40. Добыча и фракционирование гравия

Гравий чаще всего добывают вместе с песком при разработке песчано-гравийных месторождений. Массовая доля гравия в песчано-гравийных смесях составляет в среднем 30 ... 40%.

Основные принципы организации карьеров и добычи песчано-гравийной смеси мало отличаются от описанных выше способов разработки месторождений песка.

При разработке месторождений добытая песчано-гравийная смесь подвергается сортировке с отделением песка и разделением гравия по крупности зерен на предусмотренные стандартом фракции.

В настоящее время добываемые песчано-гравийные смеси не всегда сортируют. Нередко их используют непосредственно для приготовления бетона. Это проще, дешевле и может быть призна-н) в некоторых случаях целесообразным, если зерновой состав прсчано-гравитюй смеси близок к оптимальному для бетона и не подвержен значительным колебаниям. Однако в большинстве случаев использование несортированной песчано-гравийной смеси ведет к ухудшению качества бетона, его неоднородности и перерасходу цемента. Песчано-гравийные смеси более, чем песок и гравий в отдельности, склонны к расслоению. Поэтому они всегда неоднородны. Если, как указано выше, признано целесообразным фракционировать песок, то к песчано-гравийным смесям это относится в большей степени.

Для сортировки песчано-гравийной смеси используют грохоты, процесс разделения сыпучей смеси по крупности зерен называют грохочением. Для грохочения необходимо движение смеси по ситу. Иногда это достигается установкой грохотов под углом, превышающим угол естественного откоса смеси. В этом случае смесь движется самотеком. Такие грохоты называют неподвижными. В большинстве случаев используют подвижные грохоты, на которых процесс сортировки интенсифицируется.

Просеивающая поверхность грохотов может быть колосниковой, штампованной или плетеной. В колосниковых грохотах она собирается из отдельных линейных элементов колосников — стержней, специальных профилей, причем часть сортируемой смеси проваливается в щели между колосниками. Штампованные решета изготовляют из листовой стали с круглыми или щелевыми отверстиями. Тканые проволочные сита с квадратными или щелевыми (тверстиями выпускают из стальной проволоки простого переплеения или со штампованием (каннелированием) для выравнива-ия просеивающей поверхности и предотвращения раздвигания роволоки. Важным параметром просеивающих поверхностей является живое сечение, или отношение площади просветов (отверстий) ко всей площади сита или решета. Наибольшим живым сечением, а следовательно, и производительностью отличаются проволочные плетеные сита, однако их недостаток в сравнительно быстром износе.

Размеры отверстий в ситах и решетах задают с таким расчетом, чтобы зерна, которые требуется отсеять из смеси, свободно проходили через них, а это зависит от скорости движения зерен по решету, его уклона и толщины. Например, если нужно отсеять зерна до 40 мм, то размер квадратных отверстий можно принять при горизонтальном расположении грохота 42 мм, а при наклонном (20°) — 45 мм и т. д. Чем больше размер отверстий, тем вероятнее, что все зерна мельче заданного предела пройдет сквозь сито и не останутся в крупной фракции. Но при этом возможно засорение мелкой фракции, крупными зеэ-нами. Выбирают оптимальный вариант, но на полное разделение смеси рассчитывать нельзя. Этим и вызваны допуски в стандартах: в песке допускается до 5 или 10% гравия, а в гравии — до 10% песка. На практике уложиться в эти пределы не всегда удается. Для сортировки гравия используют подвижные грохоты различной конструкции. Наибольшее применение нашли плоские грохоты, которые по характеру движения делятся на две группы: качающиеся и вибрационные.

Качающиеся отличаются тем, что решета в них совершают определенное принудительное движение благодаря жесткой кинематической связи с движущим кривошипным механизмом (эксцентриком).

Вибрационные грохоты, называемые также инерционными, получают колебательное движение от расположенного на них вибратора—вала с дебалансами ( 5.10, б). Амплитуда колебаний и траектории точек решета зависят от сил инерции дебалансов, а также от упругости пружин, массы грохота и степени его загрузки материалом.

Гирационные и виброгрохоты устанавливают на фундаменты с пружинами или подвешивают к балкам перекрытия на стальных тросах с пружинными амортизаторами. Решета обычно устанавливают наклонно, однако возможно и горизонтальное их расположение при направленных колебаниях, обеспечивающих перемещение сортируемого материала.

В грохотах может быть по одному, по два решета (сита) и более. Крепятся они к раме грохота параллельно: сверху сито с более крупными отверстиями, под ним с более мелкими. С каждого сита получают определенную фракцию сортируемого материала. Кроме плоских грохотов, распространены барабанные ( 5.11), в которых сортировка происходит при сравнительно медленном равномерном вращении цилиндрического решета вокруг наклонной оси. Если решета имеют коническую форму, то ось барабана может быть горизонтальной.

Барабанные грохоты состоят из секций с отверстиями различных размеров, причем материал движется от мелкого решета к крупному, как показано на 5.11. Иногда используют барабанные грохоты с двумя или тремя концентрическими решетами, расположенными одно в другом. В этом случае сортировка происходит от крупного к мелкому, как на плоских грохотах.

В последнее время при сортировке нерудных строительных материалов нашли эффективное применение резиновые сита струнного типа на плоских грохотах. Они представляют собой набор параллельных шнуров из износостойкой резины диаметром 6,5 ... 15 мм, натянутых на стальной раме с промежуточными поддерживающими планками. Используют также штампованные сита из резины или синтетических полимеров. Исследование показало преимущества таких сит: прирост производительности, более чистый рассев, уменьшение шума и, главное, высокая износостойкость.

Материал, прошедший через решето грохота, называют подре-шетным продуктом (нижний класс), материал, не прошедший через решето,— надрешетным продуктом (верхний класс). Для оценки работы грохотов обычно вычисляют коэффициент качества грохочения (%), называемый также эффективностью грохочения

При добыче песчано-гравийной смеси гидромеханизированным способом пульпу (гидросмесь) направляют в конический гидрогрохот для разделения гравия и песка. Конический гидрогрохот ( 5.12) имеет внутри вмонтированное коническое решето, в которое тангенциально подается исходная гидросмесь со скоростью 2,5 ... 5 м/с. Разделение песчаной пульпы и гравия происходит под действием центробежной силы и давления верхних слоев гидросмеси.