Изготовление нерудных материалов: производственные процессы

Основными процессами при производстве нерудных материалов являются:

• - грохочение
• - производство сортировки нерудных материалов песчаного или гравийного типа
• - сортировка и дробление для щебня, дробленого песка или бутового камня
• - классификация (изготовление фракционированного песка)
• - промывка нерудных материалов (щебня, песка, гравия)
• - сухая очистка песка, щебня или гравия
• - распиловка, шлифование, окантовка и полировка (облицовочных плит)
• - сушка, измельчение (изготовление минерального порошка)

Грохочение

Некоторые из перечисленных процессов нужно рассмотреть подробнее. Грохочение представляет собой сортировку материалов, имеющий сыпучую консистенцию, по крупности составляющих их частиц на грохотах. Этот процесс используется при разделении руды, угля или других таких же сыпучих материалов на отдельные фракции, а также при выделении частиц определенного размера из материала. Так, в изготовлении щебня грохочение позволяет выделить пять фракций песчано-гравийной массы.

Во время грохочения нерудный материал передвигается по ситу специального устройства – грохота, при этом материал расслаивается, крупные частицы движутся на самом высоком слое. Мелкие частицы, размер которых не превышает размер отверстий сита (это называется нижним классом), проваливаются через отверстия, или просеиваются, образуя подрешетный или нижний продукт. Крупные частицы или верхний класс при этом образуют верхний или, как его называют, надрешетный продукт, скатываясь по ситу.

На эффективность процесса грохочения влияют многие факторы, в том числе сила грохота, крупность частиц нерудного материала, их форма и нагрузка на грохот, форма отверстий сита грохота, его длина и угол наклона и другие. Различные типы грохотов, применяющиеся для грохочения нерудных материалов, имеют различную эффективность, так, барабанные грохоты имеют максимальную эффективность в 60-70%, качающиеся грохоты – 70-80%, самыми эффективными считаются вибрационные грохоты, эффективность которых достигает 98%. Грохоты имеют различные размеры отверстий, как правило, от трех миллиметров, но встречаются и отверстия в один миллиметр. Чтобы отсортировать более мелкий материал, менее трех миллиметров, применяются другие процессы: воздушная сепарация или гидравлическая классификация. Но грохочение обычно обеспечивает самое высокое качество при сортировке, и если использовать сита с более мелкими отверстиями, то область применения грохочения можно значительно расширить.

Дробление

Еще один важный процесс при изготовлении нерудных материалов – дробление. Дробление представляет собой разрушение твердого материала в кусках, чтобы уменьшить их размер. Разрушение происходит с помощью внешних сил, которые преодолевают силы сцепления частиц этого материала. Можно сказать, что дробление и измельчение практически один и тот же процесс, просто при измельчении, как правило, получаются более мелкие частицы – меньше пяти миллиметров, дробление же производит частицы крупнее. Есть несколько способов дробления: истирание, раздавливание, раскалывание, удар. Дробление зачастую применяю вместе с грохочением.

Есть также два вида дробления: с открытым и замкнутым циклом. Дробление в открытом цикле подразумевает, что продукт определенной крупности сначала отсеивают на грохоте, а потом на дробилке дробят на более мелкие частицы. Во втором случае материал, полученный после дробления, проходит через процесс грохочения, отсеивается на мелкий и крупный. Мелкий считается готовым, а крупный возвращают на дробилку и довершают процесс. Чтобы получить высокую степень дробления, используют последовательно несколько приемов, например, дробят руду в три-четыре стадии.

Обогащение

Процесс обогащения – это ряд операций, которые при последовательном выполнении составляют схему обогащения. В первую очередь при обогащении производится дробление, исходный материал измельчается до определенных размеров, подходящих для обогатительных процессов, современных аппаратов и разделения сростков, чтобы образовать частицы индивидуальных материалов. Дробление происходит в несколько стадий, между стадиями готовый продукт выделяют, чтобы не доводит его до слишком мелких размеров. В результате на дробилках выводят материал, крупность частиц которых составляет примерно 20-30 миллиметров. Можно производить более тонкое измельчение в специальных мельницах, а продукты нужного размеры выделяют на грохотах с крупными отверстиями и классификаторах с мелкими.

Сам процесс обогащения происходит с применением физических и химических свойств минералов. Таким образом, разделяют несколько видов обогащения: например, радиометрическое использует различие материала в естественной и наведенной радиоактивности. Используются также внешние различия, цвет или блеск кусков материала позволяет провести рудоразборку на автоматических аппаратах. Если материалы имеют различную плотность, то используют способы гравитационного обогащения, в основе которых лежат различия в скорости движения разных частиц в воздушной или водной среде при действии центробежных или гравитационных сил. Это могут быть такие методы, как концентрация на столах, отсадка, обогащение на шлюзах. Флотационный способ обогащения использует различия в физико-химических свойствах материалов.

Перечисленные выше методы обогащения используются по отдельности, их можно по-разному сочетать. Если в ископаемом материале есть загрязняющие примеси, то при обогащении используют промывку. После использования мокрых методов обогащения применяют обезвоживание: крупные на грохотах, потом их дренируют и сушат. Мелкие частицы сначала сгущают, потом фильтруют и так же сушат.

Основными направлениями развития процесса обогащения нерудных материалов являются совершенствование способов и процессов обогащения, использование комбинированных схем, чтобы повысить качества концентратов, увеличить производительность предприятий, повысив интенсивность процессов и укрупнив оборудование, использовать полезные ископаемые комплексно, извлекать из них все имеющиеся ценные компоненты, утилизировать отходы, также необходимо максимально автоматизировать производство. Важной задачей является свести к самому минимуму загрязнение среды, чему будет способствовать использование оборотной воды и применение сухих способов обогащения.

К нерудным строительным материалам предъявляют определенные технические требования, которые относятся в основном к зерновому составу, содержанию глинистых частиц, содержанию выветрелых пород, морозостойкости, прочности. В отдельных случаях регламентируются форма зерен, содержание вредных примесей, характер породы. При изготовлении облицовочных плит или стенового камня предъявляются требования к размерам и характеру фактуры поверхности.