Таблица 1 Заполнитель Содержание, % Слабых зерен Пыли Зерен других фрак­ций По факти - ГОСТу чески По факти - ГОСТу чески По факти - ГОСТу чески Песок для рас­творов Песок для бето­нов Щебень Гравийно-пссча - Ная смесь 5 5 5 8 5 3 2 * 4,44 2 3,94 2 3,78 2 2,73 5 7,24 5 17,14 5 18,55 5 13,3 Примечание. Определение содержания слабых зерен в песках, поме­ченных знаком * в таблице, на заводах не делалось, за исключением одного завода, где виявлено наличие слабых зерен в песках для бетонов в количест­ве 28.1%. Є А. К. Бровцын. Г. С. Чершнееа. 1996

Возрастающие потребности стро­ительства, стекольных заводов, ли­тейных и других производств России и стран СНГ в высококачественном и дешевом кварцевом песке удов­летворяются не полностью в резуль­тате истощения многих месторож­дений. Поэтому поиск новых источ­ников кварцевого песка и освоение вы с окоэфф сктивных Технологий

Обогащения кварцевых песков в настоящее время актуальны и)

Для возведения зданий и соору­жений требуется применение бето - нов и растворов высокого качества, обеспечение которого связано прежде всего С применением ВЫСО - кокачественных заполнителей — пе­ска и щебня.

Как показывает практика, на стройки заполнители поступают с недопустимыми отклонениями от действующих ГОСТов [2—4] по гра­нулометрическому составу, прочно­сти, однородности и содержанию различных примесей. Среднестати­стические данные по качеству песка, щебня, гравийно-песчаной смеси, используемых на пятидесяти бетон­ных и растворных заводах приведе­ны в табл. I.

Основными причинами сложив­шегося неблагополучного положе­ния являются:

— несовершенство технологии раз­

Работки и переработки заполни­телей на карьерах и дробильно­сортировочных заводах;

— недопустимые нарушения при складировании, транспортирова­нии и перегрузке по всей техно­логической цепочке от карьеров до заводов;

— ■ отсутствие надежных установок и

Узлов Комплексного обогащения заполнителей на карьерах и не­посредственно на заводах-изго- товителях.

В результате снижаются проч­ность, морозостойкость и долговеч­ность бетонов и растворов, перерас­ход цемента составляет 10—15 %, увеличиваются трудовые и энерге­тические затраты, ломается техно­логическое оборудование на заво­дах. Кроме того, отсутствие сухих, чистых и фракционированных за­полнителей не позволяет автомати­зировать технологические процессы на бетонорастворных заводах, домо­строительных комбинатах, заводах железобетонных изделий и строй­ках.

По существу, из-за низкого каче­ства бетонов и растворов затрудне­но применение новой техники и технологии при изготовлении, транспортировании и укладке бето­норастворных смесей на стройках. Таким образом, низкое качество заполнителей для бетонов и раство­ров превратилось в один из барье­ров, стоящих на пути научно-техни­ческого прогресса в строительстве.

В сложившихся обстоятельствах формовочные пески для литейных производств в соответствии с тре­бованиями новых действующих нор­мативов в настоящее время не Выпускаются, поэтому заводы, име­ющие в составе литейное производ­ство, вынуждены брать имеющиеся кварцевые пески и доводить их до требуемого качества непосредствен­но в заводских условиях, что услож­няет технологию и повышает себе­стоимость продукции.

Потребности стекольной про­мышленности в высококачествен­ном сырье также непрерывно воз­растают. Особенно остро ощущается дефицит гранулированного кварца в производстве специальных стекол и высококачественного хрусталя. В то же время такие крупные месторож­дения как Раменское, Ташлинское, Новоселовское (Украина) истоща­ются. Поэтому повышение техниче­ского уровня стекольного производ­ства неразрывно связано с изыска­нием и получением качественного сырья, что может быть достигнуто только на основе создания принци­пиально новых и высокоэффектив­ных технологий обогащения кварце­вого песка.

В 1995 г. в Обнинском институте атомной энергетики и ГНЦ ОНПП «Технология» с участием специали­стов Михайловского горно-обогати­тельного комбината проведены ком­плексные исследования по аэроди­намическому обогащению кварце­вых песков вскрышных слоев Ми­хайловского месторождения с целью их применения в литейных, стекольных, строительных и других производствах.

Для проведения эксперименталь­ных исследований осуществляли моделирование технологических процессов как наиболее достовер­ный и точный метод исследований

7

Па физических моделях с примет1 нием теории подобия мри постанов­ке и обработке результатов экспе­риментов.

Разработка, изготовление и испы­тания физических моделей аэроди­намического обогащения кварцевых песков были основаны на следую­щих основных предпосылках:

— использование накопленного отечественного и зарубежного практического, научного опыта и принципиально новых техниче­ских решений;

— эмпирическая проверка исход­ных данных;

— поэлементный контроль изготов­ления моделей:

— проверка работоспособности мо­делей;

— комплексное испытание моде­лей;

—

Таблица 3 Показатель Исходный кварце­вый песок фр. < S При кратковремен­ном режиме При длительном режиме 1 Дсред - мм 0.34 0.315 0.3 Коли. % 60,5 63.5 67 Сумма остатка 94,1 98.1 95

Тщательное сравнение входных и выходных данных при эксплуата­ции моделей:

— тщательный анализ результатов полученных экспериментальных данных (5, 6].

Перечень основных моделей, оборудования и приборов, исполь­зованных при исследованиях аэро­динамического обогащения кварце­вых песков Михайловского место­рождения приведен в табл. 2.

Наименование моделей, ооорудона - _ Пия, приборов

Таблица 2

Аэродинамические модели Вибрационный грохот

Атомно-абсорбционный спектрофотометр 180-70 Рентгенофлуоресцентный спектрометр VRA-30 Микроскоп биологический тина «Биолам Р-15»

Весы лабораторные марки ЕЛКТ-500М Весы лабораторные марки ВАР-200 Масловлагоотделитель чипа П-Б1631-УХЛ-4

Компрессор типа СО-45А и промышленная система Предприятия по сжатому

3 а в од-и з гото в итель

ОИАТЭ (Обнинск)

Фирма

»VHB Metall Wchrell NeuStadi/erUi»

DDR

Фирма «Хитачи» (Япония)

Фирма «Карл Цейс Иена» (ФРГ)

Фирма «ЛОМО»

(Сан кт-11 етербург)

Фирма «ГОСМЕТР»

Санкт - Петербург)

Фирма «ГОСМЕТР» (Санкт-Петербург)

ТУ--2-053-163—83

ОНПП «Технология»

Таблица 4 Содержание, мае. 7с Р» Образец N320: К20: СаО: МеО І-'егОї А!20з Диоксид крем­нии Глинистая со­ставляющая Исходный кварцевый 0.53 1.3 0,58 97.8 1,05 3.55 ІІССОК НП'ЛКОС Очень высокое 97.0 Группа 4 Серия проб u 1 0.24 0.42 0,29 99.2 0.78 5.39 Очень Н1ГЖОС Среднее 99,0 Группа 3 Серия проГ) S» 2 0.24 0.19 0,19 99.5 0,32 6.63 Очень низкое Очень низкое 99.0 Группа 2 И р и м е ч а н и е. чертой — показатели. Над чертой приведены результаты аэродинамическом очистки, полученные при испытаниях, иод требуемые но ГОСТ 2138 — 91.

Резулы а гы аэродинамической дезинтеграции и сепарации кварце­вого песка по диаметру среднего зерна и его однородности приведе­ны в табл. 3.

Результаты аэродинамической очистки кварцевого песка приведе­ны в табл. 4,

Среднестатистические данные по аэродинамической дезинтеграции кварцевого песка по гранулометри­ческому составу приведены в табл. 5.

Экспериментальные исследова­ния но аэродинамической очистке, дезинтеграции и сепарации кварце­вого песка проводились при непре­рывных и циклических режимах,

15экспериментальных исследова­ниях принимали участие сотрудники ГПЦ О F11III «Технология» II. М. Май - стренко I:. Д. Серегина, К. Б. Шам - шетлнпои. В. II. Казанцев.

Таблица 5 [ Размер сторон ■ ячейки сита в і свет', мм Остатки на ситах, г При малых давлениях При средних давлениях I Исходный Песок. Г Дезинтегриро­ Ванный Песок. Г Исходный Песок. Г Дезинтегриро­ Ванный Песок. І 0S 2,55 2 2,59 1.76 063 5,98 5.05 6,27 5.21 05 11,69 9.25 10,55 9,62 04 14.9 17.0" 17.03 16.48 0315 23,25 21.82 22.16 20.22 02 35.21 36.43 34,7 37.09 016 4,34 4.46 4.57 4.73 01 1.34 1.77 1,3 1.79 005 0,38 0.56 0,44 0.83 Поддон 0.08 0.0 0.08 0.12 Всего 99.72 98.49 99,69 98.0

Кварцевый песок

Удаление пыли

Предварительная аэродинпмическая очистка

Предварительная аэродинамическая сепарация

Обогащенный кварцевый песок—концентрат

Различных давлениях п расходах воздуха в строгом соответствии с требованиями новых ГОСТов (7, 8]. Основные результаты исследований приведены в табл. .4—5.

На основе проведенных экспери­ментальных исследовании разрабо­тано тактике-техническое задание па создание принципиально новой технологии (см. рисунок) и много­целевой установки аэродинамиче­ской очистки, дезинтеграции и сепа рации кварцевых песков и подобных изменяет его свойства, в частности повышает светопропускаемость, что представляет практический интерес для стекольной промышленности.

Таким образом, аэродинамиче­ская очистка, дезинтеграция и сепа­рация позволяют получать кварце­вые пески необходимого качества.

Преимуществами повой техноло­гии и установки ее реализации по сравнению с известными являются:

— новизна — технология и установ­ка защищены патентами РФ, име­ются ноу-хау;

— гибкость — быстрая перестройка технологии на заданный режим:

— надежность в эксплуатации эле­ментов, узлов и установки в целом;

— блочность и модульность — вы­полнение установки из унифици­рованных блоков и модулей;

— мобильность — быстровозводн - мость, разбираемость и транс­портабельность;

— экономичность — экономия за счет снижения энергозатрат, ма­териалоемкости и исключения применения воды;

— высокое качество — получение чистых и особочистых песков и подобных сыпучих материалов:

— многоцелевое и межведомствен­ное применение в различных отраслях народного хозяйства;

— конкурентоспособность и перс-- пективность.

В настоящее время на Михайлов­ском горно-обогатительном комби­нате ведутся подготовительные ра­боты по созданию опытно-промыш­ленной установки для аэродинами­ческой очистки, дезинтеграции і: сепарации кварцевых песков :г. я Литейных и стекольных произ­водств, строительства.

1. .

При рассмотрении экономиче­ской эффективности выполненной реконструкции систем аспирации принимаем, что эффективность пы - леосаждения в цементном силосе сравнима со степенью очистки це­ментной пульпы в циклоне-разгру­зителе, то есть равна 97,5 %.

Годовой объем переработки це­мента на ЧЗЖБШ составляет около

21 600 т. Следовательно, потери цемента при выходе отработанного сжатого воздуха с остаточной запы­ленностью в атмосферу для старого варианта составят:

21600 (1 - 0,975) = 540 т в год.

У систем с цепными фильтрами для расчета потерь принимаем, что один вагон разгружается ориенти­ровочно в течение 1 ч, емкость вагона 60 т, усредненная замеренная концентрация на входе в фильтры

— 25 г/м3, среднеэксплуатационная степень очистки — 95 %, производи­тельность по воздуху — 2700 м /ч. Тогда потери цемента равны:

25 (1 - 0,95) 2700 (21600/60) х

Х 10'6 = 1,21 т в год.

Следовательно, годовая экономия за счет снижения потерь цемента при выбросе в атмосферу составит (стоимость 1 т цемента на конец ноября 1995 г. равна 250 000 р/т)

0,25 (540 - 1,21) = 134,7 млн. р

Кроме того, значительно улучши­лась экологическая обстановка на заводе. При этом завод получил возможность снизить плату за вы­брос вредных веществ в атмосферу.

Таким образом, реконструкция систем аспирации накопительных силосов на заводе ЧЗЖБШ окупа­ется практически за один год, по­скольку стоимость четырех цепных фильтров вместе с монтажом, на­ладкой систем аспирации составила 130 млн. р.

Результаты испытаний систем ас­пирации с цепными фильтрами в производственных условиях позво­ляют сделать следующие выводы.

' Цепные фильтры могут успешно применяться для улавливания це­ментной ныли, они эффективно работают как в отапливаемых кор­пусах, так и в неотапливаемых производственных помещениях и на открытом воздухе, эксплуатируются в автоматическом режиме и не Требуют постоянного контроля при Работе.

Использование цепных фильтров на пневмотранспорте цемента дает высокую экономическую эффектив­ность за счет значительного сниже­ния потерь цемента и улучшения экологической обстановки, при этом срок окупаемости затрат по аспирации пневмотранспорта около одного года.

В настоящее время в Челябин­ском филиале «Росоргтехстром» разработано несколько вариантов цепных фильтров и разрабатывают­ся новые фильтры, отличающиеся особенностями конструктивного ис­полнения, производительностью по очищаемому газу, приводом систе­мы регенерации (на сжатом воздухе или с электродвигателем).