Полное руководство по обработке шлаков туннелей

Резюме: Технология переработки песчано-гравийных агрегатов является ключом к обработке и использованию тоннельного шлака, в основном включает в себя выбор восстановления тоннельного шлака, выбор и размещение систем переработки песка и гравия, технологию переработки песчано-гравийных агрегатов, очистку сточных вод, контроль за пылью и шумом и т.д.

Состояние использования тоннельного шлака

1. Что такое тоннельный шлак?

Тоннельный шлак - это каменные отходы, извлекаемые в процессе прокладки тоннелей.

2. Опасности неправильного удаления тоннельного шлака

В процессе раскопок автомобильных дорог и тоннелей высокоскоростных железных дорог образуется большое количество тоннельного шлака. Из-за факторов, таких как строительная технология и организация, тоннельный шлак не может быть разумно использован, и часто необходимо строить специальные зоны для его удаления.

Занятие пашни и трата земельных ресурсов

Произвольная утилизация тоннельного шлака, образующегося при раскопках тоннелей, не только занимает большое количество пахотной земли, но и влияет на функции данной земли, а физико-химические свойства верхнего слоя почвы могут изменяться. В то же время остатки строительных материалов могут вызвать загрязнение почвы тяжелыми металлами, значительно снизив обрабатываемость пашни.

Увеличение вероятности наводнений

Экскавация туннельного шлака значительно нарушает поверхность, увеличивая площадь эрозии грунта, которая изначально была сильно эродирована. Если не обработать и не защитить в процессе строительства, это приведет к региональной эрозии почвы и создаст нестабильные факторы для безопасности основного проекта, увеличивая вероятность наводнений вдоль реки.

Экономические потери ресурсов

Для выполнения требований зеленого строительства необходимо обработать большое количество туннельных шлаков, образующихся во время экскавации туннелей. Однако специализированные перевозки не только увеличивают затраты на проект, но и вызывают растрату ресурсов. Поэтому особенно важно правильно обрабатывать заброшенный туннельный шлак в инженерии.

3. Ограничения на подготовку песка из туннельного шлака

Многообразие деформаций и ненастойчивость туннельной литологии

По сравнению с песчано-гравийными карьерами, самым большим недостатком использования туннельного шлака для производства искусственного песка является то, что материал не является селективным. В соответствии с графиком проекта, шлак образуется в процессе строительства туннелей, что означает, что различия в породах могут быть относительно велики, и качество искусственного песка нестабильно. Если шлак образуется из нескольких туннелей, эта ситуация будет еще более очевидной.

Недостаток разумной оценки туннельного шлака

Некоторые инженерные работники могут иметь ограниченное представление о туннельном шлаке только в плане заполнения дорожного полотна и не иметь технической поддержки и объективного понимания его применения в бетонной инженерии, что усложняет организацию человеческих, материальных и финансовых ресурсов для изучения и применения туннельного шлака.

Недостаток стандартизированной технологии обработки

Состав туннельного шлака сложен, и литология туннельного шлака сильно варьируется в разных регионах. В настоящее время не существует стандартизированного плана и процесса обработки, и для различных мест необходимо разрабатывать индивидуальные планы обработки.

Применения туннельного шлака

Ключевые технологии для подготовки песка и гравия из туннельного шлака

Процесс производства песка из туннельного шлака в основном включает: анализ типа и класса окружающей породы туннеля → отбор шлака туннеля → анализ спроса и предложения на туннельный шлак и песчаник → сравнение и отбор мест обработки песка и гравия → проектирование технологии обработки песка и гравия → выбор оборудования для песка и гравия → строительство мест обработки песка и гравия, установка оборудования → контроль качества песчаных и гравийных агрегатов → настройка оборудования.

Технология переработки песчано-гравийных агрегатов является ключом к обработке и использованию тоннельного шлака, в основном включает в себя выбор восстановления тоннельного шлака, выбор и размещение систем переработки песка и гравия, технологию переработки песчано-гравийных агрегатов, очистку сточных вод, контроль за пылью и шумом и т.д.

1. Анализ типов и сортов окружающих горных пород туннеля

Тип горной породы окружающих пород является ключевым фактором, определяющим, можно ли подготовить песок и гравий. Сорт окружающих пород в значительной степени определяется степенью фрагментации туннельного шлака и типом окружающих пород. Окружающие породы с высокой прочностью могут использоваться для подготовки песка и гравия.

2. Выбор восстановления туннельного шлака

Туннельный шлак имеет следующие характеристики:

(1) Туннельный шлак может поступать из различных частей или подразделений инженерного проекта, и колебания литологии, прочности на сжатие, степени выветривания и т.д. увеличивают разнообразие и сложность исходного материала, что затрудняет обеспечение качества и стабильности исходного материала.

(2) В туннельном шлаке содержится много примесей, таких как грязь и земля, и его чистота низкая. Поэтому необходимо применять соответствующие меры для удаления примесей и почвы.

(3) Основным методом инженерных раскопок является взрыв. В процессе раскопок туннеля, из-за влияния размеров поперечного сечения проектирования, взрывная поверхность мала, а точки взрыва сосредоточены, что приводит к меньшему среднему размеру взрывного шлака, с большим количеством порошка и более толстой порошковой оболочкой.

Согласно характеристикам туннельного шлака, если все эти материалы будут смешаны и сложены на площадке для шлака, это приведет к нестабильности исходного материала. Необходимо провести предварительную сортировку и классификацию, чтобы свести к минимуму колебания качества исходного материала с источника.

Эффективные меры по улучшению качества исходной породы туннельного шлака:

Во-первых, перед раскопками необходимо сравнить данные измерений на месте и данные геологических изысканий, чтобы определить соответствующую литологию, прочность и степень выветривания разных частей раскопок, а также возможность использования их в качестве сырья для подготовки песка и гравийных агрегатов, чтобы отобрать туннельный шлак с источника.

Затем, в процессе раскопок, необходимо провести соответствующую сортировку туннельного шлака, например, выбирать породы с хорошими характеристиками и высокой прочностью для переработки в песок и гравийные агрегаты. Excavated slag materials from crushed zones, muddy formations, and weak formations are not used for the preparation of sand and gravel aggregates.

Finally, the tunnel slag transported to the slag yard is classified and stacked according to its quality to ensure that the quality difference of the slag in the same pile is minimized, the performance is more stable, and it is easy to classify, process, and utilize.

3. Выбор места и расположение системы обработки песка и гравия

Существуют два основных типа систем обработки песка и гравия: стационарные и мобильные. В настоящее время большие и средние системы в основном используют стационарные типы. Для маломасштабных систем обработки песка и камня в линейном строительстве (таких как железные дороги, автомагистрали и т.д.) следует использовать мобильные типы.

Мобильная система обработки песка и гравия принимает модульную сборку, которая гибко сочетает процессы дробления, сортировки и производства песка в один. Она может быть быстро перенесена в производство вместе с графиком проекта и сократить расстояние транспортировки между различными процессами.

Выбор местоположения и планировка системы переработки песка и гравия должны всесторонне анализировать источник сырья и расположение завода по смешиванию. Основываясь на региональных особенностях, окружающей среде, размере площадки (учитывая определенное количество хранения готовой продукции и хранения туннельного шлака), масштабах и форме системы, производственном процессе и других факторах, необходимо выбрать идеальное местоположение из доступных участков и провести разумное планирование, чтобы соответствовать требованиям передовой технологии, удобства строительства, надежной эксплуатации, а также хорошей экономики, безопасности и охраны окружающей среды.

4. Технология переработки песчано-гравийных агрегатов

Приготовление песчано-гравийных агрегатов из туннельного шлака включает дробление, просеивание и производство песка, при этом основной процесс заключается в «большем дроблении и меньшем помоле, замене помола дроблением и объединении дробления и помола». Характеристики обрабатываемого материала напрямую влияют на проектирование процесса переработки песчано-гравийных агрегатов.

Дробление

Количество этапов дробления должно определяться в зависимости от литологии, твердости, размера исходных частиц, необходимой производственной мощности туннельного шлака и в сочетании с другими факторами для комплексного анализа.

Для труднораздробляемых и абразивных пород, таких как базальт и гранит, обычно используется трехступенчатый процесс дробления. Для грубого дробления часто используется щековая дробилка или конусная дробилка. Для среднего дробления используется конусная дробилка среднего размера с относительно большим коэффициентом дробления, а для тонкого дробления используется короткостенная конусная дробилка.

Для средних или хрупких пород, таких как известняк и мрамор, могут использоваться двухступенчатый или трехступенчатый процесс дробления. Для грубого дробления можно использовать ударную дробилку или молотковую дробилку с относительно высоким коэффициентом дробления. Для среднего и тонкого дробления рекомендуется выбирать ударную дробилку или конусную дробилку.

Существуют три формы дробильной переработки: открытая схема, закрытая схема и сегментированная закрытая схема:

При применении открытого производства процесс прост, отсутствует циклическая нагрузка, и планировка производственного цеха довольно проста, но гибкость регулировки сортировки невелика. После балансировки могут образоваться некоторые отходы;

При применении закрытого производства сортировка агрегатов легко регулируется, и планировка производственного цеха сравнительно компактна. Однако процесс сложен, циклическая нагрузка велика, а эффективность переработки низкая;

При применении сегментированной закрытой схемы производство регулирование грануляции агрегатов гибкое, циклическая нагрузка относительно мала, но количество цехов достаточно велико, а управление операциями относительно сложно.

Сортировка

Просеивание является ключевым фактором для контроля размера частиц песчано-гравийных агрегатов, и туннельный шлак просеивается и сортируется после дробления. Конфигурация вибрационного экрана должна определяться на основе содержания грязи, мойки, необходимой производственной мощности, сортировки просеянных сырьевых материалов, требований к отгрузке и т. д.

При расчете мощности обработки просеивания следует учитывать колебания объема подачи. Многоуровневый экран должен рассчитываться по уровням, и модель должна выбираться в зависимости от самого неблагоприятного уровня, а толщина слоя материала на выходном конце должна проверяться. Требуется, чтобы толщина слоя материала на выходном конце экрана не превышала 3-6 раз размер ячейки (при использовании для дегидратации следует брать меньшее значение).

Производство песка

1) Процесс производства песка

Процесс производства песчаногравийных заполнителей включает три метода: сухой метод, влажный метод и сочетание сухого и влажного методов.

(1) Производство влажным методом: подходит для случаев, когда исходные материалы содержат слишком много грязи или мягких частиц, а содержание мелкого заполнителя и каменной пыли относительно высоко. Влажный метод может быть использован для удаления части каменной пыли.

Преимущества - высокая эффективность сортировки, поверхность заполнителя чистая, и отсутствие пыли в процессе производства; недостатки - большое потребление воды, сложности с очисткой сточных вод, значительные потери мелкого заполнителя и каменной пыли, а также трудности с обезвоживанием.

(2) Производство сухим методом: в основном подходит для чистых исходных материалов и систем обработки песка с низким коэффициентом образования мелкого заполнителя и низким содержанием каменной пыли.

Преимущества - низкое потребление воды, низкие потери каменной пыли и низкие или отсутствующие расходы на очистку сточных вод.

Недостаток в том, что пыли обычно много, и участки с высоким содержанием пыли необходимо герметизировать и оборудовать системами удаления пыли. Когда сырье содержит воду, мелкий заполнитель сложно просеивается.

(3) Комбинированное производство сухим и влажным методом: обычно относится к процессу производства, который сочетает влажный метод производства крупного заполнителя и сухой метод производства мелкого заполнителя. Этот метод производства в основном подходит для систем обработки песка и гравия с высоким содержанием грязи в исходных материалах и низким содержанием мелкого заполнителя и каменной пыли.

Преимущество заключается в том, что он сочетает в себе преимущества сухого и влажного производства, с меньшим потреблением воды, меньшими затратами на очистку сточных вод, чистой поверхностью крупного заполнителя, меньшими потерями мелкой каменной пыли и меньшим количеством пыли.

Недостаток заключается в том, что исходные материалы нужно обезвоживать перед тем, как они поступят в вертикальный ударный дробитель после промывания водой (содержание влаги в исходных материалах обычно не должно превышать 3%, иначе это серьезно повлияет на эффект производства песка).

2) Оборудование для производства песка

Выбор оборудования для производства песка следует определять на основе характеристик источника материала, региональных особенностей, производственного процесса и требований к отгрузке. Основные устройства для производства песка на текущем рынке - это вертикальный ударный дробитель и башенное оборудование для производства песка. Клиенты также могут выбирать мобильное дробильное оборудование для производства песка в зависимости от хода проекта и условий на месте и т.д.

1. Вертикальный ударный дробитель

Вертикальный ударный дробитель серии VSI6X оптимизировал структуру дробильной камеры, оснащен формами дробления "камень о камень" и "камень о железо", а материал для "камень о камень" и структура ударного блока "камень о железо" специально разработаны в соответствии с рабочими условиями оборудования, что значительно повышает эффективность дробления оборудования.

Как правило, когда исходный материал трудно дробить и обладает высокой абразивностью, следует выбирать метод дробления "камень о камень"; когда исходный материал среднего уровня хрупкости или хрупкий, а абразивность средняя или слабая, следует выбирать метод дробления "камень о железо".

2. Системы производства песка в виде башни

Система производства песка в виде башни - это новый тип метода производства песка и также тренд в будущем развитии индустрии искусственного песка. Чтобы решить проблемы нерационального гранулирования, высокого содержания порошка и грязи, а также несоответствующего размера частиц традиционного искусственного песка, VU Интегрированная Система Производства Песка использует технологии измельчения и водопадного формирования, что позволяет готовому песку и щебню иметь рациональное гранулирование и округлую форму частиц, эффективно снижая удельную поверхность и пористость грубых и мелких агрегатов. В то же время, использование технологии удаления сухого порошка делает содержание порошка в готовом песке регулируемым и контролируемым.

VU Интегрированная Система Производства Песка занимает небольшую площадь, использует полностью закрытую транспортировку, производство и проектирование с отрицательным давлением для удаления пыли, с низким уровнем шума, без сброса сточных вод, осадка и пыли, и соответствует национальным требованиям охраны окружающей среды.

3. Мобильная дробилка и машина для производства песка

Мобильная дробильная и песчаная производственная линия серии K3 оснащена новым типом основного оборудования, с полной и мощной скоростью и стабильной, надежной работой;

Оснащенная автоматическим подъемным основанием типа сани, она позволяет быстро перемещать и удобно устанавливать;

После смены режимов ее также можно использовать в качестве стационарной линии, что делает ее идеальным выбором для обработки туннельного шлака.

5. Меры по охране окружающей среды

Очистка сточных вод

Осаждение и твердо-жидкостное разделение обычно используются для обработки сточных вод, сбрасываемых в процессе переработки песка и гравия.

Осадительная обработка, как правило, включает два этапа: предварительное осаждение и осаждение. Инвестиции в этот метод небольшие, а операция простая, но он занимает большую площадь и подвержен климатическим ограничениям.

В методе твердо-жидкостного разделения сброшенные сточные воды сначала помещаются в резервуар обогащения для концентрации, а отходы, достигшие определенной концентрации, механически обезвоживаются. Переполнение резервуара обогащения поступает в осадительный резервуар для очистки. Этот метод обработки занимает небольшую площадь и не зависит от климатических условий. Уровень рециркуляции обычно может достигать более 70%, но капитальные затраты относительно высоки.

В настоящее время очистка сточных вод систем переработки песка и гравия обычно использует комбинацию двух методов: сначала отделяется часть крупных частиц по осаждению, а затем используются механические методы для обезвоживания после концентрации мелких частиц. Это позволяет обеспечить нормальную работу системы очистки сточных вод, одновременно контролируя затраты.

Контроль пыли

Пыль в системе переработки песка и гравия в основном возникает на этапах дробления, сортировки и гранулирования, транспортировки материалов и подающего желобка, что не только загрязняет окружающую среду, но и влияет на физическое здоровье операторов и жителей вокруг. Обычно в системе комбинируются методы удаления пыли при помощи водяного распыления, биологических нанотехнологий для подавления пыли и оборудования для сбора пыли.

Контроль шума

Основные меры по контролю шума в системе переработки песка и гравия включают в себя:

• Выбор оборудования с низким уровнем шума для снижения интенсивности шума;
• Выбор соответствующих материалов для снижения шума;
• Использование звукопоглощающих материалов для блокировки путей передачи звука или снижения интенсивности шума во время передачи;
• Использование средств индивидуальной защиты от шума и т.д.

Анализ соотношения компонентов бетона с песком из туннельного шлака

1. Выбор прочности и отношения вода-цемент

Прочность и отношение вода-цемент бетона из искусственного песка должны соответствовать соответствующим нормам.

2. Определение расхода воды на единицу

По сравнению с бетоном из речного песка, бетон из искусственного песка требует больше воды для достижения той же усадки.

3. Определение расхода цемента на единицу

При приготовлении бетона из искусственного песка более низкого качества (С30 и ниже), для достижения требуемой прочности не нужно увеличивать расход цемента по сравнению с бетоном из речного песка.

4. Выбор содержания песка

Выбор содержания песка для бетона из искусственного песка обычно на 2% -4% превышает содержание песка речного, и даже выше. Из-за таких факторов, как градация, внешние частицы, модуль крупности и содержание каменной муки самого искусственного песка, конкретное значение необходимо определить с помощью дополнительных экспериментов.

Случаи обработки туннельного шлака

1. Подготовка песка из туннельного шлака железной дороги Чэнду-Куньмин

Основные породы в туннельном шлаке этого проекта - базальт и известняк. И данный проект расположен близко к водному источнику, воды достаточно для производственных нужд.

Конфигурация оборудования:

1 вибрационный питатель, 1 конусная дробилка, 1 щековая дробилка, 1 вертикальная ударная дробилка, 2 вибрационных экрана, 10 конвейерных лент, 1 комплект электрического шкафа и кабеля, 1 комплект оборудования для промывки песка и 2 погрузчика.

Процесс производства：

① Учитывая, что туннель требует гравия фракции 5~10 мм для строительной конструкции, гравий спроектирован в 3 фракциях, с размерами 5~10 мм, 10~20 мм, 16~31,5 мм и искусственным песком размером меньше 4 мм.

Размеры ячеек составляют 4 мм (стальная ячейка), 6 мм (нейлоновая ячейка), 12 мм (нейлоновая ячейка), 21 мм (нейлоновая ячейка) и 32 мм (стальная ячейка).

② Материал меньшего размера из сита с ячейками 4 мм - это искусственный песок. Регулируйте скорость машины для производства песка (скорость машины 1200 об./мин) для контроля модуля крупности искусственного песка; регулируйте способ объема воды в моечной машине для контроля формы песковых зерен и содержания каменной муки.

Практика показала, что увеличение содержания каменной муки может снизить модуль крупности. Однако на практике, из-за большого количества каменной муки и чрезмерной вязкости песка, трудно выгрузить материал из бункера для дозирования, и требуется ручная чистка во время дозирования.

③ Гравий 4~6 мм возвращается в машину для производства песка, снижается содержание частиц ниже 5 мм в гравии 5~10 мм, частицы на сетке 6 мм составляют гравий 5~10 мм, частицы на сетке 12 мм составляют гравий 5~10 мм, частицы на сетке 21 мм составляют гравий 16~31,5 мм.

2. Подготовка песка из туннельного шлака скоростной автодороги Цзяньде-Цзиньхуа

Окружающая порода туннелей вдоль линии в основном состоит из туфа.

Обзор проекта：

Сырье: туф, туннельный шлак

Производственная мощность: 260 т/ч

Конфигурация оборудования: вибрационный питатель F5X, щековая дробилка PEW, гидравлическая конусная дробилка HST с одним цилиндром, машина для производства песка VSI5X, вибрационный экран S5X и другое вспомогательное оборудование.

Готовый песок и гравий: 0-5, 5-10, 10-20, 20-28 мм

Преимущества проекта:

Высокое качество:Современное интеллектуальное оборудование для дробления и производства песка является основным акцентом и ядром всего проекта. Передовые технологии гидравлического управления и зрелый производственный процесс в дробильном участке обеспечивают эффективную и стабильную работу всего проекта; готовый машинный песок, произведенный в секции производства песка, имеет регулируемое распределение размеров частиц и контролируемое содержание глины, что может эффективно улучшить качество инженерных работ.

Высокий уровень интеллекта:Этот проект оснащен системой управления PLC, которая позволяет наблюдать за состоянием работы всей производственной линии и контролировать его. Интеллектуальная производственная мастерская не только облегчает производственные операции, но и снижает затраты на рабочую силу, что способствует контролю затрат проекта.

Высокая выгода:Проект планирует использовать 250,000 кубических метров машинного песка. Исходя из рыночной цены проекта на тот момент, рыночная цена природного песка достигает 280 юаней за квадратный метр, а рыночная цена механического песка достигает 100 юаней за кубический метр, разница составляет 180 юаней за кубический метр. Можно сэкономить около 45 миллионов юаней, что дает значительные косвенные экономические выгоды.