Le guide complet du traitement des scories de tunnel

Résumé :La technologie de traitement des agrégats de sable et de gravier est la clé du traitement et de l'utilisation des scories de tunnel, incluant principalement la sélection de la récupération des scories de tunnel, la sélection et l'agencement des systèmes de traitement de sable et de gravier, la technologie de traitement des agrégats de sable et de gravier, le traitement des eaux usées, le contrôle de la poussière et du bruit, etc.

État d'utilisation des scories de tunnel

1. Qu'est-ce que les scories de tunnel ?

Les scories de tunnel se réfèrent aux déchets de pierre excavés lors du processus d'excavation des tunnels.

2. Dangers d'une élimination inadéquate des scories de tunnel

Pendant le processus d'excavation des autoroutes et des tunnels de chemin de fer à grande vitesse, une grande quantité de scories de tunnel est générée. En raison de facteurs tels que la technologie de construction et l'organisation, les scories de tunnel ne peuvent pas être utilisées de manière raisonnable, et il est souvent nécessaire de construire des zones spécialisées pour l'enlèvement.

Occuper des terres arables et gaspiller des ressources foncières

L'élimination arbitraire des scories de tunnel générées par l'excavation de tunnel occupe non seulement une grande superficie de terres arables, mais affecte également la fonction du sol, et les propriétés physiques et chimiques du sol de surface peuvent changer. En même temps, les résidus de matériaux de construction peuvent causer une pollution par des métaux lourds au sol, diminuant significativement la cultivabilité des terres cultivées.

Augmenter la probabilité des catastrophes d'inondation

L'excavation des scories de tunnel perturbe grandement la surface, augmentant la zone d'érosion du sol qui était à l'origine sévèrement érodée. Si elle n'est pas traitée et protégée pendant le processus de construction, cela causera une érosion des sols régionale et apportera des facteurs d'instabilité à la sécurité du projet principal, augmentant la probabilité de catastrophes d'inondation le long de la rivière.

Gaspi des ressources économiques

Pour répondre aux exigences de la construction écologique, une grande quantité de scories de tunnel générées lors de l'excavation du tunnel doit être traitée. Cependant, le transport sur de longues distances augmente non seulement les coûts du projet mais provoque aussi un gaspillage de ressources. Par conséquent, il est particulièrement important de traiter correctement les scories de tunnel abandonnées en ingénierie.

3. Contraintes sur la préparation du sable à partir des scories de tunnel

La multi-déformation et la non-sélectivité de la lithologie du tunnel

Comparé aux mines de sable et de gravier, le principal inconvénient de l'utilisation des scories de tunnel pour produire du sable artificiel est que le matériau n'est pas sélectif. Selon le calendrier de planification du projet, les scories sont produites lors du processus de construction du tunnel, ce qui signifie que la différence entre les roches peut être relativement grande, et la qualité du sable artificiel est instable. Si les scories sont produites par plusieurs tunnels, cette situation sera plus évidente.

Manque d'évaluation raisonnable des scories de tunnel

Certaines personnes en ingénierie peuvent n'avoir qu'une compréhension limitée des scories de tunnel en termes de remplissage de couche de路, et manquent de soutien technique et de compréhension objective de son application en ingénierie béton, rendant difficile l'organisation des ressources humaines, matérielles et financières pour étudier et appliquer les scories de tunnel.

Manque de technologie de traitement standardisée

La composition des scories de tunnel est complexe, et la lithologie des scories de tunnel varie considérablement dans différentes régions. Actuellement, il n'existe pas de plan et de processus de traitement standardisés, et des plans de traitement personnalisés doivent être conçus en fonction de la situation spécifique de différents sites.

Applications des scories de tunnel

Technologies clés pour préparer le sable et le gravier à partir des scories de tunnel

Le processus de production de sable à partir des scories de tunnel comprend principalement : analyse du type et du degré de roche environnante du tunnel → sélection de la récupération des scories de tunnel → analyse de l'offre et de la demande des scories de tunnel et du sable grés → comparaison et sélection des sites de traitement de sable et de gravier → conception de la technologie de traitement de sable et de gravier → sélection de l'équipement de sable et de gravier → construction des sites de traitement de sable et de gravier, installation de l'équipement → inspection de la qualité des granulats de sable et de gravier → ajustement de l'équipement.

La technologie de traitement des agrégats de sable et de gravier est la clé du traitement et de l'utilisation des scories de tunnel, incluant principalement la sélection de la récupération des scories de tunnel, la sélection et l'agencement des systèmes de traitement de sable et de gravier, la technologie de traitement des agrégats de sable et de gravier, le traitement des eaux usées, le contrôle de la poussière et du bruit, etc.

1. Analyse des types de roche et des classes de roche environnantes

Le type de roche de la roche environnante est le facteur clé pour déterminer si le sable et le gravier peuvent être préparés. La classe de la roche environnante est principalement déterminée par le degré de fragmentation des scories de tunnel et le type de roche environnante. La roche environnante de haute résistance peut être utilisée pour préparer du sable et du gravier.

2. Sélection de la récupération des scories de tunnel

Les scories de tunnel ont les caractéristiques suivantes :

(1) Les scories de tunnel peuvent provenir de différentes parties ou unités du projet d'ingénierie, et la fluctuation de la lithologie, de la résistance à la compression, du degré de weathering, etc. augmente la diversité et la complexité du matériau parent, rendant difficile d'assurer la qualité et la stabilité du matériau parent.

(2) Il y a de nombreuses impuretés telles que la boue et le sol dans les scories de tunnel, et la propreté est faible. Par conséquent, des mesures appropriées pour éliminer les impuretés et le sol doivent être prises.

(3) La méthode principale d'excavation en ingénierie est le dynamitage. Pendant l'excavation du tunnel, en raison de l'influence de la taille de conception de la section transversale, la surface de dynamitage est petite et les points de dynamitage sont concentrés, ce qui entraîne une taille moyenne plus petite des scories de dynamitage, avec plus de poudre et un revêtement de poudre plus épais.

Selon les caractéristiques des scories de tunnel, si toutes sont mélangées et empilées dans le yard de scories, cela entraînera une instabilité du matériau parent. Un criblage et une classification préliminaires sont nécessaires pour minimiser la fluctuation de la qualité du matériau parent à la source.

Mesures efficaces pour améliorer la qualité de la roche mère des scories de tunnel :

Tout d'abord, avant l'excavation, comparez les données de mesure de construction sur site et les données d'enquête géologique pour déterminer la lithologie correspondante, la résistance et le degré de weathering des différentes parties d'excavation, ainsi que si elles peuvent être utilisées comme matières premières pour préparer des granulats de sable et de gravier, afin de sélectionner les scories de tunnel à la source.

Ensuite, pendant le processus d'excavation, un criblage approprié est effectué sur les scories de tunnel, comme la sélection de roches ayant de bonnes performances et une haute résistance pour le traitement des granulats de sable et de gravier. Les matériaux de scorie excavés provenant de zones écrasées, de formations boueuses et de formations faibles ne sont pas utilisés pour la préparation de granulats de sable et de gravier.

Enfin, les scories de tunnel transportées vers le yard de scories sont classifiées et empilées selon leur qualité pour s'assurer que la différence de qualité des scories dans le même tas est minimisée, la performance est plus stable, et il est facile de classifier, traiter et utiliser.

3. Sélection et aménagement du site du système de traitement de sable et de gravier

Il existe principalement deux types de systèmes de traitement de sable et de gravier : fixe et mobile. Actuellement, les systèmes de taille grande et moyenne utilisent principalement des types fixes. Pour les systèmes de traitement de sable et de pierre à petite échelle dans les projets d'ingénierie linéaire (comme les chemins de fer, les autoroutes, etc.), des types mobiles doivent être utilisés.

Le système de traitement mobile de sable et de gravier adopte un assemblage modulaire, qui combine de manière flexible les processus de concassage, de criblage et de fabrication de sable en un seul. Il peut être rapidement transféré à la production en fonction du calendrier du projet et réduire la distance de transport entre les différents processus.

Le choix du site et la disposition du système de traitement des sables et graviers doivent analyser de manière globale la source des matières premières et la localisation de l'usine de mélange. En fonction des caractéristiques régionales, de l'environnement environnant, de la taille du site (en tenant compte d'un certain volume de stockage de matériaux finis et de stockage de scories de tunnel), de l'échelle et de la forme du système, du processus de production et d'autres facteurs, l'emplacement idéal doit être sélectionné parmi les sites disponibles, et une planification raisonnable doit être effectuée pour répondre aux exigences de la technologie avancée, de la construction pratique, du fonctionnement fiable et de la bonne économie, sécurité et protection de l'environnement.

4. Technologie de traitement des granulats de sable et de gravier

La préparation des granulats de sable et de gravier à partir de scories de tunnel implique le concassage, le criblage et la fabrication de sable, le processus principal étant "plus de concassage et moins de broyage, remplacer le broyage par du concassage, et combiner concassage et broyage". Les caractéristiques du matériau traité affectent directement la conception du processus de traitement des granulats de sable et de gravier.

Écrasement

Le nombre de sections de concassage doit être déterminé en fonction de la lithologie, de la dureté, de la taille des particules d'alimentation, de la capacité de traitement requise des scories de tunnel, et combiné avec d'autres facteurs pour une analyse globale.

Pour les roches difficiles à concasser et ayant une forte abrasivité, comme le basalte et le granit, un processus de concassage en 3 étapes est généralement utilisé. Pour le concassage grossier, un broyeur à mâchoires ou un broyeur giratoire est souvent utilisé. Pour le concassage moyen, un concasseur à cône de taille moyenne avec un rapport de concassage relativement élevé est utilisé, tandis que pour le concassage fins, un concasseur à cône à tête courte est utilisé.

Pour les roches moyennes ou fragiles comme le calcaire et le marbre, un processus de concassage en deux ou trois étapes peut être utilisé. Pour le concassage grossier, nous pouvons adopter un concasseur à impact ou un concasseur à marteaux qui a un rapport de concassage relativement élevé. Pour le concassage moyen et fin, nous recommandons de choisir un concasseur à impact ou un concasseur à cône.

Il existe trois formes de traitement par concassage : circuit ouvert, circuit fermé et circuit fermé segmenté :

Lors de l'adoption de la production en circuit ouvert, le processus est simple, il n'y a pas de charge cyclique, et la disposition de l'atelier est relativement simple, mais la flexibilité de l'ajustement du classement est médiocre. Après équilibrage, il peut y avoir des déchets ;

Lors de l'adoption de la production en circuit fermé, le classement des agrégats est facile à ajuster, et la disposition de l'atelier est relativement concentrée. Cependant, le processus est complexe, la charge cyclique est importante, et l'efficacité de traitement est faible ;

Lors de l'adoption de la production en circuit fermé segmenté, l'ajustement de la graduation des agrégats est flexible, la charge cyclique est relativement faible, mais le nombre d'ateliers est relativement élevé, et la gestion des opérations est relativement complexe.

Criblage

Le criblage est le facteur clé pour contrôler la taille des particules des granulats de sable et de gravier, et les scories de tunnel sont criblées et classées après avoir été concassées. La configuration du crible vibrant doit être déterminée en fonction de la teneur en boue, de l'aptitude au lavage, de la capacité de traitement requise, du classement des matières premières criblées, des exigences de rejet, etc.

Lorsque vous calculez la capacité de traitement de criblage, la fluctuation du volume d'alimentation doit être prise en compte. L'écran multicouche doit être calculé couche par couche, et le modèle doit être choisi en fonction de la couche la plus défavorable et l'épaisseur de la couche de matériau à l'extrémité de décharge doit être vérifiée. Il est requis que l'épaisseur de la couche de matériau à l'extrémité de décharge de l'écran ne dépasse pas 3 à 6 fois la taille du trou de la maille (la valeur la plus petite doit être prise lorsqu'il est utilisé pour déshydratation).

Fabrication de sable

1) Processus de fabrication de sable

Le processus de production d'agrégats de sable et de gravier comprend trois méthodes : méthode sèche, méthode humide et une combinaison de méthodes sèches et humides.

(1) Production par méthode humide : adaptée aux situations où les matières premières contiennent trop de boue ou de particules molles, et le contenu de poudre de pierre d'agrégat fin est relativement élevé. La production par méthode humide peut être utilisée pour éliminer une partie de la poudre de pierre.

Les avantages sont une efficacité de criblage élevée, la surface de l'agrégat est propre, et pas de poussière pendant le processus de production ; les inconvénients sont une consommation d'eau élevée, des difficultés dans le traitement des eaux usées, une perte sévère d'agrégats fins et de poudre de pierre, et des difficultés de déshydratation.

(2) Production par méthode sèche : principalement adaptée pour des matières premières propres et un système de traitement de sable avec un faible taux de formation de sable d'agrégats fins et une faible teneur en poudre de pierre.

Les avantages sont une faible consommation d'eau, une faible perte de poudre de pierre, et un traitement des eaux usées faible ou nul.

L'inconvénient est que la poussière est généralement importante, et les zones avec une forte poussière doivent être scellées et équipées de dispositifs d'élimination de la poussière. Lorsque la matière première contient de l'eau, l'agrégat fin n'est pas facile à tamiser.

(3) Production combinée par méthodes sèches et humides : fait généralement référence au processus de production qui combine la production par méthode humide d'agrégats grossiers et la production par méthode sèche d'agrégats fins. Cette méthode de production est principalement adaptée aux systèmes de traitement de sable et de gravier avec une haute teneur en boue dans les matières premières et une faible teneur en agrégats fins et en poudre de pierre.

L'avantage est qu'elle combine les avantages de la production sèche et humide, avec moins de consommation d'eau, moins de traitement des eaux usées, une surface propre des agrégats grossiers, moins de perte de poudre de pierre d'agrégat fin, et moins de poussière.

L'inconvénient est que les matières premières doivent être déshydratées avant d'entrer dans le concasseur à impact à arbre vertical après avoir été lavées à l'eau (la teneur en humidité des matières premières ne doit généralement pas dépasser 3 %, sinon cela affectera gravement l'effet de fabrication de sable).

2) Équipement de fabrication de sable

Le choix de l'équipement de fabrication de sable doit être déterminé en fonction des caractéristiques de la source de matériau, des caractéristiques régionales, du processus de production et des exigences de décharge. Les équipements de fabrication de sable courants sur le marché actuel sont le concasseur à impact à arbre vertical et le système de fabrication de sable en forme de tour. Les clients peuvent également choisir des équipements de fabrication de sable de concassage mobile en fonction de l'avancement du projet et des conditions du site, etc.

1. concasseur à percussion vertical

Le concasseur à percussion vertical de la série VSI6X a optimisé la structure de la cavité de concassage, équipé des formes de concassage "roche sur roche" et "roche sur fer", et le revêtement en matériau "roche sur roche" et la structure de bloc d'impact "roche sur fer" sont spécialement conçus selon l'état de travail de l'équipement, améliorant significativement l'efficacité de concassage de l'équipement.

En général, lorsque la matière première est difficile à écraser et a une forte abrasivité, la méthode de concassage "roche sur roche" doit être choisie ; lorsque la matière première est moyennement fragile ou fragile, et que l'abrasion est moyenne ou faible, la méthode de concassage "roche sur fer" doit être sélectionnée.

2. système de fabrication de sable en forme de tour

Le système de fabrication de sable en forme de tour est une nouvelle méthode de fabrication de sable et également une tendance dans le développement futur de l'industrie du sable fait machine. Afin de résoudre les problèmes de classement déraisonnable, de haute teneur en poudre et en boue, et de taille de particule non conforme du sable fait machine traditionnel, le système de fabrication de sable intégré VU adopte la technologie de broyage et la technologie de modelage en cascade, ce qui permet d'obtenir un sable et des granulats finis avec un classement raisonnable et une forme de particule ronde, réduisant efficacement la surface spécifique et la porosité des granulats grossiers et fins. En même temps, l'adoption de la technologie d'élimination de poudre à sec rend la teneur en poudre dans le sable fini ajustable et contrôlable.

Le système de fabrication de sable intégré VU occupe une petite surface, adopte un transport entièrement fermé, une production et un design de dédustage à pression négative, avec un faible bruit, sans rejet d'eaux usées, de boues et de poussière, et répond aux exigences nationales de protection de l'environnement.

3. machine mobile de concassage et de fabrication de sable

La série K3 de ligne de production mobile de concassage et de sable est équipée d'un nouvel équipement principal, avec une vitesse et une puissance pleines et fortes, et un fonctionnement stable et fiable ;

Équipée d'une fondation automatique à levée type traîneau, elle permet un transfert rapide et une installation pratique ;

Après le changement de mode, elle peut également être utilisée comme ligne fixe, ce qui en fait un choix idéal pour le traitement des scories de tunnel.

5. Mesures de protection de l'environnement

Traitement des eaux usées

La sédimentation et la séparation solide-liquide sont couramment utilisées pour traiter les eaux usées déchargées dans le processus de traitement du sable et des granulats.

Le traitement par sédimentation comprend généralement deux étapes : pré-sédimentation et sédimentation. L'investissement de cette méthode est faible et l'opération est simple, mais elle couvre une grande surface et est sensible aux restrictions climatiques.

Dans la méthode de séparation solide-liquide, les eaux usées rejetées sont d'abord mises dans le réservoir d'enrichissement pour concentration, et les scories usées ayant atteint une certaine concentration sont déshydratées mécaniquement. L'eau de débordement du réservoir d'enrichissement entre dans le réservoir de sédimentation pour clarification. Cette méthode de traitement occupe une petite surface et n'est pas affectée par les conditions climatiques. Le taux de recyclage peut généralement atteindre plus de 70 %, mais l'investissement d'ingénierie est relativement élevé.

Au présent, le traitement des eaux usées des systèmes de traitement de sable et de gravier adopte généralement une combinaison de deux méthodes : d'abord, séparer une partie des particules grossières par sédimentation, puis utiliser des méthodes mécaniques pour la déshydratation après avoir concentré les particules fines. Cela peut assurer le bon fonctionnement du système de traitement des eaux usées tout en contrôlant également les coûts.

Contrôle de la poussière

La poussière dans le système de traitement de sable et de gravier provient principalement du concassage, du criblage et du classement, du transfert de matériaux et de l'étape de trémie d'alimentation, ce qui pollue non seulement l'environnement mais affecte également la santé physique des opérateurs et des résidents environnants. En général, l'élimination de la poussière par pulvérisation d'eau, la suppression de la poussière par nanotechnologie biologique et les équipements de collecte de poussière sont combinés dans le système.

Contrôle du bruit

Les principales mesures de contrôle du bruit dans le système de traitement de sable et de gravier comprennent :

• Sélectionner des équipements à faible bruit pour réduire l'intensité du bruit ;
• Sélectionner des matériaux d'insonorisation appropriés pour réduire le bruit ;
• Utiliser des matériaux d'insonorisation pour bloquer les voies de transmission ou réduire l'intensité du bruit pendant la transmission ;
• Utiliser des équipements de protection individuelle contre le bruit, etc.

Analyse du rapport de mélange du béton avec du sable de laitier de tunnel

1. Sélection de la résistance de préparation et du rapport eau-ciment

La résistance et le rapport eau-ciment du béton en sable fabriqué doivent répondre aux réglementations pertinentes.

2. Détermination de la consommation d'eau unitaire

Comparé au béton en sable de rivière, le béton en sable fabriqué nécessite plus d'eau pour atteindre la même affaissement.

3. Détermination de la consommation de ciment unitaire

Lors de la préparation de béton en sable fabriqué de catégorie inférieure (C30 et moins), pour atteindre la résistance requise, la consommation de ciment ne doit pas être augmentée par rapport au béton en sable de rivière.

4. Sélection du taux de sable

La sélection du taux de sable pour le béton en sable fabriqué est généralement de 2 % à 4 % plus élevée que celle du sable de rivière, voire plus. En raison de facteurs tels que la gradation, les apparences des particules, le module de finesse et la teneur en poudre de pierre du sable fabriqué lui-même, la valeur spécifique doit être déterminée par des expériences supplémentaires.

Cas de traitement de laitier de tunnel

1. Préparation de sable à partir de laitier de tunnel de la voie ferrée Chengdu-Kunming

Les principales roches dans le laitier de tunnel de ce projet sont le basalte et la pierre à chaux. Et ce projet est proche d'une source d'eau, il y a suffisamment d'eau pour l'utilisation de production.

Configuration de l'équipement:

1 alimentateur vibrant, 1 concasseur à mâchoires, 1 concasseur à cône, 1 concasseur à percussion à axe vertical, 2 cribles vibrants, 10 bandes transporteuses, 1 ensemble de cabinet électrique et câble, 1 ensemble d'équipement de lavage de sable, et 2 chargeuses.

Flux de processus :

①Considérant que le tunnel nécessite des granulats de 5 à 10 mm pour le béton projeté, le granulat est conçu en 3 gradations, avec des tailles de 5 à 10 mm, 10 à 20 mm, 16 à 31,5 mm, et du sable fabriqué de moins de 4 mm.

Les sizes de maille sont de 4 mm (écran en maille métallique), 6 mm (écran en maille nylon), 12 mm (écran en maille nylon), 21 mm (écran en maille nylon), et 32 mm (écran en maille métallique).

②Le matériau sous-dimensionné provenant d'un tamis de maillage de 4 mm est du sable fabriqué. Ajustez la vitesse de la machine à fabriquer du sable (la vitesse de la machine à fabriquer du sable est de 1200 tr/min) pour contrôler le module de finesse du sable fabriqué ; Ajustez la méthode de volume d'eau de la machine à laver le sable pour contrôler la forme des grains de sable et la teneur en poudre de pierre.

La pratique a montré qu'augmenter la teneur en poudre de pierre peut réduire le module de finesse. Cependant, lors d'une utilisation réelle, en raison de la grande quantité de poudre de pierre et de la viscosité excessive du sable, il est difficile d'évacuer le matériau du trémie de dosage, et un nettoyage manuel est nécessaire pendant le dosage.

③Le gravier de 4 à 6 mm retourne à la machine à fabriquer du sable, réduit la teneur en particules en dessous de 5 mm dans le gravier de 5 à 10 mm, les particules sur le tamis de maillage de 6 mm sont du gravier de 5 à 10 mm, les particules sur le tamis de maillage de 12 mm sont du gravier de 5 à 10 mm, les particules sur le tamis de maillage de 21 mm sont du gravier de 16 à 31,5 mm.

2. Préparation du sable à partir des scories de tunnel de l'autoroute Jiande-Jinhua

La roche environnante des tunnels le long de la ligne est principalement du tuf.

Aperçu du projet :

Matériau brut : tuf, scories de tunnel

Capacité de production : 260 t/h

Configuration de l'équipement : alimentation vibrante F5X, concasseur à mâchoires PEW, concasseur à cône hydraulique à cylindres simples HST, machine à fabriquer du sable VSI5X, écran vibrant S5X et d'autres dispositifs auxiliaires.

Sable et gravier finis : 0-5, 5-10, 10-20, 20-28 mm

Avantages du projet :

Haute qualité :L'équipement de concassage et de fabrication de sable intelligent haut de gamme est le point fort et le cœur de l'ensemble du projet. La technologie avancée de contrôle hydraulique et le processus de production mature dans la section de concassage garantissent l'opération efficace et stable de l'ensemble du projet ; le sable fabriqué fini produit par la section de fabrication de sable a une distribution de taille de particule ajustable et une teneur en boue contrôlable, ce qui peut améliorer efficacement la qualité de l'ingénierie.

Haute intelligence :Ce projet est équipé d'un système de contrôle PLC, qui peut observer et contrôler l'état de fonctionnement de l'ensemble de la ligne de production. L'atelier de production intelligent facilite non seulement les opérations de production, mais réduit également les dépenses de main-d'œuvre, ce qui favorise le contrôle des coûts du projet.

Haute rentabilité :Le projet prévoit d'utiliser 250 000 mètres cubes de sable fabriqué. Calculé selon le prix du marché du projet à ce moment-là, le prix du marché du sable naturel est aussi élevé que 280 RMB par mètre carré, et le prix du marché du sable mécanique est aussi élevé que 100 RMB par mètre cube, avec une différence de 180 RMB par mètre cube. Les coûts peuvent être réduits d'environ 45 millions de RMB avec des avantages économiques indirects significatifs.