Дробилки для переработки дорожного полотна и строительных отходов

В основном‚ конструкции установок по переработке строительных отходов (от сноса домов или замены дорожного полотна) зависят‚ с одной стороны‚ от физико-механических свойств исходного материала‚ а с другой – оттребований к конечному продукту.

К отходам от сноса ветхих сооружений принято причислять кирпичную кладку‚ бетон и железобетон‚ строительный раствор‚ гипсовые плиты‚ дерево‚ обломки сан-‚ фаянсизделий‚ изоляционные материалы. При переработке полотна подлежащих реконструкции дорог образуется строительный лом‚ состоящий из иных компонентов – асфальт‚ бетон‚ дегтевые субстанции‚ щебень‚ бортовой камень‚ брусчатка‚ песок и земля.

Изначально дробилки проектировались и изготавливались исключительно для переработки нерудных материалов‚ в большей степени – взорванной горной породы: гранитов или известняков. Эти типы материалов характеризуются практически неизменными физическими параметрами: постоянными значениями плотности‚ влажности‚ влагоемкости‚ гранулометрическим составом и пр. С появлением необходимости переработки и утилизации отходов строительного производства‚ характеризующихся широким и переменным спектром значений вышеприведенных параметров‚ началась стремительная специализация дробильных машин.

Необходимо отметить‚ что сами дробилки‚ без сопутствующего оборудования практически не используются. Сейчас под этим термином понимается набор оборудования‚ собранный на едином мобильном шасси или стационарно установленной раме и предназначенный для выполнения комплекса сопутствующих технологических операций – приема и подачи материала‚ предварительного рассеивания и отбора неэффективной фракции споследующей ее эвакуацией из камеры дробления‚ самого процесса дробления‚ транспортирования в отвал или на последующее грохочение‚ извлечения металлических включений.

Практически именно набор сопутствующего базовой дробилке оборудования определяет ее функциональное назначение и проводит условную границу между дорожными дробилками и дробилками для переработки строительных отходов. Ниже приводим перечень различий между дорожными дробилками и дробилками для строительных отходов.

Появление значительных объемов строительных отходов (миллионы тонн) разного размера‚ состоящих из различных материалов‚ потребовало наличия машин‚ способных на первой стадии просто измельчить их и утилизировать‚ ана второй – обеспечить повторное их использование.

Для реальной переработки (ресайклинга) разнообразного строительного лома пригодны только два типа дробилок – щековые и роторные. Остальные типы – молотковые‚ конусные‚ валковые – не могут использоваться для первичной переработки засоренного строительного лома.

Вопрос выбора оптимального базового оборудования – щековой или роторной дробилки‚ по-видимому‚ останется без ответа еще долгое время.

Обе модели‚ обладая рядом своих особенных достоинств‚ также имеют и свои специфические недостатки.

Щековая дробилка дешева и неприхотлива в эксплуатации‚ однако обладает сравнительно невысокой (1:6) степенью дробления‚ обеспечивает высокий процент лещадных зерен и не поддается пылеподавлению. Роторная дробилка обладает завидной (1:20) степенью дробления при высокой кубовидности исходного зерна‚ полностью изолирована для подавления пыли‚ однако имеет высокий износ сменного оборудования‚ что удорожает ее эксплуатацию. Удельные энергозатраты у нее значительно выше‚ чем ущековой дробилки.

Острая необходимость наличия в России дробилок для переработки строительных отходов возникла в 1995 году‚ когда начала реализовываться программа Правительства Москвы по реконструкции ветхого жилого фонда. Вэтой программе предусматривается безусловный снос всех железобетонных панельных домов первых промышленных серий – К-7 и 11-32. В Москве общая полезная площадь таких пятиэтажек составляет около 6 млн м²‚ что соответствует около 10 млн тонн строительных отходов‚ намеченных к переработке до 2005 года. Потребность в дорожных дробилках возникла существенно раньше‚ однако ее было легче удовлетворить‚ так как исходный материал – дорожный лом существенно легче передробить благодаря его сравнительной однородности.

Разновеликий размер загружаемых в дробилку кусков строительного бетонного лома‚ хаотично скрученные прутья арматуры‚ тепло- и гидроизоляционные материалы 40-летней давности – вот тот «салат»‚ который попадает в камеру дробления при переработке пятиэтажек. Напрактике это приводит к фактически двукратному снижению производительности по сравнению с паспортной‚ рассчитанной на дробление однотипных горных пород.

Первые шаги по использованию стационарных роторных дробилок для ресайклинга строительных отходов от снесенных панельных железобетонных пятиэтажек в России следует отнести к 1996 г.‚ когда на территории Очаковского кирпичного завода (предприятие «Промстройпереработка») была смонтирована и запущена в эксплуатацию линия по ресайлингу сроторной дробилкой СМД-86А в качестве первичного дробильного агрегата. Опасения относительно невозможности разрубки арматуры диаметром 15мм на такой высокодинамичной мощной машине не оправдались‚ иустойчивая работа СМД-86А подтвердила возможность ее использования на ресайклинге железобетонного лома. Такая роторная дробилка выпускается Выксунским заводом «Дробмаш».

Кроме того‚ «Дробмаш» предлагает и щековые дробилки разных типоразмеров для первичного дробления строительных отходов. Щековые дробилки устанавливают на шасси. При этом интересен опыт международной кооперации предприятия по установке российской щековой дробилки насловацкое колесное шасси с сопутствующим оборудованием (фирма TECHNO S.R.O).

Рассмотрим реальный производственный опыт российских предприятий поиспользованию иностранной техники для переработки строительных отходов и отходов при ремонте дорог‚ накопленный за последние годы.

Первым иностранным оборудованием по хронологии московского ресайклинга были щековые дробилки‚ приобретенные фирмами САТОРИ иСУ-155 (г. Москва). Это были практически однотипные машины‚ хотя иразных фирм‚ соответственно Parker (Великобритания) и Maschinenfabrik Liezen (Австрия). Они представляют собой мобильные механизмы‚ устанавливаемые непосредственно на месте переработки материала исостоящие из вибропитателя‚ с помощью которого производится предварительный отбор мелких фракций‚ самой щековой дробилки‚ отгрузочного транспортера и установленного над ним магнитного ленточного сепаратора.

Секция предварительного дробления фирмы Parker включает в себя приемный бункер‚ колосниковый вибропитатель (с колосниками или перфорированным днищем)‚ обеспечивающий попутный отсев мелкой фракции и грунта‚ щековую дробилку‚ боковой и отгрузочный конвейеры. Магнитный сепаратор‚ установленный над отгрузочным конвейером‚ отделяет арматуру и другой металлолом от раздробленного материала.

Для установки дробилки фирма предлагает как колесное‚ так и гусеничное шасси.

Предприятие СУ-155‚ пожалуй‚ единственное‚ использующее дробилку целенаправленно для переработки материала снесенных пятиэтажек в зоне плотной городской застройки.

К особенностям данной конструкции следует отнести наличие качающегося «языка»‚ подвешенного шарнирно на нижней части неподвижной щеки. «Язык» предназначен для ориентирования и оптимальной укладки раздрабливаемого материала на конвейерную ленту.

Однако небольшой (120–150 мм) зазор между лентой отгрузочного конвейера и опорной балкой дизель-генератора создает узкое место‚ в котором арматура застревает‚ образуя пробки из хаотично скрученных мотков проволоки. При этом происходит повышенный износ транспортерной ленты имеханизма ее протяжки. Проблема проталкивания пробок была решена путем создания добавочного рабочего места для оператора‚ вручную извлекающего арматурные мотки с отгрузочного конвейера. Это неизбежная плата за использование дорожной дробилки не по прямому назначению – переработка материала‚ для которого она не была спроектирована.

Интересна конструкция вторичных ленточных конвейеров этой же фирмы‚ оснащенных лишь ведущим и натяжным барабанами без поддерживающих роликов. Вместо роликов вдоль рамы конвейера равномерно установлены подковообразные дуги‚ выполненные из антифрикционного сплава‚ обеспечивающего невысокий коэффициент трения. Благодаря такой дуге (около 150°) удалось повысить корытообразность профиля ленты‚ обеспечив лучшую сцепляемость материала с ее поверхностью. Это‚ в свою очередь‚ дало возможность установить конвейер под углом 32–35° (вместо 17–18°)‚ существенно сократив габариты установки.

Предприятие СУ-175 (г. Москва) также приобрело дорожную щековую установку фирмы Maschinenfabrik Liezen несколько отличной конструкции‚ сбоковым расположением отгрузочного транспортера длиной в 2.0 м. Такой короткий транспортер‚ вполне приемлемый в дорожных условиях‚ потребовал существенной модернизации всей конструкции для использования встационарных условиях переработки строительных отходов.

Большой интерес вызывает эксплуатация мощной дорожной дробилки TRACK-404 австрийской фирмы Hartl ‚ мобильно работающей как нареконструкции дорожного полотна‚ так и стационарно перерабатывающей на постоянном месте своей дислокации строительные отходы. Дробилка интенсивно эксплуатируется с 1998 года московским предприятием «Рецикл материалов». Рабочий вес установки – 42 тонны‚ она способна перерабатывать строительный лом размером до 700 мм с паспортной производительностью 250 тонн в час. На гусеничном шасси смонтирован приемный бункер емкостью 8 м3‚ регулируемый вибрационный питатель‚ предварительный вибрационный грохот‚ отсеивающий мелкую фракцию‚ роторная дробилка‚ дизель-генератор с гидросистемой управления исполнительными механизмами‚ отгрузочный транспортер‚ магнитный сепаратор‚ пост управления. Привод дробилки – клиноременная передача непосредственно от дизеля. Все остальные механизмы получают вращающий момент от регулируемых гидромоторов единой гидросистемы. В комплект оборудования входит и отдельно стоящий на раме двухситовой грохот с тремя отгрузочными транспортерами‚ которые также приводятся в действие отединой гидросистемы. При всей неоспоримой прогрессивности использования гидросистем данная конструкция выявила и ее реальный недостаток в условиях эксплуатации в холодное время года. Так как грохот сконвейерами находится на существенном удалении от центральной гидросистемы‚ то запуск и эксплуатация дробилки при низких температурах затруднительны.

Распределение мощности от гидросистемы на TRACK-404 рассчитано таким образом‚ что исключает возможность работы дробилки и другого технологического оборудования при движении самого комплекса. Однако модели‚ выпущенные фирмой в прошлом году‚ позволяют одновременно идвигаться комплексу‚ и перерабатывать строительные отходы. Хотя возникает сомнение в необходимости такого совмещения операций‚ так как загрузить в бункер несколько кубометров строительного лома «на ходу» представляется крайне сомнительным.

Ввиду двойного назначения рассматриваемый комплекс оснащен двумя различными комплектами рабочих органов – бил. Одни била предназначены для работы с асфальтовыми отходами‚ другие ориентированы на работу сбетоном и железобетоном.

Здесь же уместно остановиться и на особенностях эксплуатации дробилок при работе с асфальтом. (Данная дробилка использовалась при переработке дорожного полотна Ленинского проспекта в Москве). При дроблении последнего (если он не совсем древний и ломкий) дробимая камера покрывается маслянистым слоем‚ а все неровности и технологические полости для крепления бил «намертво» закупориваются дегтевыми субстанциями. Обычные резьбовые соединения‚ крепящие ударные била иотбойные плиты‚ превращаются в трудноразъемные. Реальным способом снизить это негативное воздействие является интенсивный полив асфальта водой еще в приемном бункере‚ что используется на этих же машинах приихэксплуатации в США.

На примере данной машины также необходимо остановиться на обычной проблеме‚ возникающей при перепрофилировании дорожной дробилки встационарно расположенную для дробления строительного лома.

Речь идет об эффекте просыпи мелкой фракции и из приемного бункера‚ исотгрузочного транспортера под дно комплекса. Объем этой просыпи при интенсивной работе дробилки составляет десятки килограммов в час. Но если при движущейся дробилке эта просыпь остается на дороге незаметной полосой‚ то при стационарном расположении агрегата она образует быстрорастущие конусы материала под его дном. В условиях влажной иморозной погоды эти конусы становятся реальным препятствием‚ смерзаясь и зачастую разрезая транспортерную ленту по ее длине. Одним из главных условий адаптации дорожной дробилки к стационарному использованию является работа по безусловной изоляции транспортных потоков материала в дробилке и исключение возможности просыпи мелких фракций.

С точки зрения борьбы с просыпью‚ как образцовую стоит упомянуть новинку немецкой фирмы Teltomat – широко известной в России своим оборудованием для производства дорожного покрытия. Стационарный комплекс COBRA-300 (Рис.1.) выполнен по классической схеме: вибрационный питатель‚ роторная дробилка‚ вибрационный эвакуационный лоток‚ магнитный сепаратор.

Существенным отличием данной установки является высокая степень ееавтоматизации. Так‚ управление положением отбойных плит дробилки осуществляется компьютером в зависимости от характеристик исходного материала и требуемого товарного щебня.

Попутно следует отметить эту конструкцию как наиболее насыщенную технологическими новинками‚ исключающими просыпь материала иорганизующими ее 100-процентный сбор‚ а также обеспечивающую обеспыливание дробильных камер за счет использования туманообразующих гидросистем с давлением воды 200 (!) атмосфер.

Последнее обстоятельство‚ в свою очередь‚ требует высокой очистки воды исоответствующей культуры производства. На практике предприятию «Экотехпром»‚ эксплуатирующему эту установку‚ пришлось поставить отдельную емкость для отстаивания воды и ее естественной очистки‚ только после которой вода поступает в прецизионные форсунки для распыления водяного тумана.

Реальной проблемой на площадке по переработке строительных отходов является разрушение негабаритных кусков материала‚ образованных присносе зданий или при взломе дорожного полотна. Практически только наоборудовании скандинавской фирмы Nordberg эта проблема решена кардинально. Для борьбы с негабаритными кусками на верхней площадке щековой дробилки Lokotrak (Рис.2.) установлен манипулятор с гидромолотом.

Гидромолот выполнен финской фирмой Rammer. При попадании негабаритных кусков в камеру дробления предусматривается остановка щековой дробилки и раздрабливание материала гидромолотом непосредственно в камере дробления.

Японские производители дробильной техники представлены на европейском рынке фирмами Komatsu и Nakayama. Первая представлена типоразмерным рядом в семь машин на гусеничном ходу‚ пять из которых оборудованы щековыми дробилками‚ а две – роторными. Причем‚ что характерно‚ роторные дробилки ориентированы на среднее дробление (макс. размер куска 500х500х200)‚ а щековые дробилки позволяют принять кусок длиной до1200 мм.

Бункерное хозяйство оборудовано как вибрационными‚ так и пластинчатыми питателями. Установки оснащены двигателями Komatsu с прямым впрыском топлива и турбонаддувом‚ позволяющими достигать скорости передвижения до 3 км час.

На прошедшей в сентябре 2000 года в Голландии всемирной выставке оборудования для сноса и переработки строительных отходов европейское отделение Komatsu продемонстрировало новый дробильно-сортировочный модуль BR 350 JG (Рис.3).

Установленный на гусеничном шасси комплекс‚ состоящий из вибрационного питателя с предварительным отсевом мелочи‚ щековой дробилки‚ отгрузочного транспортера и магнитного сепаратора‚ обладает паспортной производительностью 47–160 т\ч в зависимости от крупности и прочности дробимого материала.

Удачная компоновка позволила снизить высоту расположения загрузочного бункера до 3‚1 м‚ что позволяет производить загрузку материала фронтальным погрузчиком без создания дополнительного пандуса.

Следует отметить повышенные меры безопасности на установке‚ практически исключившие возможности электротравматизма. Все системы управления гидравлические‚ включая управление самой дробилкой. Новинкой следует признать установку постоянного магнита в магнитном сепараторе вместо обычно используемого электромагнита. Эта замена позволила радикально улучшить электробезопасность всей установки в целом.

Компания Nakayama – широко известный мировой производитель горнорудного оборудования для переработки асфальта и строительных отходов предлагает два оригинальных комплекта оборудования.

Первый – машины 30-тонного класса на гусеничном ходу с щековой дробилкой либо с вибрационным питателем и предварительным грохотом NC 320G\420G ‚ NC 420GX ‚ либо выполненный по упрощенной схеме спластинчатым питателем NC 320\420 (Рис. 4). Эти машины предлагается использовать в качестве первичной дробилки.

Модуль NVA 32\42 – это установленный на гусеничном ходу комплекс извибрационного ситового грохота и вторичной щековой дробилки‚ гарантирующей додрабливание больших кусков материала. (рис. 5)‚ поступающего после первичного дробления.

Производитель особо обращает внимание на эту дорожную установку как наспособную перерабатывать асфальтовый лом при любой жаре.

Совершенно неожиданное техническое решение представлено этой фирмой для работ небольшого объема при переработке отходов. Создан комплект мини-оборудования‚ каждый на отдельном гусеничном шасси. На рис. 6 представлены щековая дробилка MC140P ‚ роторная дробилка MF2 ивибрационный грохот MS3.

Такой набор оборудования представляет собой законченный комплекс для получения вторичного продукта высокого качества. Об опыте работы с этими машинами на территории РФ авторам статьи не известно.

Фирма Krupp Fordertechnik предлагает серию из 11 типоразмеров роторных агрегатов‚ установленных на стационарных рамах или передвижных шасси.

Агрегаты снабжены вибрационным питателем с перфорированным днищем для отбора мелкой фракции‚ магнитным сепаратором‚ двумя конвейерами (боковым и отгрузочным) и автономным дизель-генератором.

На московской выставке Mos-Con фирма представляла самую маленькую модель CO-3C-80/100G (Рис. 7)‚ рассчитанную на прием кусков материала размером не более 450 мм.

Для приема и дальнейшего транспортирования готового материала‚ вылетающего из камеры дробления со значительной скоростью (30–40 м/с)‚ под роторной дробилкой установлен вибрационный питатель‚ унифицированный с питателем приемного бункера.

Дизель-генератор в данной модели расположен под приемным бункером‚ чторезко сокращает габариты агрегата по сравнению с конкурентными моделями схожего типоразмера.

Необходимо упомянуть и еще одну немецкую фирму‚ энергично идущую нароссийский рынок. Фирма Kleemann Reiner предлагает семейство мобильных и стационарных дробильных комплексов (Рис. 8)‚ собранных поуже рассмотренным выше схемам. Обращают внимание на себя значительные размеры предварительного грохота‚ что свидетельствует овысокой степени подготовки материала‚ а значит о снижении энергозатрат на основное дробление.

Совершенно особое место в оборудовании для ресайклинга занимает ударно-валковая дробилка фирмы Westfalia and Braun. Эта дробилка‚ спроектированная исключительно для горных и даже шахтных условий‚ известна в мире ресайклинга как агрегат‚ передробивший историческую Берлинскую стену без ее предварительного измельчения‚ попанельно.

После катастрофического землетрясения в Кобэ (Япония) также были приобретены такие машины для оперативного дробления сотен тысяч тонн переломанного бетона (Рис.9).

Главной характеристикой дробилки (типоразмер SB1215) является уникальный размер входного куска –1400х800х5000 мм. Это практически исключает необходимость предварительной подготовки материала‚ а значит и сокращает расходы на приобретение экскаватора с дробителем.

Еще одним несомненным достоинством этой дробилки является низкий уровень загрузки материала – всего 1 м над землей. Это попутно решает несколько обычных проблем загрузки: погрузчику не надо поднимать ковш‚ при этом экономится топливо‚ сокращается рабочий цикл и повышается производительность оборудования.

Такой уровень загрузки позволяет вообще исключить из технологической схемы погрузчик – материал может подаваться непосредственно из кузова автосамосвала.

Материал‚ поступив на лоток цепного питателя‚ под действием его ползущих брусьев затягивается под вращающийся ударный ротор‚ где ираздрабливается.

Камнем преткновения любой дробилки является попадание в камеру дробления либо негабарита‚ либо недробимого материала. В данной конструкции эта проблема удачно решена за счет включения в электрическую цепь управления конвейером процессора‚ получающего управляющие сигналы от датчика натяжения цепи конвейера.

В случае заклинивания материалом цепи конвейера датчик сообщает об этом процессору‚ который сначала останавливает конвейер‚ а затем включает его задний ход примерно на 1 м. После этого конвейер заново подает материал вкамеру дробления‚ и так продолжается до тех пор‚ пока материал наконвейере не расположится нужным образом.

ЗАО «Армстрой» спроектировало на основе использования данной дробилки специализированную линию по переработке строительных отходов от сноса пятиэтажек. Создание подобной линии позволило бы реально утилизировать сотни тысяч тонн отходов‚ которые ныне захораниваются на загородных полигонах.

Рассмотренные выше конструкции предназначены для специализированного использования‚ хотя и имеют зачастую характер двойного назначения: и для дробления отходов от дорожного полотна‚ и для переработки строительных отходов от сносимых зданий.

По мнению вице-президента Экологического комитета Европейского парламента Александра Д’Роо‚ изложенного на конференции 2000 года Европейской ассоциации по технологиям разрушения‚ величина перерабатываемых в Европе строительных отходов к 2005 году должна возрасти до 50–75 процентов (при нынешних 20%).

Такие перспективы обеспечивают гарантированное развитие рассмотренному сектору строительного оборудования‚ а его пользователям – надежные и увеличивающиеся объемы работ в ближайшем будущем.

Список использованной литературы

1. Мансуров И.З., Бромберг А.И. Ломоперерабатывающее оборудование. Обзор. – М.: НИИМАШ, 1982. – 96 с.

2. Вторичные материальные ресурсы черной металлургии. Справочник в 2-х т. т.1: Лом и отходы черных металлов и огнеупорных материалов / под ред. Хомского Г.С. – М.: Экономика, 1986. – 229 с.

3. Морозов С.И. Оборудование для переработки легковесного лома. – М.: Металлургия, 1982. – 232 с.

4. Справочник по чугунному литью / под ред. Гиршовича Н.Г. – Л.: Машиностроение, 1978. – 758 с.

5. Высококачественные чугуны для отливок / под ред. Александрова Н.Н. – М.: Машиностроение, 1982. – 222 с.

6. Шевелева Л.Н., Метушевская В.И. Качество стали и влияние на него использования лома (по материалам Европейской экономической комиссии ООН) – М.: Машиностроение, 1995. – 176 с.

7. Валеев В.Х., Сомова Ю.В., Авдеева М.В. Разработка способа переработки замасленной окалины прокатного производства / Межрегиональный сб. науч. тр.: Теория и технология металлургического производства. Вып. 7. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. – С.150-152.

8. Вторичные материальные ресурсы черной металлургии. Справочник в 2-х т. т.2: Шлаки, шламы, отходы обогащения железных и марганцевых руд, отходы коксохимической промышленности, железный купорос / под ред. Смирнова Л.А. – М.: Экономика, 1986. – 344 с.

Размещено на Allbest.ru