CC BY
80
-------------------------- © А.П. Вержанский, А.Д. Бардовский,
П.Я. Бибиков, П.М. Вержанский, 2009
А.П. Вержанский, А.Д. Бардовский,
П.Я. Бибиков, П.М. Вержанский
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ
МОБИЛЬНЫХ ДРОБИЛЬНО-СОРТИРОВОЧНЫХ УСТАНОВОК В СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ
В статье рассмотрены возможности использования мобильных дробильносортировочных установок (МДСУ) при строительстве и ремонте автомобильных и железных дорог; переработки бетонных и ж/б изделий с получением фракционированного щебня; для увеличения мощности предприятий и номенклатуры и дополнительной узкофракционированной продукции нерудных строительных материалов, активации вяжущих заполнитель бетона на заводахЖБИ. Ключевые слова: строительство дорог, производство щебня, рециклинг материалов, мобильная дробильно-сортировочная установка.
Яа российском рынке дилеровскими компаниями и дистрибьюторами представлено около 25 зарубежных фирм, производящих мобильные дробильно-сортировочные установки на гусеничном самоходном и пневмоколёсном ходу. Установки укомплектованы современным оборудованием широкого типоразмерного ряда всемирно известных фирм Nordberg, Sandvik, Hartl, EXTEC, TEREX, Svedala, Krupp, Barmac, Telsmith, Rubble Master, Kleeman GmbH Metso Minerals и др., а также менее известные производители из Китая и Южной Кореи. Отечественная промышленность выпускает только передвижные дробильно-сортировочные установки (ПДСУ), например, «Дробмаш» г. Выкса Нижегородской области.
Мобильные дробильно-сортировочные установки (МДСУ), имеют по сравнению с традиционными ДСЗ ряд преимуществ, основными из которых являются:
• высокая степень производственной готовности;
• отсутствие фундаментов и отапливаемых корпусов, конвейерных галерей;
• незначительная площадь промплощадки, малая протяженность коммуникаций и затраты на освещение;
• высокая автоматизация работы оборудования, позволяющая постоянно поддерживать заданные параметры;
• исключение использования карьерных самосвалов для перевозки полезного ископаемого на дробильно-сортировочный за-
вод, так как готовый продукт отгружается на дорожные автосамосвалы непосредственно в карьерах;
•гибкость технологической схемы, возможность изменять ассортимент готовой продукции.
Эти установки успешно эксплуатируются во многих регионах России, в основном на производстве щебня при разработке нерудных месторождений. Производительность МДСУ в зависимости от перерабатываемого материала, фирмы выпускающей оборудования и комплектации составляет от 150 до 500 т/ч.
Общим показателем для данного вида оборудования является возможность дробления горных пород практически любой крепости, используя с этой целью щековые, конусные, ударные и др. типы дробилок. В комплексе с сортировочным оборудованием (виброгрохотами, барабанными грохотами) дробильно-сортировочные установки могут обеспечивать получение как востребованных на протяжении десятилетий фракций 5(3)-10 мм. 10—20 мм; 20—40 мм; 40—60 (70) мм (ГОСТ 8267—93) и 25—60 (ГОСТ 7392—02) так и широкого спектра узкофракционированной товарной продукции, ранее выпускаемой за рубежом, а в настоящее время все более используемой предприятиями, работающих по зарубежным технологиям. Европейский стандарт EN 12620 предусматривает два набора готовой продукции — основной, в которой входят пять узких фракций: 2—4; 4—8; 8—16; 16—31,5 (32); 31,5 (32)-63 мм с дополнительными ячейками сит по первой группе — 22,4(22); 45 мм и по второй группе — 6,3(6); 10; 12,5(12); 14; 20; 40 мм.
На отечественном рынке растет спрос на узкофракциониро-ванные пески: 0,063—0,25; 0,25—0,5; 0,5—2; 0,2—2; 0—1; 0—2; 0—4; 2—4; 0—3 мм.
Применение узкофракционированной продукции позволяет повысить качество получаемых бетонных изделий, расширить ассортимент строительных материалов, а также сэкономить цемент.
Используемое в установках оборудование обеспечивает получение так называемого кубовидного щебня, потребителем которого в первую очередь являются автодорожные строители, производители бетона для ответственного и высотного строительства.
Переработка нерудного материала при необходимости может сопровождаться его промывкой с целью исключения глинистых и
илистых включений. Подача воды на сортировочные комплексы происходит в замкнутом цикле.
Производство нерудных строительных материалов в РФ за последние пять лет ежегодно увеличивается на 12—17 %. Существующая потребность в нерудных строительных материалах намного превышает их выпуск. Увеличение производственных мощностей существующих дробильно-сортировочных заводов и строительство новых предприятий стационарного типа сопряжено со значительными капитальными вложениями и длительными сроками строительства и окупаемости.
Использование мобильных установок в этих условиях даст быстрый прирост мощности предприятий по производству нерудных строительных материалов, расширит ассортимент готовой продукции.
Важным моментом является высокая стоимость перевозки продукций стационарных щебзаводов потребителям, увеличивающая цену нерудного продукта в несколько раз. Поэтому целесообразным на наш взгляд, будет освоение новых месторождений, пусть даже небольшой мощности, максимально приближенных к строительным объектам. В первую очередь это относится к производству нерудных материалов для балластного слоя железнодорожных путей и нижнего строения автодорог.
Пришло время подумать, как наиболее экономно и целесообразно использовать отечественные природные ресурсы, запасы которых не безграничны. Необходимы нормативные акты, регламентирующие применение щебня из изверженного сырья. Применение мобильной дробильно-сортировочной техники при разработке месторождений малой мощности, производство нерудных материалов из так называемого местного природного сырья, является еще одной важной областью применения мобильных ДСУ.
Крупным и малоосвоенным резервом получения НСМ являются техногенные месторождения, и в первую очередь отвалы, образующиеся на предприятиях угольной, металлургической и др. отраслей промышленности.
Еще одной областью применения мобильных ДСУ является их использование для переработки попутно добываемых вскрышных, сопутствующих и вмещающих пород. При этом МДСУ могут быть
взяты, например, в лизинг, или на других экономически выгодных условиях. Запасы нерудных материалов, производимых из изверженных пород на территории РФ весьма ограничены и расположены в основном в Ленинградской области, Республике Карелия, Воронежской, Челябинской, Свердловской и Магаданской областях. Месторождения эти в основном освоены, вблизи них находятся построенные еще в советские времена щебзаводы. Остальная территория РФ обладает запасами карбонатных пород и песчано-гравийными месторождениями, прочность которых в большинстве случаев уступает прочности продукции, получаемой из изверженных пород, однако область их применения весьма широка.
В первую очередь это относится к строительству новых автодорог, потребность в России еще долгое время будет оставаться чрезвычайно высокой. В этой связи использование сырья местных песчано-гравийных и корбоатных месторождений с применением МДСУ, обеспечивающих не только мобильность, но и возможность получения продукции нормативного качества, позволит значительно сохранить расходы на освоение громадных территорий, обладающих большими потенциальными ресурсами.
Еще одной значительной областью использования МДСУ является рециклинг нерудных материалов, получаемых из изделий, выполненных из бетона и железобетона. Их «запасы» находятся в стеновых блоках и панелях, плитах перекрытия и т.д. ветхого жилья перерабатываемого в щебень. К этим «запасам» можно отнести и некондиционные изделия из бетона, складируемых на территориях заводов ЖБИ, а также ж/б изделия, составляющие элементы мостостроения, ограждающих конструкций автодорог и т.д.
Одним из видов деятельности МДСУ является переработка вторичного щебня из асфальтобетона для дорожного и аэродромного строительства. В качестве примеров можно привести переработку отходов ЖБИ на заводе ЖБИ-21 для строительства 1,5 километрового участка улицы — от МКАД до улицы 26 Бакинских Ко-мисаров, переработку бетонного покрытия летного поля аэродрома «Домодедово» с использованием полученной щебеночной смеси для строительства новой взлетно-посадочной полосы. Аналогичная технология с использованием МДСУ применялась при строительстве участка Третьего транспортного кольца в районе платформы
«Тестовская» (фирма «ЕХТЕС») и на других многочисленных объектах (московских мостах и путепроводах).
Вторичный щебень, возможно, использовать для малоэтажного строительства, при этом ограничением применению являются не прочностные характеристики, а наличие вредных фонирующих составляющих (радиация и т. п.).
Важной составляющей использования МДСУ при переработке (рециклинга) асфальтобетонных покрытий является одновременное применение мобильных асфальтобетонных заводов, позволяющих сделать технологию переработки и укладки асфальтобетона в практически непрерывный процесс.
Весьма актуальным и практически неиспользованным до настоящего времени является применение МДСУ для активации ведущих и заполнителей бетона непосредственно на территориях ЖБИ и растворных узлов.
В результате применения технологии механоактивации цемента, щебня и песка существенно возрастет их реакционная способность. Использование механохимической активации по данным Московского института материаловедения и эффективных технологий при производстве цемента дает средний прирост гидравлической активности 30—40 МПа или экономит до 70 % цементного клинкера за счет замены последнего на гидравлически инертные при обычном помоле материалы (пески, золошлаковые отходы и т.д.).
Для устройства щебеночных оснований по способу заклинки согласно СНиП 2.05.02—85 должен быть использован в качестве основного материала щебень фр. 40—80 (70) мм или 80(70)-120 мм и, соответственно, для расклинки щебень фракции 5—20(10—20; 5—10) мм и 5—40 мм. Получение крупных фракций щебня (> 40 мм) для щебеночных оснований дорог на стационарных щебзаво-дах имеет серьезные трудности, т.к. эти предприятия производят продукцию фр. 5—20; 20—40 (10—20; 5—10) мм. В этих условиях применение МДСУ помогло бы решить эту проблему. Однако необходимо иметь ввиду, что на многих мобильных установках не предусмотрено получение фракционированного щебня более 40 мм, поэтому необходимо правильно выбрать фирму производителя мобильной дробильно-сортировочной установки.
Большое влияние на качество асфальтобетона оказывает форма зерен щебня. При содержании в щебне зерен пластинчатой и иг-ловой формы более 15 % асфальтобетонные смеси на его основе имеют неоднородную структуру, что отрицательно отражается на плотности слоя, ровности поверхности покрытия и его фрикционных свойствах. Зерна пластинчатой и игловой формы разламываются под действием нагрузок со стороны автотранспорта, образуя очаги разрушения асфальтобетонна при действии отрицательных температур.
Используемые технологии и оборудование в составах практически всех МДСУ позволяют получать кубовидный щебень по ГОСТ 8267—93, в т.ч. и узких фракций 5—7,5; 7,5—10; 10—15; 15—20 мм, использование которых в соответствии с предложениями СоюздорНИИ, придают покрытию из асфальтобетона устойчивый коэффициент сцепления, противодействуют волнообразованию, создают сдвигоустойчивый каркас.
На сегодняшний день для удовлетворения потребности в наземных транспортных сетях необходимо ввести около 4 млн. км дорог, большая часть которых должна быть расположена на территориях Восточной и Северной Сибири и Дальнего Востока.
В настоящее время около 28 тыс. населенных пунктов не имеют круглогодичной транспортной связи с районными центрами, а проживающее там около 12 млн. человек, т.е. практически каждый десятый житель нашей страны, поневоле являются заложниками транспортной неустроенности.
Около 20 тыс. км автомобильных дорого достигли предела пропускной способности и требуют реконструкции и ремонта. Только 30 % федеральных дорог, 16 % региональных и 10 % местных соответствуют нормативным требованиям.
Федеральные долгосрочные целевые программы «Дороги XXI века», «Модернизация транспортной системы России (2002—2010 гг.)», а также другие постановления правительства РФ в этой области нацелены на изменение создавшегося положения и включают в себя мероприятия по комплексному развитию транспортной инфраструктуры. Предполагается ежегодно вводить от 6 до 10 тыс. км автодорог.
Автомобильная дорога, как инженерное сооружение состоит из нижнего и верхнего строений. К верхнему строению относятся асфальтобетонное, бетонное или иное покрытие, а к нижнему — земляное полотно с песчаным, гравийным или щебеночным основанием.
Для формирования нижнего строения дорог необходимы значительные объемы нерудных строительных материалов, требования к которым, например, по засоренности глинистыми и пылевидными частицами, невысокие.
В этих условиях применение мобильной дробильно-сортировочной техники может оказаться превалирующей, т.к. доставка нерудных строительных материалов на сотни и тысячекилометровые расстояния со стационарных заводов заведомо становится экономически нецелесообразной.
Для повышения рентабельности нерудных предприятий важно одновременно с выпуском нормализованной кондиционной продукции осуществлять выпуск нерудных строительных материалов из отсевов и отходов основного производства.
Таким образом, перспективы применения мобильных дробильно-сортировочных установок строительной индустрии России весьма велики, однако существующие методики оценки эффективности использования оборудования в реальных условиях эксплуатации не совершен и не решают проблему оптимизации выбора конкретных типов машин, их конструктивных и режимных параметров. В связи с этим выбор МДСУ и технологии для конкретных условий во многом субъективен и зависит в первую очередь от опыта специалистов заказчика.
Verganskiy A P., Bardovskiy A D., Bibikov P. Y., Verganskiy P. М.
PROSPECTS OF APPLICATION OF MOBILE CRUSHING-AND-SORTING
PLANTS IN CONSTRUCTION INDUSTRY
In the article are examined the possibilities of using the mobile crushing- sorting installations ([MDSU]) during building and repair of automobile and railroads; processing concrete and [zh]/[b] of articles with obtaining of the fractionated crushed stone; for an increase in the power of enterprises and nomenclature and additional finely fractionated production of nonmetalliferous building materials, activation of those binding the filler of concrete at the plants ZHBI.
Key words: Roads building, road metal manufacture, materials recycling, mobile crushing-and-sorting plant.
Коротко об авторах
Вержанский А.П. — доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Технология машиностроения»,
Бардовский А.Д. — доктор технических наук, профессор, каф. «Теоретическая и прикладная механика»,
Бибиков П.Я. — кандидат технических наук, доцент каф. «Теоретическая и прикладная механика»,
П.М. Вержанский — профессор кафедры «Теоретическая и прикладная механика».
Московский государственный горный университет,
Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
