Глава IV. Машины для обогащения нерудных строительных материалов

Нерудные материалы, применяемые в качестве заполнителей бетона, не должны содержать посторонних (загрязняющих) примесей (например, глины, ила), которые ухудшают механические свойства бетона. ГОСТ регламентирует допустимое содержание посторонних примесей в готовом продукте.

Нерудные материалы освобождают от посторонних примесей промывкой водой. Промывка представляет собой процесс разрушения (обогащения) посторонних примесей и перевод их в водную суспензию с последующим удалением в слив. В зависимости от трудности промывки нерудные материалы делят на три группы:

труднопромываемые материалы, содержащие вязкую глину, которая с трудом разминается в руке. Такие материалы промывают дважды по 6...8 мин;

среднепромываемые материалы, содержащие вязкую глину, которая легко разминается в руке. Такие материалы промывают один раз в течение 3...4 мин;

легкопромываемые материалы, содержащие примеси суглинков, смеси глины и песка. Такие материалы промывают водой на грохотах или в барабанных мойках.

Для промывки нерудных материалов применяют машины с неподвижной ванной, вращающейся и вибрирующей.

Машины с неподвижной ванной — корытные мойки — по конструкции рабочих органов подразделяют на лопастные, сабельные и шнековые, по расположению — наклонные и горизонтальные, по числу рабочих валов — одно-, двух- и трехвальные. Основной параметр моек — номинальный диаметр окружности, описываемый концом лопасти (или другого рабочего органа). Этим параметром определяется пропускная способность мойки.

Рис. 26. Двухвальная наклонная лопастная корытная мойка:

1 — корыто, 2— лопасти, 3— загрузочная часть, 4— разгрузочное окно, 5 — валы, 6 — привод

Лопастные двухзальные наклонные корытные мойки (К-7, К-12, К-14) —логуошеры (рис. 26) —применяют для материалов средней, а иногда и трудной промываемости, в последнем случае ставят последовательно две корытные мойки. Наиболее рационально их использовать для промывки материала с максимальной крупностью кусков не более 70 мм.

В корыте 1, установленном под углом 1...12° к горизонту, навстречу друг другу вращаются два лопастных вала 5. По спиральной линии валов установлены лопасти 2, образующие двухзаходную спираль, причем на одном валу правую, на другом левую.

Материал подают в загрузочную часть 3, заполненную наполовину водой. Перемещаясь по центру корыта к верхнему разгрузочному концу, он интенсивно перемешивается и перетирается между собой, а также о лопатки и днище. Разгрузочное окно 4 расположено выше уровня воды, у верхней стенки корыта. Перемещаясь вне зоны зеркала слива, материал ополаскивается дополнительно чистой водой, подаваемой из трубы, расположенной над мойкой. Размытые загрязняющие включения сливаются в нижнем конце корыта через сливной порог и через щели в боковых стенках. Регулируют крупность слива изменением высоты сливного порога.

Лопастные валы приводятся электродвигателем либо через редуктор (мойка К-7), либо через клиноременную передачу, редуктор и зубчатые шестерни (мойки К-12 и К-14). Технические характеристики корытных моек приведены в табл. 11.

Таблица 11. Техническая характеристика корытных моек

Показатели	К-7	К-12	к-н
Диаметр лопастей, мм	750	1200	1400
Длина корыта, мм	7500	9050	9050
Производительность по питанию, т/ч	60	100	150
Наибольшая крупность промываемого
материала, мм	40	100	100
Мощность электродвигателя, кВт	31,9	55	75
Масса, т	10,5	23,0	30,8

Сабельные мойки, в основном используемые для труднопромываемых материалов, бывают одно-, двух- и трехвальными. В двух- и трехвальных материал промывается лучше, чем в одновальных, так как время промывки увеличивается соответственно в два-три раза. Устанавливают их горизонтально. Рабочие лопасти выполнены в виде ножей (изогнутых сабель) и расположены на валах по спирали. Крупность кусков промываемого материала не должна превышать 80 мм.

Рис. 27. Схема сабельной мойки:

1 — корыто, 2 — сабли, 3 — роторный элеватор, 4 — ковш

Материал загружают в начало ванны, где его подхватывают ножевые лопасти и транспортируют к месту разгрузки. На всем протяжении ванны материал находится в воде, наполовину заполняющей ванну (рис. 27). При перемещении по дну ванны материал перетирается концами ножевидных лопастей и освобождается от глинистых включений. Мытый продукт разгружается роторным элеватором 3 с перфорированными ковшами 4. Сточные воды со шламом сливаются через сливной порог у загрузочного конца.

Шнековые мойки используют для промывки песка и материала с кусками крупностью до 10 мм. Рабочий орган таких моек имеет вид сплошной спирали. Мойки бывают одно- и двухспиральными. Устанавливают их под углом 12...18°. Влажность выдаваемого материала 15...18%. Спирали армированы съемными износоустойчивыми пластинами.

Шнековая пескомойка-классификатор (рис. 28) представляет собой полуцилиндрическое корыто /, внутри которого вращается спираль 2, приводимая в движение приводом 3 (электродвигатель, редуктор и пара зубчатых шестерен). При запуске мойки спираль поднимают с помощью механизма 4, включают ее в работу и постепенно погружают в корыто. Материал с водой подается в мойку через загрузочную коробку 5 и спиралью транспортируется вверх к разгрузочному окну в донной части корыта. Тонкие частицы материала переливаются с водой через сливной порог в желоб и удаляются по сливному патрубку.

Рис. 28. Схема шнековой мойки:

/_ корыто, г-спираль, 3- привод, 4-механизм подъема спирали,

В — загрузочная коробка, 6 — сливной желоб

Кроме отмыва глинистых и илистых частиц на шнековых пескомойках можно производить классификацию материалов по граничному зерну 0,15 мм.

Шнековые пескомойки для нерудных материалов выпускают двух марок: С-871 и С-872 производительностью соответственно 62...123 и 97...196 т/ч.

Основной недостаток машин с неподвижной ванной — ограниченная крупность питания. При увеличении крупности питания повышается вероятность заклинивания отдельных кусков между лопастями и стенками корыта, что приводит к деформации и поломке лопастей и валов.

Машины с вращающейся ванной. К этой группе машин относятся барабанные мойки (скрубберы), наиболее эффективные для промывки труднопромываемых материалов, и барабанные мойки-сортировки, совмещающие промывку и сортировку материалов. Рабочим органом этих машин является либо сам вращающийся барабан, либо барабан с укрепленными на его внутренней поверхности лопатками. Основной параметр этих машин — диаметр барабана.

Барабанные мойки (рис. 29) подразделяют на прямоточные (промываемый материал движется в одном направлении с потоками воды) и противоточные (потоки воды движутся навстречу промываемому материалу). Устанавливают их горизонтально и наклонно. При горизонтальном положении они имеют принудительную разгрузку с помощью черпакового устройства, при наклонном — разгрузка происходит непосредственно через открытую горловину.

Рис. 29. Схема работы промывочных барабанов:

а — прямоточного, б — противоточного, в — противоточного с внутренней подпорной стенкой

При вращении барабана куски промываемого материала подхватываются лопатками, поднимаются на некоторую высоту, определяемую частотой вращения барабана и конструкцией лопаток, а затем отрываются от лопаток и перемещаются вниз под действием силы тяжести. При малой частоте вращения барабана промываемый материал перемещается вниз в каскадном режиме (рис. 30, а), при большой — в водопадном (рис. 30, б). При соударении кусков промываемого материала интенсивно разрушаются конгломераты зерен материала, сцементированных прослойками глины.

Рис. 30. Схема движения промываемого материала в барабанной мойке

а-каскадный режим б - водопадный;

1 — промывочный барабан, 2 — лопасти

Повышают интенсивность процесса промывки путем увеличения частоты вращения барабана до 85% от критической (частота, при которой материал не будет отрываться от стенок барабана) и установки внутри барабана подпорной стенки.

При падении с большой высоты на находящийся внизу материал содержащаяся в ней глина интенсивнее разрушается. Наличие подпорной стенки увеличивает время пребывания материала в барабане, а, следовательно, и эффективность его промывки.

Барабанные мойки-сортировки (рис. 31) применяют в дорожном строительстве и на небольших строительных объектах. Материал загружают через лоток 2 в моечную секцию 3 без просеивающих отверстий. С внутренней стороны моечной секции установлены полки и кольцевые перегородки для лучшего перемешивания промываемого материала и повышения интенсивности промывки. Вода в моечную секцию подается через трубу 5. Пройдя моечную секцию, материал попадает в первую сортировочную секцию с отверстиями диаметром 20 мм, где он сортируется и дополнительно ополаскивается водой, поступающей из трубы. Зерна размером менее 20 мм поступают в наружный сортировочный барабан 4 с отверстиями диаметром 6 мм, зерна размером более 20 мм продвигаются к третьей сортировочной секции с отверстиями диаметром 40 мм. Таким образом промываемый материал сортируется: фракции 40 мм и более выходят с нижнего торца барабана; 40...20, 20...6 и 6...0 мм по лоткам отводятся в сборные бункера или на отводящие конвейеры.

Хорошее качество промывки и сортировки достигается при равномерной загрузке, высоте слоя материала в первой сортировочной секции не более 100 мм и угле наклона машины 6°. Барабанная мойка-сортировка приводится электродвигателем 8 через редуктор 7. Со стороны загрузки барабан опирается через бандаж на два опорных ролика 9, со стороны разгрузки – на корпус подшипника цапфы. Опорные ролики, корпус подшипника цапфы, электродвигатель и редуктор смонтированы на раме 1.

Машины с вибрирующей ванной. К ним относятся вибрационные промывочные машины (вибромойки) и грохоты с брызгальными устройствами. Вибрационные мойки обеспечивают эффективную промывку материала при относительно малом потреблении энергии и воды.

Вибрационные промывочные машины сравнительно новый вид промывочного оборудования. Их успешно применяют для промывки материала крупностью 50...150 мм.

Вибромойка СМД-88 (рис. 32) предназначена для промывки щебня и гравия крупностью до 150 мм, загрязненных трудноразмываемыми глинами.

Машина имеет четыре трубчатые промывочные ванны, которые попарно связаны крестообразно четырьмя траверсами 4, 5, 7, 8. Материал загружается двумя параллельными потоками через воронки 9 в верхние ванны, а промытый продукт разгружается из разгрузочных концов нижних ванн. Материал с глинистыми включениями промывают последовательно в двух ваннах 10 и 13, футерованных решетками, которые ускоряют размыв глин и предохраняют стенки ванны от изнашивания.

В центре каждой траверсы установлены подшипники, в которых вращается эксцентриковый вал 6, сообщающий ваннам круговые поперечные колебания. Обе пары соединенных между собой ванн совершают колебания по отношению друг к другу в противоположных направлениях, поэтому машина полностью уравновешена, что позволяет устанавливать ее на легких фундаментах и на перекрытиях обогатительных фабрик.

Машина приводится двумя электродвигателями 12, 18, вращающимися в разные стороны, через клиноременную передачу 14.

Техническая характеристика вибромойки СМД-88

Производительность, т/ч (до).........................80

Размеры промывочной ванны, мм:

длина.............................................................3000

диаметр...........................................................800

Мощность двух электродвигателей, кВт.......44

Габаритные размеры, мм:

длина..............................................................4000

ширина...........................................................2750

высота............................................................3100

Масса машины с рамой, т...............................8,9

Вибрационные наклонные и горизонтальные грохоты, с брызгальными устройствами — простейшие промывочные машины (рис. 33). Орошение водой материала на сите 3 виброгрохота 1 не только обеспечивает его промывку, но и существенно улучшает сортировку, поскольку загрязняющие примеси при таком способе грохочения не вызывают залипания отверстий сит. Лучшие результаты промывки материалов получаются на вибрационных горизонтальных грохотах, которые к тому же обеспечивают наилучшее обезвоживание. Это особенно важно при промывке мелких фракций щебня и гравия.

Эффект промывки зависит от правильной организации режима подачи воды на виброгрохот. Для распределения потоков воды по поверхности применяют различные типы брызгальных устройств. Простейшей конструкцией является комплект перфорированных труб с отверстиями 1...1,5 мм. Для таких маленьких отверстий требуется чистая техническая вода, чтобы отверстия не забивались растительными и другими включениями. Увеличение отверстий ведет к большому перерасходу воды.

Рис. 33. Схема промывки материала на виброгрохотах:

1 — грохот, 2 — трубопровод, 3 — сито

Контрольные вопросы

1. Чем обусловлена необходимость промывки нерудных строительных материалов и какие виды машин используют для промывки? 2. Какие типы машин с неподвижной ванной и для каких материалов используют в промышленности строительных материалов? 3. Расскажите о принципе работы машин с вращающейся ванной. Для каких материалов их применяют? 4. В чем особенности машин с вибрирующей ванной?