Пути повышения эффективности освоения Редутовского месторождения

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Пути повышения эффективности освоения Редутовского месторождения»

Введение

Рациональное, комплексное и экономное использование недр - это важнейшее условие развития экономики любой страны имеет непосредственное отношение и к промышленности строительных материалов. Особенно остро проблема комплексного использования сырья и утилизации отходов стоит в подотраслях этой промышленности, связанных с добычей и обработкой камня.

Так, потери каменного сырья в промышленности стеновых материалов составляют 50-70%, а в промышленности облицовочных материалов из природного камня - более 70% перерабатываемой горной массы.

Невысокая степень утилизации отходов камнедобычи и камнеобработки обусловливает их постоянно растущее накопление в районах функционирования предприятий. Особенно много отходов образуется при добыче блоков стенового камня (пильных известняков, ракушечников, вулканических туфов и т. п.). Это свидетельствует о существовании колоссальных минерально-сырьевых резервов для организации производства различных строительных материалов, а также материалов и изделий для других отраслей народного хозяйства.

Анализ деятельности передовых отечественных и зарубежных предприятий по добыче и обработке камня свидетельствует о значительном экономическом и природоохранном эффекте, который может быть достигнут при реализации малоотходных технологических процессов и повышении уровня утилизации отходов. В этом отношении показателен опыт предприятий Украины в части использования отходов, образующихся при производстве блоков пильного (стенового) известняка.

Очевидно, решение проблемы комплексного использования сырья, и утилизации отходов при добыче и обработке камня должно начинаться, прежде всего, с обеспечения возможно более полного извлечения блочного сырья из уже разрабатываемых месторождений, чтобы свести к минимуму потери его в недрах. Большое значение при этом имеет сохранение всех свойств добываемого камня и его качества. Далее необходимо обеспечение минимума потерь при последующей переработке блоков, что равноценно достижению максимально возможного выхода готовых изделий из камня. При этом весьма важен комплексный подход к процессам добычи и обработки камня, использование всех компонентов, имеющихся в добываемой и перерабатываемой горной массе, всемерное сокращение количества добываемого сырья, идущего в отвалы, развитие малоотходных и безотходных производств. Экономия блочного сырья во многом зависит от качества сырья, степени совершенствования обработки камня, применения передовых технологий, повышения качества изделий и др. Существенную роль может играть использование вторичного сырья, обычно приводящее к значительному снижению себестоимости продукции.

1. Основные виды отходов-потерь камнедобычи и камнеобработки и направления их утилизации

Классификация отходов, сопутствующих добыче и обработке камня

Все минеральные отходы, образующиеся в сферах добычи и обработки камня (облицовочного и стенового), могут быть условно классифицированы в зависимости от их крупности (размеров) и формы на шесть основных групп: глыбы, окол, бут, щебень, штыб, шлам. В свою очередь глыбы подразделяются на крупные, среднего размера и мелкие, а окол - на объемный и плоский.

Глыбы - бесформенные куски камня различного объема. Для удобства качественно-количественного анализа этих отходов глыбы условно подразделяют на три подгруппы в зависимости от их объема: крупные, средние и мелкие. Крупные глыбы по своему объему соответствуют блокам I-III групп (ГОСТ 9474-98), средние и мелкие - блокам IV группы. Доля этих отходов в общем, объеме потерь сырья и их примерное количество, ежегодно образующееся на предприятиях подотрасли (приведены в табл. 1).

Основной источник образования отходов в виде глыб - вскрышные и добычные работы карьеров по добыче блоков камня. Количество и структура этих отходов в значительной степени обусловлены структурными особенностями месторождения, характером трещиноватости массива, принятой технологией добычных работ.

Окол представляет собой куски камня объемом до 0,4м3. По качественным признакам этот вид отходов подразделяют на объемный окол (неправильной объемной формы при одной относительно плоской грани) и плоский окол (плоской формы с двумя плоскими параллельными гранями). Основные места образования объемного окола - карьеры блочного камня (главным образом участки, где эксплуатируется камнерезное оборудование и площадки пассировки блоков) и камнеобрабатывающие заводы (распиловочные отделения). На указанных объектах объемный окол образуется в результате, разваливания блоков по трещинам в процессе добычи, пассировки и транспортировки, а также при образовании «корок» и «недопилов» в процессе распиловки блоков. На количество образующегося объемного окола влияют трещиноватость массива горных пород, технология добычи блоков, а также технология их распиловки. Плоский окол образуется, главным образом, при распиловке блоков камня. Большинство этих отходов имеет толщину 7-40 мм для камня низкой и средней прочности и 20-60 мм для прочного камня.

Бут и щебень - нефракционированная масса кусков камня размером по длинной стороне от 5 до 500 мм. Образуется этот вид отходов при вскрышных и добычных работах на месторождениях облицовочного и стенового камня. Количество образующихся бута и щебня и их размеры находятся в непосредственной зависимости от характера разрабатываемого месторождения, техники и технологии горных работ.

Штыб - тонкодисперсная разновидность отходов камнедобычи (крупность - в пределах от 0 до 5 мм), представляющая собой продукт разрушения камня исполнительным органом добычного оборудования камнерезных и буровых машин.

Шлам - разновидность отходов камнеобрабатывающего производства, образующаяся в процессе распиловки и бурения камня, представляет собой водную суспензию диспергированных частиц.

Основные направления утилизации отходов

Промышленные отходы камнедобычи и камнеобработки в качестве вторичного сырья являются крупным резервом интенсификации производства.

Основное направление утилизации глыб (всех трех подгрупп) - переработка их на декоративные щебень и песок (ГОСТ 22856 - 77), используемые в дальнейшем для получения: искусственных блоков (ГОСТ 21-40 - 84) и декоративных плит (ГОСТ 24099-80); на строительный щебень (ГОСТ 8267-82), бутовый камень (ГОСТ 22132-76), камни бортовые (ГОСТ 6666-81) и брусчатые (ГОСТ 23668-79) и т. п. Кроме того, наиболее монолитная часть глыб (главным образом, крупных и средних) может перерабатываться на облицовочные плиты (ГОСТ 9480-89), архитектурно-строительные изделия (23342-78), а также на различные товары народного потребления, включая ритуальные изделия (детали памятников). В этом случае для обработки глыб следует использовать камнераспиловочное оборудование: алмазно-канатные пилы, одноштрипсовые, ортогональные, однодисковые станки и т. п.

Область утилизации объемного окола - производство щебня и песка, декоративных облицовочных пиленых плит и архитектурно-строительных изделий, а также некоторых специальных облицовочных изделий местного характера (корки, колотые полоски и т. п.).

Главное направление утилизации плоского окола - производство из него облицовочных неокантованных плит, либо косоугольной формы с обрезными гранями, которые можно в дальнейшем использовать для производства декоративных плит на основе природного камня (тип III по ГОСТ 24099-70), для укладки мозаичных монолитных полов, облицовки стен и т. п.

Утилизация бута и щебня должна вестись в направлении их переработки на щебень и песок декоративные, строительный щебень, бутовый камень. Кроме того, в зависимости от минералогического состава горных пород они могут использоваться для получения различных минеральных добавок, известняковой муки, компонентов сельскохозяйственных удобрений и т. п.

Подавляющее количество штыба имеет карбонатный состав, утилизация этого вида отходов осуществляется в направлении производства известняковой муки, карбонатного песка, минеральных добавок.

Наиболее просто проблема утилизации шлама может быть решена на предприятиях с чистым шламом, где возможными направлениями его утилизации являются: производство различных наполнителей для лакокрасочной промышленности (из шлама силикатного состава), минеральные добавки в строительные растворы (из шлама силикатного и карбонатного состава), пластифицирующие добавки в штукатурные растворы (из шлама карбонатного состава).

2. Рациональное использование сырья в процессе добычи и обработки природного камня

Успешное решение задач, стоящих перед подотраслями «Добычи и обработки природного камня», связано с совершенствованием управления технологическими процессами и производственными комплексами путем использования вычислительной техники, средств автоматики, методов моделирования, рационализации и оптимизации процессов добычи и обработки природного камня. Это означает, что каждый инженер-технолог должен уметь строить модели технологических процессов, формулировать и решать задачи рационализации и оптимизации.

Рациональное использование сырья - основной резерв снижения себестоимости готового изделия, а именно: горной массы, добытой на карьере; блоков, поступающих на камнеобрабатывающие предприятия; полуфабрикатов и образующихся отходов камнеобработки.

Оптимальное и рациональное использование материалов представляет собой сложную технико-экономическую задачу, которую можно решать лишь при учете многих конструктивных, технологических и организационных факторов производства. Анализ каждого отдельного фактора дает свои пути и средства для решения задачи по использованию материалов. Рациональное использование сырья должно обеспечивать не только получение минимального количества отходов, но и выход наиболее дорогой, более качественной и престижной продукции при пониженных затратах труда и материалов на производство одной единицы изделия.

Так, при добыче железных руд на месторождении «Подотвальное» вывозятся в отвал валуны мраморизованного известняка, которые встречаются на горизонтах 460-400 м. А при вскрытии 390 горизонта будут вывозиться в отвал порфириты, метасоматиты, которые тоже можно использовать для производства мелкоразмерных облицовочных плит.

При добыче блоков коелгинского мрамора образуются глыбы (некондиционные блоки), которые получаются при наличии естественных трещин, не совпадающих с направлением реза. Эти блоки, не соответствующие ГОСТ 9479-98 отгружали в отвал, или перерабатывали на щебень.

Однако из этих некондиционных блоков вполне возможно получение мелкоразмерных плит.

В настоящее время на ЗАО «Коелга мрамор» разработаны технические условия (ТУ) «Блоки для производства декоративных плит», которые успешно реализуются. Аналогичные технические условия следует разработать на Редутовском месторождении, что позволит продавать некондиционные блоки.

Переработка некондиционных блоков на щебень не экономна [1], так как стоимость сырья в десятки раз выше стоимости щебня, произведенного из этого сырья, даже без учета капитальных затрат.

Наибольшую стоимость природный камень приобретает, если он заложен в облицовочные и мелкоразмерные плиты, архитектурно-строительные изделия из природного камня, а затем в декоративном щебне, песке, известковой муке и т. д. [1].

Аналогичным образом необходимо подходить к вопросу использования плоского окола, корок, недопила и шлама, образующихся при распиловке блоков мрамора.

Поэтому прежде чем разрабатывать технологический процесс производства изделий из природного камня по безотходной технологии, необходимо сделать экономический анализ исходного природного сырья, образуемых отходов с точки зрения их стоимости как сырья в готовых изделиях по принятой технологической схеме изготовления, затем обеспечить рациональный расход его по принятой технологии с учетом выпуска продукции высокого качества. Укрупненные экономические показатели производства щебня на Редутовском мраморном карьере приведены в табл.2.

Из этого можно сделать вывод, что на данном этапе разработки Редутовского месторождения экономически целесообразно торговать некондиционными блоками, применять два варианта использования мраморных отходов: производство мелкоразмерных плит из некондиционных блоков; производство декоративных плит из отходов мраморного сырья.

3. Плиты декоративные из отходов мраморного сырья

Рассматриваемый вид продукции представляет собой плоскостные изделия из декоративного щебня и песка, а также окола на неорганических (цемент) или синтетических связующих. Данные изделия предназначены для наружной и внутренней облицовки зданий и сооружений (главным образом, для настилки полов).

ГОСТ 24099-80 декоративные плиты подразделяет на три типа:

1-прессованные или формованные (эквивалентное название- мозаичные плиты);

II-пиленые из блоков искусственных;

III - склеенные из кусков камня любой формы.

Рисунок лицевой поверхности у плит может быть различным: I тип- мозаичный, брекчиевидный, орнаментный; II тип - мозаичный или брекчиевидный; III тип-мозаичный, брекчиевидный, орнаментный.

Мозаичную лицевую поверхность получают с использованием декоративного щебня, брекчиевидную - из кусков природного камня произвольной формы (плоского или объемного окола) или из смеси окола и декоративного щебня, орнаментную - из элементов природного камня правильной формы.

Плиты I и III типов изготавливают одно- или двухслойными, при этом плиты I типа могут быть неармированными либо армированными металлической сеткой; плиты II типа всегда однослойные. В России плиты декоративные выпускаются исключительно прямоугольной формы, их размеры (в соответствии с ГОСТ 24099-80) приведены в табл. 3.

Таблица 3 Размеры плит декоративных из отходов мраморного сырья (ГОСТ 24099-80), мм

Тип плиты	Длина	Ширина	Толщина
1	200-800	200-600	10,15,20,25,28,30,35,40
II	200-1500	200-1200	10,15,20,25,30,35,40
III	200-600	200-600	10,15,20,25,30,40

Физико-механические показатели материала плит должны удовлетворять следующим требованиям.

Предел прочности бетона при сжатии, МПа, не менее:

для плит I типа …........................... 20

для плит II типа ……..................................... 30

Предел прочности при растяжении на изгибе, МПа,

не менее ………………….......................... 3

Водопоглощение, %, не более …………..... 8

Истираемость плит для полов, г/см2, не более …….... 2,2

Морозостойкость плит для наружной облицовки, циклы, не менее ......... 50

Фактура лицевой поверхности плит декоративных может быть полированной, лощеной, шлифованной или пиленой (последняя - только для плит II типа).

Минимальное значение коэффициента камненасыщения декоративных плит в зависимости от их типа должно быть следующим:

I типа …………...... 0,65 (для продукции высшей категории качества - 0,75)

II типа ...................................... 0,70 (0,75)

III типа:

орнаментных ………………….. 0,90 (0,95)

брекчиевидных ……………….. 0,75 (0,80)

Требования к качеству декоративных плит, выпускаемых в ряде западно-европейских стран, регламентированы стандартом Франции, обусловливающим достаточно высокое качество этой продукции. В частности, предел прочности при сжатии должен составлять не менее 40МПа, а допускаемые отклонения от заданных размеров:

При длине -- ширине плит>300 мм ±0,3 мм

При длине -- ширине плит <300мм +0,1% от длины или ширины плиты

По толщине плит ………………………………………….соответственно 0,9 мм.

Плиты декоративные на основе природного камня - наиболее массовый вид продукции, получаемый из отходов камнедобычи (преимущественно из объемного окола карбонатных пород, перерабатываемого вначале на декоративный щебень) и в меньшей степени, - из отходов камнеобрабатывающего производства (из объемного и плоского окола). В странах с развитой техникой производства облицовочных материалов из природного камня вопросам выпуска декоративных плит уделяют большое внимание, для чего создается соответствующая материально-техническая база. Например, по данным Римского института национальной торговли, в Италии ежегодно производится около 100 млн. м2 мозаичных плит, на что затрачивается примерно 1,5-2 млн. м3 декоративного мраморного щебня. Если учесть, что объем годового производства блоков мрамора и аналогичных пород в Италии составляет 1,6 млн. м3, нетрудно видеть, что более 70% отходов этого производства перерабатывается на щебень с последующим выпуском плит декоративных.

В бывшем Советском Союзе существующий годовой объем: выпуска декоративных плит равен примерно 2,5 млн. м2 (1986 г.), что соответствует доле перерабатываемых отходов порядка 20%. Это свидетельствует о наличии значительных резервов для существенного расширения производства декоративных плит.

Распределение объема производства в бывш. СССР декоративных плит по видам продукции следующее (оценочно), тыс. мг: I типа - 1900; II типа - 450; III типа - 150.

Плиты декоративные I типа изготавливаются в кассетах методами прессования, формования, вакуумформования, виброударного прессования, проката. Для производства этих плит обычно используют цементное связующее и, реже, полиэфирные смолы. В бывш. СССР технология производства плит декоративных освоена на ряде предприятий: Московском камнеобрабатывающем комбинате, Кондопожском заводе каменного литья ПО «Карелстройматериалов», Токмакском камнеобрабатывающем заводе, Подольском заводе стройматериалов Мособлстройкомитета, Приветнинском карьероуправлении Ленстройкорпорации и др.

Прессование в кассетах - наиболее распространенный метод производства плит I типа, отличительными особенностями которого являются: высокий уровень механизации и автоматизации технологического-процесса при высокой производительности основного технологического оборудования линии. Технологический процесс включает в себя следующие основные элементы (операции): приготовление смеси, прессование, термовлаж-ностная обработка, шлифовка-полировка с окончательной отделкой лицевой поверхности (шпатлевкой), пакетирование и складирование готовой продукции. Оборудование для этих целей выпускается рядом зарубежных фирм Италии, ФРГ и других стран.

Состав комплексов технологических линий в принципе идентичен для оборудования разных фирм и здесь рассматривается на примере оборудования фирмы «Лонгинотти» (Италия). В состав технологической линии обычно входят:

· складские помещения и емкости (силосы) для складирования исходных материалов;

· оборудование для транспортировки исходных материалов к загрузочным бункерам (пневмотранспорт, шнековые и ленточные питатели, скиповые подъемники);

· загрузочные бункеры с весовыми автоматическими дозаторами;

· смесители принудительного действия (для лицевого и подстилающего слоев);

· пресс ротационного типа автоматический;

· устройство загрузки поддонов плитами;

· автоматическая линия для перемещения поддонов с отформованной плиткой;

· штабелер для автоматической укладки поддонов в конвейер или поддонов друг на друга (при безконтейнерной схеме);

· камера термовлажностной обработки с автоматическим регулированием режима;

· штабелеразборочный механизм;

· механизм разгрузки поддонов (перекладывающий плиты с линии формирования на линию шлифовки-полировки);

· станок для калибровки плит по толщине;

· кантователь (переворачивающий плиту на 180°, лицевой поверхностью вверх);

· шлифовально-полировальный станок конвейерного типа;

· напольные самоходные тележки, передвигающиеся по рельсовому пути и служащие для транспортирования конвейеров с плитами в камеры термовлажностной обработки (обычно тоннельного типа) и обратно (вместо самоходных тележек могут использоваться электропогрузчики и другие транспортные средства);

· линия пикетирования продукции.

Исходными материалами (сырьем) для получения декоративных плит на указанных технологических линиях служит декоративный щебень (чаще всего, мраморный) фракции 10-20, 5-10 и 0,5 мм (для лицевого слоя) и декоративный песок из тех же пород фракции 0-5 мм или естественный песок (для подстилающего слоя). В лицевой слой, кроме того, добавляют мраморную пудру фракции 0-0,14 мм, обеспечивающую создание более плотной структуры (наличие мраморной пудры вызывает замедление схватывания цемента, предотвращает образование усадочных трещин в изделии, способствует быстрому удалению пузырьков воздуха из смеси при прессовании, улучшает дренажную способность смеси, ускоряет процесс впитывания воды подстилающим слоем). В качестве вяжущего используют цемент марки 400 и выше: для лицевого слоя - белый или цветной (с пигментом), для подстилающего слоя - серый.

Все исходные сырьевые материалы хранят в цилиндрических емкостях (силосах), периодическую дозаправку которых осуществляют обычно специализированными автоматическими установками-питателями либо с помощью автопогрузчиков. Так как сыпучие компоненты доставляют от поставщика обычно в бумажных мешках, упомянутые установки выполняют также операцию разрыва мешков и удаление их остатков.

Из силосов сырьевые компоненты транспортируют посредством шнековых или ленточных питателей либо пневмотранспорта (в зависимости от характера транспортируемого материала и конструкции оборудования) в индивидуальные загрузочные бункеры смесительного узла, имеющие вместимость по 2,5 м3 каждый. Как правило, технологическая линия по выпуску декоративных плит I типа обслуживается двумя смесительными узлами - соответственно для массы лицевого и подстилающего слоев. При этом смесительный узел для лицевого слоя оборудован четырьмя-пятью загрузочными бункерами (под фракционированный щебень, песок и цемент), а узел для подстилающего слоя - двумя бункерами (под песок и цемент). При необходимости выпуска плит на цветном цементе в технологическую линию вводят смесительный узел приготовления цветного цементного теста. Каждую группу загрузочных бункеров обслуживает один ленточный конвейер, передающий порции сырья в скип смесителя. Дозирование сырьевой смеси, поступающей из бункера на конвейер, проводят автоматическим дозатором (погрешность дозирования 5 кг). Обычно смеситель для смеси лицевого слоя обслуживает дозатор массового типа, а смеситель для смеси подстилающего слоя - дозатор объемного типа, имеющий более простую конструкцию (дозирование воды также осуществляют по объему).

После доставки всех сырьевых компонентов, за исключением цемента, в скип включают смеситель, который вводит дозированные порции цемента и воды; одновременно производится разгрузка из скипа фракционированного щебня и песка. Перемешиваются компоненты в смесителях лопастями. Продолжительность процесса контролируется счетчиком времени, что гарантирует получение однородной смеси. Производительность большинства смесителей (например, ВМ4/400 и В52/400) составляет 100 л/мин. Подготовленная в смесителях смесь по наклонным лоткам-точкам поступает на многопозиционный пресс (обычно ротационного типа), где выполняются следующие технологические операции: дозирование и загрузка смеси лицевого слоя в многоячейковую кассету (форму); многократная вибрация с вакуумированием смеси в кассете (частота вибрации 50 Гц, амплитуда 0,5 мм, нагрузка на вибраторы 10-30 кН); дозирование и загрузка смеси подстилающего слоя; предварительное уплотнение при медленном темпе нарастания давления (диапазон изменения усилия прессования 100-1000 кН); прессование (допрессовка) при быстром темпе нарастания давления (диапазон изменения усилия прессования 1000-1200 кН); снятие отформованных плит с пресса на поддон.

Прессование осуществляется при среднем ритме шесть раз в минуту. На семипозиционных прессах перечисленные операции выполняются следующим образом: пост 1-й - дозирование (укладка) лицевого (мокрого) слоя и вибрация; 2-й и 3-й - вибрация (с вакуумированием) с удалением свободной воды из лицевого слоя (общая продолжительность вибрации 10-48 с); пост 4-й - дозирование (укладка) подстилающего (сухого) слоя; пост 5-й - предварительное уплотнение; пост 6-й - прессование (допрессовка) длительностью 11-32 с; пост 7-й - снятие плит (расформовка).

Как правило, прессование производят в две стадии, хотя возможна и одностадийная схема. При двухстадийном прессовании первая стадия (предварительное уплотнение) осуществляется при малых давлениях и медленном темпе нарастания нагрузок на пуансон. При этом происходит предварительное структурирование материала с ориентацией зерен заполнителя и смачивание смеси подстилающего слоя за счет миграции влаги из лицевого слоя. Вторую стадию прессования (допрессовки) производят при большом давлении и ускоренном темпе нарастания нагрузок на пуансон. Прессование протекает с отсосом избыточной влаги через пористый поршень за счет вакуумирования или удаления влаги при нагреве одной из поверхностей кассеты. По окончании цикла прессования отформованные плиты (с одной кассеты) снимают на поддон устройством для загрузки поддонов, выполненным в виде лопаточных съемников с возвратно-поступательным перемешиванием или в виде поворотных толкателей.

Поддоны со свежеотформованными плитами цепным конвейером перемещаются к штабелеру, где укладываются в контейнер (42 поддона) или в вертикальный штабель, которые затем самоходной тележкой подаются в камеру тепловлажностной обработки (обычно туннельного типа). После закатывания тележки в камеру двери последней автоматически закрываются.

Процесс тепловлажностной обработки плит полностью автоматизирован. Продолжительность цикла 24 ч. Режим тепловлажностной обработки: выдержка 6 ч; постепенный подъем температуры до 70°С 3 ч; изотермический прогрев 5 ч; остывание (сухое) 4 ч; остывание (увлажненное) при подаче в камеру водяной пыли 4 ч; окончательное остывание 2 ч.

По окончании цикла тепловлажностной обработки самоходная тележка с контейнером (или штабелем поддонов с плитами) выходит из камеры и перемещается к штабелеразборочному механизму, который поштучно укладывает поддоны с плитами на конвейерную линию, движущуюся в сторону пресса. В зоне работы разгрузочного устройства, оснащенного схватом с вакуум-присосами, производятся съем плит с поддонов и их передача на линию шлифовки-полировки, расположенную перпендикулярно к направлению основного потока. Освобожденные от плит поддоны перемещаются далее по конвейеру и после механической и пневматической очистки поступают к прессу для принятия очередной партии свежеотформованных плит.

На линии шлифовки-полировки плиты вначале обрабатываются на двухшпиндельном калибровочном станке с алмазным инструментом, где производится их калибровка по толщине (необходимость этой операции продиктована жесткими допусками; на толщину продукции), затем с помощью кантователя переворачиваются лицевым слоем вверх*, после чего попадают на шлифовально-полировальный станок конвейерного типа (обычно с пятью-шестью рабочими головками), где подвергаются полному циклу фактурной обработки.

* Калибровка плит по толщине за счет сошлифовки подстилающего слоя наиболее экономична.

Готовая продукция укладывается на деревянные поддоны и автопогрузчиком или электрокаром транспортируется в зону пакетирования, где покрывается термоусадочной пленкой.

Для механизации последней операции итальянской фирмой «Applicationi Technologiche Speciali» (ATS) разработана специализированная печь для спекания пленки.

В рассмотренном процессе производства декоративных плит I типа основным видом технологического оборудования являются многопозиционные процессы.

Большая часть выпускаемых прессов относится к ротационному типу и представляет собой роторный поворотный стол, по окружности которого равномерно расположены кассеты (обычно многогнездные, реже одногнездные). Вращение стола и остановка его в определенной позиции производятся посредством механического привода и тормозной системы.

В центральной части стола установлена колонка пресса с радиальной консолью, несущей пуансоны. На боковой поворотной колонне смонтирован дозатор смеси лицевого слоя. На боковом жестком кронштейне размещен дозатор смеси подстилающего слоя с объемным дозированием. Смесь подстилающего слоя подается в кассету при выдвижении лотка вперед, при обратном движении лотка скребок убирает излишки смеси.

Многократная вибрация смеси осуществляется электрическими вибраторами, подвешенными на пружинах под кассетами. Вибраторы снабжены эксцентриковыми парами, позволяющими регулировать амплитуду вибрации. В зависимости от конструкции пресса характер прессующего давления может быть различным: статическое давление, сочетание высокочастотного пульсирующего давления со статическим, ступенчатое снижение давления от максимального до минимального, совмещение прессования с вибрацией.

На станке пресса могут располагаться от пяти до семи кассет. Благодаря сменной оснастке в одной кассете можно формовать плиты разного размера, в соответствии с чем число гнезд в кассете может изменяться от 1 (для плит максимальных размеров) до 12 (для плит минимальных размеров).

Механизм поворота и торможения ротационного ствола в конструкциях различных фирм решен различно. В прессах фирмы «Кьеза Милано» вращение стола обеспечивается передачей типа «мальтийский крест», а фиксация стола в заданной позиции- электродвигателем с тормозом. Каждая позиция фиксируется концевым выключателем, расположенным на нижней крышке стола и дающим сигнал на включение механической передачи или электротормозной системы, а также включение механизмов, осуществляющих операции технологического цикла: дозаторов, вибраторов, пуансонов, выталкивающего устройства.

Кассеты могут иметь открытое и закрытое исполнения. При этом закрытие и открытие крышки кассеты автоматические с помощью рычажно-пружинных элементов, срабатывающих при повороте стола в определенное положение.

Прессы моделей К-607 и MS-1007 фирмы «Лонгинотти» и Симплатомик-620, Атомик-920 и Атомик-1420 фирмы «Чезо Милане» имеют закрытые пресс-формы с пневматическим закрывающим устройством.

Система управления прессами гидравлическая, для приводов вспомогательных механизмов у некоторых видов этого оборудования (например, фирмы «ОСЕМ») используется пневматика.

Как правило, наиболее мощные прессы имеют несколько комплектов сменной оснастки пресс-форм, что позволяет выпускать на них изделия различных типоразмеров. Например, у пресса Автоматик-1420 высота внутренних рамок оснастки пресс-форм составляет от 28 до 120 мм, причем резиновые прокладки между платформой пресса и держателем пресс-формы не имеют механических креплений и благодаря гибкой установке имеют высокий ресурс.

Исполнительный орган ленточного пресса - прессующий механизм. В зависимости от конструктивного исполнения прессование может быть совмещено с вибрацией либо выполняться раздельно (дно кассет на определенном расстоянии от пункта загрузки подвергается действию вибрации).

Ленточные прессы характеризуются конструктивной простотой, надежностью в эксплуатации, относительно невысокой стоимостью. Их главный недостаток заключается в незначительной производительности, что обусловлено ограниченным числом повторно кратковременных включений электропривода. Учитывая комплектность этого вида оборудования, целесообразно его использовать на небольших предприятиях, имеющих незначительную мощность.

На некоторых предприятиях (Приборжавский завод стеновых материалов, Искитимское карьероуправление и др.) используется отечественное нестандартное оборудование этого типа.

В последние годы некоторые фирмы начали применять технологию производства декоративных плит методом виброударного прессования, обеспечивающим повышенную механическую прочность изделий. Особенностью данной технологии является высокая амплитуда колебаний матрицы пресса (3 мм и более), получающей удары с ускорением массы.

На прессах, работающих по этому методу, можно изготавливать одно- и двухслойные плиты толщиной 40-80 мм.

В состав технологической линии фирмы «Стелк» (ФРГ) входят два вибропресса ленточного типа и один шлифовальный конвейерный станок, что позволяет осуществлять параллельное производство плит декоративных двухслойных (I типа) и однослойных тротуарных плит.

Бетонная смесь в дозировочные бункеры для верхнего и нижнего слоя подается с помощью специального транспортного ковша. Из бункера бетон поступает в накопительную вагонетку, а затем, по мере движения вагонетки,- в матрицу-форму. При двухслойной плитке матрица выдвигается в верхнее положение и одна из вагонеток при движении заполняет матрицу, массой лицевого слоя. После этого вагонетка возвращается в исходное положение. Матрица опускается на второй уровень заполнения. Вторая, вагонетка надвигается на матрицу и заполняет ее смесью для нижнего слоя. При изготовлении однослойных плит вторая операция исключается.

Подача бетонной смеси из вагонетки в матрицы производится с одновременной легкой кратковременной вибрацией, что обеспечивает удаление воздуха из смеси.

После укладки второго слоя заполненная матрица сдвигается на основной вибростол, находящийся над шумопоглощающим кожухом. По окончании вибрирования шумопоглощающий кожух открывается. В процессе вибрации колеблющаяся свободная установленная матрица получает удары с ускорением массы (частота колебаний 50 с-1, амплитуда 3 мм).

Спрессованные плиты в матрице выдвигаются с помощью вакуум-захвата, переворачиваются на 90° и укладываются на поддоны.

Преимуществом разгрузки с вакуум-захватом является возможность укладки плит с фасками или фасонной поверхностью.

Вибропроцесс имеет набор форм - оснастку для формования плит различной конфигурации и толщины, с лицевым слоем и без него. Число форм должно быть не менее пяти комплектов. Максимальный размер изделия 1200 X 600 X 80 мм.

Плоские плиты, лицевая поверхность которых подлежит шлифованию, вакуум-захватом укладывается на поддоны.

С помощью подъемника с выдвижным устройством поддоны поступают на стеллажи и по конвейеру направляются в камеру, где происходит естественное твердение готового изделия в течение одного - трех дней.

После сушки готовые плиты с помощью опускного лифта подаются к шлифовальному участку. Специальным устройством поддоны разворачиваются на 90°. С помощью съемника плиты освобождаются от поддонов и укладываются на транспортное устройство калибровочного поста.

Некоторые особенности имеет технология производства декоративных плит I типа на синтетическом связующем. В этом отношении характерна технология выпуска плит Бретонстоун, предложенная итальянской фирмой «Бретон». Бретонстоун - коммерческое название декоративных плит с карбонатным за-. полнителем на синтетическом связующем, имитирующих природный гранит. Принципиальнее схема процесса приведена на рис.2.

Как и в ранее описанных технологиях, исходное сырье (окол мрамора) вначале дробят, а затем подают в смеситель, где смешивают с вяжущим веществом на основе полиэфирных смол (для успешной имитации структуры гранита подготовка заполнителя производится на трех автономных линиях, каждая из которых работает с определенным цветом, после чего в смеситель подаются точно заданные дозы каждого вида заполнителя).

Заливка смеси производится одновременно в две формы, не имеющие днищ, во избежание соприкосновения с ленточным конвейером смесь защищается двумя бумажными листами, сматываемыми в рулоне. Далее смесь подается на участок формовки в вакуум-вибро-пресс. Цикл формовки на процессе составляет около 2 мин: за это время обрабатываются две квадратные плиты размером 1250 X 1250 (10/40) мм. После формовки плиты попарно поступают в вертикальные термокамеры, где происходит их твердение при температуре 80°С. Поскольку процесс твердения продолжается 20 мин, емкость камер рассчитана на общий режим работы линии и обеспечивает выпуск пары плит каждые 2 мин. По выходе из термокамер плиты продолжают двигаться по конвейеру, охлаждаясь до комнатной температуры.

Далее плиты Бретонстоун поступают на участок механической обработки, где вначале калибруются алмазным инструментом на точно заданную толщину, шлифуются-полируются, а затем окантовываются на требуемые размеры, после чего производится снятие фасок для удобства укладки этой продукции.

При необходимости полученные изделия могут подвергаться мойке, сушке и вощению. Готовая продукция укладывается в ящичные поддоны или пакетируется и направляется на склад.

Производительность описанной технологической линии составила 1200 м2 плит в сутки (при двухсменном режиме работы).

Плиты Бретонстоун характеризуются. высокими декоративными качествами, повышенной изгибной прочностью, позволяющей использовать их при значительных линейных размерах и небольшой толщине.

Плиты декоративные получают, главным образом, из плоского окола путем их склейки из кусков камня различной формы либо набора на подстилающий слой. В зависимости от характера рисунка эти плиты подразделяются на два основных вида: орнаментные и брекчиевидные. Для рассматриваемой продукции характерна высокая декоративность, достигаемая обычно за счет красивого разнообразного рисунка и повышенного коэффициента камненасыщения, который составляет для плит брекчиевидных 0,75-0,80 и для орнаментных - 0,90- 0,95. Основная область применения плит декоративных - внутренняя облицовка полов и стен зданий и сооружений. Эти изделия выпускаются многими отечественными предприятиями подотрасли: Московским камнеобрабатывающим комбинатом и Московским комбинатом строительных материалов Мосстройкомитета, Беличским камнеобрабатывающим заводом ПО «Киевнерудпром», Саратовским заводом ЖБИ Минмонтаж-спецстроя, Чебоксарским камнеобрабатывающим цехом, Газалкентским камнеобрабатывающим комбинатом, Ленинградским комбинатом облицовочных строительных материалов и др. Общий ежегодный выпуск этой продукции превышает 300 тыс. м2.

Особенности технологии изготовления плит декоративных обусловлены видом изделия.

Плиты орнаментные выпускаются, как правило, однослойными, из мраморного окола, в основу их технологии, предложенной Московским камнеобрабатывающим комбинатом, положен метод склейки встык декоративных элементов камня. Технологический процесс включает ряд последовательных операций и переходов, выполняемых на специализированной технологической линии:

1. Фрезеровка-окантовка окола на декоративные элементы орнаментных плит (чаще всего прямоугольной формы) с размерами, соответствующими заданной специфике,- операция выполняется на малогабаритных фрезерно-окантовочных станках с алмазными отрезными кругами диаметром 250-320 мм.

2. Укладка элементов в набор в соответствии с заданным рисунком орнамента (производится в металлических кассетах «лицом вниз»).

3. Склейка элементов декоративных плит по линиям их сопряжения (выполняется с тыльной стороны плит в кассетах на ленточном конвейере).

4. Сушка плит в специальных сушильных камерах, расположенных на конвейере. камнеобработка брекчиевидный плита клей

5. Калибровка торцов плит на специальном калибровочном станке.

6. Шлифовка-полировка лицевой поверхности плит на шлифовально-полировальном конвейерном станке.

Операции 2, 3 и 4 описанного технологического процесса выполняются на цепном конвейере длиной 21 м, состоящем из ряда металлических форм-кассет (72 шт.), непрерывно движущихся со скоростью 0,3 м/мин (мощность привода конвейера 10 кВт). Производительность одной линии при односменной работе составляет 8-12 тыс. м2 плит в год. В последнее время разработаны конвейерные линии с двумя параллельными дорожками, позволяющие вести обработку парных кассет. В качестве клеящего вещества некоторые предприятия используют эпоксидные смолы ЭД-16 и ЭД-20 (Московский камнеобрабатывающий комбинат, Кондопожский камнеобрабатывающий комбинат и Златоустовский завод стройматериалов ПО «Росмраморгранит», Газелкентский камнеобрабатывающий комбинат, Ленинградский комбинат облицовочных строительных материалов «Главленстройматериалы» и др.), а также клей холодного твердения «Спрут-5» на полиэфирной основе, разработанный Институтом химии высокомолекулярных соединений Украины (Беличский камнеобрабатывающий завод ПО «Киевнерудпром», Киевский завод «Гранит», Львовский камнеобрабатывающий завод и др.); в последнем случае технологический процесс может быть упрощен за счет исключения операции сушки плит с соответствующим исключением сушильных камер на конвейере.

Плиты брекчиевидные выпускаются преимущественно двухслойным методом набора кусков лицевого слоя камня на подстилающий слой.

Сущность технологии заключается в ручной раскладке каменного плоского окола (толщиной 10-30 мм) на дно металлической разборной кассеты («лицом вниз») с последующей заливкой подстилающего слоя (песко-бетон либо полимер-бетон) толщиной 15-25 мм. Наиболее приемлемыми вариантами раскладки окола, как правило, являются: укладка прямоугольных кусков по периметру кассеты с заполнением внутренней части брекчиевидными кусками неправильной формы и свободной раскладкой кусков различной формы по всей площади кассеты.

Московский камнеобрабатывающий комбинат впервые в бывшем СССР освоил выпуск двухслойных плит на цементном вяжущем без уплотнения растворной смеси поверхностным вибратором и без пропаривания в пропарочных камерах. Последнее достигается применением специальных добавок, типа сульфата натрия, ускоряющих твердение. Твердение связующего достигается в течение 8-12 ч, что позволяет обеспечить ежесуточную заливку форм. Себестоимость этих плит значительно ниже, чем полученных по другим технологическим схемам. Рецептура приготовления и заливки формовочной смеси декоративного и подошвенного слоев двухслойных плит на глиноземистом цементном вяжущем, а также рекомендации по организации выпуска брекчиевидных плит на основе активированного цементного клея.

Для улучшения декоративного вида плит, изготавливаемых на белом цементе, можно использовать различные пигменты, например, красный железоокисный (%), голубой фталоцианиновый (0,05%) и др. Для плит на сером цементе рационально применять в качестве пигмента шлам с ВФУ РОФ (15%.), придающий раствору черный цвет.

В последнее время технология производства брекчиевидных плит усовершенствована на некоторых предприятиях. В частности, используются многогнездовые разборные кассеты, рассчитанные на четыре - восемь плит размером до 500 X 500 мм. Для улучшения внешнего вида плит и повышения коэффициента камненасыщения в ряде случаев мраморный окол перед раскладкой подвергают фрезеровке на произвольные форму и размеры.

На Златоустовском заводе строительных материалов ПО «Челябинскмрамор» из плоского мраморного окола выпускают декоративные плиты на песчано-цементной основе. Помимо окола для их производства используют декоративный мраморный щебень, цемент и арматуру (холоднотянутую проволоку). Декоративные плиты состоят из трех слоев: лицевого (мраморный окол), промежуточного (пескобетон с арматурой) и подстилающего (бетон). Размеры плит 400 X 400 мм при толщине 45 мм.

Ряд предприятий (Московский камнеобрабатывающий комбинат, Московский комбинат строительных материалов, Минский завод облицовочных плит и др.) выпускают клееные брекчиевидные плиты из плоского гранитного окола.

4. Производство брекчиевидных плит на основе активированного цементного клея

Отличительной особенностью обладает технология производства плит из отходов, представляющих собой плиты (окол мрамора и гранита) мелких размеров природного камня и цементного вяжущего. При этом укладку окола в формы осуществляют следующим образом. По углам формы размещают плиты, которые имеют две смежные взаимно перпендикулярные отторцовочные грани. По периметру формы располагают плиты, имеющие по крайней мере хотя бы одну фрезерованную грань. При укладке периферийных элементов, фрезерованных с двух или одной стороны, добиваются их плотного прилегания к бортам формы. Среднюю часть плиты заполняют плитами мелких размеров произвольной формы (как правило, нефрезерованными). Коэффициент заполнения лицевого слоя камнем составляет до 95% площади плиты. Заливка плит, уложенных в формы, вяжущим составом на основе глиноземистого цемента производится без виброуплотнения: вначале раствором лицевого слоя, затем бетоном подстилающего слоя. Между двумя слоями прокладывается металлическая арматурная сетка.

Отформованные изделия выдерживают в формах 18-20 ч при температуре 10-25°, при необходимости плиты увлажняются распыленной водой. После распалубки изделия выдерживают еще 24 ч в стопах. Затем их шлифуют и полируют.

Изготовление декоративных плит на вяжущем из портландцемента связано с определенными трудностями, так как необходимо их пропаривать. Поэтому на Московском камнеобрабатывающем комбинате с участием СКТБ освоена технология, при которой изготовление декоративных плит на основе портландцемента не требует тепловлажностной обработки - отпадает необходимость в строительстве пропарочных камер.

Особенность данной технологии заключается в применении активированного цементного клея.

Замену глиноземистого цемента марки М-500 в составе бетона и раствора брекчиевидных плит можно осуществлять, применив метод гидроакустической активации портландцемента марки М-400 с одновременным введением химической добавки.

Полупромышленная установка для активизации цемента состоит из серийного смесителя турбулентного типа СБ-43 (С-868) и роторнопульсационного аппарата РПА на базе модернизированного серийного центробежного насоса консольного типа ЭК 45/30 (ЭК-9), объединенных в одну установку с помощью системы трубопровода.

Перед монтажом смесителя СБ-43 (С-868) конструкция уплотнения вала подлежит доработке.

Модернизация насоса ЭК 45/30 (ЭК-9) заключается в изготовлении дополнительных ротора и статора специальной конструкции с установкой их в камеру насоса.

Технология приготовления формовочной смеси для декоративного слоя с активированным цементным клеем. В гравитационный бетоносмеситель СБ-101 загружается дозированное количество песка и цемента, причем цемента загружается только 60% от всего объема цемента, идущего на замес. Цементно-песчаная смесь перемешивается в течение 1 мин.

Одновременно в турбулентный смеситель СБ-43 (С-868) загружается дозированное количество воды. При постоянном перемешивании загружаются остальные 40% цемента, идущего на замес формовочной смеси. Включается РПА и производится диспергирование водоцементной суспензии в течение 1 мин. В последние 15 с диспергирования в суспензию вводится химическая добавка в количестве 3% по сухому веществу от массы всего 100% цемента, идущего на замес формовочной смеси.

Приготовленный активированный цементный клей с помощью РПА подается в смеситель бетона, где производится его перемешивание с цементно-песчаной смесью в течение 30с. Затем в бетоносмеситель заливается оставшаяся часть воды и производится окончательное перемешивание в течение 1-1,5 мин.

Состав формовочной смеси для декоративного слоя на замес 0,065 м3. Загрузка в бетоносмеситель: цемент марки М-400 - 30 кг; песок - 50 кг; вода-10 л. Загрузка в РПА: цемент марки М-400 - 20 кг; вода -20 л, химдобавка - 1,5 кг/сух. Общее В/Ц = 0,6.

Формовочная смесь декоративного слоя на основе активированного цементного клея подается на посты и формуется по принятой на комбинате технологии.

Технология приготовления формовочной смеси для подошвенного слоя. В гравитационный бетоносмеситель СБ-101 загружается отдозированное количество щебня, песка и цемента, причем цемента только 60% от всего объема цемента, идущего на замес. Сухая смесь перемешивается в течение 1 мин.

Одновременно в турбулентный смеситель С-43 (С-868) загружается дозированное количество воды и при постоянном перемешивании остальные 40% цемента. Включается РПА и производится диспергирование в течение 1 мин. В последние 15с. в суспензию вводится химдобавка в количестве -3% по сухому веществу от всего (100%) цемента, идущего на замес формовочной смеси подошвенного слоя.

Приготовленный активированный цементный клей с помощью РПА подается в бетоносмеситель, где перемешивается с сухой смесью в течение 30с. Затем в бетоносмеситель заливается оставшаяся часть воды и производится окончательное перемешивание в течение 1-1,5 мин.

Состав формовочной смеси для подошвенного слоя на замес 0,065 м3. Загрузка в бетоносмеситель, кг: цемент марки М-400 - 20,5 кг; песок - 68,4 кг; щебень - 34,2 кг; вода-1,6 л. Загрузка в РПА: цемент М-400 - 13,7 кг; вода-13,7 л; химдобавки - 1,030 кг. Общее В/Ц = 0,45.

Формовочная смесь подошвенного слоя на основе активированного цементного клея подается на посты и формуется по принятой на предприятии технологии.

Технологическая выдержка, распалубка, шлифование и другие операции выполняются в соответствии с имеющейся технологической картой.

5. Мелкоразмерные плиты из некондиционных блоков

Технология производства мелкоразмерных, тонких плит из природного камня получила распространение на отечественных камнеобрабатьтающих заводах с конца 60-х годов и базируется главным образом на методах алмазно-многодискового резания камня. Стандартом (ГОСТ 9480-89) на облицовочные пиленые плиты предусмотрены подобные изделия: плиты шириной от 150 мм и более, длиной от 150 мм и более, толщиной от 8 мм, а также полоска и шашка меньших размеров. По требованиям ГОСТа плиты должны иметь прямоугольную или квадратную форму с обрезными гранями. Вместе с тем для обеспечения более высокого удельного выхода этой продукции из блочного сырья упомянутый ГОСТ допускает по соглашению предприятия-изготовителя с заказчиком изготовление плит косоугольной формы, а также плит неокантованных (т. е. с необрезными гранями) произвольной формы. Область применения мелкоразмерных плиток достаточно широка: внутренняя и наружная облицовка стен зданий, колонн, отделка панелей и т. п.; неокантованные плитки могут применяться для устройства монолитных полов, а также в качестве полуфабриката для изготовления декоративных плит на основе природного камня с брекчиевидной структурой (III группа).

Например, на Киевском заводе «Гранит» внедрена технологическая линия 47-84 по производству мелкоразмерных плиток на базе алмазно-многодискового станка (шесть отрезных кругов диаметром 360 мм) и восьмишпиндельного шлифовально-полировального станка конвейерного типа, разработанная институтом «Гипростроммашина». Минимальные размеры плит, получаемых на линии, мм: длина 400, ширина 200, толщина 7-8. Исходные бруски-заготовки для алмазно-многодискового станка готовятся на фрезерном станке СМР-014 из блоков IV группы либо из толстомерных плит-заготовок, получаемых на алмазно-штрипсовом станке СМР-032 из более крупных блоков.

Переработка на мелкоразмерные плиты некондиционного блочного сырья и прочих отходов карьеров (объемный окол) сопряжена с необходимостью решения двух главных проблем:

...