Дробильно-Сортировочные Установки

Любая дорога, любой мост, плотина или высотное здание начинаются с одного и того же материала, с нерудных заполнителей. Прежде чем замесить бетон или уложить асфальт, горную породу нужно добыть, раздробить, разделить на фракции и уложить в штабели строго по заданным характеристикам. Именно это и происходит на дробильно-сортировочной установке: с одной стороны в неё поступает взорванная горная масса, с другой выходит готовый к отгрузке щебень.

Это руководство рассчитано на инженеров, инвесторов и специалистов по закупкам. В нём разобрано, как устроены дробильно-сортировочные комплексы: сам процесс дробления, принципы работы, ключевое оборудование и те практики обслуживания, которые позволяют удерживать эффективность производства на высоком уровне.

Дробильно-сортировочная установка (ДСУ), которую также называют дробильно-сортировочным комплексом или заводом по производству нерудных материалов, представляет собой систему связанных между собой машин и вспомогательного оборудования. Её задача состоит в том, чтобы переработать исходное сырьё в продукцию с контролируемым гранулометрическим составом. Такие установки обеспечивают материалом строительство, инфраструктурные проекты, горнодобывающую промышленность и целый ряд других отраслей.

На типовом производстве горная масса, добытая в карьере или на руднике, поступает на установку в виде рядового сырья (ROM). Материал проходит одну или несколько стадий дробления, после чего рассеивается на фракции. Вибрационные грохоты разделяют его по крупности, а конвейерные линии развозят каждую фракцию на свой штабель, на склад или на дальнейшую переработку.

В зависимости от задачи готовой продукцией могут быть щебень для производства бетона, щебень для основания дорожной одежды, железнодорожный балласт, материал для дренажных систем или песок из отсевов дробления. Требования к продукции определяют компоновку установки, количество стадий дробления и грохочения, подбор оборудования и общую стратегию эксплуатации. На практике каждая ДСУ проектируется под конкретное сырьё и под те требования к качеству, которые предъявляются к готовому материалу.

Как устроен процесс производства нерудных материалов

Типовая технологическая цепочка выглядит так:

Схема процесса производства нерудных материалов на дробильно-сортировочной установке MEKA

Породу взрывают или вынимают экскаватором и подают в приёмный питатель. Дальше начинается первая стадия: щековая или гирационная дробилка уменьшает самые крупные куски до размера, пригодного для дальнейшей переработки. Затем материал проходит вторую стадию, а если нужны мелкие фракции, то и третью, пока не будет получен заданный гранулометрический состав.

Вибрационные грохоты расставлены по всей цепочке и разделяют материал по крупности. Надрешётный продукт при работе в замкнутом цикле возвращается в дробилку, а материал, который уже соответствует спецификации, идёт дальше по цепочке или сразу на склад готовой продукции. Ленточные конвейеры непрерывно перемещают материал между дробилками, грохотами и складами, поддерживая ровный производственный поток.

Если в сырье присутствует глина или если требуется песок из отсевов дробления более высокого качества, в схему добавляют промывку и классификацию. Эти операции убирают лишние пылевидные и глинистые частицы и делают качество готовой продукции стабильнее.

Оценка исходного сырья

Двух одинаковых карьеров не бывает, и свойства породы могут заметно отличаться от площадки к площадке. Прежде чем подбирать оборудование и проектировать схему, сырьё нужно внимательно изучить. Ключевыми являются следующие параметры:

Прочность и абразивность. Прочные абразивные породы, такие как гранит, кварцит и базальт, быстро изнашивают рабочие органы дробилок, поэтому для них предпочтительны машины раздавливающего действия (щековые и конусные), а не роторные. На более мягком и менее абразивном сырье, например на известняке и доломите, роторные дробилки работают эффективно.

Крупность питания. Максимальный размер куска, поступающего из карьера, определяет необходимый размер загрузочного отверстия дробилки. Переразмерное питание приводит к зависанию материала и способно повредить оборудование.

Влажность и содержание глины. Влажный липкий материал залепляет сита грохотов и забивает питатели. При высоком содержании глины может потребоваться промывка.

Требуемый гранулометрический состав продукции. Количество и крупность выходных фракций, включая требования к песку из отсевов дробления, определяют, сколько понадобится стадий дробления и дек грохочения.

Требуемая производительность. Заданный объём выпуска в тоннах в час задаёт типоразмеры оборудования. Как правило, более высокая производительность означает более крупные машины или параллельные линии, а не ускоренную работу существующих.

Если разобраться с этими параметрами до начала проектирования, позже не придётся сталкиваться с нехваткой производительности и перегрузкой оборудования, а обходится это всегда дорого.

Проектирование установки и схемы дробления

Две или три стадии дробления

Большинство дробильно-сортировочных установок работают в две или три стадии.

Двухстадийная схема (первичная щековая или роторная дробилка плюс вторичная роторная либо конусная) подходит там, где сырьё сравнительно мягкое, крупность готового продукта не слишком мелкая, а капитальные затраты нужно удержать на минимуме.

Трёхстадийная схема дополняется третичной дробилкой, конусной или роторной с вертикальным валом. Она нужна, когда требуется высокая доля мелких фракций, песок из отсевов дробления или когда порода слишком прочная, чтобы экономично раздробить её за две стадии. Трёхстадийные схемы дают лучшую форму зерна и более мелкий гранулометрический состав, но обходятся дороже и сложнее в эксплуатации.

Открытый и замкнутый цикл

В открытом цикле материал проходит через каждую дробилку один раз. Схема проще и дешевле, но гранулометрический состав получается шире, а доля надрешётного продукта выше.

В замкнутом цикле надрешётный продукт грохота возвращается в дробилку. Это сужает гранулометрический состав, гарантирует стабильную максимальную крупность и повышает эффективность дробления. Обратная сторона: более высокая циркулирующая нагрузка и большее количество конвейерного оборудования.

Современные установки в большинстве случаев работают с замкнутым циклом на второй и третьей стадиях и с открытым циклом на первичном дроблении.

Отвод мелких фракций мимо дробилки

Если подавать на каждую стадию материал, в котором уже много мелочи, это оборачивается лишним расходом энергии и ускоренным износом. Скальпирующие грохоты или колосниковые питатели, установленные перед дробилкой, отбирают готовый по крупности материал до того, как он попадёт в камеру дробления. Одно только это решение способно заметно снизить эксплуатационные затраты на сырье с большим содержанием мелких фракций.

Компоновка и экономика проекта

Компоновка установки всегда представляет собой компромисс между удобством движения материала, особенностями площадки, стоимостью фундаментов и доступом для обслуживания. Перепад высот между стадиями позволяет перемещать материал самотёком и сокращает длину конвейеров, но чем больше этот перепад, тем выше объём строительных работ и расход металлоконструкций. На ровных площадках вместо этого приходится применять длинные горизонтальные конвейеры.

Капитальные затраты растут вместе с производительностью, количеством стадий, сложностью замкнутых циклов и уровнем автоматизации. Эксплуатационные расходы формируются прежде всего из расхода изнашиваемых деталей, электроэнергии и оплаты труда ремонтного персонала, и все три статьи сильно зависят от прочности породы и от того, насколько правильно подобраны дробилки.

Основное оборудование дробильно-сортировочной установки

Работа установки во многом определяется тем, насколько точно оборудование подобрано под конкретное сырьё и под требуемую продукцию. У каждой машины своя роль, а общая эффективность зависит от того, насколько согласованно они работают вместе.

Питатели

Питатели регулируют подачу материала из приёмного бункера в первичную дробилку и обеспечивают равномерный поток. Выбор питателя зависит от крупности питания, абразивности, влажности и содержания глины.

• Колосниковые вибропитатели сочетают вибрационный лоток с колосниковой решёткой, которая отбирает мелочь ещё до первичного дробления. Материал, уже подходящий по крупности, минует дробилку, а крупные куски направляются в камеру дробления. Это самая распространённая схема подачи на карьерах скальных пород.
• Пластинчатые питатели работают на тяжёлых стальных пластинах с цепным приводом и рассчитаны на крупный абразивный материал. Они хорошо справляются и с влажным липким сырьём, которое в питателях других типов вызывает зависания и налипание. Это надёжный выбор для тяжёлых условий эксплуатации, где обычные вибропитатели изнашивались бы слишком быстро.
• Валковые грохот-питатели подходят для влажного и липкого материала. Вращающиеся валы отделяют глину и разрыхляют массу ещё до первичной дробилки, что улучшает работу установки и сокращает число забиваний.
• Вибрационные питатели обычно применяют на второй и третьей стадиях, где материал более однородный и менее абразивный.
• Лотковые вибропитатели с колосниковым грохотом ставят там, где нужна точная дозировка подачи или дополнительное предварительное грохочение.

Все эти машины представляют собой важную часть современного комплекса: они удерживают производительность на стабильном уровне и защищают дробилки от лишнего износа.

Первичные дробилки

Первичная дробилка выполняет первую стадию: принимает крупную породу прямо из карьера и доводит её до крупности, пригодной для следующего этапа. Чаще всего для этого применяют щековые, гирационные и первичные роторные дробилки.

Щековая дробилка представляет собой стандартное решение для прочных и абразивных пород. Материал раздавливается между подвижной и неподвижной щеками, пока не разрушится. Простая конструкция, высокая надёжность и способность принимать крупные куски делают её предпочтительным вариантом для гранита, базальта и других прочных пород. Щековые дробилки MEKA серии MJ построены на усиленной раме, а геометрия камеры дробления оптимизирована под тяжёлые условия первичного дробления.

Первичные роторные дробилки разрушают породу билами ротора, которые с большой скоростью отбрасывают материал на отбойные плиты. Обычно они дают более высокую степень дробления и более кубовидный продукт, чем щековые, поэтому хорошо подходят для известняка и других менее абразивных пород. Первичные роторные дробилки MEKA оснащены усиленными отбойными плитами и гидравлической системой открытия корпуса, что упрощает обслуживание.

Вторичные и третичные дробилки

После первичного дробления материал проходит вторую, а при необходимости и третью стадию, чтобы выйти на нужный размер и форму зерна.

Конусные дробилки предпочтительны для прочных абразивных пород. Материал раздавливается между вращающимся подвижным конусом и бронёй неподвижного конуса, на выходе получается стабильный по фракциям щебень с хорошей формой зерна. Конусные дробилки MEKA серии MCH оснащены гидравлической регулировкой разгрузочной щели, защитой от перегрузки и несколькими вариантами камеры дробления под разные производственные задачи.

Вторичные и третичные роторные дробилки (HSI) продолжают дробление ударом, а не сжатием. Их выбирают для известняка и других пород средней прочности, когда нужно одновременно уменьшить крупность и улучшить форму зерна. Вторичные роторные дробилки MEKA серии MSI работают на роторе с четырьмя билами, оснащены гидравлически регулируемыми отбойными плитами и сменной футеровкой, что обеспечивает стабильную работу на протяжении долгого срока службы.

Роторные дробилки с вертикальным валом (VSI) обычно ставят на последней стадии. Порода разгоняется быстроходным ротором и разрушается ударом либо о слой того же материала (камень о камень), либо о стальные наковальни (камень о металл). Дробилки VSI широко применяют для получения песка из отсевов дробления и для улучшения формы зерна за счёт снижения содержания зёрен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы. MEKA выпускает дробилки VSI модели G для схемы «камень о камень» и машины модели L для схемы «камень о металл», которые работают на граните, базальте, известняке и на вторичном сырье.

Подбор сочетания дробилок представляет собой одно из самых ответственных решений при проектировании комплекса. Тип дробилки на каждой стадии напрямую влияет на производительность, расход изнашиваемых деталей, энергопотребление и качество готовой продукции.

Молотковые дробилки представляют собой одностадийное решение для очень мягких материалов, где нужна высокая степень дробления, а стойкость к абразивному износу не критична. Чаще всего их применяют при подготовке сырья на цементных производствах.

Грохоты

Вибрационные грохоты сортируют дроблёный материал по крупности между стадиями дробления и после них. Тип грохота выбирают исходя из свойств материала, его влажности и задачи разделения:

Наклонные грохоты представляют собой отраслевой стандарт для сухого грохочения нерудных материалов. Наклонные грохоты MEKA серии MS отличаются высокой производительностью, эффективностью разделения и длительным сроком службы в тяжёлых условиях.

Горизонтальные грохоты занимают меньше места и подходят там, где нужно точное разделение при ограниченной строительной высоте. Горизонтальные грохоты MEKA серии MHS спроектированы для надёжной работы в самых сложных условиях.

Колосниковые грохоты работают с самым крупным и тяжёлым материалом, обычно между первичным и вторичным дроблением. Двухдековая конструкция с круговой вибрацией позволяет разделять и крупные, и мелкие фракции на одном корпусе.

Скальпирующие грохоты обычно ставят перед первичной дробилкой, чтобы убрать из питания мелочь и материал ниже заданной крупности. Дробилка при этом занимается только крупными кусками. Меньше лишней нагрузки и меньше мелочи в камере дробления, а значит выше и производительность самой дробилки, и эффективность всей установки.

Обезвоживающие грохоты применяют в схемах мокрой переработки, чтобы удалить излишнюю влагу из промытого щебня и песка и получить продукт с низкой влажностью для складирования.

Ленточные конвейеры

Ленточные конвейеры перемещают дроблёный и рассортированный материал между машинами и на склады готовой продукции. По сути это кровеносная система установки. Ширину, скорость, угол наклона и характеристики ленты подбирают под расход материала и его свойства.

Мокрая переработка

Когда к чистоте щебня предъявляются повышенные требования или когда для песка из отсевов дробления нужно жёстко контролировать содержание пылевидных и глинистых частиц, после узла дробления ставят промывочное оборудование.

Спиральные классификаторы промывают и классифицируют материал песчаной крупности, а мойки щебня удаляют загрязнения из крупных фракций. Для сильно загрязнённого сырья с высоким содержанием глины дополнительное оттирающее воздействие обеспечивает корытная мойка. Компактные установки для промывки песка объединяют классификацию и обезвоживание в одном компактном решении.

Промывочное оборудование MEKA проектируется с расчётом на совместную работу с дробильно-сортировочными установками и обеспечивает эффективную очистку и классификацию для разных видов нерудных материалов. Подробнее в разделе Промывочное оборудование MEKA.

Эксплуатация и оптимизация установки

Производительность и узкие места

Фактическая производительность установки всегда ниже теоретической производительности самой мощной машины в цепочке. Выпуск ограничивают узкие места, чаще всего это грохоты или дробилка с наименьшей степенью дробления. Операторам приходится постоянно следить за расходом питания, настройками дробилок и эффективностью грохочения, чтобы вовремя находить и устранять ограничения.

Циркулирующей нагрузкой в замкнутом цикле нужно управлять: если она слишком велика, значит пора корректировать настройки дробилки или размер ячеек сит.

Изнашиваемые детали

Изнашиваемые детали дробилок, а это щёковые плиты, била, броня подвижного и неподвижного конусов, наконечники ротора VSI, расходуются постоянно, поэтому их нужно регулярно осматривать и вовремя менять. Если деталь дорабатывает сверх своего ресурса, растёт энергопотребление, падает качество продукции и возникает риск серьёзной аварии. Плановая замена по переработанному тоннажу, а не просто по календарю, заметно сокращает незапланированные простои.

Энергопотребление

Электроэнергия представляет собой одну из крупнейших статей эксплуатационных затрат, обычно сразу за изнашиваемыми деталями. На прочных абразивных породах затраты на энергию могут даже превысить расходы на износ. Подбор дробилок и режим их работы напрямую влияют на удельный расход энергии (кВт·ч на тонну). Например, правильно подобранная конусная дробилка, работающая под завалом со стабильным питанием и корректной разгрузочной щелью, потребляет меньше энергии, чем та же машина при неровной подаче или излишне широкой щели.

Одна из самых частых причин перерасхода энергии заключается в том, что дробилку эксплуатируют на пределе её возможностей. Если машина изначально мала для конкретной задачи, она почти постоянно работает под полной нагрузкой, футеровка изнашивается быстрее, а требуемая производительность всё равно не достигается.

Несколько практических мер заметно повышают энергоэффективность. Стабильное питание под завалом позволяет дробилкам раздавливающего действия работать ближе к оптимальному режиму. Скальпирование и предварительное грохочение с отводом готовой фракции не дают повторно дробить материал, который уже соответствует требованиям по крупности, а это прямая экономия энергии. Важно и правильно подобрать типоразмеры конвейеров, грохотов и приводов: оборудование с избыточным запасом далеко не всегда даёт реальный выигрыш.

Частотные преобразователи (VFD) помогают сглаживать колебания нагрузки на питателях и грохотах, но не компенсируют ошибок в самой схеме дробления. Ни одна система управления не вернёт энергию, потраченную на многократное дробление одного и того же материала. На двухстадийной установке производительностью 300-400 т/ч разница между сбалансированной и плохо согласованной схемой при непрерывной работе выливается в существенную разницу в потреблении электроэнергии.

Техническое обслуживание

Плановое предупредительное обслуживание представляет собой самый действенный способ поднять готовность установки. Сюда входят смазка, контроль момента затяжки болтов, наблюдение за состоянием подшипников, осмотр конвейерных лент и замена просеивающих поверхностей. Многие предприятия недооценивают критичность мелочей: отказ одной роликоопоры, из-за которого производство стоит четыре часа, обходится несопоставимо дороже самого подшипника.

Автоматизация

Современные установки заметно выигрывают от автоматизации: автоматическое регулирование подачи, оптимизация загрузки дробилок, удалённый мониторинг и общезаводские системы SCADA снижают зависимость от квалификации оператора и предотвращают повреждения из-за перегрузки. MEKA поставляет системы автоматизации, которые объединяют всё оборудование технологической цепочки в едином интерфейсе управления.

Пылеподавление и экология

Борьба с пылью это одновременно и требование природоохранного законодательства, и мера охраны здоровья персонала. В арсенале орошение водой, закрытые узлы перегрузки и системы аспирации. Кроме того, грамотное пылеподавление снижает износ оборудования: мелкие абразивные частицы, попадая в подшипники и приводы, быстро выводят их из строя.

Вопросы безопасности

На дробильно-сортировочной установке в одном месте сходятся сразу несколько типичных промышленных рисков: вращающееся оборудование, работа на высоте, пыль, шум и перемещение больших объёмов породы. Базовые меры безопасности хорошо известны, но часть рисков требует постоянного внимания в повседневной работе.

Ограждения приводных ремней, муфт и барабанов конвейеров это обязательное требование. При этом многие тяжёлые происшествия связаны с накопленным материалом и замкнутыми пространствами. В бункерах и силосах образуются своды, когда порода зависает над пустотой и держится как устойчивая конструкция. Заходить внутрь, чтобы устранить такой затор, крайне опасно: обрушение может произойти без предупреждения. Зависший материал всегда следует обрушать снаружи, безопасными методами, с помощью подходящего инструмента или дистанционных систем.

Прежде чем человек войдёт в камеру дробилки, должна быть выполнена процедура блокировки и маркировки энергоисточников (LOTO). Доступ внутрь иногда нужен для осмотра или извлечения застрявшего материала, но относиться к таким работам следует так же строго, как к плановому ремонту: все источники энергии отключены и заблокированы, подвижные элементы зафиксированы, порядок входа соблюдён неукоснительно.

Типичные проблемы в работе установки

Большинство проблем, которые останавливают производство или незаметно съедают тоннаж, сводятся к нескольким повторяющимся причинам:

Забивание дробилки, обычно дело в питании: слишком крупные куски зависают в камере, влага и глина заставляют материал уплотняться вместо того, чтобы течь, или разгрузочная щель разошлась из-за износа футеровки. Прежде чем решать, что дробилка мала, проверьте разгрузочную щель и гранулометрический состав питания.

Залипание сит, влажный, липкий или близкий по размеру к ячейке материал застревает в отверстиях вместо того, чтобы проходить сквозь них. Типичная картина на глинистом сырье в сырую погоду. Полиуретановые просеивающие поверхности, правильно расположенные форсунки орошения и более крутой угол наклона деки обычно помогают больше, чем увеличение площади грохочения.

Избыточная циркулирующая нагрузка, если в замкнутом цикле в дробилку возвращается больше материала, чем ожидалось, чаще всего виноваты изношенная футеровка, из-за которой разгрузочная щель вышла за пределы допуска, либо потерявшая эффективность дека грохота (порванные сита, забитые ячейки). Проявляется это как постепенное падение тоннажа, задолго до того, как кто-то заметит износ футеровки.

Сход конвейерной ленты, лента, идущая не по центру, изнашивает свои кромки и конструкцию конвейера, а в итоге приводит к просыпи или к разрыву полотна. Почти всегда причина в загрязнённой или сбитой роликоопоре, а не в самой ленте. Регулировать ленту, не проверив центровку роликов, значит тратить время впустую.

Преждевременный износ рабочих деталей, обычно это не заводской брак, а несоответствие типа дробилки реальной породе. Роторная дробилка на абразивном граните съедает била в разы быстрее, чем обещает каталог, и это вопрос выбора оборудования, а не гарантийный случай.

Попадание недробимых предметов, арматура, зубья ковша экскаватора или обломки самого ковша, попавшие в первичную дробилку, способны расколоть щёковые плиты или повредить ротор. Металлоискатель перед первичным дроблением, оснащённый надёжным механизмом отбраковки, окупается в первый же раз, когда что-то поймает.

Почти все эти неполадки проявляются не как внезапная поломка, а как медленное снижение тоннажа. Именно поэтому их так часто упускают: недовыпуск может тянуться неделями, прежде чем на него обратят внимание.

Стационарные и мобильные дробильно-сортировочные установки

Стационарные установки это выбор для карьеров с большими объёмами и долгим сроком отработки. У них самая низкая себестоимость тонны, самая высокая производительность и максимальная свобода в построении технологической схемы. Взамен выше затраты на строительные работы, электроснабжение и монтаж, а перенести такую установку на новое место непросто.

Мобильные (полумобильные) установки уступают в этих показателях, но выигрывают в скорости развёртывания и в возможности переезжать между площадками. Установки на колёсном шасси перевозятся по дорогам общего пользования и запускаются за часы, а не за месяцы. Это оптимальный вариант для подрядчиков, которые переходят с объекта на объект, для карьеров с небольшими запасами, а также для переработки отходов строительства и сноса прямо на месте их образования. Подробное руководство по выбору есть в материале MEKA о мобильных дробильно-сортировочных установках.

MEKA предлагает как комплексные стационарные решения, так и широкий ряд полумобильных дробильно-сортировочных установок, включая полумобильные щековые дробилки, портативные роторные дробилки с горизонтальным валом (HSI) для первичного и вторичного дробления, полумобильные конусные дробилки, портативные роторные дробилки с вертикальным валом (VSI), полумобильные грохоты и полумобильные двухстадийные установки. Из них можно собрать конфигурацию под любой тип проекта и бюджет.

Дробильно-сортировочное оборудование MEKA

MEKA выпускает оборудование для производства нерудных материалов в широком диапазоне типоразмеров и поставила установки более чем в 110 стран. За разработками стоит собственное конструкторское подразделение из 70 инженеров и пять производственных площадок с роботизированной сваркой и высокоточной металлообработкой. Линейка охватывает все узлы дробильно-сортировочной установки:

Питатели: колосниковый вибропитатель, пластинчатый питатель, валковый грохот-питатель, вибрационный питатель, лотковый вибропитатель с колосниковым грохотом, ленточный питатель

Дробилки: щековая дробилка, первичная роторная дробилка, вторичная роторная дробилка, третичная роторная дробилка, конусная дробилка, роторная дробилка с вертикальным валом (модель G), роторная дробилка с вертикальным валом (модель L), молотковая дробилка

Грохоты: наклонный грохот, горизонтальный грохот, колосниковый грохот, скальпирующий грохот, обезвоживающий грохот

Промывочное оборудование: спиральные классификаторы, мойки щебня, корытные мойки, компактные установки для промывки песка

Полумобильные решения: полумобильные щековые дробилки, портативные роторные дробилки с горизонтальным валом (HSI), полумобильные конусные дробилки, портативные роторные дробилки с вертикальным валом (VSI), полумобильные грохоты, полумобильные промывочно-сортировочные установки, полумобильные двухстадийные установки

Инфраструктура установки: ленточные конвейеры, системы автоматизации предприятий

Технологии переработки отходов: переработка отходов строительства и сноса, переработка шлака для извлечения металлов, переработка керамических отходов, переработка карьерных отходов

Всё оборудование поддерживается сервисной сетью MEKA и поставками запасных частей, поэтому перебои в производстве устраняются быстро, где бы ни находилась установка.

Оборудование MEKA для дробления и грохочения →

Запросить коммерческое предложение по вашему проекту →