Производство минерального порошка

Современное производство минерального порошка

Гаркави М.С.

Рост интенсивности движения и увеличение осевой нагрузки от транспортных средств на дорожные одежды предъявляют повышенные требования к транспортно-эксплуатационным показателям асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог.

Основными эксплуатационными свойствами дорожного покрытия являются его трещиностойкость и морозостойкость, которые определяют долговечность асфальтобетона и зависят от его структуры. Важнейшим компонентом асфальтобетонной смеси является минеральный порошок, без которого невозможно получить асфальтобетон, минимально отвечающий требованию ГОСТ 9128. Минеральный порошок является не только гранулометрической добавкой, но также структурирует битум и образует с ним асфальтовое вяжущее, которое во многом обусловливает прочность, плотность, теплостойкость и долговечность асфальтобетона.

Как показывает практика дорожного строительства, асфальтобетон с минеральным порошком служит дольше. Он характеризуется в частности более высокими значениями длительной водостойкости и ряда других показателей (сдвигоустойчивостью и трещиностойкостью), предопределяющих долговечность покрытия.

Как известно, минеральный порошок представляет собой продукт тонкого измельчения карбонатных пород (известняков, доломитов, доломитизированных известняков, металлургичесих шлаков и др.). Традиционным аппаратом для получения минерального порошка является шаровая мельница, для которой характерно высокое энергопотребление и значительные эксплуатационные затраты. Кроме того, ключевым показателем минерального порошка помимо его гранулометрического состава, является форма получаемых зерен. Форма зерен минерального порошка влияет на удобоукладываемость и уплотняемость смеси, а также на механические свойства асфальтобетона. Для минерального порошка, полученного в шаровой мельнице характерна окатанная форма зерен, что снижает сопротивление асфальтобетонной смеси возникновению остаточных деформаций.

В то же время угловатые зерна с высокой шероховатостью поверхности находятся во взаимном зацеплении, чем округлые зерна, а также прочнее связываются с битумом, что, в конечном итоге способствует повышению физико-механических характеристик асфальтобетона.

Получение минерального порошка с изометричными угловатыми частицами обеспечивается при использовании центробежно-ударных мельниц. Измельчение в этих мельницах основано на механическом разгоне твердых частиц и осуществляется путем сво­бодного удара частиц о неподвижную преграду, возможно взаимное соударение частиц (рисунок 1). Совокупность таких измельчающих воздей­ствий и наличие встроенного воздушного классификатора определяет узкий гранулометрический состав полученного продукта, одинаковую форму частиц с высокой дефектностью. За счет изменения скорости и направления движения воздушных потоков в зоне измельчения и в классификаторе можно в достаточно широких пределах регулировать размер частиц получаемого материала.

Существенное улучшение физико-механических и эксплуатационных свойств асфальтобетона может быть достигнуто в результате физико-химической активации минерального порошка. Особенностью активированных порошков является их пониженная пористость что в свою очередь способствует существенному уменьшению битумоемкости асфальтобетонов. Активированный минеральный порошок обладает свойствами гидрофобного материала и практически не смачивается водой.

Наибольший эффект может быть получен путем совмещения физико-химической обработки с механическими воздействиями, т.к. при этом активирующий состав наносится в наиболее подходящий момент, когда химическая активность образованных поверхностей максимальна.

При изготовлении активированного минерального порошка в шаровой мельнице процесс измельчения осуществляется совместно с активирующей добавкой, состоящей из битума и ПАВ. Такой способ производства требует разогрева до 120…150оС и поддержания в жидком состоянии композиции из битума и ПАВ, а это увеличивает затраты энергии и усложняет производство активированного минерального порошка.

Рисунок 1. Схема измельчения материала в центробежно-ударной мельнице

Отличительной особенностью центробежно-ударных мельниц является их высокая энергонапряженность (более 10 кВт/кг), что предопределяет осуществление в них процесса механохимической активации измельчаемого материала, т.е. создание структурных микродефектов и активных поверхностных центров. Эти структурные дефекты и активные центры характеризуются избыточной свободной энергией, следовательно, обладают высокой адсорбционной способностью, поэтому именно на них и будет происходить закрепление активирующей добавки.

В ЗАО «Урал-Омега» разработана энергосберегающая технология изготовления активированного минерального порошка в центробежно-ударной мельнице с применением специально разработанного ассортимента жидкой активирующей добавки ГФ-М8, не требующей разогрева. Получаемые этим способом активированные минеральные порошки обладают высокой гидрофобностью и полностью соответствуют требованиям существующих нормативных документов. Следует отметить, что разработанные активирующие добавки позволяют получать активированные минеральные порошки из горных пород и техногенных продуктов различного минерального и химического состава.

Испытания активированного минерального порошка центробежно-ударного измельчения в составе горячей мелкозернистой плотной асфальтобетонной смеси (тип Б, марка I) свидетельствуют об их высокой эффективности (таблица 1).

Таблица 1. – Сравнительные показатели асфальтобетона с различными активированными минеральными порошками

Центробежно-ударные мельницы являются основой измельчительных комплексов различной производительности (рисунок 2), которые могут быть использованы не только в виде полнокомплектной линии по производству минерального порошка, но и в виде технологической линии, входящей в состав асфальтобетонных заводов.

Рисунок 2. Измельчительный комплекс КИ для изготовления минерального порошка

Полнокомплектная линия по производству минерального порошка (в том числе и активированного) включает в себя не только измельчительный комплекс КИ, но и оборудование для предварительной подготовки исходного материала (сушка, дробление, классификация), а также системы аспирации, питатели и емкости для хранения используемых компонентов и готовой продукции.

Высокая степень автоматизации, принцип работы линии с постоянным контролем технологических режимных параметров с системой обратной связи позволяет создать современное производство минерального порошка с гарантированными нормативными характеристиками.

Скачать статью () в PDF

Минеральный порошок (известняковый) неактивированный

Порошок минеральный является важной активной структурной составной частью асфальтобетона. Благодаря своей развитой поверхности, адсорбирующей на себя большую часть битума, минеральный порошок придаёт асфальтобетону необходимые свойства, т. е. механическую прочность, способность к упругим и пластическим деформациям, что существенно улучшает качества дорожного покрытия, увеличивает срок его службы и дает значительную экономию при эксплуатации. Срок годности минерального порошка не ограничен.

Производство минерального порошка основано на дроблении и тонком измельчении известняков и доломитов, а так же твёрдых отходов промышленного производства. Основная область применения минерального порошка — изготовление искусственного асфальта на асфальтобетонных заводах, где минпорошок служит в качестве заполнителя, повышающего вязкость и клеящую способность битума.

Минеральный порошок, благодаря адсорбирующей поверхности поглощает в себя существенную часть нефтяного битума, придавая асфальтобетону требуемые характеристики: прочность и устойчивость к деформациям. Благодаря этому, качество получаемого асфальтобетона, а по сути и всего будущего дорожного покрытия, существенно повышается.

Минеральный пророшок производится в соответствии с ГОСТ 512129—2003. Стандарт распространяется на активированные и не активированные минеральные порошки, изготовляемые из известняков, доломитов, доломитизированных известняков и других карбонатных горных пород и применяемые для производства асфальтобетонных смесей. Стандарт не распространяется на минеральные порошки, получаемые из некарбонатных пород и порошкообразных отходов промышленности (пыль уноса цементных заводов и золы уноса ТЭЦ), используемых в качестве минеральных порошков для асфальтобетонных смесей, как это указано в ГОСТ 9128—76.

Производим и продаем минеральный порошок марки МП-1 ГОСТ Р 52129—2003.

Область применения минеральных порошков

Настоящий стандарт распространяется на порошки минеральные, применяемые в качестве компонента асфальтобетонных и других видов органоминеральных смесей, и устанавливает требования к ним и методы их испытаний.

Марка минерального порошка	Вид минерального порошка	Область применения
МП-1	Активированный и неактивированный из карбонатных горных пород	Смеси асфальтобетонные по ГОСТ 9128Смеси асфальтобетонные щебеночно-мастичные по ГОСТ 31015Смеси органоминеральные по ГОСТ 30491
МП-2	Из некарбонатных горных пород и твердых отходов промышленного производства	Смеси асфальтобетонные по ГОСТ 9128 марок II и IIIC меси органоминеральные по ГОСТ 30491
	Порошковые отходы промышленного производства	Смеси асфальтобетонные по ГОСТ 9128 марки IIIC меси органоминеральные по ГОСТ 30491

Порошок минеральный: материал, полученный при помоле горных пород или твердых отходов промышленного производства.

Порошок минеральный активированный: материал, полученный при помоле горных пород или твердых отходов промышленного производства с добавлением активирующих веществ, при помоле битуминозных пород, в том числе горючих сланцев.

Активирующие вещества: смесь поверхностно-активных веществ (ПАВ) или продуктов, содержащих ПАВ, с битумом, рационально подобранная применительно к химической природе сырья для производства минерального порошка.

Порода карбонатная: осадочная порода, состоящая более чем на 50% из одного или нескольких карбонатных минералов, например известняков, доломитов и переходных между ними разновидностей.

Порода некарбонатная: осадочная или изверженная порода, состоящая более чем на 50% из минералов кремнезема, например опок, трепелов, туфов, песчаников, гранитов.

Порошковые отходы промышленного производства: отходы промышленного производства, не требующие измельчения, например золы-уноса и золошлаковые смеси тепловых электростанций, пыль уноса цементных заводов, металлургические шлаки и др.

Классификация минеральных порошков

Порошки в зависимости от показателей свойств и применяемых исходных материалов подразделяют на марки: МП-1 — порошки неактивированные и активированные из осадочных (карбонатных) горных пород и порошки из битуминозных пород. МП-2 — порошки из некарбонатных горных пород, твердых и порошковых отходов промышленного производства.

Технические требования к минеральным порошкам

Порошки должны соответствовать требованиям настоящего стандарта и приготовляться по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке. Показатели свойств порошков должны соответствовать требованиям, установленным в таблице 1. Активированные минеральные порошки должны быть гидрофобными.

Таблица 1 — Показатели свойств порошков минеральных

Наименование показателя	Значение для порошка марки
	МП-1		МП-2
	неактивированный порошок	активированный порошок
Зерновой состав, % по массе: мельче 1,25 мм	Не менее 100	Не менее 100	Не менее 95
» 0,315 «	Не менее 90	Не менее 90	От 80 до 95
» 0,071 «	От 70 до 80	Не менее 80	Не менее 60
Пористость, %, не более	35	30	40
Набухание образцов из смеси порошка с битумом, %, не более	2,5	1,8	3
Водостойкость образцов из смеси порошка с битумом, %, не более	Не нормируется		0,7
Показатель битумоемкости, г, не более	То же		80
Влажность, % по массе, не более	1	Не нормируется	2,5
Примечание — В минеральном порошке, получаемом из горной породы, прочность на сжатие которой выше 40 МПа, содержание зерен мельче 0,071 мм допускается на 5% меньше указанного в таблице.

Порошки в зависимости от величины суммарной удельной эффективной активности естественных радионуклидов А_эфф в горных породах и отходах промышленного производства используют:при А_эфф до 740 Бк/кг — для строительства дорог и аэродромов в пределах территории населенных пунктов и зон перспективной застройки;при А_эфф до 1500 Бк/кг — для строительства дорог вне населенных пунктов.

Требования к материалам

Содержание полуторных окислов (Al2О3 + Fe2O3) в горных породах и промышленных отходах производства, используемых при приготовлении порошков, и в порошковых отходах промышленного производства, используемых в качестве порошков, не должно превышать, % по массе:7.0 — для активированных порошков;1,7 — для неактивированных порошков. В битуминозных породах и горючих сланцах, используемых для приготовления активированных порошков, содержание органического вещества должно быть от 2% до 15% по массе. В твердых промышленных отходах производства, используемых для приготовления порошков, и в порошковых промышленных отходах производства, используемых в качестве порошков, допускается содержание, % по массе:активных СаО + MgO — не более 3;водорастворимых соединений — не более 6. Содержание Р2О5 в фосфоросодержащих отходах промышленного производства, используемых для приготовления порошков, не должно быть более 2% по массе. Потери при прокаливании в твердых отходах промышленного производства, используемых для приготовления порошков, и в порошковых промышленных отходах, используемых в качестве порошков (например, золах-уноса и золошлаковых смесях тепловых электростанций), должны быть не более 20% массы. В качестве активирующих веществ, используемых для производства активированных порошков, применяют:- анионные ПАВ типа высших карбоновых кислот (госсиполовая смола, жировой гудрон, окисленный петролатум, синтетические жирные кислоты и др.), соответствующие установленным в нормативной документации требованиям;- катионные ПАВ типа аминов, диаминов или их производных, соответствующие установленным в нормативной документации требованиям;- нефтяной битум по ГОСТ 22245.

Транспортирование и хранение минерального порошка

Порошок транспортируют в цементовозах, контейнерах, закрытых вагонах-бункерах или упакованными в многослойные бумажные или полиэтиленовые мешки в обычных закрытых вагонах. Для внутризаводского транспортирования порошка следует использовать пневмотранспорт, а также транспортеры, конвейеры и шнеки, закрытые кожухами. Порошки хранят в бункерах или в силосных хранилищах, а порошок, упакованный в мешки, — в закрытых складах. При хранении порошков в силосных хранилищах следует принимать меры против их слеживания — перекачку, аэрирование и т. п.

Гарантии изготовителя минерального порошка

Предприятие-изготовитель гарантирует соответствие порошка требованиям настоящего стандарта при соблюдении условий транспортирования и хранения.

Назад в раздел