Песок является непременной составляющей практически всех строительных материалов. Рост темпов строительства дорог, производства железобетонных конструкций обусловил рост по-требности в строительном песке. Однако добыча природных песков часто приводит к нарушению экологии регионов, экосистемы берегов рек, размыву пляжей, образованию оползней, выходу грунтовых вод на поверхность и другим неблагоприятным факторам. Так, например, по данным Крымской академии наук забор песчано-гравийного материала на Южном берегу Крыма приво-дит к исчезновению песчаных пляжей курорта, активизирует разрушительные набеги волн и спо-собствует активизации оползневых процессов (около 350 оползней).
При разработке карьера организации платят налог на добычу и проводят мероприятия по охране окружающей среды. Однако вред, нанесенный экологии не поддается денежному исчис-лению. В ряде стран мира добыча природного песка вообще запрещена.
В то же время огромное количество образуемых при переработке горных пород отсевов дробления, которые используются не в полной мере и зачастую относятся к отходам производст-ва, складируются в отвалах и также приводят к загрязнению окружающей среды.
Таким образом, производство искусственных песков посредством переработки отсевов дробления горных пород позволяет улучшить как экологическую обстановку, так и экономиче-ские показатели предприятия, поскольку из отходов производства изготавливаются товарные продукты.
В настоящее время искусственные пески уже успешно применяются в производстве строи-тельных материалов. Причем качество материалов на основе искусственного песка в большинст-ве случаев оказывается выше, чем качество аналогичных материалов на основе природного песка.
К сожалению, в настоящее время, не смотря на очевидные преимущества применения ис-кусственных песков, большинство производителей продолжают добычу и использование природ-ного песка, возможно из-за незнания современных технологий.
Так в чем же преимущества в свойствах искусственных песков перед природными?
Свойства искусственных песков значительно зависят от способа их получения, т.е. от вида используемого измельчительного оборудования. Так, например, при измельчении в конусных дробилках, где разрушение происходит посредством раздавливания, содержание частиц пластин-чатой и игловатой формы (лещадность) материала может достигать 90%. Оптимальная кубовид-ная форма частиц материала (лещадность не более 10-15%) достигается в дробилках ударного принципа действия. Форма частиц песка-наполнителя в свою очередь определяет качество строи-тельных материалов, изготавливаемых на его основе.
Магнитогорским государственным техническим университетом совместно с УП «НПО «Центр» были проведены исследования свойств бетонных изделий, изготовленных с использова-нием песка, измельченного в конусно-инерционных (КИД) и центробежно-ударных дробилках (ДЦ).
На рисунке 1 представлены результаты измерения значений прочности при изгибе и при сжатии мелкозернистых бетонов, изготовленных при нормальном твердении и пропаривании на основе речного песка, а также песка, полученного измельчением в конусно-инерционной и в цен-тробежно-ударной дробилке.

Из рисунка видно, что прочность при изгибе мелкозернистого бетона на основе дроблено-го на центробежно-ударной дробилке песка на 36 % превосходит аналогичный показатель для бе-тона на основе речного песка. Бетон на основе песка, дробленого в конусно-инерционной дро-билке имеет превышение в прочности на 29 %. Аналогичное соотношение имеет место и для по-казателей прочности мелкозернистых бетонов при сжатии.
Фракционирование порошка-заполнителя также является одним из перспективных направлений повы-шения качества строительных мате-риалов, поскольку природные пески, а также пески, полученные путем дробления камня, в ряде случаев не обладают необходимым фракцион-ным составом. Они имеют широкий диапазон распределения частиц по размерам и содержат пылевидную фракцию, что снижает эффектив-ность упаковки частиц, вызывает внутреннюю трещиноватость, при этом снижается прочность и морозо-стойкость изделий.
При производстве строитель-ных материалов максимальная их прочность соответствует наиболее плотной упаковке частиц песка, ко-торая достигается при оптимальном соотношении соответствующих фракций.
Нашими специалистами были проведены работы по изучению свойств мелкозернистого бетона, полученного на основе фракционированного песка.
Для разделения песка использовались каскадно-гравитационные классификаторы произ-водства УП «НПО «Центр» и ЗАО «Урал-Омега», которые позволяют разделять материалы на заданные фракции в диапазоне крупности от 0,16 до 5,0 мм на 2, 3 или 4 фракции. Разделение ма-териала в таких классификаторах происходит за счёт взаимодействия поля гравитационных сил и воздушного потока. В конструкции оборудования реализована каскадная система сепарации, ко-гда процесс классификации носит повторяющийся характер, что позволяет добиться высокой точности разделения и стабильности получаемого гранулометрического состава.
На рисунке 2 представлены полученные значения прочности при изгибе и при сжатии мелкозернистых бетонов на основе речного, дробленого нефракционированного и фракциониро-ванного песка, изготовленных при нормальном твердении, с применением термической обработ-ки (ТО), а также при нормальном твердении и с термической обработкой. Как видно из приве-денного рисунка, фракционированные пески позволяют получить бетон, превосходящий по сво-им характеристикам бетон на речном и дробленом нефракционированном песке.
Кроме того, так как вследствие оптимального зернового состава происходит уменьшение пустотности песка, это позволяет снизить расход цемента в производстве бетона и, следователь-но, себестоимость готового продукта.

На рисунке 3 представлены результаты расчета расхода цемента на единицу прочности бе-тона, демонстрирующие явное преимущество фракционированных песков. Для получения едини-цы прочности (1 МПа) бетона на дробленом фракционированном песке требуется цемента на 19 % меньше по сравнению с бетоном на речном песке и на 17 % меньше – по сравнению с бетоном на дробленом нефракционированном песке.
Способы переработки отсевов дробления горных пород для получения товарной продук-ции (искусственных фракционированных песков) существенно зависят от способа получения от-сева:
1) Переработка отсевов горных пород, полученных посредством измельчения в центро-бежно-ударных дробилках не требует дополнительного дробления, поскольку материал, полу-чаемый на центробежно-ударных дробилках уже обладает высоким качеством: лещадность не бо-лее 10-15%, высокая прочность, стабильный гранулометрический состав.
Данный способ переработки отсевов дробления является наиболее экономичным и удоб-ным поскольку для получения высококачественных строительных песков материал должен прой-ти только стадию разделения на фракции. Для этих целей используются грохоты (для разделения фракций материала крупностью › 5мм) и воздушные классификаторы (для получения фракций крупностью ‹ 5 мм).
Причем фракционирование мате-риала рекомендуется проводить непо-средственно после дробления на дро-бильно-классифицирующих комплексах, которые представляют собой систему агрегатов (центробежно-ударные дро-билки, каскадно-гравитационные клас-сификаторы и др.), скомпанованных и интегрированных оптимальным обра-зом, обеспечивающих высокие показате-ли работы и не требующих создания до-полнительных систем инфраструктуры. В настоящее время такие комплексы уже созданы специалистами УП «НПО «Центр» и ЗАО "Урал - Омега" и успеш-но эксплуатируются на многих предпри-ятиях. После переработки отсевов на дробильно-классифицирующем ком-плексе можно получить мелкий щебень,
 строительные пески заданного модуля крупности и фракционного состава, наполнители и другие материалы.
Установка такого дробильно-классифицирующего комплекса позволяет получить в год около 200 тыс. тонн товарной продукции
2) Переработку отсевов дробления, полученных в конусных дробилках, также можно про-водить посредством разделения материала на фракции. Однако такой материал имеет невысокие потребительские свойства: низкая прочность, высокая лещадность.
Для получения строительных песков высокого качества перед фракционированием мате-риал необходимо предварительно гранулировать в центробежно-ударной дробилке при низких скоростях удара, что позволит повысить качество получаемого материала при этом не переиз-мельчив его.
3) И, наконец, третий, самый неблагоприятный случай, когда при переработке горных по-род отсевы дробления складируются в отвалах. Как правило, такой материал обладает высокой влажностью. Следовательно, перед переработкой таких отсевов материал должен пройти слож-ные и энергоемкие процессы сушки, требующие значительных дополнительных расходов. Одна-ко вместе с тем, если проводить классификацию материала по границе разделения более 1 мм, переработка отсевов вполне осуществима и без сушки. В любом случае,  стоимость готовой то-варной продукции (строительный песок заданного модуля крунпости, мелкий кубовидный ще-бень и др.) после переработки таких отсевов оказывается выше, чем затраты на ее производство.
В последние годы наблюдается стремительный технологический прогресс в строительной индустрии, повышаются требования к качеству строительных материалов и готовых изделий. В современном мире в условиях высокой конкуренции на рынке знание современных промышлен-ных технологий – ключ к успешному развитию предприятий отрасли.
Однако, в большинстве случаев развитие промышленных технологий приводит к истоще-нию природных ресурсов и нарушению экологии. Поэтому прогресс в области защиты природы является не менее важным, чем технологический прогресс.
Рассмотренная в этой статье технология переработки отсевов дробления горных пород для получения высококачественных строительных песков является примером технологии, которая позволяет как улучшить качество строительных материалов, так и решить многие современные проблемы экологии.

Скачать файл.