- •Кафедра «Производство строительных изделий и конструкций»
- •1. Введение
- •1.1. Общие сведения о вяжущих веществах, их значение для народного хозяйства
- •1.2. Краткие сведения о развитии производства вяжущих веществ
- •1.3. Классификация и номенклатура минеральных вяжущих материалов
- •2. Гипсовые и ангидритовые вяжущие
- •2.1. Сырье для производства гипсовых вяжущих
- •2.2. Дегидратация двуводного гипса и модификации водного и безводного СаSо4
- •2.3. Технология производства гипсовых вяжущих
- •2.4. Твердение гипсовых вяжущих
- •2.5. Свойства гипсовых вяжущих и их применение
- •2.6. Ангидритовые вяжущие вещества
- •3. Воздушная строительная известь
- •3.1. Разновидности строительной извести, ее состав
- •3.2. Сырьевые материалы для производства строительной воздушной извести
- •3.3. Технология производства строительной извести
- •3.4. Виды твердения воздушной строительной извести
- •3.5. Свойства строительной извести и ее применение
- •4. Магнезиальные вяжущие вещества
- •4.1. Сырье для производства магнезиальных вяжущих веществ
- •4.2. Производство каустического магнезита и каустического доломита
- •4.3. Твердение магнезиальных вяжущих веществ
- •4.4. Свойства магнезиальных вяжущих веществ
- •4.5. Применение магнезиальных вяжущих веществ
- •5. Гидравлическая известь
- •6. Портландцемент
- •6.1. Общая характеристика и вещественный состав портландцемента
- •6.2. Химический и минеральный состав клинкера
- •6.3. Сырьевые материалы для производства портландцемента
- •7. Технология производства портландцемента
- •7.1. Способы производства портландцемента
- •7.2. Добыча и транспортирование сырьевых материалов
- •7.3. Складирование сырья, добавок, топлива
- •7.4. Измельчение материалов и приготовление сырьевой смеси
- •7.5. Обжиг сырьевой смеси и получение клинкера
- •7.6. Помол клинкера и добавок и получение портландцемента
- •8. Физико-химические основы схватывания и твердения портландцемента. Структура цементного теста и камня
- •8.1. Взаимодействие цемента с водой и химический состав новообразований
- •8.2. Теория твердения портландцемента
- •8.3. Формирование структуры и свойств цементного теста
- •8.3. Структура цементного камня
- •10. Стойкость портландцемента к химической коррозии
- •11. Разновидностипортландцемента
- •11.1 Быстротвердеющий и высокопрочный портландцементы
- •11.2. Портландцемент с поверхностно-активными добавками
- •11.3. Сульфатостойкий портландцемент
- •11.4. Портландцемент с умеренной экзотермией
- •11.5. Портландцемент для дорожного строительства
- •11.5. Портландцемент для производства асбестоцементных изделий
- •11.6. Белый и цветные портландцементы
- •12. Многокомпонентные цементы с природными минеральными добавками
- •12.1. Активные минеральные добавки
- •12.2. Пуццолановый портландцемент
- •12.3. Известково-пуццолановое вяжущее вещество
- •12.4. Цементы с микронаполнителями
- •12.5. Композиционные гипсовые вяжущие
- •13. Шлаковые цементы
- •13.1. Шлаки и их свойства
- •13.2. Шлакопортландцемент
- •13.3. Извсстково-шлаковое вяжущее
- •13.4. Известково-зольное вяжущее
- •13.5. Сульфатно-шлаковые вяжущие
- •14. Цементы из специальных клинкеров
- •14.1. Глиноземистый цемент
- •14.2. Расширяющиеся и напрягающие цементы
- •14.3. Сверхбыстротвердеющие цементы
- •15. Органические вяжущие вещества
- •15.1. Полимерные вяжущие
- •15.2. Битумные и дегтевые вяжущие
- •15.3. Неорганические вяжущие с добавками полимерных веществ
7.2. Добыча и транспортирование сырьевых материалов
Добыча и транспортирование сырья — важнейшие технологические переделы производства. Доля затрат на добычу сырья составляет около 10 % общих расходов. В каждом отдельном случае способ добычи должен ,быть тщательно обоснован. Его выбору предшествует анализ химического состава, физических свойств сырья: влагоемкости, водопроницаемости, плотности, предела прочности при сжатии и др.
В процессе разработки карьера путем опережающих разведочных работ уточняют свойства сырья и условия его залегания. Если пласты породы сравнительно постоянны по мощности и химическому составу, то пробы отбирают из борозд глубиной 5—10 см. Если состав пластов неоднороден, пробы берут из шурфов или скважин, закладываемых в шахматном порядке на участке, намеченном к разработке в ближайшие 3—5 лет. Расстояние между точками отбора проб — не более 30— 50 м. Результатом этих работ является карьерная сетка, которая фиксирует химический состав, свойства и условия залегания сырья и позволяет правильно организовать работу карьера. Ее периодически дополняют данными анализа добываемого сырья, а также проб из скважин, получаемых при проведении буровзрывных работ.
Добыча сырья производится открытым способом. В зависимости от свойств разрабатываемых пород, объема вскрыши и других факторов принимают определенную систему разработки месторождения. Под таковой понимают порядок выполнения вскрышных, добычных, транспортирующих и других работ, обеспечивающий заданную производительность, экономичность, рациональное использование сырья при безопасных условиях труда.
Схема 6
Схема 7
Вскрышные работы.Слой горной породы обычно закрыт пустой породой, поэтому в комплекс горнодобывающих работ входит ее удаление (вскрышные работы). Их проводят с опережением по отношению к добыче сырья. Выбор системы вскрышных работ определяется мощностью залежи, характером ее залегания, мощностью вскрыши, рельефом местности и т. д. Вскрышные работы составляют одну из крупных расходных статей карьерного хозяйства. Затраты на них в значительной мере определяют конечную стоимость сырья. Вскрышные работы осуществляют бульдозерами, экскаваторами, скреперами или гидромеханическим способом (размыванием породы струей воды, подаваемой под давлением). При разработке вскрыши большой мощности (15— 20 м и более) наиболее эффективны бестранспортная и отвально-транспортные системы, когда выемку и перемещение вскрышных пород производят роторными или шагающими экскаваторами в выработанное пространство карьера. Если один экскаватор не может перемещать вскрышу непосредственно в отвал, возможна кратная перевалка, при которой один экскаватор перемещает породу в промежуточный, а другой — из промежуточного в постоянный отвал.
Карьеры разрабатывают одним или несколькими уступами. Высоту уступа задают исходя из физико-механических свойств разрабатываемых пород, применяемого оборудования, горно-технических и климатических условий. Она составляет для твердых пород 10—15 м, мягких — 8—10 м. Для скальных пород, разрабатываемых с помощью взрывов, высота уступа не должна превышать 20 м.
Добыча сырья.Разработку твердых и плотных горных пород производят, как правило, взрывом. Буровзрывные работы обеспечивают как отделение породы от горного массива, так и дробление негабаритных кусков.
Взрывчатые вещества (аммонит, аммонал и др.) размещают в шпурах или скважинах, располагаемых в определенном порядке вдоль фронта уступа. Шпуры — углубления в горной породе диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м; скважины имеют диаметр 5—300 мм и глубину более 5 м.
Бурение шпуров и скважин осуществляют буровыми машинами ударно-канатного или вращательного бурения. Действие первых основано на свободном падении в скважину бурового снаряда массой 500—3000 кг Снаряд поднимают на высоту 0,6—1,2 м, затем сбрасывают в породу рабочим наконечником, поворачивая после каждого удара вокруг центральной оси на 20—40°. Диаметр скважин и расстояние между ними устанавливают в зависимости от свойств разрабатываемой породы Для легкодробящихся трещиноватых пород рекомендуется повышенный диаметр скважин и соответственно большая масса зарядов, размещаемых на значительном расстоянии один от другого. В трудновзрываемых монолитных породах проходят скважины меньшего диаметра, но размещают их ближе одну к другой Глубина скважины, как правило, на 10-15 % должна превышать высоту уступа.
После взрыва часть кусков породы может превосходить размеры кондиционных фракций. Для дробления негабаритных кусков применяют накладные заряды. Их помещают на поверхности взрываемой породы, покрывают забойкой и взрывают. Иногда для дробления негабарита используют и механические способы, например с помощью перфораторов. Взорванная порода грузится на транспортные средства экскаваторами.
В последнее время взамен буровзрывных работ начали применять механическое рыхление. Оно позволяет вводить в эксплуатацию значительные запасы разведанного сырья, находящиеся во взрывоопасных зонах. Применяют навесные тракторные рыхлители, разрабатывающие породы с пределом прочности при сжатии до 190 МПа. Эффективность их работы зависит от структуры, прочности и трещиноватости пород. Применение рыхлителей снижает стоимость добычных работ на 15— 20 % и увеличивает безопасность их ведения за счет ликвидации взрывов.
Добычу мягких пород (мел, глина и др.) производят прямой экскавацией одноковшовыми или роторными экскаваторами, которые выполняют сразу две операции: отделение породы от пласта и погрузку готового сырья. Возможно применение для добычи мела и глины специальных комбайнов, изготовляющихся на базе роторного экскаватора и производящих одновременно добычу и размучивание сырья (перевод мела и глины в шлам с влажностью 50—60 %).
Транспортирование сырья.Для доставки сырья на завод используют железнодорожный и автомобильный транспорт, воздушно-канатные дороги, ленточные конвейеры, гидротранспорт.
Применение железнодорожного транспорта эффективно при перемещении значительных объемов сырья на расстояния более 8 км. Основное достоинство железнодорожного транспорта: надежность работы в любых климатических условиях, невысокий расход энергии и рабочей силы. Однако его применение связано с большими капитальными затратами.
Автомобильный транспорт целесообразно применять для перевозки материалов при сложном рельефе поверхности, малых объемах перевозок, а также небольших (до 8 км) расстояниях. Его преимуществами являются подвижность и маневренность, минимальные капитальные затраты. Однако высокая стоимость обслуживания и ремонта машин повышает затраты на транспортирование, особенно при больших расстояниях.
Ленточные конвейеры предназначены для перемещения рыхлых и мелкокусковых пород на расстояние 1— 6 км при благоприятных климатических условиях. Конвейерный транспорт хотя и связан с большими капитальными затратами, дешев в эксплуатации, высокопроизводителен, обеспечивает поточность транспортирования, что создает благоприятные предпосылки для его автоматизации. Распространение этого способа транспорта сдерживается некоторыми его недостатками: необходимостью предварительного дробления материалов, высоким износом лент, зависимостью качества доставляемого продукта от климатических и метеоусловий.
Воздушно-канатные дороги применяют для транспортирования сырья по сильно пересеченной местности. Они просты и надежны в работе, требуют 'минимума обслуживающего персонала, но связаны с большими капитальными вложениями при строительстве. Гидротранспорт служит для перемещения материалов, перерабатываемых на карьере в шлам мокрым способом. Его применение обеспечивает удобство эксплуатации и создает необходимые условия для комплексной автоматизации производства.
Рост объема добычи на карьерах требует совершенствования технологии горнотранспортных разработок, в частности перехода от цикличных видов транспорта к транспорту непрерывного действия. Действующие установки непрерывного транспорта (ленточные конвейеры, гидротранспорт) являются звеньями циклично-поточной технологии, которая обеспечивает снижение транспортных расходов на 25—35 % и повышение производительности труда рабочих карьеров в 1,5—2 раза.
Следующая ступень в совершенствовании технологии добычи и переработки твердого сырья — создание непрерывной технологии горнотранспортных работ с переработкой (дроблением) взорванной горной массы в передвижных дробильных агрегатах непосредственно на карьере и последующим транспортированием системой ленточных конвейеров на завод. В перспективе приготовление сырьевых смесей будет организовываться в карьерах с последующей доставкой на предприятия.