Расчет процесса дробления при получении крупного заполнителя для бетонов

     В весьма больших объемах (около 20% общего выпуска) щебень производится дроблением крупных фракций гравия. Этим достигается  комплексное использование песчано-гравийных  месторождений с дополнительным выходом высококачественного дробленого заполнителя.

     В щебне из гравия дробленых зерен  должно быть не менее 80% (по массе). Дроблеными считают зерна, площадь околотой поверхности которых больше половины всей площади поверхности зерна.

     Показатели  дробимости при испытании в стальном цилиндре для щебня из гравия из-за формы его зерен выше, чем для гравия. Поэтому стандарт относит к марке Др8 щебень из гравия с показателем дробимости до 10%, к марке Др12 —до 14%, к марке Др16 — до 18% и к марке Др24 — до 26%. Остальные требования к такому щебню аналогичны требованиям к обычному щебню и гравию. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Разработка  технологической  схемы 

После доставки сырья, для приема и его последующей подачи на конусную дробилку ККД1200(Q₁=463.2 м³/ч, d_вх=1000мм, d_вых=200мм ,размер разгрузочной щели b₁ = 130мм) (3), через грохот грубого помола (2), предназначен бункер - питатель пластинчатый (1). После первой стадии дробления на щековой дробилке материал подается на вторую стадию дробления в конусной дробилке среднего типа КСД-2200Гр (Q₂=403 м³/ч, d_вх=200мм, d_вых=50мм, размер выходной щели b₂=40мм.)

(4).

     Дробленый продукт с конусных дробилок поступает  на ленточный конвейер, подающий материал на классификацию, которая производится на грохоте (5) инерционного типа с 4 ярусами  сит (40, 20, 13.4 и 5 мм).

     Полученные  готовые фракции щебня 15-20 мм; и песок размером не более 5 мм собираются с грохотов на конвейеры и складируются в конусы.

Продукт фракции  более 20 мм (выход не более 5-10 %) возвращается с помощью конвейера на додрабливание в конусную дробилку. Из нее фракции щебня попадают на конусную дробилку КСД-1750Гр (Q₃=276 м³/ч, d_вх=50мм, d_вых=16.6 мм,размер выходной щели b₃=9.1мм.) (7) мелкого дробления через уравнительный бункер с вибропитателем (6). После чего продукт снова попадает на грохот (5), от куда фракции не более 20 мм поступают на уравнительный бункер с вибропитателе (8). Пройдя через бункер фракции щебня попадают на центробежную ударную дробилку (9), затем фракции не более 20 мм проходят классификацию на грохоте (10), где делятся в соответствии и размерами 5-20мм и 0-5мм и складируются в конусах. 
 
 

3.Составление  структурной блок-схемы  по переделам 

Обычно  крупный заполнитель на заводы ЖБИ  поступает из карьеров уже в готовом  виде и требуемых фракциях. Однако в последнее время в связи  с открытием значительного количества относительно мелких производств все большее количество таких предприятий организовывают собственные дробильно-сортировочные узлы. Поэтому для современного технолога важно понимание принципиальных особенностей их организации, тем более что они отличаются  принципов организации крупных дробильных заводов.

 

Дробление- один из энергоемких переделов в технологии. Поэтому экономичность не только этого процесса, но и технологии в целом определяется как технологическими требованиями к выходному готовому продукту: наибольшей крупностью заполнителя, его зерновым составом, форме зерен, прочностью, так и экономическими требованиями: удельным расходом энергии на единицу готовой продукции, а также производительностью установки, являющийся также и технологическим показателем. 

Входными  параметрами являются свойство исходного  сырья – размер дробимых кусков, коэффициент дробимости, характеризующий прочностные, деформационные свойства сырья, его хрупкость и т.п., истинная и насыпная плотность, тип дробилки и технологические параметры ее работы. С учетом этого, структурная блок-схема процесса дробления может быть представлена в виде, показанном на рис.1 

Оптимизацию процесса можно проводить как  по энергитическому фактору, считая остальные выходы ограничениями, так и по любому из технологических факторов, например, наибольшей крупности, принимая за ограничения все остальные выходы.

Как правило, на дробильно-сортировочных узлах  в качестве измельчителя применяют щековые и конусные дробилки, реже – дробилки ударного действия типа молотковых. Однако организация процесса на индивидуальных узлах имеет свою специфику по сравнению с крупными дробильно-сортировочными заводами. 

Во-первых, на крупных заводах сначала разделяют  дробленый продукт на отдельные  фракции, а затем их смешивают  в определенных соотношениях для  получения общего продукта заданного  зернового состава.

При этом остаток избыточных фракций может  использоваться, например, в устройстве дренажных засыпок, балласта под  железнодорожные пути и т.д. 

На малых  предприятиях такой возможности  нет из-за относительного небольшого объема отходов, поэтому необходимо использовать практически весь полученный продукт, соблюдая при этом требования к зерновому составу крупного заполнителя. 

Во-вторых, коэффициент использования оборудования по времени на крупных предприятиях довольно высок и составляет 0.8-0.85. На мелких предприятиях, ввиду большой  производительности даже малых дробилок, серийно выпускаемых промышленностью, они используются лишь небольшую  часть времени – нередко заданная производительность предприятия обеспечивается 1-2 днями работы дробилок в неделю. 

Оба этих фактора не только повышают себестоимость  продукта, но и требуют иной организации  самого процесса дробления. 

4. Расчет специальной части. 

Исходные данные:

-Производительность  – 1.5 млн.м³/год

-Вид основного  сырья – известняк, R_сж=150Мпа

-Вид продукции – щебень фракции 5-20мм

-Максимальный  размер исходного материала   D_max=1000мм

-Режим работы  узла – двусменный

-Процесс, подлежащий  расчету – подбор и расчет  режимов работы дробильного оборудования. 

Степень измельчения  берем из подбора типа дробилки: в нашем случае  подобраны щековые  и конусные дробилки крупного дробления, имеющие степень измельчения  в интервале 3…5. 

В данной курсовой работе общая требуемая степень  измельчения  i=D_max/d_max=1000/20=50,  т.е. больше рекомендуемой для отдельных дробилок. Следовательно, необходимо принять несколько стадий дробления. При трехстадийной схеме и принимаемых на каждой стадии дробления степенях измельчения, соответственно равных i₁=5, i₂=4, i₃=3, общая степень измельчения составит: i= i₁* i₂ *i₃ = 60>50. 

Таким образом, в рассматриваемом примере щебень, размером не более требуемого (20мм) достигается при трехстадийной схеме дробления. При этом, на первой стадии мы получим продукт размером 1000/5=200мм,

второй  200/ 4=50мм, третьей 50/3=16.7 мм.

 

Таким образом,  в данной ситуации, исходя начальных  данных,  в частности показателя максимального размера загружаемого камня подходят 2 дробилки: конусные дробилки ККД-1200 (1000мм) и ККД-1500 (1200мм). Далее по полученным при расчетах показателям – стоимости дробильного оборудования, суммарной удельной энергоемкости, коэффициенту загрузки оборудования – выберем лучший для нас вариант. 

Сначала определяем расчетную производительность по формуле:

Q₁=Q_зад*К_н, где Q_зад – заданная производительность узла, м³/час; К_н – коэффициент неравномерности подачи материала, принимаемый К_н=1.15 

Так как указывается  годовая производительность узла, а  производительность дробилок принято  рассчитывать в м³/час, то для определения производительности  узла в м³/час необходимо установить расчетный годовой фонд времени работы оборудования в часах. 

При определении  мощности предприятия , технологических линий и расчетного годового фонда времени работы технологического оборудования следует принимать:

-номинальное  количество рабочих суток в  году – 260

-число рабочих  смен в сутки -2

-продолжительность  рабочей смены, час -8 

Годовой фонд времени  работы технологического оборудования при  пятидневной рабочей неделе следует вычислять с учетом плановых остановок технологического оборудования и коэффициента его использования К_и. 

Длительность  плановых остановок для различных  технологических линий составляет 7 суток. Коэффициент использования  технологического оборудования К_и рекомендуется принимать при двусменной – 0.92 

Следовательно, расчетный годовой фонд времени  работы технологического оборудования  в данной работе составит:

T=260-7=253.

T_p=T* К_и = 253*0.92=232.8 cут, или 232.8*16=3724.16 час 

Тогда заданная производительность узла будет:

Q_зад=1500000/3724.16=402.7 м³/ч

С учетом этого  на первой стадии дробления может  потребоваться расчетная производительность узла не менее

Q₁=Q_зад*К_н=402.7*1.15=463.2 м³/ч 

По полученным данным подбираем наиболее приемлемую дробилку:

Т.к. мы получили Q₁=463.2 м³/ч, то ККД-1500 слишком велика по производительности, поэтому в виду отсутствия  наиболее подходящих вариантов, для первой стадии дробления берем наиболее подходящий вариант конусную дробилку ККД-1200. 

Определяем размер выходной щели b₁. Как видно из графика, расчетная производительность выбранной дробилки обеспечивается при размере разгрузочной щели b₁ = 130мм. 

 

Рис.1 

  Для получения процентного содержания каждой фракции в продукте дробления сначала вычисляют отношение d_i,max/ b₁. Затем по графику  

 

определяют  полные остатки на ситах и производят подсчет частных остатков для каждой фракции. Выход фракции находят по известной производительности и частному остатку в процентах. В таблице 1 приведены результаты расчета зернового состава щебня , полученного в дробилке 1

стадии.   

Итого:  Q₁=463.2 м³/ч, d_вх=1000мм, d_вых=200мм

              Размерер разгрузочной щели b₁ = 130мм (из графика) 

Зерновой  состав щебня при  первой стадии 

 

Таблица 1

Подбор дробилок 2 стадии дробления осуществляем аналогично, т.е. по крупности загружаемого сырья  и требуемой производительности.  

Требуемую производительность определяем по формуле:

Q₂=c₁*Q₁