способ получения строительных песков из отсевов, образующихся при производстве щебня

Формула изобретения

1. Способ получения строительных песков из отсевов, образующихся при производстве щебня, заключающийся в классификации отсевов по классам крупности и их последующем смешении в заданных пропорциях, отличающийся тем, что отсевают и удаляют фракции мельче 0,16 мм и крупнее 5 мм, оставшийся массив разделяют на две фракции 0,16-2,5 мм и 2,5-5 мм, после чего фракцию 2,5-5 мм или часть ее додрабливают до крупности мельче 2,5 мм и смешивают этот продукт с фракцией 0,16-2,5 мм так же, как и не подвергавшуюся додрабливанию часть фракции 2,5-5 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что додрабливание фракции 2,5-5 мм осуществляется в конусной инерционной или центробежной дробилке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к переработке отсевов, образующихся при производстве щебня, и получению из них искусственных песков для строительных работ.

В настоящее время в строительной промышленности РФ выпускается около 300 млн м³ щебня в год. При этом около 30% горной породы уходит в отходы (отсевы мельче 5 мм), т.е. примерно 90 млн м³ складируется на промплощадках дробильно-сортировочных заводов, занимая огромные площади. В России производством нерудных строительных материалов занимаются более 3000 предприятий, которые за годы своего существования накопили десятки миллионов кубометров отходов, занимающих большие площади плодородных земель, которые невозможно порой рекультивировать. Проблема утилизации и переработки отходов производства щебня (гранитного, известнякового, доломитового) является важной народно-хозяйственной задачей.

В России ежегодно добывается более 50 млн т речного песка, используемого для производства строительных материалов, в том числе бетонов. Однако строители не используют отсевы производства щебня взамен речного песка при производстве бетонов, т.к. это приводит к увеличению расхода вяжущего - цемента - из-за несоответствия гранулометрического состава и формы зерен отсевов существующим нормам.

Известны отдельные примеры и предложения по обогащению отсевов фракций 0-5 мм, образующихся при дроблении щебня, для применения их в качестве заполнителей мелкозернистого бетона. Так, при выпуске опытной партии шпал применялись отходы дробления с удалением фракций менее 0,15 мм путем промывки водой [Ромохов П.Г., Петрова Т.М. «Рациональное использование побочного продукта щебеночного производства для высокопрочного бетона». Материалы семинара: Использование отходов промышленности в технологии изготовлении бетонных и железобетонных изделий. ЛДНТП, Л., 1981]. Но промывку водой трудно осуществить из-за сложных климатических условий в нашей стране (минусовые температуры) и сложности самого процесса (большое количество используемой воды, ее последующая очистка с целью многократного использования).

Известно применение отдельных фракций отходов дробления щебня крупностью 0-5 мм в сочетании с природными песками крупными и мелкими [Патент РФ № 2345969, пр. 09.01.2007; заявка на изобретение № 2002129256, 04.11.2002].

Недостатки этих методов заключаются в том, что в них используется только часть отходов дробления (отсевов) наряду с и природными предварительно обогащенными песками в количестве 60-70%.

Известен способ получения искусственного песка из отсевов, базирующийся на фракционировании последних по узким классам крупности с последующим комбинированием этих фракций для получения продуктов, соответствующих по гранулометрическому составу рекомендуемым составам песков для строительных работ. Однако продукты, полученные таким путем, дороже природных песков, поэтому такая технология находит применение только в тех странах, где использование речных песков для строительных материалов запрещено законодательством.

В способе, принятом в качестве прототипа [Патент РФ № 2284972, пр. 25.04.2005], получение искусственных песков из отсевов дробления щебня осуществляется путем рассева отходов дробления на 7 фракций с последующим отбором необходимого количества каждой фракции и дальнейшего смешивания их между собой. Это предложение практически трудно осуществить ввиду необходимости хранения огромного количества отдельных фракций, большой энергоемкости рассева на все фракции, сложности последующего перемешивания продуктов переработки, большой металлоемкости оборудования. Возникают также проблемы с полной утилизацией отходов переработки.

Предложения по подбору состава бетона с минимальной пустотностью заполнителя путем расчета каждой последующей фракции щебня и природного песка известны [А.с. СССР № 779883, пр. 15.06.78], но ввиду сложности не получили широкого применения в производстве бетонных и железобетонных изделий.

Цель изобретения - получение песка, соответствующего по гранулометрическому составу рекомендуемой области песков для строительных работ (Справочник Госстроя СССР «Производство железобетонных изделий», раздел II, таблица 4.4 Требования к зерновому составу песков, М., 1989) из образующихся при производстве щебня отсевов путем механического модифицирования гранулометрического состава отдельных фракций и осуществление полного использования отходов дробления (отсевов).

Предлагается способ, заключающийся в том, что из отсевов, представляющих собой фракции 0÷5 мм, выделенных путем грохочения при производстве щебня

1) отсевают и удаляют фракцию мельче 0,16 мм и попавшую в отсевы при грохочении фракцию крупнее 5 мм.

Выделяемые фракции песка менее 0,16 мм находят применение в качестве микронаполнителя в тяжелых бетонах, заполнителя в ячеистых бетонах и сухих строительных смесях [Ю.М.Баженов «Технологии бетонов», изд-во ABC, 2003]. Фракции свыше 5 мм используется как мелкая фракция щебня - заполнителя бетонов, а также в качестве подсыпки при дорожном строительстве.

2) Оставшийся массив (фракция мельче 5 мм, но крупнее 0,16 мм) разделяют на две фракции: от 0,16 до 2,5 мм и от 2,5 до 5 мм.

Фракцию 0,16÷2,5 мм используют в качестве песка для строительных работ.

Требования к строительным пескам таковы, что фракции 2,5÷5 мм должно быть от 0 до 20% (Справочник Госстроя СССР «Производство железобетонных изделий», раздел II, таблица 4.4. Требования к зерновому составу песков. - М., 1989). В существующих отсевах этой фракции 28-30%, т.е. эта фракция присутствует в избыточных количествах.

Причем значительное количество зерен этой фракции имеет лещадную или игольчатую форму, отрицательно сказывающуюся на качестве строительных изделий.

3) Поэтому фракцию крупнее 2,5 мм или часть ее додрабливают до крупности мельче 2,5 мм и объединяют с отсеянной фракцией 0,16÷2,5 мм так же, как и не подвергавшуюся додрабливанию часть фракции 2,5÷5 мм.

В результате получают пески, соответствующие по своему гранулометрическому составу пескам, рекомендуемым для строительных работ.

Поскольку часть зерен этой фракции имеют не кубовидную форму, дробление целесообразно производить в конусной инерционной или центробежной дробилке, которые дают кубовидную форму зерен, уничтожая игольчатые и лещадные зерна, что способствует повышению качества песков для строительных работ.

Преимущество изобретения состоит в том, что предложенный способ позволяет путем минимальных переделов получать пески из отходов дробления изверженных горных пород, соответствующие оптимальному гранулометрическому составу песков для строительных работ. Это позволяет практически приступить к переработке как вновь образующиеся, так и накопленные отходы дробления, обеспечивая безотходное производство щебня.

Примеры осуществления

В таблице приведены примеры осуществления заявляемого способа. Эти же примеры для большей наглядности проиллюстрированы графически (см. чертеж).

На чертеже показаны примеры получения строительных песков из отсевов путем простого удаления отдельных фракций и путем додрабливания крупных фракций и смешивания их с отсеянной мелкой фракцией (показаны примеры получения песков для строительных работ по предлагаемому способу из гранитных отсевов карьера в Ленинградской области с типичным гранулометрическим составом):

- заштрихованная часть между кривыми 1 и 2 - это рекомендуемая область песков для строительных работ (Справочник Госстроя СССР «Производство железобетонных изделий», раздел II, таблица 4.4. Требования к зерновому составу песков. - М., 1989). Кривая 1 соответствует мелким пескам с модулем крупности М_к=1,5, а кривая 2 - крупным пескам с М_к =3,25;

- кривая 1' (графа 3 таблицы) характеризует гранулометрический состав первичных отходов дробления (отсевов), в которых присутствуют фракции крупнее 5 мм и мельче 0,16 мм;

- кривая 2' (графа 5 таблицы) отражает гранулометрический состав после удаления фракций крупнее 5 мм и мельче 0,16 мм (характеризуется избытком фракции >2,5 мм);

- кривая 3' (графа 7 таблицы) характеризует гранулометрический состав песка после полного отделения фракции крупнее 2,5 мм (находится в области рекомендуемых составов);

- кривая 4' (графа 9 таблицы) характеризует гранулометрический состав песка после удаления 50% фракции крупнее 2,5 мм (находится в области рекомендуемых составов).

Из графиков (кривые 3' и 4') наглядно видно, что такой простой технологический прием, как регулирование количества только одной фракции, а именно крупнее 2,5 мм, позволяет изменять гранулометрический состав песка в широком диапазоне и таким образом получать пески для строительных работ, хотя при этом остается не использованной часть указанной фракции (2,5÷5 мм).

Предлагается додрабливать фракцию крупнее 2,5 мм (или часть ее) например в конусной инерционной (КИД) или центробежной дробилке и смешивать продукт дробления с основным массивом (фракциями 0,16÷2,5 мм), что позволит управлять ситовым составом строительных песков для удовлетворения различных требований потребителя, полностью используя отсевы, образовавшиеся при производстве щебня.

На чертеже и в таблице показаны примеры изменения гранулометрического состава получаемого песка путем добавки различного количества дробленых продуктов фракции 2,5÷5 мм.

Кривая 5' (графа 11 таблицы) соответствует гранулометрическому составу дробленого продукта фракции 2,5÷5 мм, получаемого на выходе из КИД с выходной щелью 5 мм (наблюдается недостаток фракции 1,25÷2,5 мм);

кривая 6' (графа 14 таблицы) соответствует составу смеси, получаемой смешиванием песка (кривая 3') и продукта дробления избытка фракции крупностью 2,5÷5 мм в количестве 100% (входит в рекомендуемую область песков для строительных работ);

кривая 7' соответствует составу смеси, получаемой смешиванием песка (кривая 4') и продукта дробления избытка фракции 2,5÷5 мм в количестве 50% (входит в рекомендуемую область песков для строительных работ).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать из отходов дробления изверженных горных пород пески для строительных работ с различным гранулометрическим составом и таким образом полностью использовать природное сырье без отходов, т.е. обеспечивать комплексное использование горного сырья.