизводстве бетонов, асфальтобетонов и дорожных покрытий.
Рассмотрим как производится щебень на примереДробильно-сортировочной фабрики ОАО «Стойленский ГОК», такое производство являетсянаиболее распространенным. Современная практика показывает, что щебень измагматических горных пород для дорожного строительства в нашей странепроизводится в основном на стационарных дробильно-сортировочных заводах,расположенных вблизи месторождений, главным образом на северо-западе России ина Урале.
Фабрика производит щебень фракций 0-20, 20-60, 5-20.Производство щебня является попутным и необходимым в цепочке основногопроизводства предприятия. Основным производством является добыча и переработкажелезной руды. Необходимой ДСФ является так как участвует в переработке богатойжелезистым кварцитом руды из которой производит аглоруду, отходами производствакоторой получается щебень а так же перерабатывает небогатую руду из которойтакже получается щебень. Вся цепочка производства представлена в приложении А.
Горныепредприятия разрабатывают месторождения полезных ископаемых различногоназначения. Несмотря на существующие различия в горно-геологических условиях итехнологиях разработки и переработки, горные отрасли должны решать одни и те жепроблемы, выслушивать эмоциональные выступления людей, считающих эксплуатациюнедр вселенским злом и стремящихся запретить чуть ли не все виды горных работ.Хотя следует признать, что горняки не всегда бережно и по-хозяйски относятся кприродным ресурсам, охране окружающей среды. Но экология не единственная и несамая острая проблема отечественной горной промышленности. Отличия междуразличными отраслями и подотраслями горной промышленности могут быть довольнозначительными, что предопределяет различия не только в технологии горных работи переработки минерального сырья. В промышленности нерудных строительных материаловособенности связаны, в частности, с такими положениями, как:
· различияфизико-механических свойств полезных ископаемых, например высокой прочностиизверженных пород (250-300 МПа и более) и песков. Этим определяетсяразнообразие применяемых технологий и оборудования;
· большоеколичество предприятий, их количество измеряется многими тысячами;
· жесткая связьмежду работой карьера и дробильно-сортировочного завода;
· стремлениесохранить прочность добываемой породы, не допустить ее переизмельчения(поскольку мелкие фракции часто составляют отходы обогащения), а в отдельныхслучаях сохранить и ее декоративные свойства.
1. Выбор тактики развития программы«Дороги Российской Федерации»
В соответствии с президентской программой «ДорогиРоссии XXI века» Союздорнии был произведен расчет потребности в различныхдорожно-строительных материалах и изделиях для нового строительства,реконструкции, ремонта и содержания автомобильных дорог, в том числе была,определена потребность в различных видах щебня. Общий объем производствакаменных материалов (щебень, гравий, песок) в России в настоящее времясоставляет примерно 140 млн. м3 в год, причем примерно половинаэтого количества используется в дорожном строительстве. Было выявлено что,потребность в щебне для дорожного строительства всё время растёт. В настоящеевремя протяженность сети дорог общего пользования с твердым покрытием в Россиисоставляет около 600 тыс. км, и основная часть щебня кубовидной формы будетиспользована на их ремонт и содержание. Наибольшее количество всех видов щебнябудет потребляться в Центральном регионе, где дорожное строительство ведетсянаиболее интенсивно.
Развитие иреконструкция дробильно-сортировочных предприятий связана с заменой дробилок напоследней стадии дробления, увеличение площадей грохочения, изменениевнутренней транспортной системы, расширение складов готовой продукции и т.д.,что связанно с большими затратами. Поэтому целесообразно наряду среконструкцией устраивать специальные открытые дробильно-сортировочные установкинекапитального типа, предназначенные для получения щебня фракций 5-10, 10-15 и15-20 мм с содержанием зерен лещадной формы не более 15%. Эти установки болеедешевы по сравнению с капитальными и их можно смонтировать в течениеодного-двух месяцев. В качестве исходного материала при этом можно использоватьщебень фракций 20-40 и 40-70 мм.
Технологическоеоборудование (дробилки, грохота), применяемое в таких установках, в настоящеевремя выпускается как отечественными, так и зарубежными фирмами. При работетаких установок можно также учитывать сезонный спрос на щебень для дорожногостроительства.
Переход квыпуску кубовидного щебня требует государственного подхода. Поскольку выпусктакой продукции не только увеличивает затраты на ее производство и, соответственно,стоимость. Чтобы уменьшить содержание в щебне некондиционных зерен, обычно втехнологию переработки вводят дополнительную стадию измельчения, чтоувеличивает расход минерального сырья из-за увеличения выхода мелких продуктовдробления. Это отсевы дробления — фракции менее 5 мм, объем которых составляет30-35 млн куб.м в год.
Отсевыдробления находят применение в качестве дробленого песка. Однако, по экспертнымоценкам, используется не более 10-12% отсевов. Остальное поступает в отвалы,увеличивая нагрузку на природную среду; на ряде карьеров из-за недостатказемель отвалы отсевов дробления препятствуют развитию горных работ.
2.Хозяйственная характеристика предприятия
Дробильно-сортировочнаяфабрика расположена рядом с карьерной площадкой ОАО «Стойленский ГОК», месторасположениеочень выгодно, потому что сырьё доставляется беспременно и его доставкаосуществляется с наименьшими затратами.
В обслуживании фабрикизадействованы так же и остальные цеха предприятия. Добыча руды производитсяучастком Добычи цеха Рудоуправление. Доставку руды осуществляют железнодорожныйцех и автоцех. Электропитание подаётся с помощью цеха сетей и подстанций.
3. Описаниекачеств щебня1. Щебень для дорожного строительства
Щебень является одним из основных материалов,применяющихся для строительства, ремонта и содержания, автомобильных дорог. Отего качества в значительной мере зависят их потребительские свойства (ровность,коэффициент сцепления и т.д.) и долговечность. Особенно это относится к щебню,применяемому для устройства верхних слоев дорожной одежды, непосредственновоспринимающих высокие механические нагрузки от движущегося транспорта,находящихся под воздействием природных факторов и антигололедных химическихсредств.
Щебень, применяемый в дорожном хозяйстве, условноможно разделить на три группы:
а) щебень для устройстваоснований дорожных одежд (любые, но преимущественно осадочные скальные и рыхлыегорные породы с крупностью фракций 5 — 20, 20 — 40, 40 — 70, О — 40, 0 — 70мм); б) щебень для нижних слоев покрытий (метаморфические и изверженные горныепороды с крупностью фракций 5 -20 и 20 — 40 мм); в) щебень для верхних слоевпокрытий из асфальтобетонных смесей типа А и поверхностной обработки(изверженные и частично метаморфические горные породы крупностью щебня от 5 до20 мм) с содержанием зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы не более15% (группа 1 по ГОСТ 8267-93), который принято называть«кубовидным».2. Щебень для производства бетонов
Щебень как крупный заполнитель бетонов, образуя жесткийскелет, увеличивает его прочность и модуль деформации, уменьшает ползучесть,усадку, повышает его долговечность, сокращает расход цемента.
Мелкий заполнитель – песок – оказывает влияние нареологические свойства бетонной смеси – вязкость, предельное напряжение сдвигабетона, а также на его плотность.
Форма зерен крупного заполнителя непосредственновлияет на удобоукладываемость бетонной смеси. Кроме этого, щебень с зернамиплоской (лещадной) или игловатой формы имеет значительно большую пустотность,чем щебень с зернами кубовидной формы. По данным ВНИИЖелезобетона, объемныйнасыпной вес щебня с содержанием зерен плоской и игловатой формы до 15%ниже, чем щебня с зернами кубовидной формы.
Объемный насыпной вес щебня, состоящего полностью иззерен плоской или игловатой формы, на 9–10% ниже, чем щебня с зернамикубовидной формы. Указанные факторы вызывают увеличение расхода цемента.Поэтому, хотя форма зерен крупного заполнителя, по данным ряда исследований, неоказывает значительного влияния на прочность бетона, ей должно быть уделеносерьезное внимание.
В щебне для дорожного бетона содержание зерен плоскойи игловатой формы допустимо до 25%, для асфальтобетона — до 15%, дляоснований дорог (необработанных) – до 25%.
Следует отметить, что принятое ограничение содержанияв щебне зерен плоской и игловатой формы с отношением большего и меньшегоразмеров выше 3 не полностью характеризует форму зерен. В этой связипредставляет интерес принятая в некоторых зарубежных стандартах оценка формызерен по так называемому «индексу формы», то есть среднему отношениюнаибольшего и наименьшего размеров зерен пробы. Такая оценка позволяетсудить о форме всего количества зерен щебня.
По бельгийскому стандарту NB № 329, 1962 щебеньподразделяется на три категории: обычный, недодробленный и передробленныйкубической формы (табл. 1).