Лазарєва Тетяна Олександрівна

          Відходи виробництва вапняків є сумішшю переподрібненого енергією вибуху і механічним дробленням вапняків із супутніми шкідливими домішками: глинами, сланцями, пісками, суглинками фракцією 0-15 мм.

          До 90-х років XX століття відходи при виробництві флюсових вапняків складувалися у відвали. На даний час на дробильно-збагачувальних фабриках відходи відсутні, оскільки гірничо-металургійна промисловість потребує всі фракції вапняків (у тому числі й фракцію 0-5 мм). У зв'язку з попитом на вапняки фракцією 0-5 мм і крупніших класів переробка відходів виробництва вапняків, що раніше складені у відвали, стала рентабельною. Рентабельність переробки відвалів, утворених в період з 30-х до 60-х років XX століття значно вище, оскільки крупність відходів складала 0-40 мм.

          Відходи вапняків, що складені у відвал, є важкозбагачуваними по наступних причинах:

1.           за десятиліття зберігання відходів сталася їх консолідація (відходи злежалися і мають зчеплення 30-50 МПа) — з цієї причини на переробку поступає відвальна маса, що містить велику кількість конгломератів. Такі конгломерати не руйнуються грохоченням і значно забруднюють щебінь вапняку, підвищуючи вміст у ньому шкідливих кремнійвмісних домішок за гранично допустимі значення;

2.           висока вологість відходів у сукупності із вмістом мулисто-глинистих часток ускладнюють їх класифікацію грохоченням за рахунок залипання сит;

3.           поверхня вапняку покрита глинистою оболонкою завтовшки 1-3 мм, яка не руйнується грохоченням [7].

          За таких умов використовують мокре грохочення. Проте в Донбасі водні ресурси обмежені, так само небажаним є будівництво шламовідстійників. Головною ж причиною, яка не дозволяє застосовувати мокре грохочення, є відсутність ринку збуту мокрого шламу. Тому перспективними способами є сухі способи переробки відходів вапняків, що складені у відвал.

          У ПК ТОВ «ВІДІС», що здійснює переробку відвала флюсових вапняків ВАТ «ДФДК», з метою руйнування конгломератів і видалення глинистої оболонки з поверхні щебеня впроваджений метод вибіркового дроблення із застосуванням роторної метальної машини ММ-1 (нестандартне устаткування) [8].

          Роторна метальна машина ММ-1 є суцільнометалевим ротором, на якому закріплено чотири з’омні лопаті, поміщений в корпус із зносостійкої сталі. У міру зносу лопаті замінюються на нові. Середній термін їх експлуатації шість місяців при безперервному режимі роботи.

          Метальна машина встановлена між привідним (що скидає) барабаном стрічкового конвеєра (що подає живлення на машину) і грохотом, на якому здійснюється витягання з щебеню фракцією 5-15 мм фракції 0-5 мм, що утворилася при руйнуванні конгломератів і глинистої оболонки щебеню (рис. 1).

          Вихідне живлення (щебінь фракцією 5-40 мм) подається конвеєром на направляючу пластину, яка забезпечує подачу живлення по центру роторної метальної машини. Після удару об лопать куски щебеню, багато раз ударяючись об стінки корпусу, розвантажуються внизу на грохот. У результаті удару маломіцні глинисті включення, комова глина і конгломерати руйнуються, а вапняк (міцніший) при цьому не руйнується (рис. 2).

          У такому разі відбувається вибіркове дроблення — основний спосіб збагачення різноміцного кам'яного матеріалу в процесі його переробки. Вибіркове дроблення здійснюється в результаті інтенсивнішого руйнування менш міцних порід в процесі дроблення і подальшого відділення подрібненого матеріалу.

          Процес руйнування матеріалу залежить від розташування куска відносно біла ротора та від глибини його проникнення в робочу зону ротора. Якщо глибина проникнення перевищує половину розміру куска (тобто прямий центральний удар): у першій фазі утворюються тріщини, в другій — відштовхуючись одна від одної, частини куска відкидаються білом з різними швидкостями (рис. 3).

          Якщо глибина проникнення куска менше половини його діаметру (тобто удар ексцентричний): опір білу надає лише маса сколюваної частини А, а остання частина куска Б, залишаючись в спокої, «не бере» участь в ударному процесі (рис. 4) [1].

          Таблиця 1 — Залежність ефективності роботи метальної машини від вологості матеріалу та частоти обертання ротору машини

          Оптимальною частотою обертання ротора є частота, при якій енергія удару лопатей по оброблюваному матеріалу є достатньою для руйнування комової глини, конгломератів і глинистої оболонки щебеню, але не достатня для руйнування щебеню вапняку. В результаті проведених випробувань встановлено, що для спроектованої метальної машини оптимальною є частота 850 об/хвл (рис. 5). Зниження ефективності використання метальної машини при частоті обертання ротора понад 850 об/хвл обумовлено різким збільшенням швидкості повітряного потоку, що створюється лопатями, який відносить куски щебеню, перешкоджаючи удару щебеню о біла ротора. При частоті обертання ротора понад 1000 об/хвл спостерігається не лише руйнування конгломератів і глинистої оболонки щебеню, але й самого вапняку. При частоті обертання менше 850 об/хвл енергія удару не дозволяє руйнувати конгломерати.

          Продуктивність роторної метальної машини залежить від її діаметра, кількості та форми біл; крупності та фізико-механічних властивостей вихідного та дробленого продукту; рівномірності живлення; конструктивних особливостей [4].

          Вапняковий щебінь ПК ТОВ «ВІДІС» є сумішшю щебеню, виділеного при переробці відвала відходів і щебеню, виділеного при переробці поточних відходів дробільно-збагачуваної фабрики.

          Щебінь, виділений при переробці поточних відходів, містить 1-2 % мулисто-глинистих часток, на його поверхні відсутня глиниста оболонка.

          Впровадження вибіркового дроблення при збагаченні відходів виробництва вапняку в ПК ТОВ «ВІДІС» дозволило понизити вміст мулисто-глинистих порід у щебені до 4 %.

          При змішуванні двох видів щебеню отримана суміш задовольняє вимогам ДСТУ до вмісту глинистих часток у щебені [2].

          Підвищення ефективності збагачення відходів, що складують у відвал, є пріоритетним завданням, оскільки зниження глинистих часток у щебені до 3 % дозволить реалізовувати щебінь, що виділений з відвальних відходів, без змішування його з щебенем, що виділений з поточних відходів. Таким чином, усувається чинник залежності виробничої потужності підприємства від кількості відходів дробильно-збагачувальної фабрики, що поступають на переробку.

          На підприємстві була виготовлена та упроваджена метальна машина, але отримані результати вказують на наявність конструктивних недоліків, усунення яких можливо лише після розрахунку та аналізу параметрів процесу вибіркового дроблення. Вибіркове дроблення є ефективним, але не єдиним способом збагачення відходів, що складені у відвал.

          На даний час на підприємстві немає технічного обгрунтування впровадження або відмова від впровадження інноваційних технологій грохочення і нових типів поверхонь, що просіюють (арфообразних неіржавіючих сит, що самоочищаються [5]).

          Так впровадження устаткування, що дозволяє розділяти за дрібнішими фракціями, дозволить збільшити обсяг виробництва щебеню і понизити обсяг виробництва вапняків фракцією 0-5 мм, що підвищить економічні показники виробництва за рахунок різниці цін реалізації продукції фракцією 0-5 мм і 5-15 мм у три рази.

          Вологі вапняки є важкозбагачуваними матеріалами по наступних причинах:

1.           на поверхню металевих плетених сит налипають глинисті матеріали, унаслідок чого зменшується живий перетин сита, а лещатість вапняків не дозволяє застосовувати струнні сита;

2.           вапняки фракцією 0-15 мм і вологістю 6 % і більш схильні до утворення конгломератів при грохоченні;

3.           залежані у відвалах вапняки містять на зруйновані при екскавації й транспортуванні конгломерати і залишки рослинності.

          Інноваційні багаточастотні грохоти технології Kroosh призначені для розділення на класи крупності важкозбагачуваних (вологих і глинистих) матеріалів.

          Технологія Kroosh — це вібраційна технологія, що є сукупністю способів і пристроїв для полічастотної дії на сипке (в даному випадку) середовище. В основі технології лежить принцип дії на сипке тіло, що проходить через грохот, спектром частот, відповідним частотному спектру даного конкретного сипкого тіла. В результаті сипке тіло набуває властивостей рідини. Зовні це виглядає як рух турбулентного псевдозрідженого потоку шару сипкого матеріалу по поверхні, що просіює. У такому поляганні в шарі різко активізується явище сегрегації і дрібні частки за дуже короткий час проходять через шар до сітки і далі крізь вічка сітки.

          На сипке тіло, що знаходиться на грохоті, може впливати лише тіло, що знаходиться з ним в безпосередньому контакті, таким тілом є сито. Сітка, яка передає сипкому тілу коливання великої енергії і широкого частотного спектру, сама коливається в багаточастотному режимі, і, залежно від вирішуваного завдання, отримує піки прискорень від десятків до сотень (для порівняння — прискорення сита і короба інерційних грохотів — не більше 5 g). Окрім того, що ці прискорення передаються сипкому тілу, вони забезпечують безперервне самоочищення сит під час роботи грохота. Це є другою принциповою особливістю технології Kroosh [6].

Зміст