O Guia Completo para o Tratamento de Escória de Tunel

Resumo：A tecnologia de processamento de agregados de areia e cascalho é a chave para o tratamento e utilização da escória de túnel, incluindo principalmente a seleção da recuperação de escória de túnel, a seleção e layout dos sistemas de processamento de areia e cascalho, a tecnologia de processamento de agregados de areia e cascalho, tratamento de águas residuais, controle de poeira e ruído, etc.

Status de utilização da escória de túnel

1. O que é escória de túnel?

A escória de túnel refere-se ao desperdício de pedra escavado durante o processo de escavação do túnel.

2. Riscos do descarte inadequado da escória de túnel

Durante o processo de escavação de rodovias e túneis de ferrovias de alta velocidade, uma grande quantidade de escórias de túnel é gerada. Devido a fatores como tecnologia de construção e organização, as escórias de túnel não podem ser utilizadas de forma razoável, e muitas vezes é necessário construir áreas especiais de descarte para o descarte.

Ocupar terras aráveis e desperdiçar recursos da terra

A disposição arbitrária de escórias de túnel geradas pela escavação de túneis não apenas ocupa uma grande quantidade de terras aráveis, mas também afeta a função da terra, e as propriedades físicas e químicas do solo superficial podem mudar. Ao mesmo tempo, o resíduo de materiais de construção pode causar poluição por metais pesados ao solo, diminuindo significativamente a cultivabilidade das terras cultivadas.

Aumentar a probabilidade de desastres de inundação

A escavação de escórias de túnel perturba bastante a área da superfície, aumentando a área de erosão do solo que era originalmente severamente erodida. Se não for tratada e protegida durante o processo de construção, isso causará erosão do solo regional e trará fatores instáveis para a segurança do projeto principal, aumentando a probabilidade de desastres de inundação ao longo do rio.

Desperdício de recursos econômicos

Para atender às exigências da construção sustentável, uma grande quantidade de escórias de túnel geradas durante a escavação de túneis precisa ser tratada. No entanto, o transporte a longa distância não apenas aumenta os custos do projeto, mas também causa desperdício de recursos. Portanto, é particularmente importante tratar adequadamente as escórias de túnel abandonadas na engenharia.

3. Restrições na preparação de areia a partir de escórias de túnel

A multi-deformação e não seletividade da litologia do túnel

Comparado a minas de areia e cascalho, a maior desvantagem de usar escórias de túnel para produzir areia manufaturada é que o material não é seletivo. De acordo com o cronograma do projeto, as escórias são produzidas durante o processo de construção do túnel, o que significa que a diferença das rochas pode ser relativamente grande, e a qualidade da areia manufaturada é instável. Se as escórias forem produzidas por múltiplos túneis, essa situação será mais óbvia.

Falta de avaliação razoável das escórias de túnel

Alguns profissionais de engenharia podem ter apenas uma compreensão limitada das escórias de túnel em termos de preenchimento de leito de estrada, e carecem de suporte técnico e compreensão objetiva de sua aplicação na engenharia de concreto, tornando difícil organizar recursos humanos, materiais e financeiros para estudar e aplicar as escórias de túnel.

Falta de tecnologia de processamento padronizada

A composição das escórias de túnel é complexa, e a litologia das escórias de túnel varia bastante em diferentes regiões. Atualmente, não existe um plano e processo de tratamento padronizado, e planos de tratamento personalizados precisam ser projetados com base na situação específica de diferentes locais.

Aplicações das escórias de túnel

Tecnologias chave para preparar areia e cascalho a partir de escória de túnel

O processo de produção de areia a partir da escória de túnel inclui principalmente: análise do tipo e grau da rocha circundante do túnel → seleção da recuperação da escória de túnel → análise de oferta e demanda de escória de túnel e pedra arenosa → comparação e seleção dos locais de processamento de areia e cascalho → projeto da tecnologia de processamento de areia e cascalho → seleção do equipamento de areia e cascalho → construção dos locais de processamento de areia e cascalho, instalação de equipamentos → inspeção de qualidade dos agregados de areia e cascalho → ajuste do equipamento.

A tecnologia de processamento de agregados de areia e cascalho é a chave para o tratamento e utilização da escória de túnel, incluindo principalmente a seleção da recuperação de escória de túnel, a seleção e layout dos sistemas de processamento de areia e cascalho, a tecnologia de processamento de agregados de areia e cascalho, tratamento de águas residuais, controle de poeira e ruído, etc.

1. Análise dos tipos e graus de rocha circundante do túnel

O tipo de rocha da rocha circundante é o fator chave para determinar se a areia e o cascalho podem ser preparados. O grau da rocha circundante é determinado principalmente pelo grau de fragmentação da escória de túnel e pelo tipo de rocha circundante. A rocha circundante com alta resistência pode ser utilizada para preparar areia e cascalho.

2. Seleção da recuperação da escória de túnel

A escória de túnel possui as seguintes características:

(1) A escória de túnel pode vir de diferentes partes ou unidades do projeto de engenharia, e a flutuação da litologia, resistência à compressão, grau de intemperismo, etc. aumenta a diversidade e complexidade do material de origem, tornando difícil garantir a qualidade e estabilidade do material de origem.

(2) Existem muitas impurezas, como lama e solo, na escória de túnel, e a limpeza é baixa. Portanto, é necessário tomar medidas adequadas para remover impurezas e solo.

(3) O principal método de escavação de engenharia é a detonação. Durante a escavação do túnel, devido à influência do tamanho do projeto da seção transversal, a superfície de detonação é pequena e os pontos de detonação estão concentrados, resultando em um tamanho médio menor da escória de detonação, com mais pó e uma camada de pó mais espessa.

De acordo com as características da escória de túnel, se todas forem misturadas e empilhadas no pátio de escória, isso causará instabilidade do material de origem. É necessária uma triagem e classificação preliminares para minimizar a flutuação da qualidade do material de origem desde a fonte.

Medidas eficazes para melhorar a qualidade da rocha matriz da escória de túnel:

Primeiramente, antes da escavação, compare os dados de medição de construção no local e os dados do levantamento geológico para determinar a litologia correspondente, resistência e grau de intemperismo das diferentes partes de escavação, bem como se podem ser utilizados como matérias-primas para preparar agregados de areia e cascalho, a fim de selecionar a escória de túnel desde a origem.

Então, durante o processo de escavação, realiza-se uma triagem adequada na escória de túnel, como selecionar rochas com bom desempenho e alta resistência para processar agregados de areia e cascalho. Os materiais de escória escavados de zonas trituradas, formações lamacentas e formações fracas não são utilizados para a preparação de agregados de areia e cascalho.

Finalmente, a escória do túnel transportada para o pátio de escória é classificada e empilhada de acordo com sua qualidade para garantir que a diferença de qualidade da escória na mesma pilha seja minimizada, o desempenho seja mais estável e seja fácil de classificar, processar e utilizar.

3. Seleção e layout do sistema de processamento de areia e cascalho

Existem principalmente dois tipos de sistemas de processamento de areia e cascalho: fixos e móveis. Atualmente, sistemas de grande e médio porte utilizam principalmente tipos fixos. Para sistemas de processamento de areia e pedra em engenharia linear (como ferrovias, rodovias, etc.), devem ser utilizados tipos móveis.

O sistema de processamento de areia e cascalho móvel adota montagem modular, que combina de forma flexível os processos de britagem, peneiramento e fabricação de areia em um só. Ele pode ser transferido rapidamente para produção junto com o cronograma do projeto e encurtar a distância de transporte entre os vários processos.

A seleção e o layout do sistema de processamento de areia e cascalho devem analisar de forma abrangente a fonte de materiais brutos e a localização da planta de mistura. Com base nas características regionais, ambiente circundante, tamanho do local (considerando uma certa quantidade de armazenamento de material acabado e armazenamento de escória do túnel), escala e forma do sistema, processo de produção e outros fatores, o local ideal deve ser selecionado entre os sítios disponíveis, e um planejamento razoável deve ser realizado para atender aos requisitos de tecnologia avançada, construção conveniente, operação confiável e boa economia, segurança e proteção ambiental.

4. Tecnologia de processamento de agregados de areia e cascalho

A preparação de agregados de areia e cascalho a partir de escória de túnel envolve britagem, peneiramento e fabricação de areia, sendo o processo principal "mais britagem e menos moagem, substituindo a moagem por britagem e combinando britagem e moagem". As características do material de processamento afetam diretamente o projeto do processo de processamento de agregados de areia e cascalho.

Britagem

O número de seções de britagem deve ser determinado de acordo com a litologia, dureza, tamanho das partículas de entrada, capacidade de processamento necessária da escória do túnel e combinado com outros fatores para uma análise abrangente.

Para rochas que são difíceis de britar e têm alta abrasividade, como basalto e granito, geralmente é utilizado um processo de britagem em 3 estágios. Para a britagem grossa, é frequentemente utilizado britador de mandíbula ou britador giratório. Para a britagem média, utiliza-se um britador cônico de médio porte com uma relação de britagem relativamente grande, enquanto para a britagem fina, utiliza-se um britador cônico de cabeça curta.

Para rochas médias ou frágiles, como calcário e mármore, pode ser utilizado um processo de britagem em duas ou três etapas. Para a britagem grossa, podemos adotar um britador de impacto ou britador de martelo que possui uma relação de britagem relativamente grande. Para britagem média e fina, recomendamos escolher um britador de impacto ou britador cônico.

Existem três formas de processamento de britagem: circuito aberto, circuito fechado e circuito fechado segmentado:

Quando se adota a produção em circuito aberto, o processo é simples, não há carga cíclica e a disposição da oficina é relativamente simples, mas a flexibilidade de ajuste da gradação é fraca.

Quando se adota a produção em circuito fechado, a gradação do aglomerado é fácil de ajustar, e a disposição da oficina é relativamente concentrada. No entanto, o processo é complexo, a carga cíclica é grande e a eficiência de processamento é baixa;

Quando se adota a produção em circuito fechado segmentado, o ajuste da gradação do aglomerado é flexível, a carga cíclica é relativamente pequena, mas o número de oficinas é relativamente grande, e a gestão operacional é relativamente complexa.

Classificação

A triagem é o fator chave para controlar o tamanho das partículas de agregados de areia e cascalho, e as escórias de túnel são triadas e graduadas após serem trituradas. A configuração da tela vibratória deve ser determinada com base no conteúdo de lama, capacidade de lavagem, capacidade de processamento necessária, gradação das matérias-primas triadas, requisitos de descarte, etc.

Ao calcular a capacidade de processamento de triagem, a flutuação do volume de alimentação deve ser levada em conta. A tela de múltiplas camadas deve ser calculada camada por camada, e o modelo deve ser selecionado de acordo com a camada mais desfavorável e a espessura da camada de material na extremidade de descarte deve ser verificada. Exige-se que a espessura da camada de material na extremidade de descarte da tela não seja maior que 3-6 vezes o tamanho do orifício da malha (o valor menor deve ser considerado quando usado para desidratação).

Produção de areia

1) Processo de produção de areia

O processo de produção de agregados de areia e cascalho inclui três métodos: método seco, método úmido e uma combinação de métodos secos e úmidos.

(1) Produção por método úmido: adequado para situações em que as matérias-primas contêm muita lama ou partículas macias, e o conteúdo de pó de pedra de agregados finos é relativamente alto. A produção por método úmido pode ser usada para remover algum pó de pedra.

As vantagens são alta eficiência de triagem, a superfície do agregado é limpa e não há poeira durante o processo de produção; as desvantagens são alto consumo de água, dificuldade no tratamento de águas residuais, perda severa de agregados finos e pó de pedra, e dificuldade na desidratação.

(2) Produção por método seco: principalmente adequada para matérias-primas limpas e sistema de processamento de areia com baixa taxa de formação de areia de agregados finos e baixo conteúdo de pó de pedra.

As vantagens são baixo consumo de água, baixa perda de pó de pedra e baixo ou nenhum tratamento de águas residuais.

A desvantagem é que a poeira é geralmente grande, e as áreas com alta poeira precisam ser seladas e equipadas com equipamentos de remoção de poeira. Quando a matéria-prima contém água, os agregados finos não são fáceis de triagem.

(3) Produção combinada de método seco e úmido: refere-se geralmente ao processo de produção que combina a produção por método úmido de agregados grossos e a produção por método seco de agregados finos. Este método de produção é principalmente adequado para sistemas de processamento de areia e cascalho com alto conteúdo de lama nas matérias-primas e baixo conteúdo de agregados finos e pó de pedra.

A vantagem é que combina as vantagens da produção seca e molhada, com menor consumo de água, menos tratamento de águas residuais, superfície limpa de agregados grosseiros, menos perda de pó de pedra de agregado fino e menos poeira.

A desvantagem é que as matérias-primas precisam ser desidratadas antes de entrarem no triturador vertical de eixo, após serem lavadas com água (o teor de umidade das matérias-primas geralmente não é superior a 3%, caso contrário, isso afetará seriamente o efeito de fabricação de areia).

2) Equipamento de fabricação de areia

A seleção do equipamento de fabricação de areia deve ser determinada com base nas características da fonte de material, características regionais, processo de produção e requisitos de descarte. O equipamento de fabricação de areia predominante no mercado atual é o triturador vertical de eixo e o sistema de fabricação de areia em forma de torre. Os clientes também podem escolher equipamentos móveis de britagem e fabricação de areia de acordo com o progresso do projeto e as condições do local, etc.

1. triturador vertical de eixo

O triturador de impacto de eixo vertical da série VSI6X otimizou a estrutura da cavidade de britagem, equipado com formas de britagem "rocha sobre rocha" e "rocha sobre ferro", e o revestimento de material "rocha sobre rocha" e a estrutura do bloco de impacto "rocha sobre ferro" são especialmente projetados de acordo com o estado de trabalho do equipamento, melhorando significativamente a eficiência de britagem do equipamento.

Geralmente, quando a matéria-prima é difícil de triturar e possui alta abrasividade, deve-se escolher o método de britagem "rocha sobre rocha"; quando a matéria-prima é medianamente frágil ou frágil, e a abrasão é média ou fraca, deve-se selecionar o método de britagem "rocha sobre ferro".

2. sistema de fabricação de areia em forma de torre

O sistema de fabricação de areia em forma de torre é um novo tipo de método de fabricação de areia e também uma tendência no futuro desenvolvimento da indústria de areia fabricada. Para resolver os problemas de classificação inadequada, alto teor de pó e lama, e tamanho de partícula fora dos padrões da areia fabricada tradicional, o Sistema de Fabricação de Areia Integrado VU adota tecnologia de moagem e tecnologia de moldagem em cascata, o que torna a areia e a gravação acabadas com classificação razoável e forma de partículas arredondadas, reduzindo efetivamente a área de superfície específica e a porosidade de agregados grossos e finos. Ao mesmo tempo, a adoção da tecnologia de remoção de pó a seco torna o teor de pó na areia acabada ajustável e controlável.

O Sistema de Fabricação de Areia Integrado VU ocupa uma área pequena, adota transporte totalmente fechado, produção e design de despoeiramento a pressão negativa, com baixo ruído, sem descarte de esgoto, lodo e poeira, e atende aos requisitos de proteção ambiental nacionais.

3. máquina móvel de britagem e fabricação de areia

A série K3 de linha de produção móvel de britagem e areia está equipada com um novo tipo de equipamento principal, com velocidade e potência completas e fortes, e operação estável e confiável;

Equipado com uma fundação automática de elevação tipo trenó, permite transferência rápida e instalação conveniente;

Após a troca de modos, também pode ser utilizado como uma linha fixa, tornando-se uma escolha ideal para o tratamento de resíduos de túnel.

5. Medidas de proteção ambiental

Tratamento de águas residuais

A sedimentação e a separação sólido-líquido são comumente utilizadas para tratar as águas residuais descarregadas no processo de processamento de areia e cascalho.

O tratamento por sedimentação geralmente possui duas etapas: pré-sedimentação e sedimentação. O investimento desse método é pequeno e a operação é simples, mas cobre uma grande área e é suscetível a restrições climáticas.

No método de separação sólido-líquido, as águas residuais descarregadas são primeiramente colocadas no tanque de enriquecimento para concentração, e os resíduos que atingiram uma certa concentração são desidratados mecanicamente. A água de transbordo do tanque de enriquecimento entra no tanque de sedimentação para clarificação. Este método de tratamento ocupa uma pequena área e não é afetado por condições climáticas. A taxa de reciclagem pode geralmente atingir mais de 70%, mas o investimento em engenharia é relativamente alto.

Atualmente, o tratamento de águas residuais de sistemas de processamento de areia e cascalho geralmente adota uma combinação de dois métodos: primeiro separando uma parte de partículas grossas por sedimentação e, em seguida, utilizando métodos mecânicos para desidratação após a concentração das partículas finas. Isso pode garantir o funcionamento normal do sistema de tratamento de águas residuais enquanto controla os custos.

Controle de poeira

A poeira no sistema de processamento de areia e cascalho vem principalmente da trituração, triagem e classificação, transferência de material e estágio de funil de alimentação, o que não apenas polui o meio ambiente, mas também afeta a saúde física dos operadores e dos residentes ao redor. Geralmente, a remoção de poeira por pulverização de água, a supressão de poeira por nanotecnologia biológica e equipamentos de coleta de poeira são combinados no sistema.

Controle de ruído

As principais medidas para controle de ruído no sistema de processamento de areia e cascalho incluem:

• Selecionar equipamentos de baixo ruído para reduzir a intensidade do ruído;
• Selecionar materiais apropriados para redução de ruído;
• Usar materiais à prova de som para bloquear caminhos de transmissão ou reduzir a intensidade do ruído durante a transmissão;
• Usar equipamentos de proteção pessoal contra ruído, etc.

Análise da proporção de mistura de concreto com areia de resíduos de túnel

1. Seleção da resistência de preparação e relação água-cimento

A resistência e a relação água-cimento do concreto de areia manufaturada devem atender às regulamentações relevantes.

2. Determinação do consumo de água unitário

Comparado ao concreto de areia de rio, o concreto de areia manufaturada requer mais água para alcançar a mesma fluidez.

3. Determinação do consumo de cimento unitário

Ao preparar concreto de areia manufaturada de menor grau (C30 e abaixo), para alcançar a resistência requerida, o consumo de cimento não precisa ser aumentado em comparação ao concreto de areia de rio.

4. Seleção da taxa de areia

A seleção da taxa de areia para concreto de areia manufaturada é geralmente de 2% a 4% maior do que a de areia de rio, ou até mais alta. Devido a fatores como a graduação, partículas de aparência, módulo de finura e teor de pó de pedra da própria areia manufaturada, o valor específico deve ser determinado por meio de experimentos adicionais.

Casos de tratamento de escória de túnel

1. Preparação de areia a partir da escória de túnel da Ferrovia Chengdu-Kunming

As principais rochas na escória de túnel deste projeto são basalto e calcário. E este projeto está próximo à fonte de água, há água suficiente para uso na produção.

Configuração do equipamento:

1 alimentador vibratório, 1 britador de mandíbulas, 1 britador de cone, 1 britador de impacto de eixo vertical, 2 telas vibratórias, 10 correias transportadoras, 1 conjunto de armário elétrico e cabos, 1 conjunto de equipamento de lavagem de areia e 2 carregadeiras.

Fluxo de processo：

①Considerando que o túnel requer cascalho de 5~10mm para projeção de concreto, o cascalho é projetado em 3 classificações, com tamanhos de 5~10mm, 10~20mm, 16~31,5mm e areia feita por máquina com menos de 4mm.

Os tamanhos de malha são 4mm (tela de malha de aço), 6mm (tela de malha de nylon), 12mm (tela de malha de nylon), 21mm (tela de malha de nylon) e 32mm (tela de malha de aço).

②Material abaixo do tamanho na tela de malha de 4mm é areia feita por máquina. Ajuste a velocidade da máquina de fazer areia (a velocidade da máquina de fazer areia é 1200r/min) para controlar o módulo de finura da areia feita por máquina; Ajuste a forma do volume de água da máquina de lavar areia para controlar a forma dos grãos de areia e o conteúdo de pó de pedra.

A prática demonstrou que aumentar o conteúdo de pó de pedra pode reduzir o módulo de finura. No entanto, no uso real, devido à grande quantidade de pó de pedra e à viscosidade excessiva da areia, é difícil descarregar o material do funil de pesagem, e a limpeza manual é necessária durante a pesagem.

③O cascalho de 4~6mm retorna à máquina de fazer areia, reduz o conteúdo de partículas abaixo de 5mm no cascalho de 5~10mm, as partículas na tela de malha de 6mm são cascalho de 5~10mm, as partículas na tela de malha de 12mm são cascalho de 5~10mm, as partículas na tela de malha de 21mm são cascalho de 16~31,5mm.

2. Preparação de areia a partir da escória de túnel da Rodovia Jiande-Jinhua

A rocha circundante dos túneis ao longo da linha é principalmente tufo.

Visão geral do projeto：

Matéria-prima: tufo, escória de túnel

Capacidade de produção: 260t/h

Configuração do equipamento: alimentador vibratório F5X, britador de mandíbulas PEW, britador cônico hidráulico de cilindro único HST, máquina de fazer areia VSI5X, tela vibratória S5X e outros dispositivos de apoio.

Areia e cascalho acabados: 0-5, 5-10, 10-20, 20-28mm

Vantagens do projeto:

Alta qualidade:O equipamento de britagem e fabricação de areia inteligente de alta qualidade é o destaque e o núcleo de todo o projeto. A tecnologia avançada de controle hidráulico e o processo produtivo maduro na seção de britagem garantem a operação eficiente e estável de todo o projeto; a areia feita por máquina produzida pela seção de fabricação de areia tem distribuição de tamanho de partícula ajustável e conteúdo de lama controlável, o que pode melhorar efetivamente a qualidade da engenharia.

Alta inteligência:Este projeto é equipado com sistema de controle PLC, que pode observar e controlar o estado de operação de toda a linha de produção. A oficina de produção inteligente não apenas facilita as operações de produção, mas também reduz os gastos com mão de obra, o que é benéfico para o controle de custos do projeto.

Altos benefícios:O projeto planeja usar 250.000 metros cúbicos de areia feita por máquina. Calculado de acordo com o preço de mercado do projeto na época, o preço de mercado da areia natural é de até 280 RMB por metro quadrado, e o preço de mercado da areia mecânica é de até 100 RMB por metro cúbico, com uma diferença de 180 RMB por metro cúbico. O custo pode ser reduzido em cerca de 45 milhões de RMB com benefícios econômicos indiretos significativos.