Характеристика сырья для производства керамических строительных изделий (стр. 2 из 7)

К основным глинообразующим минералам относится: каолинит, монтмориллонит, гидрослюда и некоторые Другие.

Глинообразующие минералы в основном представляют собой водные силикаты глинозема, содержащие окислы кремнезема и железа, а также сульфаты, карбонаты и растворимые в воде соли различных металлов, характеризующиеся размерами частиц менее 5 мк.

В состав глин может входить только один минерал, что характерно в основном для огнеупорных глин. Такие глины называются мономинеральными. Если в состав глин входит несколько минералов (такое строение имеют легкоплавкие глины), их называют полиминеральными.

Глины, сложенные каолинитом, имеют следующие характерные особенности. Они слабо набухают в воде и почти не реагируют на кислоту. Если в глине содержится только каолинит, глины называют каолином.

Глины, сложенные монтмориллонитом, сильно набухают в воде и весьма пластичны. Если в глинах содержатся только одни монтмориллонитовые минералы, в технике такие глины называют бентонитом.

Глины, сложенные гидрослюдами, имеют среднюю пластичность.

Из минералов-примесей наиболее часто в глинах встречается кварц, известняк и доломит.

Кварц находится в глинах в виде окатанных зерен или частиц неправильной формы. Являясь отощающим материалом, кварц влияет на сроки сушки керамических изделий. Повышенное содержание кварца ухудшает прочность изделий.

Известняк и доломит, содержащиеся в глинах в виде крупных зерен, являются вредными примесями. Они способствуют появлению трещин после обжига изделий, а иногда полному их разрушению. Если частицы этих минералов тонкодисперсны и равномерно распределены в массе, то при содержании даже до 25% они не вызывают трещин, однако уменьшают пластичность и огнеупорность глин.

Технологические свойства. Глины обладают целым рядом ценных технологических свойств — пластичностью, связанностью, способностью давать при сушке воздушную усадку, а при обжиге — огневую усадку, огнеупорностью и спекаемостью. Наиболее важным свойством глины является ее пластичность.

Основные сведения о глиняном карьере и его разработке

Глину для производства керамических изделий добывают открытым способом в карьерах. Карьер представляет собой систему открытых выработок. Очертания карьера в плане зависят от глубины и формы залегания глины и характера рельефа местности.

При разработке глины участки разбивают на ряд горизонтальных слоев, которые разделяют наклонными въездами. Каждый такой слой называется уступом. Высота уступа зависит от состава глин и применяемых методов разработки.

Пласт представляет собой массив осадочной горной породы, имеющей значительную длину и ширину и ограниченный двумя параллельными плоскостями напластования.

Мощность (толщина) пласта — это кратчайшее расстояние между кровлей (верхом) и почвой (низом) пласта.

В каждом уступе различают следующие элементы: откос, верхнюю и нижнюю площадку и бровку.

Откосом уступа называется наклонная или вертикальная рабочая поверхность уступа, ограничивающая его со стороны выработанного пространства. Площадками уступа называют: верхней — горизонтальную часть поверхности уступа, ограничивающую его по высоте, и нижней — нижнюю горизонтальную часть поверхности уступа (подошва). Бровкой уступа называют линию пересечения откоса уступа с его верхней или нижней площадкой.

Поверхность уступа, являющаяся непосредственно объектом горных работ и перемещающаяся по мере разработки, называется забоем уступа.

Параллельные полосы, на которые для разработки разделяют уступ по ширине, разрабатываемые каждая при неизменном для нее положении транспортного забойного пути, называют заходками.

Подготовленная для разработки часть заходки по ее длине называется фронтом работ уступа.

Угол, образованный линией откоса борта карьера с проекцией этой линии на горизонтальную плоскость, называется углом откоса.

Подготовительные и вскрышные работы в глиняном карьере

Технология подготовительных и вскрышных работ включает две операции: вскрышные работы (рис. 7, а) и расчистку поверхности от кустарников, деревьев, пней (рис. 7, б).

В состав вскрышных пород входит растительный слой, подзол, а также наслоение песка с каменистыми включениями.

Поверхность следует расчищать за один-два года до начала разработки карьера, для того чтобы корни растений успели сгнить, что значительно облегчает вскрышные работы. Обычно для очистки поверхности применяют кусторезы, корчеватели и рыхлители.

Серийно изготовляют кусторезы, применяемые как навесное оборудование к трактору. Рабочий орган кустореза представляет собой клинообразный отвал, заканчивающийся в нижней части режущими ножами. При погружении отвала в грунт эти ножи срезают деревья и кустарники, а затем укладывают по обе стороны от полосы проходки машины.

Для корчевания крупных пней, валки деревьев диаметром до 35 см, срезки кустарников и рыхления почвы применяют навесные корчеватели, которые снабжены приспособлениями для вытаскивания корней из земли.

С помощью бульдозера можно удалять растительный слой, корчевать пни и валить деревья.

Рис. 7. Схема ведения подготовительных работ на карьере: а — производство вскрышных работ бульдозером, б — расчистка поверхности от пней и кустарников корчевателем; 1, 2 — глина, 3 — песок, 4 — вскрышный слой, 5 — подошва забоя

Рыхлят глину для защиты от промерзания и естественной просушки прицепными и навесными рыхлителями.

Как правило, вскрышные работы проводят бульдозерами и скреперами.

Разработка глин в карьере

Глину в карьерах разрабатывают валовым и селективным методами. При валовой разработке глину добывают одновременно из нескольких пластов. Селективная разработка заключается в раздельной выемке пластов глин.

Выбор механизмов для добычи глин зависит от геологических условий, физико-механических свойств добываемого сырья и способа его выемки. Наибольшее применение для разработки глин нашли многоковшовые (рис. 8, а), одноковшовые (рис. 8, б) и роторные (рис. 8, в) экскаваторы.

Многоковшовые экскаваторы наиболее эффективны для разработки глин валовым методом.

Многоковшовым экскаватором разрабатывают забои, расположенные со стороны откоса уступа. В процессе черпания глин экскаватор передвигается вдоль уступа. Фронт работ принимается прямолинейным с выдержанной мощностью разрабатываемой толщи и с относительно постоянной длиной.

Рис. 8. Разработка глины: а—многоковшовым экскаватором, б—одноковшовым экскаватором, в — роторным экскаватором

Многоковшовые экскаваторы могут работать веерным (радиальным) и параллельным способами резания как верхним, так и нижним черпанием (рис. 9, а, б, в).

Рис. 9. Схемы резания глин многоковшовым экскаватором: а — параллельное при верхнем черпании, б — параллельное при нижнем черпании, в — веерное при нижнем черпании

Способом радиального резания (только при нижнем черпании) разрабатывают месторождения однородных по составу глин, не требующих перемешивания отдельных слоев во время добычи. Способом параллельного резания вырабатывают одновременно все слои, что позволяет при одинаковой мощности слоев по всему фронту карьера получать однородную смесь глинистого сырья.

Добыча глины роторным экскаватором

Различают работу экскаватора с черпанием из глубины выемки и черпанием с верха откоса.

При черпании глины из глубины выемки экскаватор располагается на поверхности уступа над разрабатываемыми глинами. Ковшовая рама устанавливается под некоторым углом к уступу.

При радиальном черпании экскаватор, находящийся на краю забоя, черпает глину с его склона во время передвижения взад и вперед вдоль забоя. Ковши срезают небольшой слой глины (5—6 см) по всей длине уступа, а затем ковшовая рама опускается в глубь забоя на величину, равную толщине срезаемого слоя. Перемещение рамы вниз происходит за счет вращения вокруг шарнирной оси.

После того как угол наклона поверхности забоя доходит до установленного предела, экскаватор перемещается на следующую стоянку.

При радиальном перемещении рамы черпание происходит не по всей длине ковшовой рамы. Этот способ используют при наличии однородного сырья и не применяют при разработке забоя, сложенного разнородными слоями глины.

Работа с нижним черпанием более производительна, чем с верхним, так как коэффициент наполнения ковша в первом случае на 15—20% выше.

При параллельном черпании угол наклона ковшовой рамы соответствует предельному углу откоса забоя. Черпание происходит одновременно по всей толщине ископаемого. Для работы экскаватора по этому методу между рабочей частью и плечом рамы вставляется промежуточное звено, представляющее собой отрезок ковшовой рамы.

Одноковшовые экскаваторы применяют чаще всего в карьерах, где глина однородна по всей глубине залегания пласта. Экскаватор черпает глину ковшом емкостью от 0,5 до 2 мм и передает ее в транспортные средства. При использовании конвейерного транспорта глину грузят на конвейеры через погрузочные бункера, емкость которых должна быть не менее 1,5—2-кратной емкости ковша экскаватора.

Роторные экскаваторы чаще всего применяют при селективной добыче глин.

Разработку глины ведут сверху вниз. При вращении роторного колеса ковши входят в слой глины и отделяют полоску (стружку) глины. В зависимости от плотности глин толщина стружки может быть 50—200 мм.

Последовательно обрабатывая каждый слой, роторное колесо опускается до подошвы уступа, т. е. на его полную мощность.