Повний посібник з обробки тунельного шлаку

Резюме： Технологія обробки піщаних і гравійних агрегатів є ключовою для обробки та використання тунельного шлаку, включаючи, в основному, відбір тунельного шлаку, вибір і розташування систем обробки піску та гравію, технологію обробки піщаних і гравійних агрегатів, обробку стічних вод, контроль пилу та шуму тощо.

Статус використання тунельного шлаку

1. Що таке тунельний шлак?

Тунельний шлак - це кам'яне сміття, яке викопується в процесі буріння тунелю.

2. Небезпеки неправильного утилізації тунельного шлаку

Під час буріння автомобільних та високошвидкісних залізничних тунелів утворюється велика кількість тунельного шлаку. Через такі фактори, як будівельні технології та організація, тунельні шлаки не можуть бути розумно використані, і часто потрібно будувати спеціалізовані зони для відходів для їх утилізації.

Окупувати орні землі та ресурси марно

Випадкове скидання тунельних шлаків, що утворюються під час риття тунелів, не лише займає велику кількість орних земель, але й впливає на функціонування землі, а фізичні та хімічні властивості поверхневого грунту можуть змінюватися. Разом з тим, залишки будівельних матеріалів можуть призвести до забруднення ґрунту важкими металами, що значно зменшує родючість оброблюваних земель.

Збільшення ймовірності повеней

Риття тунельного шлаку суттєво порушує поверхню, збільшуючи площу ерозії ґрунту, яка спочатку була сильно еродована. Якщо це не буде оброблено та захищено під час будівельного процесу, це викличе регіональну ерозію ґрунту і створить нестабільні фактори для безпеки основного проекту, збільшуючи ймовірність повеней вздовж річки.

Економічна витрата ресурсів

Щоб відповідати вимогам зеленого будівництва, необхідно обробити велику кількість тунельних шлаків, що утворюються під час риття тунелів. Проте, далеке транспортування не лише збільшує витрати на проект, але й призводить до витрат ресурсів. Тому особливо важливо правильно обробляти покинуті тунельні шлаки в інженерії.

Обмеження на підготовку піску з тунельного шлаку

Багато деформацій та неселективність тунельної літології

У порівнянні з піщано-гравійним родовищем, найбільшим недоліком використання тунельного шлаку для виробництва штучного піску є неселективність матеріалу. Згідно з планом проекту, шлак утворюється під час будівництва тунелю, що означає, що різниця в породах може бути відносно великою, а якість штучного піску нестабільною. Якщо шлак утворено з кількох тунелів, ця ситуація стане більш очевидною.

Недостатня розуміння тунельного шлаку

Деякі інженерні працівники можуть мати лише обмежене уявлення про тунельний шлак щодо заповнення насипу та не мати технічної підтримки та об'єктивного розуміння його застосування в бетонній інженерії, що ускладнює організацію людських, матеріальних і фінансових ресурсів для дослідження та застосування тунельного шлаку.

Недостатність стандартизованих технологій обробки

Склад тунельного шлаку є складним, а літологія тунельного шлаку значно відрізняється в різних регіонах. Наразі немає стандартизованого плану та процесу обробки, і персоналізовані плани обробки потрібно розробляти згідно з конкретною ситуацією на різних об'єктах.

Застосування тунельного шлаку

Ключові технології підготовки піску та гравію з тунельного шлаку

Процес виробництва піску з тунельного шлаку в основному включає: аналіз типу та класу порід навколо тунелю → вибір відновлення тунельного шлаку → аналіз попиту та пропозиції на тунельний шлак та піщано-гравійні матеріали → порівняння та вибір місць обробки піску та гравію → проектування технології обробки піску та гравію → вибір обладнання для обробки піску та гравію → будівництво місць обробки піску та гравію, встановлення обладнання → контроль якості агрегатів піску та гравію → настройка обладнання.

Технологія обробки піщаних і гравійних агрегатів є ключовою для обробки та використання тунельного шлаку, включаючи, в основному, відбір тунельного шлаку, вибір і розташування систем обробки піску та гравію, технологію обробки піщаних і гравійних агрегатів, обробку стічних вод, контроль пилу та шуму тощо.

1. Аналіз типів і класів порід навколо тунелю

Тип породи навколо тунелю є ключовим фактором, що визначає, чи можна підготувати пісок та гравій. Клас породи визначається в основному ступенем фрагментації тунельного шлаку та типом навколишньої породи. Навколишня порода з високою міцністю може бути використана для підготовки піску та гравію.

2. Вибір відновлення тунельного шлаку

Тунельний шлак має такі характеристики:

(1) Тунельний шлак може походити з різних частин або одиниць інженерного проекту, а коливання літології, міцності на стиснення, ступеня вивітрювання тощо підвищують різноманітність та складність вихідного матеріалу, ускладнюючи забезпечення якості та стабільності вихідного матеріалу.

(2) У тунельному шлаку є багато домішок, таких як бруд і ґрунт, а його чистота низька. Тому необхідно вжити відповідні заходи для видалення домішок і ґрунту.

(3) Основним методом інженерних виїмок є вибух. Під час вилучення тунелю, через вплив розмірів перерізу проектування, вибухова поверхня є маленькою, а точки вибуху концентровані, що призводить до меншого середнього розміру вибухового шлаку, з більшою кількістю пилу та товстим покриттям пилу.

Виходячи з характеристик тунельного шлаку, якщо всі вони будуть змішані та зібрані в шлаковому дворі, це призведе до нестабільності вихідного матеріалу. Необхідно провести попередній відбір та класифікацію, щоб мінімізувати коливання якості вихідного матеріалу з джерела.

Ефективні заходи для поліпшення якості вихідної породи тунельного шлаку:

По-перше, перед виїмкою порівняти дані вимірювання на будівельному майданчику та дані геологічного обстеження, щоб визначити відповідну літологію, міцність та ступінь вивітрювання різних частин виїмки, а також чи можуть вони бути використані як сировина для підготовки агрегатів піску та гравію, щоб вибрати тунельний шлак з джерела.

Потім, під час процесу виїмки, проводити відповідний відбір тунельного шлаку, наприклад, обирати породи з гарною продуктивністю та високою міцністю для обробки агрегатів піску та гравію. Викопані матеріали шлаку з розмелених зон, брудних формацій та слабких формацій не використовуються для підготовки агрегатів піску та гравію.

Нарешті, тунельний шлак, який транспортується на звалище шлаків, класифікується і складається відповідно до його якості, щоб забезпечити мінімізацію різниці в якості шлаку в одному штабелі, підвищити стабільність характеристик та спростити його класифікацію, обробку і використання.

3. Вибір майданчика та розташування системи обробки піску та гравію

Існує в основному два види систем обробки піску та гравію: стаціонарні та мобільні. В даний час великі та середні системи переважно використовують стаціонарні типи. Для маломасштабних систем обробки піску та каміння в лінійній інженерії (таких як залізниці, автомобільні дороги тощо) слід використовувати мобільні типи.

Мобільна система обробки піску та гравію використовує модульне складання, яке гнучко поєднує процеси подрібнення, сортування та виготовлення піску в одне ціле. Її можна швидко перевести в виробництво відповідно до графіка проекту та скоротити відстань транспортування між різними процесами.

Вибір майданчика та розташування системи обробки піску та гравію повинні комплексно аналізувати джерело сировини та розташування змішувального заводу. Виходячи з регіональних характеристик, навколишнього середовища, розміру ділянки (з урахуванням певної кількості місця для зберігання готового матеріалу та зберігання шлаків з тунелів), масштабу та форми системи, виробничого процесу та інших факторів, слід вибрати ідеальне місце з доступних ділянок та провести розумне планування для задоволення вимог передових технологій, зручного будівництва, надійної експлуатації та хорошої економіки, безпеки і захисту навколишнього середовища.

4. Технологія обробкиaggregatів з піску та гравію

Приготування агрегатів з піску та гравію з шлаку тунелів включає подрібнення, сортування та виготовлення піску, основний процес при цьому - "більше подрібнення і менше шліфування, заміна шліфування подрібненням і поєднання подрібнення та шліфування". Характеристики оброблювального матеріалу безпосередньо впливають на проектування процесу обробки агрегатів з піску та гравію.

Подрібнення

Кількість секцій подрібнення слід визначати в залежності від літології, твердості, розміру часточок на вході, необхідної потужності обробки шлаку тунелю, а також у поєднанні з іншими факторами для комплексного аналізу.

Для гірських порід, які важко подрібнити та мають високу абразивність, таких як базальт і граніт, зазвичай використовують триступеневий процес подрібнення. Для первинного подрібнення часто використовують щоковий дробарку чи конусну дробарку. Для середнього подрібнення використовують дробарку середнього розміру з відносно великим коефіцієнтом подрібнення, тоді як для тонкого подрібнення використовують короткоголівкову конусну дробарку.

Для середніх або крихких порід, таких як вапняк і мармур, можна використовувати двоступеневий або триступеневий процес подрібнення. Для первинного подрібнення можна використовувати ударну дробарку або молоткову дробарку з відносно великим коефіцієнтом подрібнення. Для середнього та тонкого подрібнення рекомендується обрати ударну дробарку або конусну дробарку.

Існує три форми обробки подрібнення: відкрите коло, закрите коло та сегментне закрите коло:

При використанні відкритого циклу виробництво є простим, немає циклічного навантаження, а розташування цеху є відносно простим, але гнучкість регулювання градації є низькою. Після балансування можуть виникнути деякі відходи;

При впровадженні виробництва із замкнутим циклом градація агрегату легко регулюється, а планування майстерні є відносно зосередженим. Проте процес є складним, цикл навантаження великий, а ефективність обробки низька;

При впровадженні сегментованого виробництва із замкнутим циклом регулювання градації агрегатів є гнучким, цикл навантаження відносно малий, але кількість майстерень є відносно великою, а управління операцією є відносно складним.

Сортування

Сортування є ключовим чинником для контролю розміру частинок піщаних і гравійних агрегатів, а тунельні шлаки просіюються і градуються після дроблення. Конфігурація вібраційного екрану має бути визначена на підставі вмісту мулу, можливості миття, необхідної потужності обробки, градації просіяних сировин, вимог до скидання тощо.

При розрахунку потужності обробки сортування потрібно враховувати коливання обсягу подачі. Багатошаровий екран має бути розрахований шар за шаром, а модель має бути вибрана відповідно до найбільш несприятливого шару, і потрібно перевірити товщину матеріального шару на вихідному кінці. Вимога полягає в тому, що товщина матеріального шару на вихідному кінці екрана не повинна бути більшою за 3-6 разів розміром отвору сітки (менше значення має бути прийняте при використанні для зневоднення).

Виготовлення піску

1) Процес виготовлення піску

Виробничий процес піщаних і гравійних агрегатів включає три методи: сухий метод, вологий метод та комбінацію сухого і вологого методів.

(1) Виробництво вологим методом: підходить для ситуацій, коли сировина містить занадто багато мулу або м'яких частинок, а вміст дрібного агрегатного кам'яного пилу є відносно високим. Виробництво вологим методом можна використовувати для видалення частини кам'яного пилу.

Переваги включають високу ефективність сортування, чисту поверхню агрегату та відсутність пилу під час виробничого процесу; недоліки - високе споживання води, складнощі в обробці стічних вод, значні втрати дрібного агрегату і кам'яного пилу, а також труднощі в зневодненні.

(2) Виробництво сухим методом: в основному підходить для чистої сировини та системи обробки піску з низькою швидкістю формування піску дрібного агрегату та низьким вмістом кам'яного пилу.

Переваги - низьке споживання води, невеликі втрати кам'яного пилу та низька або відсутня обробка стічних вод.

Недолік полягає в тому, що пил загалом є великим, і в зонах з високим пилом необхідно герметизувати і обладнати системами видалення пилу. Коли сировина містить воду, дрібний агрегат важко просіяти.

(3) Виробництво сухим і вологим методом в комбінації: зазвичай стосується виробничого процесу, що поєднує вологе виробництво крупного агрегату та сухе виробництво дрібного агрегату. Цей метод виробництва в основному підходить для систем обробки піску і гравію з високим вмістом мулу в сировині та низьким вмістом дрібного агрегату і кам'яного пилу.

Перевага полягає в тому, що він поєднує переваги сухого і вологого виробництва, потребує менше води, має менше обробки стічних вод, чисту поверхню крупного агрегату, менші втрати дрібного агрегатного кам'яного пилу та менше пилу.

Недоліком є те, що сировина повинна бути дегідратована перед тим, як потрапити в вертикальний валковий дробар, після промивання водою (вміст вологи в сировині зазвичай не перевищує 3%, інакше це серйозно вплине на ефект виготовлення піску).

2) Обладнання для виготовлення піску

Вибір обладнання для виготовлення піску повинен визначатися на основі характеристик джерела матеріалу, регіональних особливостей, виробничого процесу та вимог до викидів. Основними видами обладнання для виготовлення піску на сучасному ринку є вертикальний валковий дробар і вежоподібна система виготовлення піску. Клієнти також можуть вибирати мобільне дробильне обладнання для виготовлення піску залежно від прогресу проекту та умов на місці тощо.

1. вертикальний валковий дробар

Вертикальний валковий дробар серії VSI6X оптимізував структуру дробильної камери, обладнаний формами дроблення "камінь об камінь" і "камінь об залізо", а матеріальна вкладка "камінь об камінь" і структура ударного блоку "камінь об залізо" спеціально розроблені відповідно до робочого стану обладнання, що значно підвищує ефективність дроблення обладнання.

Зазвичай, коли сировину важко подрібнити і вона має високу абразивність, слід вибирати метод дроблення "камінь об камінь"; коли сировина середньо крихка або крихка, а абразивність середня або слабка, слід обирати метод дроблення "камінь об залізо".

2. вежоподібна система виготовлення піску

Вежоподібна система виготовлення піску є новим типом методу виготовлення піску і також є тенденцією в майбутньому розвитку промисловості машинного піску. Щоб вирішити проблеми нерегульованого градування, високого вмісту порошку та бруду і неприпустимого розміру частинок традиційного машинного піску, VU Інтегрована система виготовлення піску використовує технологію подрібнення та технологію формування водоспаду, що забезпечує розумне градування та круглу форму частків готового піску та гравію, ефективно зменшуючи специфічну поверхню та пористість крупних і дрібних агрегатів. Одночасно, використання технології видалення сухого порошку робить вміст порошку в готовому піску регульованим і контрольованим.

VU Інтегрована система виготовлення піску займає невелику площу, використовує повністю закритий транспорт, виробництво та конструкцію з негативним тиском для видалення пилу, має низький рівень шуму, не викидає стічні води, мул і пил, і відповідає національним вимогам охорони навколишнього середовища.

3. мобільна дробильна та пісковиробнича машина

Мобільна дробильна та пісковиробнича лінія серії K3 обладнана новим типом основного обладнання, має повну та потужну швидкість і стабільну і надійну роботу;

Оснащена автоматичною основою для підйому типу саней, що дозволяє швидкий транспортування та зручне встановлення;

Після зміни режиму її також можна використовувати як стаціонарну лінію, що робить її ідеальним вибором для обробки тунельного шлаку.

5. Заходи щодо захисту навколишнього середовища

Очистка стічних вод

Осадження та розділення рідин є загальноприйнятими методами для обробки стічних вод, що скидаються в процесі обробки піску та гравію.

Обробка осадів зазвичай має два етапи: попереднє осадження та осадження. Інвестиції в цей метод невеликі, а сама операція проста, але він займає велику площу та підпадає під вплив кліматичних обмежень.

У методі розділення твердих і рідких речовин, скинуті стічні води спочатку поміщаються в резервуар для збагачення для концентрації, а відходи шлаку, що досягли певної концентрації, механічно зневоднюються. Переливна вода з резервуару для збагачення потрапляє в резервуар для осадження для уточнення. Цей метод обробки займає невелику площу і не підлягає впливу кліматичних умов. Коефіцієнт повторного використання зазвичай може досягати понад 70%, але інвестиції в інженерні роботи відносно високі.

На сьогодні обробка стічних вод системи обробки піску та гравію зазвичай передбачає комбінацію двох методів: спочатку відокремлюється частина крупних часток шляхом осадження, а потім використовуються механічні методи для зневоднення після концентрації дрібних часток. Це може забезпечити нормальну роботу системи обробки стічних вод, одночасно контролюючи витрати.

Контроль пилу

Пил у системі обробки піску та гравію в основному походить від дроблення, сортування та розподілу, транспортування матеріалів та стадії завантажувального вікна, що не лише забруднює навколишнє середовище, але й погіршує фізичне здоров'я працівників та жителів навколишніх територій. Як правило, в системі поєднуються водяні розпилювачі для видалення пилу, біологічні нанотехнологічні заходи подавлення пилу та обладнання для збору пилу.

Контроль шуму

Основні заходи для контролю шуму в системі обробки піску та гравію включають:

• Вибір обладнання з низьким рівнем шуму для зменшення інтенсивності шуму;
• Вибір відповідних матеріалів для зниження шуму;
• Використання звукоізоляційних матеріалів для блокування шляхів передачі або зменшення інтенсивності шуму під час передачі;
• Використання засобів індивідуальної захисту від шуму тощо.

Аналіз складу бетонної суміші з піску тунельного шлаку

1. Вибір міцності приготування та водоцементного співвідношення

Міцність та водоцементне співвідношення бетону з машинного піску повинні відповідати відповідним нормам.

2. Визначення витрат води на одиницю

У порівнянні з бетоном з річкового піску, бетон з машинного піску вимагає більше води для досягнення однакового провисання.

3. Визначення витрат цементу на одиницю

При приготуванні бетону з машинного піску нижчого сорту (C30 і нижче) для досягнення потрібної міцності споживання цементу не потрібно збільшувати в порівнянні з бетоном з річкового піску.

4. Вибір співвідношення піску

Вибір співвідношення піску для бетону з машинного піску зазвичай на 2% -4% вищий, ніж для річкового піску, або навіть вищий. Через такі фактори, як градація, зовнішній вигляд частинок, модуль тонкості та вміст кам'яного порошку самого машинного піску, конкретне значення потрібно визначити шляхом подальших експериментів.

Випадки обробки тунельного шлаку

1. Приготування піску з тунельного шлаку залізниці Ченду-Куньмін.

Основні породи в тунельному шлаку цього проекту - базальт і вапняк. І цей проект розташований поруч з водним джерелом, де достатньо води для виробничих потреб.

Конфігурація обладнання:

1 вібраційний живильник, 1 щокова дробилка, 1 конусна дробилка, 1 вертикальна ударна дробилка, 2 вібраційні екрани, 10 конвеєрних стрічок, 1 комплект електричного шафи та кабелів, 1 комплект обладнання для промивання піску та 2 навантажувачі.

Процес:

①Оскільки тунель потребує гравію розміром 5~10мм для пострілобетонування, гравій проектується в 3 градації: 5~10мм, 10~20мм, 16~31,5мм та машино-зроблений пісок менше 4мм.

Розміри екранів - 4мм (металевий сітковий екран), 6мм (нейлоновий сітковий екран), 12мм (нейлоновий сітковий екран), 21мм (нейлоновий сітковий екран) та 32мм (металевий сітковий екран).

②Матеріал нижче розміру 4мм з екрана є машино-зробленим піском. Регулюйте швидкість машини для виготовлення піску (швидкість машини для виготовлення піску становить 1200 об/хв), щоб контролювати модуль тонкості машино-зробленого піску; Регулюйте об'єм води в машині для промивання піску, щоб контролювати форму зернини піску та вміст кам'яного пилу.

Практика показала, що збільшення вмісту кам'яного пилу може зменшити модуль тонкості. Однак на практиці, через велику кількість кам'яного пилу та надмірну в'язкість піску, важко вивантажити матеріал з бункера, і під час дозиування потрібне ручне очищення.

③Гравій розміром 4~6мм повертається до машини для виготовлення піску, зменшує вміст часток менше 5мм у гравії 5~10мм; частки на екрані розміром 6мм - це гравій 5~10мм, частки на екрані розміром 12мм - це гравій 5~10мм, частки на екрані розміром 21мм - це гравій 16~31,5мм.

2. Підготовка піску з тунельного шлаку автобану Цзяньде-Цзіньхуа

Оточуюча порода тунелів уздовж лінії переважно туф.

Огляд проекту:

Сировина: туф, тунельний шлак

Потужність виробництва: 260 т/год

Конфігурація обладнання: вібраційний живильник F5X, щокова дробилка PEW, конусна гідравлічна дробилка HST, машина для виготовлення піску VSI5X, вібраційний екран S5X та інші допоміжні пристрої.

Готовий пісок і гравій: 0-5, 5-10, 10-20, 20-28мм

Переваги проекту:

Висока якість:Сучасне інтелектуальне обладнання для дроблення та виготовлення піску - це яскрава риса і основа всього проекту. Передова технологія гідравлічного контролю та зріла виробнича технологія в секції дроблення забезпечують ефективну та стабільну роботу всього проекту; готовий машино-зроблений пісок, вироблений у секції виготовлення піску, має кероване розподіл розмірів часток та контрольований вміст бруду, що може ефективно покращити якість інженерії.

Висока інтелектуальність:Цей проект обладнаний системою управління PLC, яка може спостерігати та контролювати стан роботи всієї виробничої лінії. Інтелектуальний виробничий цех не тільки спрощує виробничі операції, але також знижує витрати на працю, що сприяє контролю витрат проекту.

Висока вигода:Проект планує використати 250 000 кубічних метрів піску, виготовленого механічним способом. Враховуючи ринкову ціну проекту на той час, ринкова ціна природного піску становить до 280 RMB за квадратний метр, а ринкова ціна механічного піску - до 100 RMB за кубічний метр, з різницею 180 RMB за кубічний метр. Можна заощадити близько 45 мільйонів RMB з істотними непрямими економічними перевагами.