Какие сырьевые материалы используются для машины по производству песка?

Преобразование сырьевых материалов в высококачественный искусственный песок (часто называемый «М-песок») является краеугольным камнем современного строительства и развития инфраструктуры. Хотя сама машина по производству песка — обычно вертикальная ударная дробилка (VSI) или высокопроизводительная конусная дробилка — является двигателем этого процесса, выбор сырья, пожалуй, самый важный фактор, определяющий успех операции. Не все породы или исходные материалы одинаковы; их внутренние свойства определяют эффективность процесса дробления, износ машины и качество конечного песочного продукта.

Эта статья представляет подробный анализ распространенных и специализированных сырьевых материалов, используемых в производстве песка, с рассмотрением их характеристик, преимуществ, проблем и их конечного воздействия на пригодность искусственного песка для различных применений.

1. Идеальный профиль сырья

Прежде чем углубляться в конкретные типы пород, важно понять свойства, которые делают сырье подходящим для производства песка. Идеальный исходный материал обладает следующими характеристиками:

• Устойчивость к истиранию: Материал должен иметь умеренную или высокую прочность на сжатие, но управляемую абразивность. Чрезвычайно абразивные породы (например, некоторые граниты с высоким содержанием кварца) производят высококачественный песок, но за счет ускоренного износа футеровок, наковален и роторов машины.
• Низкое содержание глины и загрязнителей: Наличие глины, ила или органических веществ крайне вредно. Эти примеси покрывают частицы породы, препятствуют правильному дроблению и могут привести к засорению. Они также негативно влияют на качество бетона, вмешиваясь в процесс гидратации цемента.
• Кубическая структура зерна: Предпочтительны породы, которые склонны к разрушению на кубические или сферические формы (например, базальт, диабаз), по сравнению с теми, которые производят пластинчатые или удлиненные частицы (например, некоторые сланцы, ламинированный известняк). Кубические зерна обеспечивают лучшую удобоукладываемость и прочность в бетонных смесях.
• Оптимальный размер подачи: Сырье, подаваемое в машину для производства песка, должно быть правильно подобрано по размеру, обычно от 0 до 40 мм, так как это обычно продукт первичного и вторичного дробления. Слишком крупный материал может вызвать засорение и дисбаланс, а избыток мелких фракций может снизить эффективность.

2. Распространенные первичные сырьевые материалы для производства песка

Это первичные породы, добываемые из карьеров специально для производства заполнителей и песка.

2.1. Гранит

Как одна из самых распространенных магматических пород, гранит часто используется для производства песка.

• Характеристики: Твердый, плотный и высокоабразивный из-за высокого содержания кварца.
• Преимущества: Производит высокопрочный, высококачественный искусственный песок с отличной долговечностью. Конечный продукт хорошо подходит для высокопрочного бетона и асфальта.
• Проблемы: Высокая абразивность приводит к значительному износу компонентов дробилки, что увеличивает эксплуатационные расходы на изнашиваемые детали. Форма конечного зерна иногда может быть слегка удлиненной по сравнению с другими породами, если дробление не оптимизировано.

2.2. Базальт и диабаз (долерит)

Это плотные, мелкозернистые вулканические породы, известные своей превосходной производительностью в производстве заполнителей.

• Характеристики: Очень твердые, прочные, с мелкозернистой, переплетенной кристаллической структурой.
• Преимущества: Известны тем, что производят частицы кубической формы, идеально подходящие для песка. Песок, полученный из базальта, обладает исключительной прочностью и адгезией в бетоне.
• Проблемы: Как и гранит, базальт абразивен. Его высокая прочность также может привести к повышенному энергопотреблению во время дробления.

2.3. Известняк

Как осадочная порода, известняк мягче, чем магматические породы, такие как гранит и базальт.

• Характеристики: Умеренно твердый, но менее абразивный. Его состав из карбоната кальция делает его восприимчивым к кислотной эрозии, что может ограничивать его использование в определенных условиях.
• Преимущества: Низкая абразивность приводит к значительно меньшим затратам на износ машины по производству песка. Его легко дробить и формовать, что часто приводит к хорошей кубической форме.
• Проблемы: Конечный песочный продукт обладает меньшей прочностью по сравнению с песком из гранита или базальта, что делает его более подходящим для кладочного раствора, штукатурки или бетона низкого класса. Не рекомендуется для открытых конструкций или в районах с кислотными дождями.

2.4. Речной гравий / природная галька

Естественно округленные камни, добываемые из русел рек или ледниковых отложений, традиционно использовались в качестве сырья.

• Характеристики: Твердые и долговечные, но с гладкой, округлой поверхностью из-за естественного выветривания.
• Преимущества: Сам материал обычно очень чистый (с низким содержанием глины и ила).
• Проблемы: Основным недостатком является округлая форма. Машине по производству песка сложнее разбивать округлые гальки на угловатые, сцепленные частицы песка. Этот процесс потребляет больше энергии и может привести к более высокому проценту нежелательной мелкой пыли (микрочастиц). Полученный песок может не обладать механическими свойствами сцепления дробленого песка.

3. Альтернативные и вторичные сырьевые материалы

В соответствии с принципами устойчивого развития отрасль все чаще обращается к альтернативным материалам, которые также представляют уникальные проблемы обработки.

3.1. Отходы строительства и сноса (C&D)

Переработанный бетон, кирпичи и кладка из снесенных конструкций представляют огромный потенциальный ресурс.

• Характеристики: Высоко гетерогенная смесь бетона, раствора, керамики и случайных загрязнителей, таких как древесина, гипс или металл.
• Преимущества: Отводит отходы с полигонов, сохраняет природные ресурсы и предлагает источник сырья с низкой стоимостью.
• Проблемы: Требует сложной предварительной обработки, включая магнитную сепарацию для удаления арматуры, просеивание для удаления нежелательных материалов и часто ручную сортировку. Конечный переработанный песок может содержать старый раствор, что увеличивает его водопоглощение и снижает прочность по сравнению с первичным песком. Часто используется в низкосортных применениях, таких как подстилающий слой дорог или как добавка, если не обработан по очень высоким стандартам.

3.2. Шахтные отходы

Мелкозернистые отходы от горнодобывающих операций представляют нарастающий интерес.

• Характеристики: Шлам из мелких частиц, часто содержащий химикаты для обработки и металлы.
• Преимущества: Предлагает решение для крупномасштабной экологической проблемы хранения отходов. Может быть готовым источником мелкого материала.
• Проблемы: Основное препятствие — обезвоживание и управление потенциальным химическим загрязнением. Материал может потребовать обработки (промывки и химической обработки) для безопасного и пригодного использования в строительстве. Произведенный песок часто очень мелкий и может потребовать смешивания с более крупными заполнителями.

3.3. Промышленные побочные продукты

Шлаки из сталелитейных заводов (доменный шлак, стальной шлак) являются заметным примером.

• Характеристики: Эти стекловидные, зернистые материалы часто очень твердые и угловатые.
• Преимущества: Песок из шлака может демонстрировать отличные механические свойства, иногда превосходящие природный песок. Использование шлака превращает промышленные отходы в ценный ресурс.
• Проблемы: Объемное расширение может быть проблемой для некоторых типов не выдержанного стального шлака, что требует обработки и тестирования перед использованием для обеспечения долгосрочной стабильности в бетоне.

4. Критическая связь: сырье и процесс производства песка

Выбор сырья напрямую влияет на работу машины по производству песка и конфигурацию всего перерабатывающего завода.

• Тип дробилки и параметры: Для высокоабразивных пород, таких как гранит, может быть предпочтительна конфигурация VSI «порода на породу» для снижения затрат на износ, хотя с небольшим компромиссом в производстве мелких фракций. Для менее абразивных пород конфигурация «порода на наковальню» может обеспечить более высокое производство хорошо сформированного песка. Скорость вращения ротора также будет регулироваться в зависимости от хрупкости породы и желаемой формы зерна.
• Промывка и классификация: Материалы с высоким содержанием глины (например, некоторые отходы C&D или природные отложения) требуют включения в схему завода бревенчатой мойки или скруббера истирания. Точная классификация с использованием сит и гидроциклонов имеет решающее значение для контроля гранулометрического состава конечного песка и удаления избыточных микрочастиц (<75 мкм или <150 мкм), которые вредны для прочности бетона.
• Управление изнашиваемыми деталями: Абразивность исходного материала определяет срок службы изнашиваемых деталей (крыльчаток, наковален, футеровок) и напрямую влияет на эксплуатационные расходы. Выбор правильной металлургии (например, высокохромистого белого чугуна для высокоабразивных подач) является прямым ответом на свойства сырья.

В заключение, выбор правильного сырья — это важное практическое решение для любой операции по производству песка. Оптимальный выбор зависит от целей проекта, местной доступности и стоимостных соображений. Высококачественные магматические породы, такие как базальт и гранит, производят премиальный песок для требовательных применений, в то время как более мягкие породы, такие как известняк, экономичны для общего использования. Кроме того, альтернативные материалы, такие как переработанный бетон, предлагают устойчивый путь вперед. В конечном итоге успех зависит от четкого понимания свойств сырья — его твердости, абразивности и состава — и соответствующей настройки завода по производству песка. Сопоставляя материал с машиной и применением, операторы могут надежно производить высококачественный песок, отвечающий специфическим потребностям строительной отрасли.

- END -