Разработка технологии кондиционирования и модифицирования отсевов гранитного щебня для карьеров Северо-Запада тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.13, кандидат технических наук Аликин, Александр Валерьевич

• Аликин, Александр Валерьевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Аликин, Александр Валерьевич

Введение.

Глава 1. Обзор и анализ литературы по технологиям переработки отсевов гранитного щебня

1.1. Актуальность переработки отсевов гранитного щебня.

1.2. Технологии, использующие отсевы гранитного щебня.

1.3. Технологии, нацеленные на минимизацию выхода отсевов гранитного щебня.

1.4. Технологии, перерабатывающие щебень с получением определенных фракций крупности и не использующие отсев по определённым причинам.

1.5. Постановка цели и задач исследований.

Глава 2. Стендовые испытания технологической схемы для переработки отсевов гранитного щебня

2.1. Технологическая линия кондиционирования и модифицирования отсевов гранитного щебня.

2.2. Дополнительная технологическая линия по переработке отсевов гранитного щебня.

Глава 3. Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение эмпирической зависимости для прогноза гранулометрического состава материала после дезинтеграции в конусной инерционной дробилке

3.1. Актуальность применения математического моделирования для прогнозирования грансостава после дезинтеграции в конусной инерционной дробилке.

3.2. Общий вид кривой распределения частиц по крупности после дезинтеграции.

3.3.Характер распределения частиц по крупности после дезинтеграции.

3.4. Теория сепарационных процессов в прогнозировании грансостава материала после дробления.

3.5. Влияние параметров конусной инерционной дробилки на грансостав материала после дезинтеграции.

3.6. Упрощенное гранулопрочностное уравнение кинетики разрушения для конусной инерционной дробилки.

3.7. Выбор эмпирической зависимости, описывающей процесс, физически подобный дезинтеграции материала в конусной инерционной дробилке.

3.8. Определение численных параметров эмпирической зависимости Розина-Раммлера.

Глава 4. Разработка рекомендаций к внедрению технологии переработки отсевов гранитного щебня на примере каменногорского месторождения.

4.1. Анализ геолого-минералогического строения Каменногорского месторождения.

4.2. Оценка возможностей утилизовать отсевы гранитного щебня непосредственно при открытой разработке Каменногорского месторождения.

4.3. Анализ существующей технологии для переработки щебня на Каменногорском месторождении.

4.4. Пути совершенствования технологии переработки щебня на примере Каменногорского месторождения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии кондиционирования и модифицирования отсевов гранитного щебня для карьеров Северо-Запада»

Безотходная деятельность человека нереальна. Однако стремление к сокращению отходов диктуется жесткими экологическими ограничениями и экономическими интересами общества и народного хозяйства. Один из парадоксов современности состоит в том, что с ростом благосостояния людей, несмотря на достижения технического прогресса, количество отходов в расчете на одного человека неуклонно возрастает.

Одной из основных современных тенденций развития мировой промышленности является стремление к максимальному использованию отходов в любой отрасли промышленности. Горно-обогатительная отрасль промышленности, в общем, а также добыча и переработка гранитного щебня в частности, не является исключением.

Основным отходом при добыче и переработке гранитного щебня является отсев (класс крупности -5+0 мм). Его складирование в течение десятилетий привело к образованию огромных техногенных месторождений, загрязняющих почву, источники пресной воды и воздух.

До настоящего времени,-отсев гранитного щебня использовался в основном в декоративных целях, так и не получив широкого промышленного применения, в основном по причине его низкой стоимости.

Однако рентабельность переработки отсевов гранитного щебня можно значительно повысить. В нескольких отраслях строительной промышленности отсев гранитного щебня может успешно заменить речной песок, который давно берегут во всём мире, как материал с лучшими эксплутационными свойствами.

Отсевы гранитного щебня - материал, который найдёт широкое применение в будущем, при условии тщательной разработки и научного обоснования технологий его переработки.

Заключение диссертации по теме «Обогащение полезных ископаемых», Аликин, Александр Валерьевич

Заключение

В данной работе предложена технология переработки отсевов гранитного щебня, удовлетворяющая современным требованиям к безотходным и малоотходным технологиям.

На примере Каменногорского месторождения было показано, что из отсевов гранитного щебня можно получить несколько фракций искусственного песка, необходимых для строительной промышленности, что, по сути, реализует комплексный подход к переработке сырья.

Линия модифицирования и кондиционирования состоит из дезинтеграции в вибрационной дробилке типа КИД, совмещённой предварительным и поверочным грохочением. Её задача - получение наполнителя для мелкозернистого бетона из фракции отсевов -5+0,16 мм, соответствующего требованиям ГОСТа 8736-93 «Песок для строительных работ», как наполнитель для мелкозернистого бетона. Эта задача была решена несколькими операциями. Посредством анализа гранулометрического состава исходного материала и учётом требований ГОСТа, высокоэффективного грохочения была определена фракция -5+2,5 мм, которую необходимо додробить. За счёт дезинтеграции материала в вибрационных дробилках типа КИД в слое по принципу «сжатие+сдвиг», когда зёрна материала обкалываются по плоскостям спайности, был не только получен кубовидный продукт с лещадностью не более 5-6 %, но и произошла механоактивация материала. И наконец, точное смешивание отсеянной фракции -2,5+0,16 мм и -5+2,5 мм окончательно стабилизировало гранулометрический состав механоактивированного материала в качестве наполнителя для мелкозернистого бетона, который рационально сразу подавать в цех приготовления мелкозернистого бетона.

Значение дезинтеграции в конусной инерционной дробилке в данной технологии очень велико, поскольку это основное средство изменения гранулометрического состава таким образом, чтобы преобразовать исходный отсев гранитного щебня в качественный искусственный песок. Поэтому важно было рассмотреть теоретические методы прогнозирования гранулометрического состава после дезинтеграции в конусной инерционной дробилке на примере КИД-300. Было выбрано гранулопрочностное уравнение кинетики разрушения материала, предложенное профессором Тихоновым О.Н., поскольку оно учитывает общие процессы массопереноса зерен материала при любом способе дезинтеграции в любой дробилке. Это уравнение не имеет точного аналитического решения в общем случае, но в рамках данной работы оно было сведено к частному случаю с помощью двух идеализаций. Первое допущение крепость материала по Протодъяконову была принята постоянной, а второе заключалось в том, что на конечный гранулометрический состав конечного продукта влияют лишь два параметра дробилки КИД - частота качаний дробящего конуса и центробежную силу вращения дебаланса дробилки. В данном частном случае уравнение было получено аналитическое решение, сводящееся уравнением Розина-Раммлера. По результатам сравнения приведённых гранулометрических характеристик конусных инерционных дробилок различных типоразмеров, основываясь на теории подобия, было установлено, что предложенное аналитическое решение подходит для любой КИД при принятых идеализациях. То есть, установив аналитическое решение гранулопрочностного уравнения, и определив его численные параметры для лабораторной конусной инерционной дробилки, можно будет прогнозировать работу промышленной КИД при переработке гранита.

Линия грохочения состоит из нескольких операций грохочения. Её задача - получить несколько фракций искусственного песка. За счёт грохочения с эффективностью 85-87 % были получены чистые (кондиционные) фракции, применимые в различных отраслях строительной промышленности, а именно: -5+2,5 мм - наполнитель для ячеистого бетона, -2,5+0,63 мм - материал для строительства водоочистных сооружений, -0,63+0,16 мм — материал для покрытия рубероида, -0,16 мм - механоактивированная добавка в цемент. Эта технологическая линия дополняет линию модифицирования и кондиционирования, позволяет учитывать всех потенциальных потребителей искусственного песка при изменяющейся конъектуре рынка и, тем самым, увеличивает конкурентоспособность всей технологии.

Однако главным преимуществом предложенной технологии кондиционирования и модифицирования отсевов гранитного щебня является то, что область её применения не ограничивается Каменногорским месторождением. Данная последовательность рудоподготовительных и контрольных операций в совокупности с теоретическим методом прогноза гранулометрического состава конечного материала применима для любых отсевов гранитного щебня, что крайне важно для Северо-запада РФ. Ведь известно, что наибольшая концентрация месторождений гранита имеет место именно в Северо-Западном регионе, и за десятилетия активной разработки открытым способом накопились огромные техногенные месторождения отсевов гранитного щебня, загрязняющие воздух, почву, наземные и подземные источники пресной воды, поэтому технология имеет огромный потенциал применения и развития в будущем.

99

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Аликин, Александр Валерьевич, 2011 год

1. Вайсберг JI.A. Оптимизация производства гранитного щебня / JI. А. Вайсберг, Л.Ф. Биленко, Ю.И. Змеяк. // СПб: Строительные материалы, № 5, 1988, с. 3336.

2. Вайсберг JI.A. Рациональные технологические схемы производства гранитного щебня / Л.А. Вайсберг, Л.Ф. Биленко, Ю.И. Змеяк. // СПб: Строительные материалы, № 5, 1988, с.37-40.

3. Сайт компании-производителя щебня pluton-invest.ru.

4. Юмашев В.М. Производство щебня. Технология и оборудование для производства щебня узких фракций кубовидной формы / В.М. Юмашев, Ф.В. Панфилов. // Строительная техника и технологии. 2002, №4, с.21-23.

5. Харо O.E. Номенклатура нерудных строительных материалов и перспективы ее расширения / O.E. Харо, Н.С. Левкова, Г.Р. Буткевич. // Строительные материалы. 2005, №12, с.18-20.

6. Харо O.E. Использование отходов переработки горных пород при производстве нерудных строительных материалов / O.E. Харо, Н.С. Левкова, Г.Р. Буткевич. // Строительные материалы. 2003, №9, с.25-27.

7. Официальный сайт проектно-строительной компании «Трансстрой» http://www.transstroy.ru

8. Официальный сайт ЗАО «Новые технологии» http://www.drobilka.ru

9. Воронин K.M. Возможности получения высококачественного щебня / K.M. Воронин, М.С. Гаркави, С.С. Шайдуллина, В.А. Артамонов, А.Ю. Козин, В.Н. Кушка. // Опубликовано на сайте http://www.nsp.su

10. Дубов В.А. Технология производства высокомарочного мелкого щебня / В.А. Дубов, В.Ф. Ларина, И.П. Левченко // Строит, материалы. 1984. №3, с. 1518.

11. Козлов Ю.С. Повышение качества щебня на нерудных предприятиях Уральского региона / Ю. С. Козлов, В.И. Аржанов, Ю.А. Муйземнек // Строительные материалы. 1997. № 2, с. 22-24.

12. Арсентьев В.А. Производство кубовидного щебня и строительного песка с использованием вибрационных дробилок / В.А. Арсентьев, Л. А. В айсберг, Л.П. Зарогатский, А.Д. Шолуяков // СПб, ВСЕГЕИ,2008,110 с.

13. Вайсберг JT.A. Вибрационные дробилки / Л.А. Вайсберг, Л.П. Зарогатский, В .Я. Туркин. СПб, ВСЕГЕИ, 2004, 306 с.

14. Вайсберг Л.А. Основные тенденции развития процессов дезинтеграции руд в XXI веке./ Л.А. Вайсберг, В.Ф. Баранов, П.И. Круппа // Обогащение руд. 2002. №3, с.8-10.

15. Официальный сайт группы компаний МКМ по производству кровельных материалов http://www.mkmgr.ru/catalog/9/2054.

16. Андреев Е.Е. Дробление, измельчение и подготовка сырья к обогащению / Е.Е. Андреев, О.Н. Тихонов // Изд-во СПБГГИ(ТУ), 2007, 439 с.

17. Козин В.З. Опробование и контроль технологических процессов обогащения // М.: Изд-во Недра, 2006, 294 с.

18. Козин В.З. Исследование руд на обогатимость. // Е.: Изд-во УГГУ, 2009, 380 с.

19. Вайсберг Л. А. Новое поколение щековых и конусных дробилок. / JI. А. Вайсберг, JL П. Зарогатский // Строительные и дорожные машины. 2000. № 7. с. 16-21.

20. Рыков В. Ф. Установка с дробилкой КИД-1200М для производства щебня из гравия в ООО «Промстройинвест» / В. Ф. Рыков, П. А. Спиридонов // Строительные материалы. 2006. № 6, с. 21-23.

21. Дубов В.А. Получение щебня с правильной формой зерна при переработке абразивных руд / В.А. Дубов, B.C. Кобец. // Нерудные строительные материалы. Сб. трудов ВНИИнеруд, вып. 26, Тольятти, 1969, с. 9-12.

22. Гущин А.И. Реальность производства щебня I группы по форме зерна / А. И. Гущин, Г. А. Косян, В. А. Артамонов и др. // Строительные материалы. 2002. № 2, с. 4-5.

23. Ицкович С. М. Технология заполнителей бетона. / С.М. Ицкович, Л.Д Чумаков, Ю. М. Баженов // М.: Высшая школа, 1991, с. 17-21.

24. Вайсберг Л.А. Технологические возможности конусных инерционных дробилок при производстве кубовидного щебня / JI.A. Вайсберг, А.Д. Шулояков // Строительные материалы. 2000. №1, с. 14-16.

25. Баженов Ю.М. Влияние заполнителей на свойства бетона // М., Стройиздат, 1979,211 с.

26. Баженов Ю.М. Модифицированные высококачественные бетоны. / Ю. М. Баженов, В. С. Демьянова, В. И. Калашников. // М.: Изд-во Ассоц. строит, вузов. 2006. - 368 с.

27. Баженов Ю.М. Структура и свойства тяжёлых бетонов на различных заполнителях // М., Стройиздат, 1979, 195 с.

28. Вайсберг JI.A. Вибрационное грохочение сыпучих материалов. Моделирование процесса и технологический расчет грохотов. / Л.А. Вайсберг Д.Г. Рубисов // М., Недра, 1994. 47 с.

29. Вайсберг JI.A. Перспективы применения операций тонкого грохочения в схемах обогащения руд. / JI.A. Вайсберг, Ю.Г. Гусаров // Тез. докл. научн. -техн. конф. Средазнипроцветмет. Ташкент, 1990, с.31-33.

30. Вайсберг JI.A. К технологическому расчету вибрационных грохотов. / JI.A. Вайсберг, Д.Г. Рубисов // Обогащение руд. 1991. №5, с. 13-15.

31. Вопросы ресурсосбережения в промышленности строительных материалов: // Сб. тр. Моск. инж.-строит. ин-т им. В. В. Куйбышева, 2008, 102 с.

32. Бшенко Л.Ф. О предварительном разупрочнении руд и принципах селективного раскрытия минералов / Обогащение руд. 1997. №5, с. 23-26.

33. Карпачева Л.П. Учет, калькуляция и анализ издержек в горнообогатительном производстве / Автореферат кандидатской диссертации. Белгород, 2004, 20 с.38. http://www.metll.ru Обогащение и металлургия.

34. Чантурия В.А. Современные проблемы обогащения минерального сырья в России. // М: Институт проблем комплексного освоения недр РАН, 75 с.

35. Зарубин B.C. Математическое моделирование в технике. // М: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003, 163 с.

36. Самарский A.A. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. / A.A. Самарский, А.П. Михайлов // М.: Физматлит, 2001, 229 с.

37. Резниченко С.С. Математические методы и моделирование в горной промышленности. Учебное пособие. / С.С. Резниченко, A.A. Ашихмин // М.: Физматлит, 2008, 30 с.

38. Любарский Г.Я. Математическое моделирование и эксперимент. / Г.Я. Любарский, Р.П. Слабочинский // Киев: Наукова думка. 1997, 40 с.

39. Самсонов В.Т. О законах распределения размеров частиц пыли / М.: Изд-во ВЦСПС ПРОФИЗДАТ, 1964 год, 16 с.

40. Ромашов Г.И. Основные принципы и методы определения дисперсного состава промышленных пылей. / JL, ЛИОТ, 1938, 45 с.

41. Тихонов О.Н. Теория разделения минералов. / Изд-во СПБГГИ, 2008 год, 389 с.

42. Nagel R., Staub. / R. Nagel, R. Ibing // Chemie-Ingenieur-Technik 1961, 21, N1, c. 17-20.

43. Фейгин JI.A. О дисперсном составе строительных материалов после виброизмельчения. / Л.А. Фейгин, Л.И Эдельман, И.П.Мазин / В кн.: Сборник трудов ВНИИНСМ, вып. 1, 1959, с. 35-38.

44. Фукс H.A. Механика аэрозолей. / М., изд-во АН СССР, 1955, 95 с.

45. Андреев С.Е. Закономерности измельчения и исчисления характеристик гранулометрического состава. /М., Металлургиздат, 1959, 86 с.

46. Gebelein Н. Chemie-Ingenieur-Technik. / Н. Gebelein / 1956, 28, № 12, с. 11-14.

47. Batel W. Chemie-Ingenieur-Technik. // Chemie-Ingenieur-Technik, 1954, 26, №2, с. 6-9.

48. Rosin P. / Kolloid Zeitschrift. / P. Rosin, E. Rammler, 1934, 67, № 1, с. 4-8.

49. Колмогоров A.H. Доклады АН СССР. / Т. XXXI, № 2, 1941, с.18-25.

50. Колмогоров А.Н. Введение в теорию вероятностей. / А.Н. Колмогоров, И.Г. Журбенко, A.B. Прохоров // М.: Наука, 1982, 160 с.

51. Тихонов О.Н. Теория и практика комплексной переработки полезных ископаемых в странах Азии, Африки и Латинской Америки. / О.Н. Тихонов, Ю.П. Назаров. //М.: Изд-во «Недра», 1989 год, 300 с.

52. Тихонов О.Н. Закономерности эффективного разделения минералов в процессах обогащения полезных ископаемых. // М.: Изд-во «Недра» ,1984 год, 247 с.

53. Линч А. Цикл дробления и измельчения: моделирование, оптимизация, проектирование. // М.: Недра, 1981, 456 с.

54. Вохменцев А.Я. Рукотворное месторождение Каменногорска // Минерал. 1999. №2, с. 20-23.

55. Официальный сайт ЗАО НПК «Механобр-Техника» http://www.mtspb.com/.

56. Ревнивцев В.И. Селективное разрушение материалов. / В.И. Ревнивцев, Л.П. Зарогатский / М.: Изд-во «Недра» , 1988 год, 154 с.

57. Официальный сайт ЗАО «Каменногорский комбинат нерудных материалов» http://kknrn.narod.ru/#pred

58. Интерактивный каталог крупнейших месторождений гранита Северо-запада http://www.asphalt.ru/factories/94/

59. Маслякова Н.С. Каменногорский карьер. Опубликовано на сайте http://www.russika.ru/ef.php?s=3991.2010.

60. Опрышко Д.С. Современные подходы к горно-технической рекультивации. / Д.С. Опрышко, А.Ю. Облицов // Изд-во СПБГТИ (ТУ), 2011, 25 с.

61. Официальный сайт ОАО «Гипронеруд» [e-mail]

62. Официальный русскоязычный сайт компании Metso Minerals http://www.metsominerals.ru/

63. Арсентьев В.А. Инновационные технологии переработки твёрдых отходов. / В.А. Арсентьев, В.Д.Устинов // Индустрия, №1, 2011, с.14-16.

64. Баженов Ю.М. Технология бетона. // Изд-во «Высшая школа», 1987, 270 с.

65. Мухин А.А. Влияние характеристик песка на свойства бетона. // Опубликовано на сайте www.teohim.ru, 2010.

66. Липилин А.Б. Цемент. Ударная активация. / А.Б. Липилин, М.В. Векслер, Н.В. Коренюгина / Опубликовано на сайте www.tpribor.ru1. Оф.13. ЗЛ

67. Прокопец В.В. Влияние механоактивационного воздействия на активность вяжущих веществ // Строительные материалы. №9, 2003, с. 27-30.