اکتشاف و بهره برداري مصالح خرده سنگی

مصالح خرده سنگی ویا همان شن وماسه پرمصرفترین مصالح ساختمانی اند.براي ساختن یک خانه معمولی بین 50 الی 100 تن شن وماسه به صورتهاي مختلف مصرف می شود.حدود 95 درصد آسفالت و 75 درصد بتن را شن وماسه تشکیل می دهند.

نهشته هاي طبیعی شن وماسه در اثر فرسایش و خرد شدن انواع سنگها، حمل ذرات وقطعات حاصله و رسوب آنها در محلهاي مناسب ایجاد می شود.جنس ذرات شن وماسه می تواند هر نوع سنگ و یا کانی و با هر درجه مقاومت فیزیکی و خواص شیمیايي باشد.دانه های شن بیشتر سنگی بوده وکمتر از یک کانی منفرد تشکیل می شود.

دانه های شیلی و یا سنگهای نرم دیگر کمتردر در شن وجود دارند. ماسه ها از نظر سنگ شناسی عمدتا از ذرات کانی، آن هم کانی های سخت ومقاوم نظیر کوارتز و گاه فلدسپات تشکیل شده اند.ذرات در حد رویت چشم تا نوک یک چوب کبریت را ماسه، تا حد نخود را شن و تا حد بادام را ریگ  وبزرگتر را قلوه سنگ می نامند. شن وماسه مصرفی در هر کاربرد خاص، باید از ویژگیهاي فیزیکی ، شیمیايي، مکانیکی و دانه بندي خاصی برخوردار باشد.

در مواردي که مصالح انتخابی حاوي ذرات با ابعاد نامناسب یا آلودگیها و ناخالصی ها باشد، عملیات شستشو و دانه آرايي بر روي آنها انجام می شود. در صنعت، ماسه معمولا به ذرات ریزی که بین الک هاي شماره 4 و 200 قرار می گیرند، اطلاق می شود.

ذرات درشت تر از ماسه و ریزتر از قلوه سنگ (2تا60میلیمتر) گراول نام دارد و در صنعت ما سهواً به آن شن اطلاق می شود.شن نخودي به ذرات 5تا18 میلیمتر که بین الک های شماره 4 و 4/3 اینچ قرار می گیرند اطلاق می شود.

 شن بادامی به ذرات 18 تا 32 میلیمتری که بین الکهاي 4/3 تا یک و یک چهارم اینچ قرار می گیرند گفته می شود.

محصولات معادن شن وماسه به دو صورت به بازار عرضه می شوند.یکی شن وماسه طبیعی که از الک کردن و شستن مصالح دانه ای طبیعی به دست می آید و دیگري مصالح شکسته که از خرد کردن قلوه سنگها یا ذرات و قطعات بزرگ سنگ حاصل می شود.شن وماسه طبیعی اغلب با همدیگر یافت می شوند و در آنها اغلب دانه بندي پیوسته ای از ذرات مشاهده می شود.

متاسفانه به دلیل فراوانی نسبی ، سهولت دستیابی و در نتیجه بهای ارزان این مصالح سهم پیجويي و اکتشاف شن وماسه بسیار ناچیز است و به دلیل عدم بهره برداری صحیح از این منابع، ضمن اتلاف بخشی از سرمایه هاي ملی ، در بسیاري موارد مصالحی نامناسب براي کاربردهاي مهندسی تولید می شود.

کاربردهاي شن وماسه:

2- راه سازي

3- آسفالت

4- بالاست

5- مصالح نفوذپذیر(فیلتر و زهکش در سد)

6- مصالح نفوذناپذیر(آب بندي دیواره مخازن و کانالها)

7- خاکریز(بدنه سدهاي خاکي و بعنوان پرکننده در معادن)

8- مصارف صنعتی نظیر شیشه سازي، ریخته گري، تصفیه آب و..

q      منابع تامین شن و ماسه:

ü      رسوبات آبرفتی جوان

ü      رسوبات یخچالی

ü      رسوبات ساحلی

ü      آبرفتهاي رودخانه اي

ü      رسوبات مخروط واريزه

ü      رسوبات بادي

ü      رسوبات فلات قاره

ü      رسوبات به هم پيوسته

1)      سنگ شکن ژیراتوری :

نخستین سنگ شکن ژیراتوری در سال 1878 میلادی ساخته شده است.اخیرا این سنگ شکن ها نسبت به سنگ شکن فکی توسعه و گسترش بیشتری پیدا کرده اند. از سنگ شکن ژیراتوری معمولا بعنوان سنگ شکن اولیه در تاسیسات بزرگ ودر مواردی که ظرفیت و احتمالا نسبت خرد کنندگی بیشتر از سنگ شکن های فکی مورد نظر باشد استفاده می شود و معمولا در مدارهای باز مورد استفاده قرار می گیرد.

قیمت –سرعت-مدت کار مفید-ظرفیت-قدرت و ضریب خرد کنندگی آن نسبت به سنگ شکن فکی بیشتر و لرزش و فرسایش آن کمتر می باشد.این سنگ شکن از یک بدنه ثابت مخروطی شکل و یک هسته میانی که حرکتی ژیراتوری (حرکتی دورانی در حول محوری که خود جابجا می شود) دارد تشکیل شده است.مواد مورد نظر در فاصله بین بدنه ثابت و متحرک خرد می شود. این سنگ شکن مستقیما توسط کامیون های بزرگ معدنی از چند جهت تغذیه می شود.نسبت خردایش این سنگ شکن 4 الی 5 می باشد. یک سنگ شکن ژیراتوری از قسمتهای زیر تشکیل شده است:

·         سیستم انتقال دهنده قدرت

·         بدنه

·         اجزای انتقال قدرت

·         کلاهک خرد کننده

·         سیستم تنظیم دانه بندی

·         سیستم روغن کا ری

انواع سنگ شکن ژیراتوری عبارتند از :

ü      سنگ شکن ژیراتوری با محور متکی (Support Spindle Gyratory Crusher)

ü      سنگ شکن ژیراتوری با محور معلق ((Gyratory Crusher Suspended Spindle

ü      سنگ شکن ژیراتوری با محور ثابت (Fixed Spindle Gyratory Crusher)

2)      سنگ شکن فکی (Jaw Crusher):

این نوع سنگ شکن از اواخر قرن نوزدهم گسترش یافته ودر قرن گذشته بیش از هفتاد نوع از این سنگ شکنها در نقاط مختلف دنیا ساخته شده است. این نوع سنگ شکن از لحاظ ساختاری ساده و اقتصادی بوده و به حداقل توان نیاز دارد. از سنگ شکن های فکی برای اولین مرحله خرد کردن کا نه ها در کارخانه های کانه آرایی استفاده می شود.

در سنگ شکن های فکی عمل خرد کردن سنگ توسط نیروی فشاری و برشی که به وسیله دو فک صاف و موج دار که یکی ثابت و دیگری متحرک است اعمال می شود انجام می گیرد. سنگ شکن های فکی بر اساس ابعاد دهانه ورودی معرفی می گردند.نسبت خردایش این سنگ شکن 2 الی 3 می باشد.یک سنگ شکن فکی از قسمتهای زیر تشکیل شده است :

·         دستگاه مولد قدرت

·         بدنه

·         اجزای انتقال قدرت

·         فک ها – میله کششی و فنر

·         وسیله تنظیم دانه بندی محصول

انواع سنگ شکن های فکی عبارتند از :

ü      سنگ شکن فکی با بازوی مضاعف (Doubble Toggle Jaw Crusher)

ü      سنگ شکن فکی با بازوی ساده (Single Toggle Jaw Crusher)

ü      سنگ شکن فکی مدل تل اسمیت (Telsmith Jaw Crusher)

ü      سنگ شکن فکی مدل دوج ( Dodge-type Jaw Crusher)

3)      سنگ شکن مخروطی (CONE CRUSHER)

سنگ شکن مخروطی در اواخر سال 1920 میلادی توسط سیمونز اختراع گردید.سنگ شکن مخروطی در مرحله دوم و سوم و چهارم مورد استفاده قرار می گیرد و بدین ترتیب قادر به تولید سنگ های ریز بوده و معمولا برای خرد کردن سنگ های سخت کاربرد دارد. این سنگ شکن از نظر عملکرد شباهت زیادی به سنگ شکن ژیراتوری دارد .لذا آن را از نوع سنگ شکن ژیراتوری نیز می توان به حساب آورد که در آنها زاویه راس هسته مخروطی تا حدود 100 درجه افزایش یافته و همزمان با آن به منظور متناسب نگه داشتن فضای داخل سنگ شکن انحنای داخلی بدنه تغییر کرده و محفظه خرد کردن مسطح شده و سرعت دوران آن نیز بیشتر از سنگ شکن  ژیراتوری است.نسبت خردایش این سنگ شکن ها بطور رایج 3 است و از 5 تجاوز نمی کند.

یک سنگ شکن مخروطی از قسمت های زیر تشکیل شده است :

·         سیستم مولد قدرت

·         بدنه اصلی

·         اجزای انتقال قدرت

·         کلاهک خرد کننده

·         مخروط بالایی بدنه

·         پوشش قابل تعویض هسته متحرک و سطح انحنای داخلی بدنه

·         قیف تغذیه

·         صفحه توزیع کننده تغذیه

·         سیستم روغن کا ری

·         سیستم تنظیم دانه بندی

·         سیستم اتوماتیک محافظ نیرویی

·         سیستم کنترل دبی ورودی به سنگ شکن

                                      انواع سنگ شکن مخروطی عبارتند از :

ü      سنگ شکن مخروطی سیمونز (Symons  Cone Crusher)

ü      سنگ شکن مخروطی استاندارد (Standard Cone Crusher)

ü      سنگ شکن مخروطی کله کوتاه (Short Head Cone Crusher)

ü      سنگ شکن مخروطی با محور زاویه دار (IBAG Cone Crusher)

ü      سنگ شکن مخروطی همه جانبه (CMNI Cone Crusher)

ü      سنگ شکن مخروطی اتو ماتیک (  AUTO Cone Crusher)

ü      سنگ شکن مخروطی  (Hydro Cone Crusher)

ü      سنگ شکن مخروطی تل اسمیت (Telsmith Cone Crusher )

ü      سنگ شکن مخروطی ژیرادیسک (Gyradisc Cone Crusher)

4)      سنگ شکن ضربه ای (IMPACT CRUSHER):

پیدایش سنگ شکن ضربه ای در اواخر قرن نوزدهم به وقوع پیوست. سنگ شکن ضربه ای معمولا در مراحل اول ودوم سنگ شکنی مورد استفاده قرار می گیرد. هزینه کار با این سنگ شکن از انواع دیگر سنگ شکن ها کمتر است. این سنگ شکن ها از یک روتور که دارای 2 تا 6 پره تشکیل شده اند. نقش پره ها پرتاب قطعا ت ورودی به طرف جداره داخلی سنگ شکن و خرد شدن بار می باشد . نسبت خردایش در مسیر بسته به 10 الی  30 می رسد. ساختمان سنگ شکن ضربه ای  بصورت زیر است :

·         دستگاه مولد قدرت

·         سیستم انتقال قدرت

·         بدنه روتور

·         صفحات اصلی خرد کننده

·         تجهیزات جانبی دیگر در محفظه خرد کننده

انواع سنگ شکن ضربه ای:

ü      سنگ شکن ضربه ای خشن (Coarse Impact Crusher)

ü      سنگ شکن ضربه ای ظریف (Fine Impact Crusher)

ü      سنگ شکن ضربه ای سخت (Hard rock Impact Crusher)

5)      سنگ شکن غلتکی (ROLL CRUSHER):

این نوع سنگ شکن از سال 1809 در معادن مورد استفاده قرار گرفت و کاربرد آن در مواقعی است که هدف خرد کردن ماده ای با تولید حداقل نرمه باشد. این سنگ شکن از دو استوانه سنگین با سطح صاف یا عاج دار تشکیل شده اند که توسط الکترو موتوری با سرعت های  یکسان و یا خیلی نزدیک به هم در جهت عکس هم حرکت میکنند. مواد ورودی در این دو استوانه درگیر و تحت نیروی فشاری خرد می شوند. این سنگ شکن متداولترین سنگ شکن در آخرین مرحله سنگ شکنی می باشد. مزایای آن ظرفیت زیاد- مصرف انرژی کم – سهولت تنظیم گلوگا ه – نگهداری ساده می باشد و معایب آن نسبت خردایش کم – فرسایش نسبتا زیاد سطح استوانه ها و عدم کارایی آن در مواد لایه ای و الیافی می باشد.

ساختمان سنگ شکن غلتکی به صورت زیر است :

·         سیستم مولد قدرت

·         بدنه

·         سیستم انتقال قدرت

·         غلتک ها

·         سیستم ایمنی و تنظیم دانه بندی محصول

انواع سنگ شکن غلتکی :

ü      سنگ شکن غلتکی کلاسیک (Double Smoth Roll Crusher)

ü      سنگ شکن غلتکی چند مرحله ای (Multi Step Roll Crusher)

ü      سنگ شکن غلتکی با یک غلتک دندانه دار (Single-Toothed Roll Crusher)

ü      سنگ شکن غلتکی با دو غلتک دندانه دار (ِDouble-Toothed Roll Crusher)