Свойства горных пород, методы и средства их измельчения

Машины для измельчения каменных материалов

Измельченные каменные материалы (КМ) широко используются в различных отраслях народного хозяйства: дорожном, ж/дорожном, гидротехническом, гражданском, промышленном строительстве, при утилизации отходов и т. п.

Машины для переработки каменных материалов, их технологические процессы для получения товарного продукта и его назначение представлены схемой на рис. I.

Рис. 1. Классификация машин и технологических процессов для переработки каменных материалов.

Рис. 2. Общая схема добычи и переработки каменного материала.

Основные виды работ, которые сопутствуют получению такого каменного материала как щебень — это бурение скважин, взрывные работы, транспортирование, дробление, сортировка.

Общая технологическая схема добычи и переработки каменных материалов представлена на рис. 2.

Классификация и физико-механические свойства КМ

Щебень — каменный материал, полученный искусственным путем (путем измельчения горных пород).

Гравий — каменный материал, полученный естественным путем (добывают со дна рек, озер).

Измельчение — процесс последовательного уменьшения размеров кусков твердого материала от первоначальной до требуемой крупности.

В зависимости от конечной крупности кусков материала различают два основных вида измельчения:

• 1. Дробление:
  • — крупное (100 — 350 мм)
  • — среднее (40 — 100 мм)
  • — мелкое (5 — 40 мм)
• 1. Помол:
  • — грубый (5 — 0,1 мм)
  • — тонкий (0,1 — 0,05 мм)
  • — сверхтонкий (< 0,05 мм)

Сырьем при производстве строительных материалов в основном служат горные породы.

Горные породы (ГП) разделяются по геологическому происхождению на:

• — изверженные (магматические): гранит, диабаз, базальт, сиенит, габбро;
• — осадочные (пластовые): известняки, песчаники, ракушечник, туф;
• — метаморфические (видоизмененные): мрамор, гнейсы, глинистые сланцы.

ГП определяют свойства получаемых из них каменных материалов.

Наиболее важными свойствами ГП, при проектировании машин, являются прочность на сжатие и модуль упругости (табл. 1).

Таблица 1.

Прочность на сжатие и модуль упругости КМ.

г. п.			Предел проч. в долях от овр wСЖ
			При растяж.	При изгибе.	При ударе.
Гранит.	60 — 370.	50−60.	0,02- 0,04	0,08.	0,04- 0,06	0,0065.
Диабаз.	80−450.	60 — 80.	0,07.	0,12 — 0,2.	0,14 — 0,24.	0,0088.
Известняк.	20 — 200.	30−40.	0,04- 0,10	0,08 — 0,10.	0,05 — 0,13.	0,0055.

Основные физико-механические свойства ГП, которые влияют на энергоемкость процесса измельчения, конструкцию и работу' машин: прочность — свойство ГП сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений. По прочности ГП различают:

• • особо прочные > 250 Мпа;
• • прочные 150 — 250 Мпа;
• • средней прочности 80 — 150 Мпа;
• • мягкие < 80 Мпа.

хрупкость — способность ГП разрушаться без заметных пла стических деформаций.

абразивность — способность ГП изнашивать рабочие органы машины; показатель — г/т.

крупность — характеризуется размерами куска. Начальный размер кусков КМ, поступающих в дробилку на первой стадии дробления составляет 100 — 1200 мм.

Характеристики процесса измельчения

Процессы измельчения характеризуются следующими параметрами:

• — крупностью исходного материала;
• — крупностью и зерновым составом конечного продукта;
• — степенью измельчения.

Крупность кусков обозначается линейными размерами:

а — длина; b — ширина; с — толщина.

Чаше показателем крупности выступает диаметр кусков:

среднеарифметический или среднегеометрический размеры. Кроме этих размеров используется еще и максимальный размер куска Омах, или средневзвешенный размер — Пср.взв.:

где D_h D₂,…, D_n — средний размер куска данного класса; m_h т₂,…, т" — процентное содержание кусков данных классов.

Степень измельчения /-определяется отношением максимальных или средневзвешенных размеров исходных и получаемых кусков КМ.

Зерновой состав продукта измельчения определяется путем рассева на классы:

0 — 5 мм 5—10 мм 10 — 15 мм 15 — 20 мм.