Проектирование и организация производства щебня

3.2 Производительность  цеха

 Расчет производительности  производится для каждого предела  с учетом бракованной продукции.  При современной тенденции утилизации  отходов принимаем что брак  продукции отсутствует традиционная  продукция поступает либо на  переработку, либо утилизирует  другими предприятиями для выпуска  своей продукции.

Таблица 3.3.1 – Расчет производительности предприятия

3.3 Характеристика сырьевых материалов

Горные породы —  природные минеральные агрегаты, слагающие литосферу Земли в виде самостоятельного геологического тела. Традиционно под горной породой подразумевают только твёрдые тела, в широком понимании к горным породам относят также воду, нефть и природные газы.

По происхождению  горные породы делят на три класса: осадочные горные породы, магматические горные породы и метаморфические горные породы. Магматические и метаморфические горные породы слагают около 90% объёма земной коры, остальные 10% приходятся на долю осадочных, которые, однако, занимают около 75% площади земной поверхности. Практически все горные породы могут быть использованы какполезные ископаемые. К рудам относят горные породы с кондиционным содержанием ценных компонентов. С развитием технологии (и изменением кондиций) всё большее число горных пород вовлекается в промышленное производство (например, при получении глинозёма изплагиоклаза рудой является такая распространённая на Земле горная порода как анортозит). Большинство горных пород применяется в народном хозяйстве в качестве строительного и горно-химического сырья.  
Как физические тела горные породы характеризуются плотностными, упругими, прочностными, тепловыми, электрическими, магнитными, радиационными и другими свойствами [4]. 

Наиболее часто встречающиеся  значения основных физических характеристик  пород:  
1. плотность 1100-4700 кг/м³;  
2. модуль продольной упругости 5•10⁹-1,5•10¹¹ Па;

3. коэффициент Пуассона 0,15-0,38;  
4. предел прочности при сжатии до 5•10⁸ Па;  
5. предел прочности при растяжении до 2,0•10⁷ Па;  
6. коэффициент теплопроводности 0,2-10 Вт/(м•К);  
7. удельная теплоёмкость 0,5-1,5 кДж/кг•К;  
8. коэффициент линейного теплового расширения 2•10^-6-4•10^-4К^-1;  
9. удельное электрическое сопротивление 10^-2-10¹² Ом•м;  
10. относительная диэлектрическая проницаемость 2-30;  
11. магнитная восприимчивость 10^-7- 3,0. 

Свойства горных пород обусловлены их составом и строением, а также термодинамическими условиями. Увеличение пористости приводит к снижению плотности, прочностных и упругих свойств, теплопроводности, диэлектрической проницаемости, электропроводности, магнитной проницаемости и увеличению влагоёмкости, водопроницаемости. Такие свойства горных пород, как теплоёмкость, коэффициент объёмного теплового расширения, модуль объёмного сжатия и   др., определяются минеральным составом пород; прочность,  упругость, теплопроводность, электропроводность зависят от строения и минерального состава пород. Механические свойства в первую очередь обусловлены силами связей между частицами породы, тепловые и электрические — ориентировкой минеральных зёрен, наличием непрерывных проводящих каналов в горных породах. Наличие преимущественной ориентировки зёрен, трещин, пор, слоев, прожилков приводит к анизотропии горных пород. При этом модуль продольной упругости, предел прочности при растяжении, теплопроводность, электрическая проводимость, диэлектрическая проницаемость больше вдоль слоистости, а предел прочности при сжатии — поперёк слоистости.  
        На свойства горных пород оказывает влияние размер зёрен, из которых они сложены. У мелкозернистых горных пород выше прочностные и упругие свойства, ниже электропроводность и теплопроводность. Наличие аморфной, стекловидной фазы в породах снижает их прочность, теплопроводность. Горные породы, как правило, плохие проводники тепла и электричества. Большей теплопроводностью и электропроводностью обладают малопористые породы, содержащие минералы-проводники (рудные минералы, графит и т.п.). По магнитной восприимчивости большинство горных пород относится к диа- и парамагнетикам; ферромагнитные минералы — магнетит,  гематит,  пирротин и др. Упругие свойства пород определяют величину параметров акустических свойств, электрические и магнитные свойства горных пород — электромагнитные свойства. 

Гранулометрический  состав горных пород - Процентное весовое содержание в породе разных по величине фракций (совокупность одинаковых зерен или частиц). Для определения гранулометрический состав осадочных пород чаще всего применяется следующая классификация обломков: валуны крупные - более 500 мм, средине - 500-260 мм, мелкие - 250-100 мм; щебень - 100-50 мм, средняя - 50-25 мм, мелкая - 25-10 мм.

3.4 Технологическая схема производства щебня

Рисунок 3.4.1 – Технологическая схема производства щебня.

Из карьера взорванную скальную горную массу – гранит гнейс, известняк и др. – доставляют карьерными автосамосвалами.

Горная масса  попадает в приемный бункер с вибропитателем. Забойная мелочь (фракции 0-20 или 0-25) отделяется для того, чтобы исключить попадание в конечный продукт глиняной составляющей и пережженного продукта, образующегося в результате взрывных работ. Колосниковый грохот разделяет горную массу на две фракции 20 (25)-150 мм и более 150 мм.

Крупный продукт  попадает в щековую дробилку ни первой стадии дробления, где дробится на более  мелкие куски размером до 250 мм.

Мелкая фракция  направляется на главный конвейер, смешиваясь с горной массой, полученной после первой стадии дробления и  далее, одним потоком, фракции 0-250 мм направляется на промежуточный склад.

С промежуточного склада фракции 0-250 мм подается на конусную дробилку второй стадии дробления и далее  на грохоты, где в свою очередь  идет процесс отделения товарной фракции 20-40 мм

На рассматриваемой  технологической схеме существует замкнутый цикл, то есть после грохочения и отделения фракции 20-40, весь материал, размером более 40 мм возвращается назад  на додрабливание через промежуточный  склад.

Часть материала  фракции 20-40 идет на склад готовой  продукции, а часть, смешиваясь с  подрешетным продуктом, образовавшимся после грохочения во второй стадии, попадается в промежуточный бункер с питатели и далее в две  конусные дробилки на третью стадию дробления.

После дробления  на третье стадии, материал направляется на товарное грохочение, где отделяется фракции 5-20 мм и отсев, то есть фракции 0-5 мм.

Дробильно-сортировочные  заводы представляют собой единый комплекс оборудования по переработке и транспортированию  продукции. Производственные процессы на них выполняются без участия  обслуживающего персонала, а только под его наблюдением, поэтому  их легче автоматизировать.

Особенностью, осложняющей  автоматизацию дробильно-сортировочного завода, является то, что, кроме дистанционного автоматического управления пуском и остановом машин, необходимо предусмотреть  автоматическое регулирование режимов  переработки материала на различных  его стадиях, а также защиту оборудования от поломок при резких отклонениях  от режимов работы (попадание недробимых тел, негабарита, перегрузок и т. д.).

Средства и приемы автоматизации  отдельных механизмов на дробильно-сортировочных  заводах, если рассматривать процесс  получения нерудных строительных материалов от ,приема исходного сырья до склада готовой продукции, в основном сводятся к следующему: автосамосвалы с  сырьем, подъезжая к приемному  бункеру, взвешиваются на автоматических автомобильных весах, суммирующих  общую массу горной породы, поступающей  на переработку за смену.

Приемный бункер питателей оборудован двумя датчиками уровня. Если количество исходного материала в бункере достигает верхнего уровня, включается красный сигнал светофора и машины для загрузки бункера не подаются до тех пор, пока уровень в бункере не понизится и не включится зеленый сигнал светофора.

Если количество материала  в бункере достигает нижнего  уровня, то питатель останавливается  и поступление материала из бункера  в головную дробилку прекращается. Таким образом в бункере всегда остается определенный слой материала, предохраняющий пластины питателя от ударов крупными кусками материала  при загрузке бункера из автосамосвалов.

Автоматизация загрузки головной дробилки заключается в следующем (рисунок 3.5.2). Сырье поступает в бункер 1, из которого питателем 2 (с электродвигателем 3) подается в дробилку 4 (с электродвигателем 5), а оттуда дробленый продукт поступает на конвейер 6 (с электродвигателем 7). При дроблении однородной породы производительность питателя равняется производительности дробилки. При попадании в дробилку крупных кусков и прочных пород производительность дробилки снижается.

Если производительность питателя остается неизменной, то дробилка переполнится и потребляемая мощность электродвигателем 5 дробилки увеличится. Чтобы исключить переполнение дробилки, электродвигатель снабжен датчиком 9, который контролирует его потребляемую мощность, а дробилка — датчиком 10, следящим за уровнем материала  в ней. Датчики 9 и 10 дадут сигнал аппарату 12 на уменьшение скорости электродвигателя 3 питателя 2, а следовательно, и производительности питателя.

При поступлении мелкой и  малопрочной породы дробилка работает с повышенной производительностью, в результате чего переполняется  отводящий конвейер 6 и мощность его электродвигателя 7 резко возрастает. В этом случае датчик 8 измерения  мощности электродвигателя дает сигнал аппарату 12 на остановку питателя или  на уменьшение его производительности.

Чтобы предотвратить попадание  в дробилки недробимых металлических  предметов, подводящие конвейеры оборудуют  автоматическими устройствами для  обнаружения и удаления металла, например, электромагнитными шкивами и подвесными электромагнитами, устанавливаемыми на конвейерах после дробилок первичного дробления.

При установке электромагнитного  шкива конвейера немагнитное  сырье под действием центробежной силы отрывается от конвейера в первой четверти шкива, а металл, притягиваемый  шкивом, вместе с лентой огибает  шкив и попадает в отводящую воронку. Этим способом удаляются металлические  предметы, близко расположенные к  ленте. Из верхних слоев материала  металлические предметы удаляют  с помощью подвесных электромагнитов. Целесообразно использовать одновременно два типа металлоуловителей, но и  это не обеспечивает полного удаления металлических предметов из потока материала. Более эффективно применение металлоискателей. При обнаружении  металла металлоискатель подает команду в схему управления, в  результате конвейер часть материала  с металлическим предметом подает в противоположном от дробильного  агрегата направлении, а затем конвейер опять продолжает двигаться в  рабочем направлении. Основной недостаток металлоискателей — необходимость  удаления вместе с металлом некоторого количества материала.

Для нормальной работы дробильных установок необходим постоянный контроль скорости и положения ленты  конвейера. Для контроля за скоростью  ленты устанавливают реле контроля скорости (PKC) на натяжном барабане или  ролике, частота вращения которых  зависит от скорости движения ленты.

На положение ленты  конвейера влияют многие факторы: неправильная установка натяжного барабана, нехватка роликов и заклинивание их, смещение слоя материала при загрузке относительно продольной оси конвейера и др. Существует два способа контроля положения ленты — одно — и  двухступенчатый. При одноступенчатом  контроле преобразователь положения  ленты соответствует крайнему допустимому  положению и при нарушениях отключает  привод конвейера. При двухступенчатом  контроле дополнительно устанавливают  промежуточный преобразователь. В  случае отклонения ленты до первой ступени контроля подается сигнал на щит, а при отклонении ленты до второй ступени отключается привод. На конвейерных линиях в ряде случаев  устанавливают также лентовыравниватели, предназначенные для автоматического  возврата ленты в рабочее положение.

Нормальная работа оборудования во многом зависит от состояния течёк, по которым движется материал. Для  контроля прохождения материала  через течки применяют различные  индикаторы забивания течек, а также  вибрационные преобразователи и  механические индикаторы.

В основу работы индикатора положено свойство полупроводниковых  триодов менять выходное сопротивление в момент попадания материала между контактными штырями, которые установлены в течке на заданном уровне. Когда течка оказывается забитой, ток в цепи увеличивается, срабатывает реле и подается сигнал, что течка забита.