книги из ГПНТБ / Роговой М.И. Технология искусственных пористых заполнителей и керамики учебник

§ 2. ДОБЫЧА ГЛИНЫ

Добыча глины может быть валовой, когда место­ рождение разрабатывают сплошным фронтом, и селек­ тивной, при которой глину добывают выборочно отдель­ ными участками или слоями.

Для добычи глины преимущественно используют экскаваторы многоковшовые, одноковшовые и роторные, а также канатные скреперы.

толщиной слоев (рис. 26,6), послойное с неравномер­ ным напластованием (рис. 26,в) и линзообразное

(рис. 26, г ).

При однородном залегании глин требования техно­ логии не ограничивают выбор способа добычи и послед­ ний определяется лишь экономическими факторами.

При послойном и в особенности неравномерном на­ пластовании глин требования технологии обусловлива­ ют целесообразность применения только многоковшовых экскаваторов. При добыче ими происходят первичное перемешивание и усреднение состава глин, так как они режут ее относительно тонкой стружкой одновременно по всей высоте фронта добычи.

Многоковшовые экскаваторы могут работать с па­ раллельной и с радиальной резкой. Во всех случаях параллельная резка предпочтительна, так как поверх­ ность выработанного карьера при этой системе остается

60

ровной. При послойном залегании глин многоковшовые экскаваторы должны работать только с параллельной резкой, ибо при радиальной резке состав глины, посту­ пающей в производство, будет вес время меняться. Эк­ скаваторы могут работать с верхним и с нижним черпа­ нием. Выбор той или иной системы черпания зависит в основном от рельефа местности и транспортных условий.

Многоковшовые экскаваторы в технологическом отношении бо­ лее эффективны, нежели одноковшовые (и даже чем роторные), по­ скольку они производят первичное дробление и усреднение состава глины, и тем не менее за последние 20 лет отмечалось интенсивное вытеснение в отечественной кирпичной промышленности многоков­ шовых экскаваторов одноковшовыми. Это объясняется тем, что мо­ дели многоковшовых экскаваторов отечественного производства вы­ пускались ранее только на колесном ходу и, следовательно, переме­ щаться они могли лишь по рельсам. Передвижка рельсов по мере перемещения фронта добычи является очень тяжелой, трудоемкой работой, удорожающей добычу глины. Одноковшовые экскаваторы имеют гусеничный ход, что значительно упрощает их эксплуатацию. Нормативная трудоемкость добычи глины в чел.-ч/м3 составляет: многоковшовыми экскаваторами на колесном ходу 1,04, одноковшо­ выми на гусеничном ходу 0,36. Наилучшим решением как по эконо­ мической, так и по технологической эффективности является добыча глины многоковшовыми экскаваторами па гусеничном ходу. Такие экскаваторы некоторые кирпичные заводы создавали, дооборудовав экскаваторы ЭМ-202 гусеничным ходом от тракторов ДТ-54 [24]. В настоящее время организуется их серийный выпуск.

Роторные экскаваторы достаточно экономичны. В технологиче­ ском отношении они наиболее эффективны для селективной добычи глины, особенно при линзообразном ее залегании. Но практически их применяют и при валовой добыче.

§ 3. Д О Б Ы ЧА Г Л И Н Ы В З И М Н Е Е ВРЕМЯ

Поступление в производство мерзлой глины недо­ пустимо. Эго увеличивает нагрузку на глиноперераба­ тывающие и добычные машины, вследствие чего уча­ щаются их поломки и аварии. Наличие кусочков мерз­ лых глин вызывает определенные пороки при изготовле­ нии изделий и выводит их в брак. Поэтому в производ­ ство необходимо подавать только талую глину.

Различают четыре группы способов обеспечения ке­ рамических предприятий такой глиной в зимнее время: сохранение тепла массивом глиняного пласта, рыхление мерзлого грунта, внесение тепла в замерзший массив грунта до его разработки (оттаивание) и создание запа­ са глины для работы в зимнее время летом с храпением ее в утепленных складах.

61

Способы, основанные на принципе сохранения тепла в грунте. Участки карьера, предназначенные для зимней

просеянные, которые хранят штабелем. С наступлением первых заморозков опилки расстилают по поверхности участка для предохранения толщи глины от промерза­ ния. Преждевременная расстилка опилок в дождливый период приводит к их сильному намоканию и резкому снижению теплозащитных свойств. Предварительное рыхление уменьшает глубину промерзания толщи глии и тем самым снижает потребность в утеплителе. По теп­ лозащитным свойствам слой рыхленого грунта толщи­ ной 1 см эквивалентен слою опилок толщиной 1,7 см [25]. Фронт добычного забоя также утепляют опилками.

Глину добывают открытым способом, чаще всего многоковшовыми экскаваторами. Отработанные участки фронта утепляют плитными мягкими переносными утеп­ лителями (соломенные и минераловатные плиты, меш­ ки, наполненные опилками, и т. п.). Иногда фронт добы­ чи утепляют коврами, сваренными из полиэтиленовой пленки, нагнетая под них теплый воздух с температурой

25—40° С.

Относительными достоинствами этого способа явля­ ются сравнительно небольшие первоначальные затраты на утепление карьера. Но ему присущи серьезные недо­ статки: работа людей в зимнее время на открытом воз­ духе затруднена, при сильных морозах повышается хрупкость металла, глина намерзает на ковши, лоток и бункер экскаватора, в связи с чем учащаются его по­ ломки, экскаватор необходимо специально утеплять и отапливать для возможности работы в нем машиниста. Поэтому такой способ оправдал себя только в централь­ ных и южных районах страны, где суровая зима с силь­ ными морозами — явление довольно редкое.

Пермские кирпичные заводы предохраняют глину от промерза­ ния вспашкой освобожденного от вскрыши слоя на глубину 20— 30 см и последующим покрытием слоем поваренной соли из расчета 10—12 кг на 1 м2. Соль вносят за 2—4 недели до наступления устой-

62

Чивых заморозков с Тем, чтобы она Могла раствориться под дейст­ вием атмосферных осадков и проникнуть па глубину промерзания глины. Снежный покров убирают за сутки до начала разработки участка.

Жесткое утепление, именуемое также балочно-стоеч­ ной системой, с разработкой карьера закрытым спосо­ бом. Такое утепление применяют в климатических рай­ онах с суровой устойчивой зимой.

Наиболее простым, хотя и примитивным способом такого утепления является устройство деревянных на­ стилов. В летнее время вокруг участка, предназначенно­ го для зимней добычи глины, устраивают водоотводные канавы и снимают с него вскрышной слой. Затем на его поверхности укладывают из бревен прогоны, по ним из тонкомера — балки, по балкам делают настил из горбы­ ля, накрывают его толем и с наступлением заморозков накрывают опилками. В торце участка заблаговременно отрабатывают небольшую въездную траншею и в торцо­ вой стенке устраивают ворота для проезда транспорта. Глину добывают небольшими одноковшовыми экска­ ваторами с ковшом емкостью 0,25—0,35 м3, подставляя по мере выработки крепежные стойки под прогоны. Вы­ работанное пространство отапливают коксовыми жаров­ нями, установленными около въездных дверей. Этот способ обеспечивает надежную добычу талой глины при любых климатических условиях и относительно хо­ рошие условия для работы людей и оборудования. Не­ достатками способа являются большой расход лесома­ териалов, которые практически повторно не используют, и высокая трудоемкость устройства самого утепления.

Более совершенным является покрытие из инвентар­ ных металлических ферм с плитными утеплителями. Иногда для организации добычи глины под инвентар­ ными металлическими покрытиями на участке, освобож­ денном от вскрышного слоя, бурят скважины, в которых устанавливают железобетонные стойки или металличе­ ские трубы, поддерживающие по мере выработки карь­ ера перекрытия. Несущими элементами покрытия явля­ ются в этом случае металлические прогоны и балки.

Этот способ, сохраняя преимущества, присущие за­ крытому способу добычи, освобождает завод от ежегод­ ного большого расхода лесоматериалов.

Оттаивание промерзшего грунта. Заводы Сибири не утепляют карьеров, а удаляют в летнее время вскрыш-

63

пои слои, рыхлят обнаженную поверхность экскавато­ ром на глубину 1,5—1,8 м, завозят па нее бурый уголь и хранят его там штабелями. По мере необходимости по­ верхность участка, соответствующую примерно недель­ ному расходу глины, очищают бульдозерами от снега,

Рис. 27. Схема разработки открытых карьеров

а — одним экскаватором; б — двумя экскаваторами

на ней расстилают слой угля толщиной 20—35 см, под­ жигают уголь, и он сгорает в течение 2—3 суток. После этого ежедневно сжигают уголь на площади, соответст­ вующей суточному расходу глины. Медленно сгорая, уголь, отогревает промерзший слой глины. Длитель­ ность оттаивания составляет б—10 суток при глубине промерзания 2—2,3 м. По мере оттаивания глину добывают одноковшовым экскаватором, вырабатывая траншею шириной, соответствующей двум радиусам разворота экскаватора (рис. 27, а). Лучше одновремен­ но работать двумя экскаваторами (рис. 27,6), что обес­ печивает бесперебойную подачу глины в производство в случае кратковременной остановки одного экскавато­ ра. При двухсменной работе карьера перерывы между

64

сменами планируют по 3 ч [27]. По отчетным данным сибирских кирпичных заводов, этот способ зимней добы­ чи глины оказался наиболее дешевым. Один из ураль­ ских заводов использует при этом способе вместо угля фусы — отходы, образующиеся после мокрой очистки генераторного газа при газификации торфа.

§ 4. ТР А Н С П О Р ТИ Р О В А Н И Е Г Л И Н Ы

Добытую в карьере глину подают в производство в основном двумя способами: наземным рельсовым транспортом в опрокидных вагонетках вместимостью 1 и 2,5 м3 с мотовозной или электровозной тягой и авто­ самосвалами. Лишь на некоторых заводах сохранился наземный рельсовый транспорт с канатной тягой и ва­ гонетками вместимостью 0,75 м3.

Для рельсового транспорта наиболее надежной яв­ ляется электровозная тяга. Эксплуатация мотовозов, особенно в зимнее время, вызывает много производст­ венных неудобств и хозяйственных трудностей. Поэтому некоторые заводы своими силами переоборудуют мото­ возы на электровозы. К недостаткам рельсового транс­ порта следует отнести большие трудозатраты на ремонт и обслуживание вагонеток и невозможность его использо­ вания на пересеченной местности и в городской черте.

Автотранспорт обладает большой маневренностью и требует сравнительно небольших затрат. Автомашины ремонтируют централизованно на авторемонтных заво­ дах. В силу таких преимуществ этот вид транспорта на глиняных карьерах вытесняет рельсовый.

§ 5. С К Л А Д И Р О В А Н И Е П Р О М Е Ж У ТО Ч Н О ГО ЗАП АС А Г Л И Н Ы

При толщине пласта менее 2,5 м зимняя добыча глины становится экономически невыгодной, так как сильно увеличиваются необходимые площади утепления и быстро перемещается фронт добычи, что в совокупно­ сти резко удорожает глину зимней добычи. В этом слу­ чае экономически более выгодно годовой расход глины добывать только летом и складировать вблизи произ­ водственных помещений запас, необходимый для работы в зимний период. Такой запас создают и в том случае, когда расстояние транспортирования превышает 1 км

й добытая в утопленном карьере зимой талая глина про­ мерзает в пути.

Но даже если эти два фактора, определяющие безу­ словную необходимость создания зимнего запаса глины, отсутствуют* то и тогда создание такого запаса все рав­ но оказывается выгодным. Многолетней практикой уста­ новлено, что при наличии промежуточного запаса глины заводы работают более ритмично и с повышенной про­ изводительностью.

Не менее важным общим преимуществом промежу­ точного складирования глины является то, что при не­ скольких ее экскавациях усредняется вещественный со­ став глины и происходит перераспределение в ней влаги, улучшающее ее формовочные и сушильные свойства. В связи с этим при работе с глинами из запаса продук­ ция получается более стабильного и более высокого ка­ чества, нежели при работе на глине, поданной в произ­ водство непосредственно из карьера.

Практикуют несколько способов складирования про­ межуточного запаса глины.

Открытые котлованы и наземные штабеля. При этом способе вблизи формовочного цеха устраивают котлован шириной 30—40 м, глубиной соответственно стреле мно­ гоковшового экскаватора и длиной по расчету. В летний период его заполняют глиной, осенью утепляют опилка­ ми, а зимой ее отрабатывают многоковшовым экскава­ тором нижним черпанием.

При хранении глины в наземном штабеле вокруг его площадки устраивают водоотводные канавы с надеж­ ным стоком воды. Размеры наземного штабеля выбира­ ют аналогично котловану. Глину в него завозят автоса­ мосвалами, откосы по возможности делают крутыми и уплотняют для лучшего стока воды. С этой же целью верхнюю поверхность штабеля делают слегка двускат­ ной. Несоблюдение этого правила ведет к сильному ув­ лажнению глины и большим осложнениям при ее пере­ работке и формовании. Верх и боковые поверхности шта­ беля утепляют опилками. Глину добывают многоков­ шовым экскаватором верхнего черпания.

Сравнительные преимущества и недостатки котлованных и на­ земных открытых штабелей таковы: в котлован можно завозить гли­ ну как рельсовым транспортом, так и автосамосвалами, в наземный штабель — только автосамосвалами. При котлованном штабеле рас­ ход опилок 63 м3 на 1000 м3 глины, при наземном штабеле — 84 м3. Котлованы заливаются водой и заносятся снегом, что обусловли­

66

Ч а с т ь втор ая

ТЕХНОЛОГИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ПОРИСТЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ

Глава 111. ОСНОВНЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ

ИСКУССТВЕННЫХ ПОРИСТЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ И ИХ ОБЩИЕ СВОЙСТВА

§ 1. О С Н О В Н Ы Е РАЗН О ВИ Д Н О С ТИ И С К УС С ТВ Е Н Н Ы Х

П О РИ С ТЫ Х З А П О Л Н И Т Е Л Е Й

Согласно ГОСТ 9757—61, пористые неорганические заполнители для легких бетонов — это сыпучие материа­ лы с объемной массой не более 1200 кг/м3 при крупности зерен до 5 мм (песок) и не более 1000 кг/м3 при крупно­ сти зерен 5—40 мм (щебень и гравий). Они могут быть природными и искусственными.

ликатного сырья, подвергнутого рассеву или дроблению и рассеву.

Известно несколько видов искусственных пористых заполните­ лей для легких бетонов. Это керамзит, аглопорит, шлаковая пемза, гранулированные доменные шлаки, топливные шлаки, зольный гра­ вий, вспученные перлит и вермикулит. Однако масштабы их приме­ нения в производстве сборного железобетона и дальнейшие перспек­ тивы развития их производства не равноценны.

Перлит и вермикулит являются наиболее легкими из всех видов заполнителей. Месторождения сырья для их производства локали­ зованы лишь в нескольких районах нашей страны, выпускают их в относительно небольших количествах и используют в основном для изготовления теплоизоляционных изделий. Их применение в произ­ водстве сборного железобетона носит ограниченный характер.

Топливные шлаки в довоенное время являлись основным видом заполнителей для легких бетонов, понятие о которых тогда практи­ чески отождествлялось с понятием шлакобетонов. Однако в настоя­

В прошлом основную массу топливных шлаков получали от слоево­ го сжигания угля в паровозных топках и топках тепловых электро­ станций. В настоящее время завершается перевод железнодорожно­

68

отопление, при котором основную массу отходов получают в виде золы. Поэтому доля топливных шлаков в общем балансе пористых заполнителей теперь невелика и продолжает сокращаться.

Из золы электростанций можно вырабатывать зольный и аглопоритовый гравий. Предприятия по производству зольного гравия строят, а аглопоритового — проектируют.

Производство гранулированных доменных шлаков развито в на­ шей стране в значительных количествах и продолжает возрастать. Однако основную массу их использует цементная промышленность в качестве активной добавки при помоле клинкера. Для легких бе­ тонов их применяют лишь как мелкозернистые заполнители.

Керамзит благодаря его высоким техническим качествам полу­ чил наиболее широкое распространение и применение главным об­ разом для наружных ограждающих конструкций, от которых тре­ буются высокие теплозащитные свойства. Его производство продол­ жает возрастать, и он прочно удерживает главенствующее положе­ ние в общем балансе искусственных пористых заполнителей.

Производство аглопорита в СССР получило пока небольшое развитие. Однако повсеместное распространение сырья для его изготовления и высокая экономическая эффективность его примене­ ния главным образом в конструктивных бетонах обеспечивают аглопориту благоприятную перспективу развития.

Шлаковая пемза занимает после керамзита второе место в ба­ лансе искусственных пористых заполнителей. Ее производство про­ должает возрастать и в районах, тяготеющих к расположению ме­ таллургических заводов, она займет ведущее положение среди дру­ гих видов искусственных пористых заполнителей.

Таким образом, основными видами искусственных пористых за­ полнителей, представляющими интерес для промышленности сбор­ ного железобетона, являются керамзит, аглопорит и шлаковая пем­ за. Перспективным является также зольный и аглопоритовый гравий.

Округленные данные о производстве различных ви­ дов искусственных пористых заполнителей приведены в табл. 3.

69