Технологічні процеси приготування асфальтобетонної суміші

Приготування асфальтобетонних сумішей полягає в змішуванні ретельно висушених і нагрітих до певної робочої температури піску і щебеня з мінеральним порошком і бітумом. На АБЗ чітко розглядаються чотири лінії руху матеріалів: мінеральних заповнювачів (щебінь, гравій, шлак, відсів, пісок, тощо); мінерального порошку (активованого чи неактивованого); органічного в’яжучого (бітум, мастика, емульсія, бітумно-полімерне в’яжуче); хімічні та полімерні добавки (ПАР для модифікації чи компаундирування).

Перша лінія. Пісок і щебінь з складу поступають в бункери агрегату живлення. Розмір бункера може коливатися в межах від 1,5 до 50 м³ і більш. Бункери малого об'єму влаштовують на пересувних заводах тимчасового типу, бункери великого об'єму - на заводах стаціонарного типу. Агрегат живлення входить до складу асфальтозмішувальної установки і виконує наступні функції: його використовують як витратний бункер для піску і щебеня; він забезпечує попереднє безперервне об'ємне дозування в наперед заданих співвідношеннях піску і щебеня для того, щоб могли рівномірно працювати сушильний барабан і вузли сортувально-дозувань асфальтозмішувача. До складу агрегату живлення входять бункери, дозатори-живильники і стрічковий транспортер, розташований під живильником. Для підвищення точності дозування живильники обладнають контрольно-ваговим пристроєм. В цьому випадку процес дозування автоматизують або управляють ним дистанційно. За допомогою транспортерів або безпосередньо після дозаторів пісок і щебінь поступають в сушильний барабан.

Сушка і нагрів мінеральних матеріалів (окрім мінерального порошку) здійснюються в сушильних барабанах. Усередині барабанів за рахунок теплорадіациї факела форсунки, зіткнення з гарячими деталями сушильного барабана і тепла димових газів, що утворюються при згоранні палива, відбувається випаровування поверхневої і зв'язаної вологи і подальший нагрів піску і щебеня до робочої температури 160-220°. Для рівномірного нагріву всієї маси матеріалу і виходу пари, що утворюється, мінеральні матеріали в сушильному барабані піддаються безперервному перемішуванню.

Ефективність роботи сушильного барабана в значній мірі залежить від способу сушки: потокового або протитокового. При потоковій сушці матеріал і гази рухаються в одному напрямі, при протитокової - назустріч один одному. У асфальтобетонних установках переважно використовують сушильні барабани з протитоковою схемою руху матеріалів і гарячих газів. Протитокова схема має перевагу з погляду теплопередачі. При потоковій схемі подачу матеріалів з боку топки здійснити значно складніше, і, крім того, небажане проникнення холодних матеріалів в найгарячішу зону, оскільки при цьому знизиться температура в даній зоні і значно погіршає процес горіння. При потоковій схемі погіршуються умови пиловидалення і відповідно пиловидалення з сушильного барабана.

Для завантаження піску і щебеня в сушильний барабан використовують похилі лотки, віброжелоба, кільцеві елеватори і стрічкові транспортери, які подають матеріал безпосередньо в барабан.

Продуктивність сушильного барабана залежить від розміру зерен мінерального матеріалу, його вогкості, швидкості обертання барабана, інтенсивності горіння пальника. Кількість вологого матеріалу, що поступає в сушильний барабан залежить від продуктивності барабана за сухим матеріалом і кількість вологи, випаровуваної з матеріалів в процесі сушки.

Для сушильного барабана однією з основних характеристик є кількість вологи, яка може бути випарована в одиницю часу. Вказана характеристика називається напругою сушильного барабана по волозі. Величина напруги по волозі має розмірність кг/м³-годину. Чим менше напруга барабана по волозі, тим менше пиловидалення в атмосферу. У сушильних барабанах, що входять до складу установок змішувачів, що випускаються промисловістю, напруга по волозі складає 200-240 кт/м³-годину. У високопродуктивних барабанах (50 т/годину і більш) напруга по волозі знаходиться в межах 70-100 кг/м³- годину. Визначивши напругу за вологою і знаючи кількість вологи, випаровуваної з матеріалів в процесі сушки в годину, встановлюється об'єм сушильного барабана. Довжину барабана визначають і обліком забезпечення необхідного часу знаходження матеріалу в барабані для його просушування. Барабан, як правило, встановлюють під кутом до горизонту (α = 2-8°). Оптимальним співвідношенням діаметру сушильного барабана до його довжини на практиці приймається 1:4-1:7. Останніми роками стали застосовувати барабани меншої довжини і більшого діаметру. Є також методи визначення геометричних розмірів барабана газів, що за об'ємом відходять, і швидкості їх на виході з сушильного барабана.

Нагріті і просушені пісок і щебінь за допомогою вертикальних елеваторів поступають в сортувальний пристрій. Сортувальні агрегати призначені для розділення суміші піску і щебеня на фракції певних розмірів відповідно до необхідної рецептури суміші. Відсортований матеріал поступає в спеціальні бункери, в яких зберігають таку кількість матеріалів, щоб була забезпечена безперебійна робота дозуючих пристроїв і відповідно установки змішувача. Сортування по фракціях піску і щебеня разом з попереднім «холодним» дозуванням вказаних матеріалів в агрегатах живлення необхідне з наступних причин:

ü дозування в агрегатах живлення має точність значно нижче, ніж це потрібне для отримання якісних асфальтобетонних сумішей;

ü у складі піску і щебеня зустрічаються частинки, розміри яких перевищують допустимі при приготуванні асфальтобетонних сумішей;

ü кількість матеріалу дрібних фракцій (до 5 мм) перевищує потрібної через наявність його в крупніших фракціях щебеневого матеріалу;

ü зміни кількості дрібних фракцій в процесі транспортування матеріалу від агрегату живлення до змішувача і також при просушуванні і нагріві в сушильному барабані, головним чином в результаті роботи пилоочисних споруд.

Продуктивність сортувальних пристроїв повинна декілька перевищувати максимальну продуктивність змішувача, щоб забезпечити його безперебійну роботу при змінах рецептури сумішей. Основним елементом сортувального пристрою є гуркіт. У асфальтозмішувальних установках використовують грохоти два типи: циліндрові і плоскі вібраційні.

Після сортування мінеральний матеріал поступає на вертикальні елеватори. Вертикальні елеватори називають «гарячими», оскільки вони переміщають нагріті матеріали.

З допомогою вертикальних елеваторів розсортований за фракціями щебінь і пісок поступає у витратний бункер. Цей бункер часто називають «гарячим» бункером, оскільки в ньому накопичуються нагріті і просушені матеріали. Формою бункер представляє собою усічену піраміду з похилими бічними стінками. Бункер перегородками роздільний на відсіки, кількість яких відповідає кількості сит гуркоту. Розміри секцій бункера встановлюють з урахуванням потреби тієї або іншої фракції матеріалів відповідно до рецептури для виготовлення асфальтобетонних або бітумно-мінеральних сумішей.

Друга лінія. Линія руху мінерального порошку. У зв’язку із особливими фізико-механічними властивостями мінеральний порошок зберігають у ємностях закритого типу та транспортують по трубах за допомогою пневмотранспорту. Склади зберігання мінерального порошку можуть бути типовими (оптимально підібране устаткування на задану потужність, поставляється в комплексі) або індивідуальними (підбирається із окремих одиниць та узгоджується за потужністю). В якості ємностей для зберігання мінерального порошку використовують силоси. По необхідності компресор нагнітає повітря у мережу трубопроводів, який транспортує от дозованиу кількість мінерального порошку. Перед завантаженням у асфальтозмішувач мінеральний порошок знову дозується (на випадок регулювання технологічного процесу). Не використана кількість мінерального порошку повертається на склад для зберігання.

Третя лінія. Лінія руху органічного в’яжучого. Органічне в’яжуче зберігається у бітумосховищі в підігрітому стані. Транспортується по території заводу за допомогою бітумних насосів по бітумопроводах. З бітумосховища віддозоване органічне в’яжуче поступає у бітумоплавильний агрегат, де підігрівається до робочої температури (а при необхідності зневоднюється, окислюється та модифікується). Підігріте до робочої температури органічне в’яжуче транспортується до асфальтозмішувальної установки, в яку потрапляє через дозатор. Не використана кількість органічного в’яжучого повертається у бітумосховище.

Ефективним є введення бітуму в змішувач під тиском, яке може досягати 2 МПа (20 атм) і більш. Ця система включає два насоси. Циркуляційний насос низького тиску постійно подає бітум до робочого органу, що є резервуаром з фільтром, системою підігріву, витратоміром і насосом високого тиску шестерінчастого типу. Система підігріву може мати електричний і масляний підігрів. Витратомір і насос високого тиску омиваються гарячим бітумом, що забезпечує в результаті їх обігріву стабільні умови роботи. При роботі насоса високого тиску бітум проходить через витратомір, який відміряє необхідну його кількість, і далі в розподільний бітумопровід змішувача, оснащений розподільчими форсунками.

Четверта лінія. Лінія руху хімічних домішок та поверхнево-активних речовин (ПАР). Іноді, для підвищення фізико-механічних властивостей органо-мінеральних сумішей використовують різноманітні домішки та ПАР. В залежності від виду домішки чи ПАР розглядають два шляхи уведення їх у суміш: у органічне вяжуче в бітумно-плавильному агрегаті; у асфальтозмішувач. У звязку з тим, що кількість домішок чи ПАР не значне, відносно загальної кількості матеріалу, необхідно дуже ретельно дозувати їх перед уведенням в суміш.

Після дозування мінерального заповнювача (щебеню, гравію, шлаку, відсіву, піску, тощо), мінерального порошку, органічного вяжучого (а при необхідності і домішок чи ПАР) виконується процес змішування у асфальтозмішувальних установках. Асфальтозмішувачі повинні забезпечувати швидке, і рівномірний розподіл матеріалів, що становлять асфальтобетонну суміш і якісне обволікання бітумом поверхні мінеральних частинок до однорідної маси при мінімальній витраті енергії в процесі змішення.

Для визначення продуктивності установки змішувача, а також для цілей автоматизації технологічного процесу встановлюють тривалість циклу. Тривалість одного циклу приготування суміші для змішувача періодичної дії складається з часу його завантаження часу перемішування суміші і часу вивантаження готової суміші із змішувача в транспорт, ківш скіпового підйомника або в накопичувальний бункер.

Час вивантаження суміші із змішувача залежить головним чином від його конструктивних особливостей і затвора. За наслідками розрахунку циклу дозування і перемішування розробляють циклограми за часом, в яких всі операції показані в лінійному зображенні.

Відпустка асфальтобетонної суміші споживачу. Виготовлена асфальтобетонна суміш вивантажується безпосередньо в автотранспорт або накопичується в спеціальних накопичувальних бункерах (бункерах готової суміші). Накопичувальні бункери забезпечують підвищення продуктивності підприємства і транспорту. За даними СоюзДорНІІ, у разі застосування накопичувальних бункерів продуктивність АБЗ підвищується на 7,5-12% залежно від вантажопідйомності автомобілів, що перевозять асфальтобетонну суміш. Це відбувається за рахунок зменшення часу завантаження автомобілів і можливості роботи асфальтобетонного заводу протягом певного періоду за відсутності транспорту. Накопичувальні бункери призначені для зберігання готових асфальтобетонних і бітумно-мінеральних сумішей. Місткість бункера, як правило, встановлюють залежно від продуктивності установки змішувача і приймають в 60- 70% її годинної продуктивності.

Ефективність застосування накопичувальних бункерів полягає в скороченні потрібної кількості автомобілів-самоскидів і збільшенні продуктивності асфальтобетонних заводів. Загальною вимогою до пристроїв для завантаження суміші в накопичувальний бункер є запобігання сегрегації, тобто розділення за розміром частинок і у меншій мірі по питомих, вагам. Завантаження крупною порцією в короткий час у меншій мірі приводить до прояву сегрегації, ніж тривале завантаження. При використовуванні скіпових підйомників можна використовувати перекидні ковші і ковші з донним розвантаженням, причому донне розвантаження знижує сегрегацію частинок суміші.

Ковші скіпових підйомників доцільно виконувати з теплоізоляцією щоб уникнути налипання суміші. У деяких конструкціях передбачають змащування ковша різними маслами нафтового походження.

На початку роботи заводу, а також у разі бракованих замісів або при терміновому виготовленні суміші іншого складу необхідно завантажити заміс, минувши бункер. Для цього, в підскіпові шляхи вбудовують спеціальний пристрій для проміжного вивантаження, ковша в кузов автомобіля. При вивантаженні суміші в бункер відбувається сегрегація, в результаті якої крупні частинки скачуються вниз, а дрібні - утворюють конус («стовп»). Для зменшення сегрегації необхідно обмежувати довжину вільного падіння частинок, застосовувати бункери оптимальної конфігурації і вживати деякі спеціальні заходи, наприклад пристрій шнекового або ротаційного розподільника, розташованого так, щоб забезпечувати рівномірний розподіл суміші по всьому поперечному перетину бункера.

Час зберігання асфальтобетонної суміші в накопичувальному бункері залежить від, співвідношення між продуктивністю асфальтобетонного заводу і об'ємом бункери, а також від організації робіт на об'єкті. При оптимальних співвідношеннях між цими показниками час зберігання може бути понижене до мінімуму, що значно спростить конструкцію накопичувального бункера і зменшить його об'єм до об'єму самоскида. Проте на практиці цього не виходить і виникає необхідність у відносно тривалому зберіганні суміші.

Суміші висипаються самопливом через отвір (нижній затвор) в нижній конічній частині накопичувального бункера. Нижній затвор перекривають шиберними або секторними пристроями. Для поліпшення вивантаження і зниження коефіцієнта тертя суміші об стінки бункера зварні шви на внутрішній поверхні бункера шліфують.

Дата добавления: 2014-01-07