PL240415B1 - Sposób wytwarzania kruszywa budowlanego o różnych frakcjach - Google Patents

Description

PL 240 415 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kruszywa budowlanego o różnych frakcjach, do zastosowania w szczególności do produkcji betonu.

Kruszywo jest materiałem ziarnistym, mającym zastosowanie w budownictwie kubaturowym, liniowym, przykładowo w budownictwie drogowym, do produkcji różnego rodzaju betonów i zapraw oraz w niektórych robotach ziemnych takich jak wykonywanie nasypów. Według obowiązujących norm (PN-EN), kruszywa dzieli się ze względu na pochodzenie na naturalne, sztuczne, oraz pochodzące z recyklingu.

Kruszywa naturalne są kruszywami pochodzenia mineralnego, powstające na skutek erozyjnego rozdrobnienia skał litych. Kruszywa naturalne można również wytwarzać poprzez mechaniczne rozdrobnienie skał występujących naturalnie w postaci luźnych okruchów.

Kruszywa naturalne stosowane są głównie do betonów i wyrobów betonowych, zapraw i tzw. chemii budowlanej, mieszanek mineralno-asfaltowych, warstw nośnych i ścieralnych nawierzchni drogowych, lotnisk, parkingów, podbudów drogowych, pasów startowych, warstw mrozoochronnych, filtracyjnych w budownictwie kolejowym, przykładowo podsypka, robót ziemnych, przykładowo nasypy, wykopy, mury oporowe, a także w budownictwie wodnym oraz w wielu innych zastosowaniach przemysłowych.

Kruszywa pozyskuje się poprzez wydobycie metodą odkrywkową z dna rzek, jezior czy też kopalni żwirowych i piaskowych. Dodatkowo kruszywa mogą być poddawane procesom uszlachetniania, w których usuwa się z nich zanieczyszczenia pyliste na drodze przykładowo przesiewania i płukania.

Konwencjonalne procesy technologiczne produkcji kruszyw naturalnych obejmują etapy: wydobycia, rozdrabniania, płukania, frakcjonowania oraz składowania.

Również z literatury patentowej znane są procesy wytwarzania kruszyw budowlanych.

Z japońskiego opisu patentowego JP 4342782 B2 znany jest układ urządzeń produkujący kruszywa łamane grubsze oraz drobne w postaci piasków. Układ ten zawiera kruszarkę stożkową oraz młyn rolowo-misowy, które występują po sobie, a następnie w układzie znajdują się przesiewacze dwupokładowe pracujące równolegle ze sobą, przy czym z każdego przesiewacza produkt nadsitowy j est zawracany do młyna.

Znany jest także z polskiego opisu patentowego PL212475 B1 układ urządzeń do produkcji kruszyw mineralnych ze skały płonnej, który stanowią zlokalizowane kolejno po sobie: selektywna kruszarka bębnowa, kruszarka udarowo-bijakowa listwowa oraz przesiewacz wibracyjny, z którego produkt nadsitowy sita górnego jest zwrotnie kierowany do kruszarki udarowo-bijakowej. Nieskruszoną skałę płonną kieruje się następnie do kruszarki udarowo-bijakowej listwowej, z której rozdrobniony produkt rozdziela się na frakcje handlowe w przesiewaczu wibracyjnym.

Z chińskiego zgłoszenia patentowego CN102814862 A znany jest układ technologiczny produkcji kruszyw mineralnych zawierający dwie kruszarki szczękowe, dwie kruszarki stożkowe i jedną kruszarkę udarową z pionowym wałem, które współpracują z przesiewaczami wibracyjnymi wielopokładowymi, przy czym dwa przesiewacze występują jeden po drugim. Najdrobniejszy produkt z pierwszego przesiewacza trafia bezpośrednio do drugiego przesiewacza, a pozostałe produkty wyprowadza się do kruszarek lub na koniec układu do zbiorników jako produkty końcowe. Kruszarki i przesiewacze tworzą wielostadialny układ technologiczny o charakterze mieszanym - otwartym i zamkniętym.

Z chińskiego opisu patentowego CN102247925B znany jest sposób flotacji rud metali nieżelaznych, obejmujący etapy w których: surową rudę nieżelazną wysyła się do kruszarki, wprowadza się na sito wibracyjne o rozmiarze oczek od 35 do 75 mm, nadwymiarową rudę zawraca się do kruszarki, a zbyt drobną poddaje się działaniu wysokiego ciśnienia za pomocą młyna walcowego w celu kruszenia. Drobną rudę oddziela się w etapie mokrym, przesiewa w przesiewaczu wibracyjnym, nadwymiarową rudę po nawróceniu do wysokociśnieniowego młyna walcowego przesyła się do kruszarki, a następnie przesyła przez sito do hydrocyklonu, kontrolowany nadprzepływ cyklonu wynosił 50-80%. W kolejnym etapie nadprzepływ cyklonu zawraca się przez wysokociśnieniowe filtry próżniowe z walcarką, po tym, jak maszyna tworzy zamknięty przelew cyklonowy, wprowadza się do mieszającego zbiornika, masę odczynnika flotacyjnego za pomocą flotacji, w celu uzyskania końcowego koncentratu i odpadów.

Z japońskiego opisu patentowego JP4342782B2 znany jest zagregowany sposób produkcji umożliwiający równoczesne wytwarzanie kruszonego piasku i kruszonego kamienia poprzez powtarzające się kruszenie surowca zawierającego wtórnie rozdrobniony materiał w kruszarce z młynem walcowym, aż surowiec spadnie poniżej górnej granicy określonego wcześniej przedziału wielkości, kruszenie

PL 240 415 B1 rozdrobnionego materiału otrzymanego w etapie kruszenia do pokruszonych kamieni we wcześniej określonym zakresie wielkości z dolną granicą.

Z amerykańskiego opisu patentowego US7083130B2 znany jest system suchego mielenia zawierający: środki rozdrabniające do mielenia na sucho materiału przeznaczonego do mielenia, pierwsze środki sortujące do sortowania zmielonego produktu otrzymanego poprzez środki rozdrabniające, na drobny proszek o stosunkowo małym średnim rozmiarze cząstek i gruboziarnisty proszek o stosunkowo dużym średnim rozmiarze cząstek; drugi środek sortujący do dalszego sortowania gruboziarnistego proszku uzyskanego za pomocą pierwszych środków sortujących, na drobny proszek o stosunkowo małym średnim rozmiarze cząstek i gruboziarnisty proszek o stosunkowo dużym średnim rozmiarze cząstek oraz środki zawracające do zawracania gruboziarnistego proszku otrzymanego za pomocą drugich środków klasyfikacji do środków rozdrabniających.

Z polskiego zgłoszenia patentowego P.408045 znany jest układ urządzeń do produkcji kruszyw foremnych wyposażony w zamknięty obieg selektywnej klasyfikacji i rozdrabniania materiału, zawierający kruszarkę, wibracyjny przesiewacz wielopokładowy, wibracyjny przesiewacz jednopokładowy oraz środki transportu materiału, przy czym składa się on z co najmniej jednej kruszarki, która poprzez wibracyjny przesiewacz wielopokładowy połączona jest z wibracyjnym przesiewaczem jednopokładowym wyposażonym w sekcje w postaci sit szczelinowych oraz w lej zsypowy, zaś każdy pokład wibracyjnego przesiewacza wielopokładowego usytuowany poniżej górnego pokładu, połączony jest nitką transportową z odpowiednimi sekcjami wibracyjnego przesiewacza jednopokładowego, a lej zsypowy wibracyjnego przesiewacza jednopokładowego oraz górny pokład wibracyjnego przesiewacza wielopokładowego połączone są zwrotnie z kruszarką za pomocą nitek transportowych.

Mimo znanych w stanie techniki rozwiązań dotyczących dziedziny wytwarzania kruszyw budowlanych, celowym byłoby dalsze doskonalenie technologii oraz urządzeń do wytwarzania kruszyw budowlanych, ograniczając zawartość pyłu mineralnego w gotowym produkcie.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kruszywa budowlanego o różnych frakcjach, w którym surowiec skalny ładuje się do kruszarki, następnie poddaje się go kruszeniu wstępnemu, właściwemu i separacji na frakcje, charakteryzujący się tym, że: kruszenie wstępne prowadzi się w mobilnej kruszarce szczękowej do rozdrobnienia surowca do frakcji 0/100 mm; kruszenie właściwe surowca o frakcji 0/100 mm prowadzi się w kruszarce stożkowej do rozdrobnienia surowca do frakcji 0/40 mm; po czym frakcję 0/40 mm w etapie sortowania wstępnego separuje się wstępnie w mobilnym przesiewaczu trójpokładowym suchym wydzielając frakcje 0/4 mm, 4/8 mm, 8/16 mm oraz powyżej 16 mm; przy czym frakcje 4/8 mm i 8/16 mm poddaje się jednocześnie w etapie sortowania właściwego separacji właściwej w dwupokładowym przesiewaczu mokrym, w którym usuwa się pył mineralny za pomocą dwustopniowego systemu natrysków wachlarzowych skierowanych przeciwnie do kierunku przesuwania się ziaren na sitach, o ciśnieniu strumienia wody w zakresie od 2,2 do 2,5 Atm i kącie nachylenia strumienia względem powierzchni sita pod kątem w zakresie od 50 do 55°, rozmieszczonych równomiernie nad pokładami sitowymi, przy czym przesiewacz ten zawiera w połowie jego szerokości zainstalowaną groblę wzdłuż górnego pokładu sortującego do rozdzielania podawanych frakcji i uniemożliwiania ich mieszania się, przy czym: po stronie do separacji frakcji 4/8 mm stosuje się sita szczelinowe o wymiarach 4/35 mm, separując na górnym pokładzie frakcję 4/8 mm kubiczną, po stronie do separacji frakcji 8/16 mm stosuje się w górnym pokładzie sita szczelinowe o wymiarach 8/35 mm, separując na tym pokładzie frakcję 8/16 mm kubiczną, przy czym jako produkt nadsitowy sita dolnego uzyskuje się frakcję 4/16 mm filtracyjną.

Korzystnie, odseparowaną w etapie sortowania wstępnego frakcję powyżej 16 mm zawraca się do ponownego kruszenia właściwego.

Korzystnie, w wannie szlamowej zbiera się zawiesinę wody technologicznej z pyłem mineralnym powstałą wskutek natrysku podczas sortowania właściwego i poddaje się ją filtrowaniu.

Przedmiot wynalazku przedstawiono na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat blokowy sposobu według wynalazku.

Jak przedstawiono na Fig. 1, sposób według wynalazku obejmuje etapy: załadunku (101), kruszenia wstępnego (102), kruszenia właściwego (103), sortowania wstępnego (104) oraz sortowania właściwego (105).

Surowiec skalny o frakcji od 0/400 mm ładuje się na etapie załadunku (101) za pomocą koparki gąsienicowej do kruszarki szczękowej wyposażonej w okładziny skalne, w której surowiec skalny kruszy się wstępnie w etapie kruszenia wstępnego (102) do frakcji 0/100 mm, którą następnie transportuje się

PL 240 415 B1 zintegrowanym przenośnikiem wybierającym do mobilnej hybrydowej kruszarki stożkowej, w której frakcje 0/100 mm kruszy się w etapie kruszenia właściwego (103) do frakcji 0/40 mm. Następnie kruszywo o frakcji 0/40 mm separuje się w etapie sortowania wstępnego (104) na wstępnym przesiewaczu trójpokładowym suchym na cztery frakcje: 0/4 mm, 4/8 mm, 8/16 mm oraz powyżej 16 mm. Kruszywo o frakcji powyżej 16 mm zawraca się do kruszarki stożkowej w celu jego dokruszenia. Kruszywo o najmniejszej frakcji - 0/4 mm, będące produktem podsitowym najniższego pokładu siejącego stanowi gotowy produkt, który korzystnie może być przeznaczony jako kruszywo do podsypek budowlanych, do mineralnych mas asfaltowych oraz mas betonowych.

Frakcje 4/8 mm oraz 8/16 mm transportuje się za pomocą przenośników taśmowych, do dwupokładowego przesiewacza mokrego, który wzdłuż górnego pokładu sortującego posiada zainstalowaną groblę w połowie jego szerokości w taki sposób, aby wymieszanie nadaw frakcji 4/8 i 8/16 było niemożliwe. Pokład sortujący z jednej strony grobli sortuje kruszywo 4/8 mm a z drugiej strony grobli kruszywo 8/16 mm. Dzięki zastosowaniu sit szczelinowych z drutu stalowego kwasoodpornego o wymiarach 4/35 mm z jednej strony i 8*35 mm z drugiej strony możliwe jest uzyskanie produktów nadsitowych sita górnego: frakcji 4/8 mm kubicznej i frakcji 8/16 mm kubicznej oraz produktu nadsitowego sita dolnego: frakcji 4/16 mm filtracyjnej.

Ponadto nad sitami znajduje się dwustopniowy system natrysków, którego zadaniem jest usuwanie pyłu mineralnego z frakcji produktów. Pierwszy stopień stanowi głowica natryskowa zainstalowana nad górnym sitem w poprzek kierunku przesuwania się materiału na sicie w bliskim sąsiedztwie bębna napędowego przenośnika transportowego nadawy przesiewacza oraz natrysków drugiego stopnia, zainstalowanych w postaci poliuretanowych dysz natryskowych, rozmieszczonych równomiernie nad pokładami sitowymi, również w poprzek kierunku przesuwania się materiału na sicie.

Kruszywa budowlane wytworzone sposobem według wynalazku zawierają pył mineralny w ilości poniżej 1,5%. Każdą z frakcji produktów: 4/8 kubiczną, 8/16 kubiczną oraz 4/16 filtracyjną transportuje się przenośnikami taśmowymi na odpowiednią hałdę gotowego produktu.

Zawiesina wody technologicznej z pyłem mineralnym powstała w dwustopniowym systemie natrysków zbiera się w wannie szlamowej. Z wanny tej zawiesina wody wraz z pyłem mineralnym spływa grawitacyjnie do zbiornika szlamowego, po czym pompą szlamową transportuje się ją do kontenerowej komorowej mobilnej prasy filtracyjnej. Prasa filtracyjna odzyskuje wodę technologiczną do ponownego wykorzystania w instalacji, tworząc obieg zamknięty. Cząstki pyłu mineralnego zatrzymywane są na powierzchni płócien filtracyjnych prasy.

PRZYKŁAD WYKONANIA

Surowiec skalny o frakcji od 0/400 mm załadowano za pomocą koparki gąsienicowej do kruszarki szczękowej wyposażonej w okładziny skalne, w której surowiec skalny kruszono wstępnie do frakcji 0/100 mm, którą następnie przetransportowano zintegrowanym przenośnikiem wybierającym do mobilnej hybrydowej kruszarki stożkowej, w której frakcje 0/100 mm kruszono do frakcji 0/40 mm. Następnie kruszywo o frakcji 0/40 mm separowano na wstępnym przesiewaczu trójpokładowym suchym na cztery frakcje: 0/4 mm, 4/8 mm, 8/16 mm oraz powyżej 16 mm. Kruszywo o frakcji powyżej 16 mm zawrócono do kruszarki stożkowej w celu jego dokruszenia.

Kruszywo o frakcji 0/4 mm, będące produktem podsitowym najniższego pokładu siejącego stanowiło gotowy produkt, który korzystnie może być przeznaczony jako kruszywo do podsypek budowlanych, do mineralnych mas asfaltowych oraz mas betonowych.

Frakcje nadaw 4/8 mm oraz 8/16 mm przetransportowano następnie za pomocą przenośników taśmowych do dwupokładowego przesiewacza mokrego, który wzdłuż górnego pokładu sortującego posiada zainstalowaną groblę w połowie jego szerokości w taki sposób, aby wymieszanie nadaw frakcji 4/8 i 8/16 było niemożliwe. Pokład sortujący z jednej strony grobli będzie sortował kruszywo 4/8 mm a z drugiej strony grobli kruszywo 8/16 mm. Dzięki zastosowaniu sit szczelinowych z drutu stalowego kwasoodpornego o wymiarach 4/35 mm z jednej strony i 8/35 mm z drugiej strony możliwe było uzyskanie produktów nadsitowych sita górnego: frakcja 4/8 mm kubiczną i frakcja 8/16 mm kubiczna oraz produktu nadsitowego sita dolnego: frakcja 4/16 mm filtracyjna.

Ponadto nad sitami znajdował się dwustopniowy system natrysków, za jego pomocą usuwano pył mineralny z frakcji produktów. Pierwszy stopień stanowiła głowica natryskowa zainstalowana nad górnym sitem w poprzek kierunku przesuwania się materiału na sicie w bliskim sąsiedztwie bębna napędowego przenośnika transportowego nadawy przesiewacza oraz natrysków drugiego stopnia, zainstalowanych w postaci poliuretanowych dysz natryskowych, rozmieszczonych równomiernie nad pokładami sitowymi, również w poprzek kierunku przesuwania się materiału na sicie.

Claims (1)

1. PL 240 415 B1

   Zawiesinę wody technologicznej z pyłem mineralnym powstałą w dwustopniowym systemie natrysków zbierano do wanny szlamowej. Z wanny tej zawiesina wody wraz z pyłem mineralnym spływała grawitacyjnie do zbiornika szlamowego, po czym pompą szlamową transportowano ją do kontenerowej komorowej mobilnej prasy filtracyjnej. Prasa filtracyjna odzyskiwała wodę technologiczną do ponownego wykorzystania w instalacji, tworząc obieg zamknięty. Cząstki pyłu mineralnego zatrzymywane były na powierzchni płócien filtracyjnych prasy, po czym opadał w postaci sprasowanych płatów, które wywożono cyklicznie na zwałowisko kopalniane.

   Kruszywa budowlane wytworzone sposobem według wynalazku zawierały pył mineralny w ilości poniżej 1,5%. Każdą z frakcji produktów: 4/8 kubiczną, 8/16 kubiczną oraz 4/16 filtracyjną transportowano przenośnikami taśmowymi na odpowiednią hałdę gotowego produktu.

   Opisywany podsitowy produkt filtracyjny jako kruszywo do różnego rodzaju warstw będzie się cechować wysoką wodoprzepuszczalnością. Oznacza to, że możliwe będzie zastosowanie go w celach drenażowych, żeby poprawić skuteczność odwadniania wykonanych warstw.

   Główną cechą płukanych frakcji kubicznych wytworzonych według powyższego przykładu wykonania, przeznaczonych do zastosowania jako dodatek do betonu oraz mas MMA jest przede wszystkim obniżona powierzchnia właściwa ziarna. Umożliwia to ograniczenie zużycia ilości cementu w produkcji betonu oraz zmniejszenie zużycia asfaltu w produkcji masy bitumicznej. Ponadto dzięki kubicznemu kształtowi ziarna uzyskuje się zwiększenie parametrów wytrzymałościowych,

   Główną cechą frakcji niekubicznej jest przede wszystkim zwiększona wodoprzepuszczalność warstwy wykonanej z tego rodzaju kruszywa. Obniżenie gęstości usypowej wpływa na możliwość wykorzystania tego kruszywa do celów warstw drenażowych i ozdobnych na dachach budynków. T o kruszywo nadaje się również doskonale do warstw wierzchnich, przykładowo ścieżek rowerowych.

   Zastosowanie dwóch przesiewaczy zainstalowanych szeregowo w ciągu technologicznym jeden po drugim pozwala na sortowanie nie tylko ze względu na frakcje kruszywa ale również na ich kształt jako kruszywa kubiczne i niekubiczne przy jednoczesnym zminimalizowaniu zawartości części pylistej w wyprodukowanym sposobem według wynalazku wysokogatunkowym kruszywie.

   Modyfikacja pokładów siejących w drugim przesiewaczu polegająca na montażu grobli rozdzielającej kruszywa o różnych frakcjach oraz systemu natrysków usprawnia proces separacji ziaren kubicznych i niekubicznych Natryski wachlarzowe podają strumień wody o ciśnieniu w zakresie 2,2-2,5 Atm w kierunku przeciwnym do kierunku przesuwania się ziaren na sitach, pod kątem nachylenia względem powierzchni sita - w zakresie 50-55°, powodując zmniejszenie prędkości przesuwu kruszywa na powierzchni sita. Dzięki takiemu rozwiązaniu następuje zwiększenie dokładności powyższego rozdzielania.

   Instalacja do wytwarzania kruszyw budowlanych sposobem według wynalazku jest mobilna i hybrydowa. Dzięki temu możliwa jest jej praca w każdym miejscu kopalni bez względu na dostępność energii z sieci wraz z postępem frontów eksploatacyjnych. Umożliwia to selektywną eksploatację złoża bez wykorzystywania środków transportu wewnątrz zakładowego. Wpływa to pozytywnie na ekonomię, niezawodność oraz ekologię przedsięwzięcia.

   W związku z mobilnością instalacji technologicznej, nie wymaga ona pozwoleń budowlanych. Użyta woda wykorzystywana jest w obiegu zamkniętym. W powyższej technologii kubizacja kruszywa nie jest konieczna. Sposób według wynalazku pozwala na osiągnięcie lepszych parametrów kruszywa kubicznego dzięki separacji kruszywa kubicznego i niekubicznego.

   Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania kruszywa budowlanego o różnych frakcjach, w którym surowiec skalny ładuje się do kruszarki, następnie poddaje się go kruszeniu wstępnemu, właściwemu i separacji na frakcje, znamienny tym, że:

   - kruszenie wstępne (102) prowadzi się w mobilnej kruszarce szczękowej do rozdrobnienia surowca do frakcji 0/100 mm;

   - kruszenie właściwe (103) surowca o frakcji 0/100 mm prowadzi się w kruszarce stożkowej do rozdrobnienia surowca do frakcji 0/40 mm;

   - po czym frakcję 0/40 mm w etapie sortowania wstępnego (104) separuje się wstępnie w mobilnym przesiewaczu trójpokładowym suchym wydzielając frakcje 0/4 mm, 4/8 mm, 8/16 mm oraz powyżej 16 mm;