49. Обогащение пористых заполнителей

Обогащение пористых заполнителей состоит в повышении их однородности по плотности и прочности, улучшении формы зерен, уменьшении содержания пыли. Описанные выше принципы обогащения заполнителей из плотных пород могут быть использованы для пористых заполнителей. Однако специфические свойства легких пористых заполнителей требуют осуществления обогащения другими способами.

Вместо отсадки в водной среде можно использовать отсадку в воздушной среде. Для этого имеются пневматические отсадочные машины, работающие следующим образом ( 6.1). Воздух, подаваемый вентилятором, периодически направляется системой клапанов то в одну, то в другую камеру машины, создавая пульсацию слоя материала на решеге. В результате многократного разрыхления восходящим потоком воздуха материал расслаивается, тяжелые зерна оказываются внизу, олее легкие — вверху, откуда и отбираются. Одновременно мате-. риал очищается от пыли.

Аналогичен описанному в гл. 5 способу разделения заполнителей в тяжелых водных суспензиях способ сепарации пористых заполнителей в пневмосуспензии. Установка ( 6.2) работает следующим образом. Воздух через фильтр непрерывно нагнетается в слой песка, отчего последний «кипит». Подбором песка соответствующей плотности и крупности получают требуемую плотность пневмосуспензии, в которой часть зерен крупного пористого заполнителя тонет, другая часть всплывает. Разделенный на два класса крупный пористый заполнитель отбирается вместе с песком, от которого затем отделяется грохочением. Песок возвращается в установку.

Менее надежен, но проще способ разделения в воздушном потоке ( 6.3). Если ссыпать материал поперек воздушного потока, создаваемого вентилятором, то поток в большей степени отклонит сравнительно мелкие или более легкие зерна.

При предварительном фракционировании заполнителя по крупности таким образом можно произвести классификацию по плотности зерен. Перечисленные способы сухой классификации можно применять при разделении пористого заполнителя на два класса для повышения его однородности или для выделения из заполнителя тяжелых включений. В пемзе, например, часто содержится примесь тяжелых зерен вулканического стекла (обсидиана), при удалении которых повышаются качество заполнителя и эффективность его использования.

Зерна пористых заполнителей при дроблении нередко получаются слишком остроугольными, далекими от подобия шару или кубу. Из-за этого пустотность щебня доходит до 60%, что вызывает повышенный расход цемента. Удобоукладывае-мость бетонных смесей при прочих равных условиях ухудшается.

По форме зерен щебень из пористых горных пород, согласно ГОСТ 22263—76, подразделяется на четыре группы со следующими ограничениями массовой доли зерен пластинчатой (лещадной) формы: обычный — не более 30 %; улучшенный — не более 20; кубовидный — не более 15; окатанный—не более 10%. Для получения окатанного щебня А. А. Аракеляном разработан способ его обработки во вращающемся барабане с последующим отсевом мелочи. Форма зерен пористого щебня может быть улучшена также при использовании для дробления исходной породы специальных барабанных дробилок.

Природная сырьевая база некоторых регионов нашей страны располагает запасами пористых заполнителей, на основе которых после соответствующих операций добычи, дробления, сортировки и обогащения получают эффективные легкие бетоны.

50. Попутно добываемые породы. В ходе разработки месторождений полезных ископаемых часто приходится попутно разрабатывать различные каменные породы, чтобы открыть доступ к полезному ископаемому. Особенно велики объемы вскрышных работ при открытой разработке месторождений.

Часто объем полезного ископаемого составляет 10 ... 15%, а объем вскрышной породы — до 90%, причем нередко попутно добываемые породы, являющиеся по существу также полезными ископаемыми, вывозятся в отвал.

Исследования показали, что щебень, получаемый из попутно добываемых кварцитов одного из железорудных месторождений, вполне может заменить привозной гранитный щебень.

Себестоимость его в 2... 3 раза ниже себестоимости привозного. Согласно данным института ВНИПИИстромсырье, этот щебень целесообразно использовать в бетонах с пределом прочности до 30 ... 35 МПа даже при неблагоприятной форме зерен (пластинчатых и игловатых до 40%), вызывающей перерасход цемента на 8... 12%.

С одной стороны, технические требования к заполнителям для бетона сформулированы в стандартах безотносительно к источникам их получения, т. е. эти требования относятся и к заполнителям из промышленных отходов. С другой стороны, требования стандартов отражают не только техническую сторону проблемы, но и экономическую. Если, например, сырье данного месторождения даст заполнитель невысокого качества и его применение приведет к необходимости дополнительных затрат, то вполне возможно, что из экономических соображений разработка данного месторождения не целесообразна. В этом смысле ограничения, предусмотренные стандартами, конечно, оправданы. Но ведь отходы промышленности, попутно разрабатываемые горные породы уже добыты, затраты на их разработку уже произведены, более того, их вывоз в отвалы связан с немалыми дополнительными затратами. Очевидно, при этом не следует формально придерживаться требований стандартов, можно воспользоваться содержащимися в них оговорками о допустимости тех или иных послаблений «по соглашению сторон» или «при соответствующем технико-экономическом обосновании». На основании тщательного исследования заполнителей из тех или иных отходов промышленности в установленном порядке разрешается их использование, а при необходимости утверждаются новые государственные стандарты или технические условия.

В народнохозяйственных интересах следует в первую очередь использовать уже добытое природное сырье. Этого требуют и интересы охраны природы.

Среди пород, попутно добываемых при разработке месторождений различных полезных ископаемых, многие можно применять не в качестве заполнителей непосредственно, а в качестве сырья для их производства.

51. ОТХОДЫ, ПОЛУЧАЕМЫЕ В ПРОЦЕССЕ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Кроме вскрышных и сопутствующих пород, залегающих в месторождениях слоями и разрабатываемых отдельно, есть горные породы, которые не удается при разработке отделить от полезного ископаемого. Их добывают вместе с полезными ископаемыми, а потом различными способами отделяют в процессе его обогащения с выделением так называемой пустой породы. Пустая порода может быть в виде щебня или песка.

Например, отходы горно-обогатительного комбината (Днепропетровск) представляют собой железистые кварциты в виде щебня сухой магнитной сепарации, содержащего 70% кремнезема и до 14 ... 18% железа и мелкого песка (модуль крупности до 1,64). По данным исследования, проведенного в Полтавском инженерно-строительном институте, использование этих отходов в качестве заполнителей позволяет получать высокопрочные и стойкие бетоны для ответственных конструкций.

• В каменноугольных бассейнах страны отходы добычи и обогащения углей скопились в отвалах — терриконах. Они представляют собой пустую породу с некоторым содержанием угля. В результате возгорания угля в терриконах образуются так называемые горелые-породы. Как показали исследования Новосибирского инженерно-строительного института, горелые породы в виде пористого щебня и песка с насыпной плотностью 800 ... 1000 кг/м3 можно использовать в качестве дешевого местного заполнителя для легких бетонов с пределом прочности 10 ... 20 МПа при умеренных расходах цемента.

• В качестве сырья отходы углеобогащения применяются при производстве искусственного пористого заполнителя — аглопорита. Аглопорит можно получать и из глинистых пород, но при этом требуется значительный расход топлива (каменного угля). Если же используются отходы углеобогащения, достигается экономия топлива, так как угля, содержащегося в отходах, вполне достаточно для процесса агломерации.