Kompletní průvodce zpracováním tunelového strusky

Souhrn：Technologie zpracování písku a štěrkových agregátů je klíčem k zpracování a využití tunelového strusku, hlavně zahrnující výběr recyklace tunelového strusku, výběr a uspořádání systémů zpracování písku a štěrku, technologii zpracování písku a štěrkových agregátů, úpravu odpadních vod, kontrolu prachu a hluku atd.

Stav využití tunelového strusku

1. Co je tunelový strusk?

Tunelový strusk označuje kamenný odpad vykopaný během procesu ražení tunelu.

2. Nebezpečí nesprávného nakládání s tunelovým struskem

Během procesu ražení silnic a tunelů vysokorychlostních železnic se generuje velké množství tunelového strusku. Kvůli faktorům, jako jsou stavební technologie a organizace, nelze tunelové strusky rozumně využívat a často je nutné budovat specializované skládky pro jejich likvidaci.

Obsazení zemědělské půdy a plýtvání zdroji

Libovolná likvidace tunelových struskových materiálů generovaných při výkopu tunelů nejen obsazuje velké množství zemědělské půdy, ale také ovlivňuje funkci této půdy, a fyzikální a chemické vlastnosti povrchové vrstvy půdy se mohou měnit. Současně mohou zbytky stavebních materiálů způsobit znečištění půdy těžkými kovy a výrazně snížit obhospodařovatelnost kultivované půdy.

Zvýšení pravděpodobnosti povodňových katastrof

Výkop tunelových struskových materiálů výrazně narušuje povrchovou plochu, což zvyšuje oblast eroze půdy, která byla původně vážně erodována. Pokud není během výstavby ošetřena a chráněna, způsobí regionální erozi půdy a přinese nestabilní faktory pro bezpečnost hlavního projektu, což zvyšuje pravděpodobnost povodňových katastrof podél řeky.

Plýtvání ekonomickými zdroji

Aby bylo možné splnit požadavky na ekologickou výstavbu, je potřeba zpracovat velké množství tunelových struskových materiálů generovaných během výkopu tunelů. Nicméně, přeprava na dlouhé vzdálenosti nejen zvyšuje náklady na projekt, ale také způsobuje plýtvání zdroji. Proto je zvláště důležité správně zpracovat opuštěné tunelové struskovy v inženýrství.

3. Omezující faktory pro přípravu písku z tunelových struskových materiálů

Multi-deformace a neselektivity tunelové litologie

Ve srovnání s pískovými a štěrkovými doly je největší nevýhodou použití tunelových struskových materiálů na výrobu umělého písku ta, že materiál není selektivní. Podle plánovacího harmonogramu projektu je struska produkována během stavebního procesu tunelu, což znamená, že rozdíl mezi horninami může být relativně velký a kvalita umělého písku je nestabilní. Pokud je struska produkována z více tunelů, bude tato situace ještě zřetelnější.

Nedostatek rozumného hodnocení tunelových struskových materiálů

Někteří inženýři mohou mít pouze omezené znalosti o tunelových struskových materiálech v oblasti výplně silnic a postrádat technickou podporu a objektivní znalosti o jejich použití v betonovém inženýrství, což ztěžuje organizaci lidských, materiálních a finančních zdrojů pro studium a aplikaci tunelových struskových materiálů.

Nedostatek standardizované technologie zpracování

Složení tunelových struskových materiálů je složité a litologie tunelových struskových materiálů se v různých regionech značně liší. V současnosti neexistuje standardizovaný plán a proces zpracování a je nutné navrhnout přizpůsobené plány zpracování na základě specifické situace různých míst.

Aplikace tunelových struskových materiálů

Klíčové technologie pro přípravu písku a štěrku z tunelového strusku

Proces výroby písku z tunelového strusku zahrnuje: analýzu typu a stupně okolního horninového masivu tunelu → výběr recyklace tunelového strusku → analýzu nabídky a poptávky tunelového strusku a pískovce → porovnání a výběr míst pro zpracování písku a štěrku → návrh technologie zpracování písku a štěrku → výběr zařízení na zpracování písku a štěrku → výstavbu zpracovatelských míst na písek a štěrk, instalace zařízení → kontrola kvality písku a štěrkových agregátů → úprava zařízení.

Technologie zpracování písku a štěrkových agregátů je klíčem k zpracování a využití tunelového strusku, hlavně zahrnující výběr recyklace tunelového strusku, výběr a uspořádání systémů zpracování písku a štěrku, technologii zpracování písku a štěrkových agregátů, úpravu odpadních vod, kontrolu prachu a hluku atd.

1. Analýza typů a stupňů okolních hornin tunelu

Typ horniny okolního masivu je klíčovým faktorem, který určuje, zda lze připravit písek a štěrk. Stupeň okolního masivu je především určen stupněm fragmentace tunelového strusku a typem okolní horniny. Okolní hornina s vysokou pevností může být použita na přípravu písku a štěrku.

2. Výběr recyklace tunelového strusku

Tunelový strus má následující charakteristiky:

(1) Tunelový strus může pocházet z různých částí nebo jednotek stavebního projektu, a kolísání litologie, tlakové pevnosti, stupně zvětrávání atd. zvyšuje rozmanitost a složitost mateřského materiálu, což ztěžuje zajištění kvality a stability mateřského materiálu.

(2) V tunelovém strusku je mnoho nečistot, jako je hlína a půda, a jeho čistota je nízká. Je tedy nutné přijmout vhodná opatření k odstranění nečistot a půdy.

(3) Hlavní metodou inženýrského výkopu je trhání. Během výkopu tunelu, v důsledku vlivu velikosti průřezu designu, je trhací plocha malá a trhací body jsou soustředěny, což vede k menší průměrné velikosti trhacího strusku, s více prachem a silnější vrstvou prachu.

Vzhledem k charakteristikám tunelového strusku, pokud by byl veškerý materiál smíchán a uložen na skládce strusku, způsobilo by to nestabilitu mateřského materiálu. Je potřeba provést předběžné třídění a klasifikaci, aby se minimalizovalo kolísání kvality mateřského materiálu od zdroje.

Účinná opatření ke zlepšení kvality mateřské horniny tunelového strusku:

Nejprve, před výkopem, porovnat údaje z měření na staveništi a údaje geologického průzkumu, aby bylo možné stanovit odpovídající litologii, pevnost a stupeň zvětrávání různých částí výkopu, a také zda mohou být použity jako suroviny pro přípravu pískových a štěrkových agregátů, aby se vybrán tunelový strus přímo ze zdroje.

Poté, během procesu výkopu, se provádí vhodné třídění tunelového strusku, jako je výběr hornin s dobrými vlastnostmi a vysokou pevností pro zpracování pískových a štěrkových agregátů. Materiál z vyražených zón, bahnitých formací a slabých formací se nepoužívá pro přípravu pískových a štěrkových agregátů.

Nakonec je tunelový struskový materiál přepravený na struskovník klasifikován a uspořádán podle kvality, aby se zajistilo, že rozdíl v kvalitě strusky ve stejné hromadě je minimalizován, výkonnost je stabilnější a je snadné ho klasifikovat, zpracovávat a využívat.

3. Výběr lokality a uspořádání systému zpracování písku a štěrku

Existují převážně dva typy systémů zpracování písku a štěrku: pevné a mobilní. V současnosti většina velkých a středně velkých systémů používá pevné typy. Pro malé systémy zpracování písku a kamene v lineárním inženýrství (například železnice, dálnice atd.) by měly být používány mobilní typy.

Mobilní systém zpracování písku a štěrku využívá modulární sestavení, které flexibilně kombinuje procesy drcení, třídění a výroby písku do jednoho. Může být rychle přenesen do výroby podle harmonogramu projektu a zkrátit přepravní vzdálenost mezi různými procesy.

Výběr lokality a uspořádání systému zpracování písku a štěrku by mělo komplexně analyzovat zdroj surovin a umístění mísícího závodu. Na základě regionálních charakteristik, okolního prostředí, velikosti místa (zohledňující určitý objem skladování hotových materiálů a skladování tunelových strusky), rozsahu a formy systému, výrobního procesu a dalších faktorů by měla být z dostupných lokalit vybrána ideální poloha a měla by být provedena rozumná plánování, aby splnilo požadavky na pokročilou technologii, pohodlnou výstavbu, spolehlivý provoz a dobrou ekonomiku, bezpečnost a ochranu životního prostředí.

4. Technologický proces zpracování pískových a štěrkových agregátů

Příprava pískových a štěrkových agregátů ze strusky z tunelů zahrnuje drcení, třídění a výrobu písku, přičemž hlavním procesem je „více drcení a méně mletí, nahrazení mletí drcením a spojení drcení a mletí“. Charakteristiky zpracovávaného materiálu přímo ovlivňují návrh procesu zpracování pískových a štěrkových agregátů.

Drtění

Počet drtících sekcí by měl být určen podle litologie, tvrdosti, velikosti částic vstupu, požadované zpracovatelské kapacity tunelové strusky a kombinován s dalšími faktory pro komplexní analýzu.

Pro kameny, které jsou obtížné k drcení a mají silnou abrazivnost, jako je bazalt a granite, se obvykle používá 3-stupňový drtící proces. Pro hrubé drcení se často používá kladivový drtič nebo kuželový drtič. Pro střední drcení se používá středně velký kuželový drtič s relativně velkým drtícím poměrem, zatímco pro jemné drcení se používá kuželový drtič s krátkou hlavou.

Pro střední nebo křehké kameny jako je vápenec a mramor může být použit dvoustupňový nebo tří-stupňový drtící proces. Pro hrubé drcení můžeme zvolit rázový drtič nebo kladivový drtič, který má relativně velký drtící poměr. Pro střední a jemné drcení doporučujeme zvolit rázový drtič nebo kuželový drtič.

Existují tři formy drtícího zpracování: otevřený cyklus, uzavřený cyklus a segmentovaný uzavřený cyklus:

Při používání otevřeného cyklu je proces jednoduchý, není zde cyklické zatížení a uspořádání dílny je relativně jednoduché, ale flexibilita úpravy třídění je slabá. Po vyvážení může vzniknout nějaký odpadní materiál;

Při přijetí výroby v uzavřeném okruhu je snadné upravit třídění agregátů a uspořádání dílny je relativně koncentrované. Nicméně proces je složitý, cyklické zatížení je velké a účinnost zpracování je nízká;

Při přijetí segmentované uzavřené smyčkové výroby je úprava gradace agregátů flexibilní, cyklické zatížení je relativně malé, ale počet pracovních provozů je relativně velký a provozní management je relativně složitý.

Sítování

Proscreening je klíčovým faktorem pro kontrolu velikosti částic písku a kameniv, a tunelové strusky jsou prosévány a gradovány po drcení. Konfiguraci vibračního síta by mělo být určeno na základě obsahu bahna, washability, požadované zpracovatelské kapacity, gradace prosévaných surovin, požadavků na výtok atd.

Při výpočtu kapacity prosévání by měla být zohledněna volatilita objemu krmiva. Vícelayerové síto by mělo být počítáno vrstvu po vrstvě a model by měl být vybrán podle nejméně příznivé vrstvy a tloušťka materiálové vrstvy na výtoku by měla být zkontrolována. Je vyžadováno, aby tloušťka materiálové vrstvy na výtoku síta nebyla větší než 3-6 násobek velikosti otvoru (při použití pro dehydrataci by měla být brána menší hodnota).

Výroba písku

1) Proces výroby písku

Výrobní proces písku a kameniv zahrnuje tři metody: suchou metodu, mokrou metodu a kombinaci suché a mokré metody.

(1) Výroba mokrou metodou: vhodné pro situace, kdy suroviny obsahují příliš mnoho bahna nebo měkkých částic, a obsah jemné kameninové prachové látky je relativně vysoký. Výroba mokrou metodou může být použita k odstranění některého kameninového prachu.

Výhody jsou vysoká účinnost prosévání, povrch agregátu je čistý, a během výrobního procesu není prach; nevýhody jsou vysoká spotřeba vody, obtížná úprava odpadních vod, vážné ztráty jemného agregátu a kameninového prachu, a obtížná dehydratace.

(2) Výroba suchou metodou: hlavně vhodná pro čisté suroviny a systém zpracování písku s nízkou mírou tvorby písku jemného agregátu a nízkým obsahem kameninového prachu.

Výhody jsou nízká spotřeba vody, nízké ztráty kameninového prachu, a nízká nebo žádná úprava odpadních vod.

Nevýhodou je, že prach je obecně velký a oblasti s vysokým prašností potřebují být utěsněny a vybaveny zařízením na odstraňování prachu. Když surovina obsahuje vodu, jemný agregát se obtížně prosévá.

(3) Kombinovaná výroba suchou a mokrou metodou: obvykle se jedná o výrobní proces, který kombinuje výrobu mokrou metodou hrubého agregátu a výrobu suchou metodou jemného agregátu. Tato metoda výroby je hlavně vhodná pro systémy zpracování písku a kameniv s vysokým obsahem bahna v surovinách a nízkým obsahem jemného agregátu a kameninového prachu.

Výhodou je, že kombinuje výhody suché a mokré výroby, má nižší spotřebu vody, méně úpravy odpadních vod, čistý povrch hrubého agregátu, menší ztráty jemného agregátu kameninového prachu a méně prachu.

Nevýhodou je, že suroviny je potřeba dehydratovat před vstupem do vertikálního nárazového drtiče po umytí vodou (obsah vlhkosti surovin obecně nesmí překročit 3 %, jinak to vážně ovlivní účinnost výroby písku).

2) Zařízení na výrobu písku

Výběr zařízení na výrobu písku by měl být určen na základě charakteristik zdroje materiálu, regionálních charakteristik, výrobního procesu a požadavků na výstup. Hlavními zařízeními na výrobu písku na současném trhu jsou vertikální hřídelové drtiče a systém výroby písku ve tvaru věže. Zákazníci si také mohou vybrat mobilní drticí a výrobní zařízení pro písek podle postupu projektu a podmínek na místě atd.

1. vertikální hřídelový drtič

Série vertikálních hřídelových drtičů VSI6X optimalizovala strukturu drticí komory, je vybavena formami drcení "kámen na kámen" a "kámen na železo" a struktura obložení materiálem "kámen na kámen" a impaktního bloku "kámen na železo" jsou speciálně navrženy podle pracovního stavu zařízení, což výrazně zvyšuje drticí účinnost zařízení.

Obecně, když je surovina těžko drtitelná a má silnou abrazivitu, měla by být zvolena metoda drcení "kámen na kámen"; když je surovina středně křehká nebo křehká a abrazivita je střední nebo slabá, měla by být vybrána metoda drcení "kámen na železo".

2. systém výroby písku ve tvaru věže

Systém výroby písku ve tvaru věže je nový typ metody výroby písku a také trend v budoucím vývoji průmyslu strojově vyráběného písku. Aby se vyřešily problémy s neracionálním tříděním, vysokým obsahem prášku a bahna a podstandardní velikostí částic tradičního strojově vyráběného písku, VU integrovaný systém výroby písku využívá technologii mletí a technologii tvarování vodo­pádu, což zajišťuje, že hotový písek a štěrk mají rozumné třídění a kulatý tvar částic, což efektivně snižuje specifickou povrchovou plochu a pórovitost hrubých a jemných frakcí. Současně používání technologie odstraňování suchého prášku umožňuje upravit a kontrolovat obsah prášku v hotovém písku.

VU integrovaný systém výroby písku zabírá malou plochu, využívá plně uzavřenou dopravu, výrobu a design odstraňování prachu pod záporným tlakem, s nízkou hlučností, bez vypouštění odpadních vod, kalu a prachu a splňuje národní požadavky na ochranu životního prostředí.

3. mobilní stroj na drcení a výrobu písku

Série K3 mobilní drtící a výrobní linky na písek je vybavena novým typem hlavního zařízení, s plnou a silnou rychlostí a výkonem, a stabilním a spolehlivým provozem;

Je vybavena automatickou základnou typu sáně, což umožňuje rychlý přenos a pohodlnou instalaci;

Po přepnutí režimu může být také použit jako pevná linka, což ho činí ideální volbou pro zpracování tunelového odpadu.

5. Opatření na ochranu životního prostředí

Úprava odpadních vod

Sedimentace a oddělování pevných a kapalných látek jsou běžně používány k úpravě odpadních vod vypouštěných v procesu zpracování písku a štěrku.

Úprava sedimentací obvykle zahrnuje dvě fáze: před-sedimentaci a sedimentaci. Investice do této metody je malá a provoz je jednoduchý, ale vyžaduje velkou plochu a je náchylná na klimatické omezení.

Při metodě separace pevných látek a kapalin je odpadní voda nejprve vložena do obohacovací nádrže k zahuštění, a odpadní struska, která dosáhla určité koncentrace, je mechanicky dehydratována. Přetékající voda z obohacovací nádrže vstupuje do usazovací nádrže k filtrování. Tato metoda úpravy zabírá malé místo a není ovlivněna klimatickými podmínkami. Míra recyklace obvykle dosahuje přes 70 %, ale investice do technologií je relativně vysoká.

V současnosti úprava odpadních vod v systémech zpracování písku a štěrku obvykle využívá kombinaci dvou metod: nejprve se oddělí část hrubých částic sedimentací a poté se po zahuštění jemných částic použijí mechanické metody pro dehydrataci. To může zajistit normální provoz systému úpravy odpadních vod a zároveň kontrolovat náklady.

Ovládání prachu

Prach v systému zpracování písku a štěrku pochází převážně z drcení, třídění a třídění, přenosu materiálu a fáze krmného násypky, což nejen znečišťuje životní prostředí, ale také ovlivňuje fyzické zdraví operátorů a okolních obyvatel. Obecně se v systému kombinují zařízení na odstraňování prachu pomocí vodní mlhy, biologická nanotechnologie na potlačení prachu a zařízení na sběr prachu.

Ovládání hluku

Hlavní opatření pro ovládání hluku v systému zpracování písku a štěrku zahrnují:

• Výběr zařízení s nízkou hlučností ke snížení intenzity hluku;
• Výběr vhodných materiálů pro snížení hluku;
• Použití akustických izolačních materiálů k blokování přenosových cest nebo ke snížení intenzity hluku během přenosu;
• Použití osobních ochranných prostředků proti hluku, atd.

Analýza poměru směsi betonu s pískem z tunelového strusku

1. Výběr přípravných pevností a poměru vody a cementu

Pevnost a poměr vody a cementu u betonu z umělého písku by měly splňovat příslušná nařízení.

2. Určení spotřeby vody na jednotku

Ve srovnání s betonem z říčního písku vyžaduje beton z umělého písku více vody k dosažení stejného příklonu.

3. Určení spotřeby cementu na jednotku

Při přípravě betonu z umělého písku nižší třídy (C30 a below) není třeba zvyšovat spotřebu cementu ve srovnání s betonem z říčního písku, aby se dosáhlo požadované pevnosti.

4. Výběr poměru písku

Výběr poměru písku pro beton z umělého písku je obvykle o 2% -4% vyšší než u říčního písku, nebo dokonce ještě vyšší. Vzhledem k faktorům, jako je zrnitost, vzhled částic, modul jemnosti a obsah kamenného prachu umělého písku, je potřeba stanovit konkrétní hodnotu prostřednictvím dalších experimentů.

Případy zpracování tunelového strusku

1. Příprava písku z tunelového strusku železnice Chengdu-Kunming

Hlavní horniny v tunelovém strusku tohoto projektu jsou bazalt a vápenec. A projekt je blízko vodního zdroje, což zajišťuje dostatečné množství vody pro výrobní použití.

Konfigurace zařízení:

1 vibrační podavač, 1 drtič, 1 kuželový drtič, 1 vertikální osový drtič, 2 vibrační síta, 10 dopravních pásů, 1 sada elektrického skříně a kabeláže, 1 sada zařízení na mytí písku a 2 nakladače.

Průběh procesu:

① Vzhledem k tomu, že tunel vyžaduje štěrk o velikosti 5~10mm pro stříkaný beton, je štěrk navržen ve 3 třídách, s velikostmi 5~10mm, 10~20mm, 16~31.5mm, a umělý písek menší než 4mm.

Velikosti sít jsou 4mm (ocelová síta), 6mm (nylonová síta), 12mm (nylonová síta), 21mm (nylonová síta) a 32mm (ocelová síta).

② Materiál menší než 4mm z nerezového síta je umělý písek. Nastavte rychlost stroje na výrobu písku (rychlost stroje na výrobu písku je 1200 ot./min) k ovládání modulu jemnosti umělého písku; Upravit způsob objemu vody v myčce písku k ovládání tvaru zrn písku a obsahu kamenného prachu.

Praxe ukázala, že zvýšení obsahu kamenného prachu může snížit modul jemnosti. Nicméně, při skutečném použití, kvůli velkému množství kamenného prachu a příliš vysoké viskozitě písku je obtížné vyprázdnit materiál z dávkovací násypky, a během dávkování je potřeba manuální čištění.

③Štěrk o velikosti 4~6 mm se vrací do stroje na výrobu písku, snižuje obsah částic pod 5 mm v štěrku o velikosti 5~10 mm, částice na sítech o velikosti 6 mm jsou štěrk 5~10 mm, částice na sítech o velikosti 12 mm jsou štěrk 5~10 mm, částice na sítech o velikosti 21 mm jsou štěrk 16~31,5 mm.

2. Příprava písku z tunelového struskového odpadu Jiande-Jinhua Dálnice

Okolní hornina tunelů podél trasy je převážně tuf.

Přehled projektu：

Raw materiál: tuf, tunelový struskový odpad

Výrobní kapacita: 260 t/h

Konfigurace vybavení: F5X vibrační podavač, PEW kladivový drtič, HST jednočinný hydraulický kuželový drtič, VSI5X stroj na výrobu písku, S5X vibrační síto a další podpůrná zařízení.

Hotový písek a štěrk: 0-5, 5-10, 10-20, 20-28 mm

Výhody projektu:

Vysoká kvalita:Vysoce kvalitní inteligentní drticí a výrobní zařízení na písek je nejvýraznějším a jádrovým prvkem celého projektu. Pokročilá hydraulická kontrolní technologie a zralý výrobní proces v drtičce zajišťují efektivní a stabilní provoz celého projektu; hotový strojově vyráběný písek produkovaný v části pro výrobu písku má nastavitelné rozložení velikosti částic a kontrolovatelný obsah bahna, což může výrazně zlepšit kvalitu projektu.

Vysoká inteligence:Tento projekt je vybaven řídicím systémem PLC, který může sledovat a kontrolovat provozní stav celého výrobního řetězce. Inteligentní výrobní dílna nejen usnadňuje výrobní operace, ale také snižuje výdaje na pracovní sílu, což přispívá k kontrolování nákladů projektu.

Vysoký přínos:Projekt plánuje použít 250 000 kubických metrů strojově vyráběného písku. Pokud se vypočítá podle tržní ceny projektu v té době, tržní cena přírodního písku je až 280 RMB za čtvereční metr a tržní cena mechanického písku je až 100 RMB za kubický metr, což dává rozdíl 180 RMB za kubický metr. Náklady mohou být ušetřeny přibližně 45 milionů RMB s výraznými nepřímými ekonomickými přínosy.