Технологии получения высококачественного щебня. Как добывают щебень

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.

Щебень – наиболее широко используемый продукт добычи и переработки нерудных строительных материалов.

Объемы производства щебня в мире превышают 3 млрд. м 3 в год. Интересной особенностью щебня как продукта, производимого из природного минерального сырья, является то, что цены на него во всем мире за последние 50 лет выросли в 2,5–3 раза. В то же время цены на большинство продуктов, производимых на базе минерального сырья (например, черные и цветные металлы), за это же время упали в 3–5 раз.

Кажущаяся простота производства щебня – дробление горных пород – обманчива, так как современные технологии производства строительных материалов и изделий на их основе предъявляют все более высокие требования к качеству щебня, используемого, в основном, как заполнитель при производстве бетонов, асфальтобетонов и дорожных покрытий.

Щебень для дорожного строительства

Щебень является одним из основных материалов, применяющихся для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог. От его 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, непосредственно воспринимающих высокие механические нагрузки от движущегося транспорта, находящихся под воздействием природных факторов и антигололедных химических средств.

Щебень, применяемый в дорожном хозяйстве, условно можно разделить на три группы:

• щебень для устройства оснований дорожных одежд (любые, но преимущественно осадочные скальные и рыхлые горные породы с крупностью фракций 5–20, 20–40, 40–70, 0–40, 0–70 мм);
• щебень для нижних слоев покрытий (метаморфические и магматические горные породы с крупностью фракций 5–20 и 20–40 мм);
• щебень для верхних слоев покрытий из асфальтобетонных смесей типа А и поверхностной обработки (магматические и частично метаморфические горные породы крупностью щебня от 5 до 20 мм) с содержанием зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы не более 15% (группа 1 по ГОСТ 8267-93), который принято называть «кубовидным».

Общий объем производства каменных материалов (щебень, гравий, песок) в России в настоящее время составляет примерно 140 млн м 3 в год, причем примерно половина этого количества используется в дорожном строительстве.

За последние годы сформировался устойчивый спрос на щебень кубовидной формы со стороны дорожно-строительных организаций, но эта потребность в РФ сейчас удовлетворяется только на 30–40%.

В соответствии с президентской программой «Дороги России XXI века» СоюздорНИИ был произведен расчет потребности в дорожно-строительных материалах, в том числе в различных видах щебня. В таблице 1 приведена потребность в щебне узких фракций кубовидной формы из магматических горных пород для различных регионов России.

Таблица 1
Потребность в щебне узких фракций кубовидной формы (млн м 3) для развития сети автомобильных дорог по регионам России (2001 – 2020 гг.)

В настоящее время протяженность сети дорог общего пользования с твердым покрытием в России составляет около 600 тыс. км, и основная часть щебня кубовидной формы будет использована на их ремонт и содержание. Наибольшее количество всех видов щебня будет потребляться в Центральном регионе, где дорожное строительство ведется наиболее интенсивно.

Современная практика показывает, что щебень из магматических горных пород для дорожного строительства в нашей стране производится в основном на стационарных дробильно-сортировочных заводах, расположенных вблизи месторождений, главным образом на северо-западе России и на Урале.

Мобильная камнедробильная установка для получения кубовидного щебня на площадке ООО «ЭнСиСи Индустри» (Санкт-Петербург)

Анализ продукции, выпускаемой предприятиями нерудной промышленности, разрабатывающими месторождения магматических горных пород, показывает, что они в основном производят щебень в виде фракций 5–20 мм и 20–40 мм, в отдельных случаях – фракций 5–10, 10–20 и 5–15 мм. К щебню фракции 5–20 мм, используемой для приготовления асфальтобетонных смесей для верхних слоев покрытий, имеются серьезные претензии со стороны дорожно-строительных организаций.

Производимый щебень фракции 5–20 мм обычно сильно закрупнен. Это не позволяет подобрать оптимальный зерновой состав минеральной части асфальтобетонных смесей, что существенно ухудшает физико-механические характеристики асфальтобетона. Исследования СоюздорНИИ, а также отечественный и зарубежный опыт строительства и эксплуатации автомобильных дорог позволили установить, что щебень для приготовления асфальтобетонных смесей для верхних слоев покрытий должен выпускаться в виде узких фракций (5–10, 10–15, 15–20 мм). Из узких фракций сравнительно просто подобрать требуемые смеси оптимального зернового состава.

Поставляемый щебень фракции 5–20 мм в большинстве случаев содержит чрезмерное количество зерен лещадной формы – 25–40% и более. Повышенное их содержание отрицательно влияет на удобоукладываемость и плотность асфальтобетонных смесей. Они обладают меньшей механической прочностью по сравнению с кубовидными и поэтому в процессе строительства и при эксплуатации дорог разрушаются, что может приводить к образованию поверхностей, не покрытых битумом. Эти места являются первичными очагами разрушения асфальтобетона при проникновении воды и действии затем попеременного замораживания-оттаивания.

Асфальтобетонные смеси на кубовидном щебне (группа I) обладают лучшей уплотняемостью по сравнению с щебнем групп II и V за счет взаимного перемещения и взаимозаклинивания зерен.

В связи с этим действующая нормативно-техническая документация ограничивает содержание в смесях зерен лещадной формы: 15% - для смесей типа А, 25% – типа Б, 35% - для смесей типа В.

Особенно отрицательно действие зерен лещадной формы проявляется при поверхностной обработке асфальтобетонных покрытий с использованием фракционированного щебня, когда при укладке материала разрушается большая часть таких зерен. В этом случае их содержание в щебне не должно превышать 10%.

Отрицательное воздействие на свойства асфальтобетона оказывает и повышенное количество пылевато-глинистых примесей, которые препятствуют контакту битума с поверхностью щебня. Поэтому их содержание не должно превышать: 1% – для приготовления асфальтобетонной смеси; 0,5% – для поверхностной обработки.

При формировании структуры асфальтобетона щебень является главным компонентом, определяющим устойчивость минерального остова. Лабораторными исследованиями установлено, что коэффициент внутреннего трения tg ц зависит от зернового состава асфальтобетона. На него практически не влияет вязкость применяемого битума и асфальтового вяжущего вещества. В асфальтобетонах с остаточной пористостью 3,0–3,5% коэффициент внутреннего трения возрастает при увеличении содержания кубовидных зерен щебня.

Высокие показатели внутреннего трения обеспечивают плотные асфальтобетоны типа А на основе дробленых каменных материалов и специальные многощебенистые составы, например щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) по ТУ 5718.030.01393697-99.

В щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесях высоко содержание прочного фракционированного щебня (70–80%) с улучшенной (кубовидной) формой зерен, что создает устойчивый каркас. Повышенное содержание минерального активированного порошка (8–15%) и битумного вяжущего (не менее 5,5%) значительно уменьшает количество пустот в уплотненном слое покрытия. Для структурирования и стабилизации битумного вяжущего рекомендуется вводить специальные стабилизирующие добавки, например волокна.

Структура ЩМА оптимально сочетает максимальную жесткость минерального остова и высокую пластичность асфальтового вяжущего. Повышенное содержание прочного кубовидного щебня призвано обеспечивать высокое сцепление с колесом автомобиля, шероховатость, сдвигоустойчивость и износостойкость покрытия, а увеличенное количество асфальтового вяжущего вещества (мастики) – повышать водо- и морозостойкость, водонепроницаемость, устойчивость к деформациям и усталостную стойкость защитного слоя. При устройстве шероховатых покрытий важно обеспечить повышенные требования к свойствам каменных материалов. Щебень должен быть изготовлен из горных пород, обладающих высокой износостойкостью, иметь кубовидную форму, быть однородным по прочности, трудношлифуемым и не иметь загрязняющих примесей. Содержание зерен лещадной формы в нем должно быть ограничено. Щебень должен обладать хорошо выраженной шероховатостью естественного скола, поэтому предпочтение отдается горным породам зернистой кристаллической структуры, а также породам, способным оставаться шероховатыми за счет компонентов разной твердости согласно ВСН 73-67.

Комплектная технологическая линия
на основе дробилки КИД-1200М на ОАО «Павловскгранит», Воронежская область

Для реконструкции Московской кольцевой автомобильной дороги (МКАД) АО «Центродорстрой» были использованы три дробильно-сортировочные установки фирмы «Сведала» и налажено производство улучшенного щебня из габбро-диабаза. Получаемый щебень фракции 5–10 и 10–15 мм с лещадностью менее 15% применяли в асфальтобетонной смеси типа А на полимерно-битумном вяжущем для устройства верхнего слоя покрытия взамен ранее использовавшегося гранитного щебня фракции 5–20 мм. По результатам контроля качества верхнего слоя покрытия МКАД можно судить о влиянии качества щебня на свойства асфальтобетона.

Асфальтобетонное покрытие стало более сдвигоустойчивым, хотя максимальная крупность применяемого в смеси щебня была снижена с 20 до 15 мм. Среднее значение угла внутреннего трения повысилось примерно на 1,5°, а разброс этого показателя снизился почти в 2 раза. Среднее сопротивление сдвигу при расчетных условиях для МКАД возросло с 0,789 до 0,840 МПа. При этом стандартный показатель прочности при сжатии при 50°С повысился в среднем на 0,3 МПа, а его вариация не превысила 12%.

Применение более качественного щебня в асфальтобетоне позволило снизить вероятность образования колеи в верхнем слое покрытия даже в форс-мажорных случаях колонного движения и заторов автомобилей.

Щебень для производства бетонов

Щебень как крупный заполнитель бетонов, образуя жесткий скелет, увеличивает его прочность и модуль деформации, уменьшает ползучесть, усадку, повышает его долговечность, сокращает расход цемента.

Мелкий заполнитель – песок – оказывает влияние на реологические свойства бетонной смеси – вязкость, предельное напряжение сдвига бетона, а также на его плотность.

Форма зерен крупного заполнителя непосредственно влияет на удобоукладываемость бетонной смеси. Кроме этого, щебень с зернами плоской (лещадной) или игловатой формы имеет значительно большую пустотность, чем щебень с зернами кубовидной формы. По данным ВНИИЖелезобетона, объемный насыпной вес щебня с содержанием зерен плоской и игловатой формы до 15% ниже, чем щебня с зернами кубовидной формы.

Объемный насыпной вес щебня, состоящего полностью из зерен плоской или игловатой формы, на 9–10% ниже, чем щебня с зернами кубовидной формы. Указанные факторы вызывают увеличение расхода цемента. Поэтому, хотя форма зерен крупного заполнителя, по данным ряда исследований, не оказывает значительного влияния на прочность бетона, ей должно быть уделено серьезное внимание.

В щебне для дорожного бетона содержание зерен плоской и игловатой формы допустимо до 25%, для асфальтобетона - до 15%, для оснований дорог (необработанных) – до 25%.

Следует отметить, что принятое ограничение содержания в щебне зерен плоской и игловатой формы с отношением большего и меньшего размеров выше 3 не полностью характеризует форму зерен. В этой связи представляет интерес принятая в некоторых зарубежных стандартах оценка формы зерен по так называемому «индексу формы», то есть среднему отношению наибольшего и наименьшего размеров зерен пробы. Такая оценка позволяет судить о форме всего количества зерен щебня.

По бельгийскому стандарту NB № 329, 1962 щебень подразделяется на три категории: обычный, недодробленный и передробленный кубической формы (табл. 2).

Таблица 2
Наименьшие значения «индекса формы» для различных категорий щебня (по бельгийскому стандарту NB № 329, 1962)

Как видно из данных таблицы, к обычному щебню практически не предъявляются требования к форме зерен (он может быть отнесен к щебню плоской и игловатой формы по нашим стандартам), но к щебню более высоких категорий требования к форме зерен довольно жесткие.

В ряде работ отмечается отрицательная роль плоских и удлиненных заполнителей, применение которых снижает прочность и повышает расход цемента, а также ухудшает морозостойкость бетона. С учетом этого при строительстве бетонного полотна автомобильных дорог должно быть обеспечено отсутствие в щебне кусков лещадной и игловатой формы, исходя из того, что бетонная смесь с такими заполнителями становится неудобоукладываемой, плохо уплотняется и в бетоне остаются раковины, борьба с которыми требует увеличения расхода цемента.

Для проверки влияния на параметры бетона наличия в щебне кусков лещадной формы в институте ВНИИЖелезобетон были выполнены исследования. В опытах использовался щебень из природных горных пород. Результаты показали, что прочность бетона по мере увеличения в щебне содержания кусков лещадной формы (до 50 и 100%), как правило, снижается с одновременным снижением объемного веса бетона, то есть при недоуплотнении бетонной смеси. Наличие в большом количестве (более 50%) щебня лещадной формы затрудняло уплотнение бетона, а это приводило к снижению прочности.

Отрицательное воздействие наличия в щебне более 50% кусков лещадной формы объясняется укладкой щебня в основном плашмя, черепицеобразно, что затрудняет взаимное скольжение смежных кусков и требует увеличения мощности вибрационного оборудования.

Сравнительные физико-механические свойства щебня различной лещадности приведены в табл. 3.

Таблица 3 Физико-механические свойства щебня различной лещадности

Щебень для балластного слоя на железнодорожных путях

Основным назначением балластного слоя является обеспечение вертикальной и горизонтальной устойчивости рельсошпальной решетки при динамических нагрузках.

Характер упрочнения балласта в процессе укладки и эксплуатации путей существенно зависит от начальной пустотности щебеночного каркаса, то есть от состава и формы зерен щебня. Предельная пустотность щебеночного балласта составляет 0,33–0,34, а начальная достигает 0,45–0,50, что вызвано в значительной степени наличием лещадных зерен. Лещадные и игловатые зерна ломаются под нагрузкой и повышают неравномерность осадки балласта при эксплуатации.

Отечественные стандарты на щебень для балласта требуют получения двух фракций – 25–60 мм и 5–25 мм, причем содержание зерен крупнее верхнего предела и менее нижнего предела не должно превышать 5%.

Повышение скорости движения поездов вызвало изменение требований к балласту, особенно по его горизонтальной устойчивости. В результате в отечественные стандарты было внесено требование по обеспечению кубовидности щебня – ограничение содержания лещадных зерен 18%.

Европейские стандарты также требуют ограничения лещадности щебня, используемого для железных дорог, на уровне 15–20%.

Технологии и оборудование для производства высококачественного щебня

При производстве щебня кубовидной формы необходимо учитывать, что форма зерен дробленого материала определяется текстурно-структурными особенностями исходной горной породы, используемым оборудованием и технологией переработки.

Форма зерен щебня зависит также от принципа работы дробильного агрегата. Оптимальная изометричная кубообразная форма создается в агрегатах ударного действия – молотковых, ударно-центробежных и отбойно-центробежных дробилках. Из раздавливающих камень агрегатов (щековые, валковые, стандартные конусные дробилки) получают щебень с высоким содержанием зерен лещадной и игловатой формы. Так, при дроблении песчаников в отбойно-центробежной дробилке ОЦД-100 лещадные и игловатые зерна составили 9–13% во фракции 5–10 мм и всего 4,6–5,3% – во фракции 10–20 мм, в то время как щебень из конусной дробилки СМ-561 содержал соответственно 53–55% и 39–50% таких зерен. В гранитном щебне из дробилки ОЦД-100 лещадных и игловатых зерен было только 6 и 2%, а в щебне из дробилки СМ-561 – соответственно 23 и 14%, т. е. в 4–7 раз больше.

Для получения щебня кубовидной формы обычно применяют специальные конусные дробилки или дробилки ударного действия. Последние позволяют получать щебень, форма зерен которого близка к кубовидной, но иногда и к окатанной, кроме того, они являются дорогими в эксплуатации и характеризуются повышенным выходом отсевов дробления.

Некоторого снижения содержания зерен лещадной формы в щебне можно добиться и при использовании стандартных конусных дробилок. Для этого необходимо, чтобы в процессе работы была полностью заполнена камера дробления. При этом измельчение происходит не только между конусами дробилки, но и между зернами материала, находящимися в камере (дробление «в слое» или «в стесненных условиях»). В таком случае имеющиеся в исходном материале и образующиеся в процессе дробления зерна лещадной формы, как механически наиболее слабые, разрушаются. Для осуществления этого процесса дробилка должна быть оборудована более мощным электродвигателем, датчиком уровня материала в камере дробления, а также аккумулирующим бункером с питателем.

Таблица 4
Сравнительная характеристика различных технологий получения кубовидного щебня

В таблице 4 приводятся данные по применению различных типов дробильных агрегатов для производства щебня. На основании их анализа можно сделать заключение, что для получения кубовидного щебня необходимо обеспечить многократное дробящее воздействие на кусок породы, а разрушающая сила должна действовать не на раздавливание, а на сдвиг.

Основываясь на этих принципах, способы производства кубовидного щебня могут быть следующими (табл. 4):

• использование стандартных конусных дробилок, работающих «под завалом» в замкнутом цикле;
• использование роторных молотковых дробилок;
• использование роторных центробежных дробилок;
• использование дробилок, обеспечивающих многократное сдвиговое воздействие на дробимую породу – конусных виброинерционных дробилок.

Использование ударных и отражательных дробилок, в конечном счете, может рассматриваться как дополнительная операция дробления, назначение которой – исправление формы зерен без существенного сокращения размеров дробимого материала.

Дробильный комплекс
фирмы Zeppelin

Центробежные дробилки ударного типа с небольшими конструктивными отличиями изготавливают как в России, так и за рубежом. В России – это ассоциация «Урал-Центр», ЗАО «Новые технологии», ОАО «Дробмаш». За рубежом – фирма «Metso Minerals» (Финляндия), KRUPP, MARTIN STECKERT, FORSTER, SPILLE (Германия) и другие.

Центробежные дробилки-грануляторы могут принимать максимальный кусок не более 60–70 мм (лучше 40 мм) и производить кубовидный щебень фракции 5–20 мм с производительностью по питанию до 200 т/ч и выходом фракции менее 5 мм 35–50%.

По данным предприятия «Урал-Центр» назначение их дробилок – «последняя стадия дробления в трех- или четырехстадийных схемах дробления, определяющая качество конечного продукта. Максимальный линейный размер куска питания не должен превышать 70 мм. Питанием дробилки ДЦ является продукт конусных дробилок КСД или КМД согласно технологической схеме с контрольным грохочением по классу – 40 мм», то есть она фактически передрабливает горную массу крупностью менее 40 мм.

Разрушение дробимого материала «в слое» применительно к конусным дробилкам – сравнительно новый технологический метод, разработка которого принадлежит отечественной школе дезинтеграции.

Специалистами «Механобра» разработаны новые образцы дезинтегрирующего вибрационного оборудования, обеспечивающие принудительное самоизмельчение материала внутри собственного слоя под воздействием виброимпульсного сжатия с одновременным сдвигом при дозировании силы воздействия на слой материала по величине предела прочности дефектных поверхностей его структуры. Реализация таких принципов рационального разрушения осуществляется в конусных инерционных дробилках (КИД) и виброщековых дробилках (ВЩД).

Выводы

1. Срок службы дорог, построенных на кубовидном щебне в 2–2,5 раза больше, чем на щебне игловатой и пластинчатой формы. Кубовидный щебень образует устойчивую трехмерную структуру дорожного полотна, требует меньшего расхода вяжущих – цемента или битума. Лещадные частицы в процессе уплотнения ломаются, образуя «островки» лещадных зерен, что является причиной локальных разрушений дорожных покрытий.

2. Прочность бетона при использовании кубовидного щебня возрастает на 5–10% при одновременном уменьшении расхода цемента на 7–12% и снижении на 3–5% водопотребности бетонной смеси.

3. Стандартные щековые и конусные дробилки не обеспечивают получение щебня необходимой формы.

4. Ударно-центробежные дробилки-грануляторы обеспечивают снижение содержания лещадных зерен в дробленом щебне до требований стандартов, но могут быть использованы как дополнительная стадия дробления – «кубикатор».

5. Конусные инерционные дробилки обеспечивают получение кубовидного щебня в широком диапазоне крупности при минимальном числе стадий дробления.

Одним из самых распространенных продуктов переработки нерудных стройматериалов и их переработки является щебень. Ежегодно во всем мире производится до 3 млрд куб. м этого материала, и уникальной особенностью щебня является то, что цены на него за последние 50 лет выросли в 2-2,5 раза, в то время, как стоимость других материалов, также производимых на основе природного минерального сырья, упала в 3-5 раз. Однако такая ситуация имеет ряд причин: технологии производства щебня являются более совершенными и регулярно модернизируются, предполагая использование все более сложного оборудования и получение все более качественного материала.

Многие думают, что технология проста - обычное дробление горной породы. Однако на самом деле это не так. В производстве обязательно учитывается качество основы и качество самого будущего щебня, который будет использован для производства бетона или асфальтобетона, а также дорожных покрытий. Также особую роль играет назначение материала.

Самым качественным является щебень кубовидной формы, который производится с учетом текстурных и структурных особенностей исходной породы. Оборудование и технология переработки приспосабливаются к ней и позволяют создавать заданную форму зерен материала.

Для того, чтобы получить изометричную кубообразную форму, следует использовать такие дробилки, как:

• молотковые;
• отбойно-центробежные;
• ударно-центробежные.

При этом изначально камень будут раздавливать дробилки других типов - валковые, щековые, стандартные конусные (как правило, для материала кубовидной формы используются последние). Затем применяется указанное оборудование (лучший вариант - дробилки ударного действия, которые позволяют получать нужную форму зерен), которое и позволяет получить материал с определенным количеством игловатых и лещадных зерен:

1. При дроблении песчаника при помощи отбойно-центробежной дробилки модели ОЦД-100 игловатые и лещадные зерна составляют 9-13% (фракция 5-10 мм) или 4,5-5,3% (фракция 10-20 мм);
2. При дроблении исходной породы в конусной дробилке модели СМ-561 щебень содержит 53-55% лещадных и игловатых зерен (фракция 5-10 мм) и 40-50% аналогичных зерен во фракции 10-20 мм;
3. При дроблении гранита при помощи дробилки модели ОЦД-100 игловатых и лещадных зерен получается только 6% для фракции 5-10 мм и 2% для фракции 10-20 мм;
4. При дроблении гранита в дробилке СМ-561 в щебне можно найти, соответственно, 23% и 14% таких зерен.

Чтобы добиться снижения количества лещадных зерен в щебне, можно использовать стандартные конусные дробилки, в которых во время работы камера дробления должна быть полностью заполненной. Тогда измельчение будет происходить не только между конусами, но и между зернами самого материала, и в итоге лещадные зерна, имеющиеся в исходном материале и считающиеся более слабыми, будут разрушены. Производство такого типа требует соблюдения только одного условия - дробилка должна быть обязательно оснащена мощным электродвигателем, аккумулирующим бункером с питателем, а также датчиком уровня исходной породы в дробильной камере.

Способы производства кубовидного щебня

Чтобы получить материал этого типа, следует обеспечить многократное дробление куска породы, причем разрушающая сила должна быть направлена на сдвиг, а не на раздавливание. Эта работа может выполняться несколькими способами, которые предполагают использование:

1. Стандартных конусных дробилок - работают в замкнутом цикле «под завалом»;
2. Роторных центробежных дробилок;
3. Роторных молотковых дробилок;
4. Дробилок, которые обеспечивают многократный сдвиг дробимой породы (как правило, к этому типу относится конусное виброинерционное оборудование).

Иногда можно дополнительно воспользоваться отражательными или ударными дробилками, однако их использование будет скорее дополнительной операцией дробления, которая позволит исправить форму зерен, не сокращая размеры исходной породы.

Если же говорить о конкретном оборудовании, то центробежные дробилки ударного типа изготавливают как российские, так и зарубежные производители. Среди российских можно выделить ассоциацию «Урал-Центр», ОАО «Дробмаш» и ЗАО «Новые технологи». Среди заграничных:

• финскую компанию Metso Minerals;
• SPILLE;
• KRUPP;
• FORSTER;
• MARTIN STECKERT.

Четыре последних - немецкие производители

Качественные центробежные дробилки-грануляторы могут работать с максимальными кусками, габариты которых не должны превышать 60-70 мм (идеальный вариант - 40 мм). Оборудование производит кубовидный щебень фр 5-20 мм , обладая производительностью по питанию 200 т/ч и давая выход фракции менее 5 мм на уровне 35-50%.

При этом, как свидетельствуют выводы компании «Урал-Центр», их оборудование предназначено для последней стадии дробления в 3- или 4-стадийных схемах. Эта стадия определяет качество конечного продукта, но при этом максимальный линейный размер куска не должен быть более 70 мм. Также следует учитывать, что продукт конусных дробилок КМД и КСД служит в качестве питания дробилки ДЦ в соответствии с технологической схемой контрольного грохочения по классу 40 мм. Другими словами, такое оборудование фактически еще раз перерабатывает полученную массу крупностью менее 40 мм.

Конусные дробилки могут разрушать дробимый материал «в слое» - это относительно новая технология, которая была разработана представителями отечественной школы дезинтеграции.

При этом специалисты «Механобра» разработали новые образцы оборудования, относящегося к дезинтегрирующему вибрационному типу и обеспечивающего принудительное самоизмельчение исходного материала внутри слоя. Производится такое измельчение под действием виброимпульсного сжатия и одновременного сдвига. При этом необходимо следить за тем, чтобы сила воздействия на слой материала по всей величине предела прочности любых дефектных поверхностей, имеющихся в его структуре, была дозированной. Эти принципы относятся к классу принципов рационального разрушения, и их реализация производится в виброщековых дробилках (модели ВЩД) и конусных инерционных дробилках (модели КИД).

Основные выводы

Дороги, построенные на кубовидном щебне, служат в 2-2,5 раза дольше, нежели те, которые были созданы на основе щебня пластинчатой или игловатой формы. Именно кубовидный материал образует стойкую трехмерную структуру покрытия и при этом требует меньше вяжущих компонентов (битума или цемента) в отличие от лещадных зерен, которые при уплотнении ломаются, образуя своеобразные «островки» и являясь причиной локальных разрушений покрытий.

Кроме того, кубовидный материал позволяет:

• повысить прочность бетона на 5-10%;
• уменьшить расход цемента на 7-12%;
• снизить водопотребность бетонной смеси на 3-5%.

Еще один вывод касается оборудования: стандартные конусные и щековые дробилки не позволяют получать щебень нужно формы. Следует использовать ударно-центробежные дробилки-грануляторы, которые позволяют снизить содержание лещадных зерен в готовом материале до нужных стандартов. С другой стороны, конусные инерционные дробилки могут обеспечить получение кубовидного щебня в широком диапазоне крупности, используя минимальное количество стадий дробления.

Прежде чем щебень попадает к конечному потребителю в том виде, в котором мы его привыкли видеть, он проходит несколько этапов. В добыче, обработке и сортировке этого природного материала применяются сложные технологии. Все процессы в итоге формируют цену на разные виды щебня. Каким же способом добывают щебень и как его обрабатывают?

Все начинается со взрыва
Прежде всего, происходят вскрышные работы буровзрывным способом. В карьерах, где будет добываться гранит, удаляется растительный слой, песчано-глинистые породы и непригодный камень верхней зоны выветривания. Затем специальные буровые машины и станки бурят в два ряда 10-20-метровые скважины до 2,5 м в диаметре, после чего в эти скважины закладывают аммониты, тротил или другие взрывчатые вещества, удаляют из радиуса взрыва людей и технику.

Произведенный массовый взрыв образует так называемые рваные камни разные по величине. Крупные глыбы подвергаются вторичному взрыванию с помощью накладных или шпуровых зарядов. И лишь после этого полученный материал грузится мощными экскаваторами в самосвалы, которые доставляют камень на дробильно-сортировочные заводы.

За дело берутся дробилки
На заводах обустроены огромные технологические линии, которые состоят из ряда техники – дробилок, грохотов, ленточных конвейеров, питателей, транспортеров и т.д.

Дробилки бывают нескольких видов:
1. Щековые. Применяются чаще всего для дробления среднего и крупного щебня. Принцип действия заключается в измельчении камня, который поступает в периодически сужающийся зазор между подвижной и неподвижной щеками. Самые крупные дробилки могут принять камень, который разрабатывает экскаватор с ковшом вместительностью 4 м3.
2. Конусные. Внутренний дробящий конус непрерывно изменяет ширину зазора круговым качанием. Камень попадает в этот кольцевой зазор между внешним и внутренним конусами и измельчается.
3. Валковые. Могут быть применены к дроблению относительно непрочного камня. Состоят из двух цилиндров (рифленых или гладких), которые вращаются навстречу друг другу и дробят попадающие между ними камни.
4. Молотковые. Применяются при окончательном дроблении для получения более мелкого щебня.

Грохочение, или сортировка
Еще один этап производства щебня – это грохочение, которое регулирует крупность камня. Грохоты бывают гирационные, вибрационные и неподвижные колосниковые. Последние используются для крупного камня.

Грохочение, в свою очередь, также делится на несколько этапов:
Предварительное – используется для отделения мелких частей для улучшения условий работы дробилок с более крупным камнем.
Поверочное (контрольное) – выделяет отдельные классы, которые отправляются на доработку в повторное дробление. Таким образом, улучшается форма зерна щебня.
Товарное (окончательное) – распределяет щебень по фракциям (мелкую, среднюю, крупную, бутовый камень и отсев).

И лишь после прохождения всех этапов щебень может быть использован в различных сферах строительства.

Судя по названию, добывается этот строительный материал из известняка – одной из наиболее распространенных горных пород. Количество его в общей массе...

Чем выше потребность в товаре, тем выгоднее им заниматься. Что касается щебня, бизнес, связанный с его добычей, производством и продажей, очень...

Одна из характеристик щебня – фракция. Означает она размер отдельно взятых зерен. В зависимости от нее изменяются сферы применения этого строительного...

Щебень является сыпучим строительным материалом неорганического происхождения. Получают его путем дробления скальных горных пород. Зёрна имеют размер...

Щебень – природный неорганический сыпучий зернистый материал, который относится к полезным ископаемым и получается путем дробления горных пород, а так...

Разделение на фракции и подбор необходимого размера зерна является важным этапом любого строительства. Только таким образом может быть приготовл...

Строительство домов из бруса Дома из бруса - отличный вариант для тех, кто ценит комфорт, экологическую чистоту, красоту. Для строительства используют уникальный природный материа...

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

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.