Справочник по добыче и переработке нерудных материалов в Североамериканском регионе. Глава 2: Выбор площадки для строительства и проектирование щебеночного завода

В любой стране при строительстве дорог, мостов, зданий и сооружений, и других строительных объектов используются заполнители. К природным заполнителям относятся дробленый камень, песок и гравий. Для производства дробленого камня используются магматические, осадочные и метаморфические горные породы, которые добываются открытым способом и подземным способом. Песок и гравий можно добывать открытым способом. Речь идет о добыче карьерным способом, а также добыче с поверхности земли с помощью землеройных и землеройно-транспортных машин. Заполнители инкапсулируются с цементом и асфальтом и затем используются в составе бетонной или асфальтобетонной смеси для строительства дорог, мостов, зданий и сооружений, и плотин. Неинкапсулированные заполнители используются в самых различных областях применения, в том числе для формирования дорожного основания, для предотвращения водной и ветровой эрозии почв, для формирования железнодорожного полотна и укрепления затопляемых откосов насыпей (каменная наброска для укрепления береговых линий). Другие области применения заполнителей включают сероочистку дымовых газов, для которой используется высококальциевый известняк, производство цемента и кровельных материалов, сельское хозяйство и производство специальных продуктов.

Выбор «зеленой площадки» для проекта нового строительства (месторасположения карьера, месторождения песка и гравия) определяется одним из самых важных факторов – местоположением. Выбор правильного местоположения желателен в силу нескольких факторов, но, что наиболее важно, выбор местоположения площадки для строительства зависит от спроса и предложения на существующем в регионе рынке строительных материалов. Важнейшим фактором является стоимость доставки материалов на строительные объекты заказчиков. Доставка материалов на дальние расстояния нерентабельна и должна оцениваться с учетом соответствующих геологических факторов, местоположения конкурентов и возможности получения разрешительных документов и существования ограничений для «зеленых площадок». Для правильного выбора площадки для строительства и проектирования щебеночного завода необходим квалифицированный специалист-геолог с соответствующим опытом в области выявления и оценки месторождений полезных ископаемых.

Не все виды горной породы, песка, или гравия, залегающие на участке, могут использоваться для производства заполнителей. Физико-механические свойства некоторых видов горных пород не соответствуют требованиям к заполнителям. Например, камень может быть слишком мягким или может легко разрушаться под действием попеременного оттаивания и замерзания. Кроме того, покрывающий слой грунта и вскрышной породы, залегающий выше пластов горной породы, может быть слишком мощным для рентабельной добычи. Песчано-гравийные залежи, залегающие на территории потенциального участка добычи, могут содержать слишком много глины или ила, чтобы использоваться в качестве сырья для производства заполнителей. Поэтому немаловажным условием успешного выбора площадки является понимание геологии и конечного использования заполнителей.

И наконец, в США пользование недрами для добычи полезных ископаемых регулируется рядом федеральных законов, законодательством отдельных штатов и постановлениями местных органов самоуправления. В большинстве городов и округов США существуют постановления о зонировании и планировании территорий, требующие изменения категории земельного участка для размещения горнодобывающего предприятия. Кроме того, для добычи полезных ископаемых необходимо получить разрешения от агентства соответствующего штата на допустимое воздействие на атмосферный воздух, водные ресурсы и нарушение земель. Для получения некоторых других разрешений необходимо обратиться в федеральные агентства. Например, контроль недропользования на участках, на которых находятся водно-болотные угодья, осуществляется Корпусом военных инженеров армии США (U.S. Army Corps of Engineers) и Управлением по охране окружающей среды США (EPA). Кроме того, при проектировании следует учитывать существование перечня редких и исчезающих видов растений и животных, который составляется Службой охраны рыбных ресурсов и диких животных США.

Определение районов расположения строительных объектов заказчиков

Несмотря на то, что движущей силой спроса на заполнители являются факторы, существующие на местных рынках сбыта, геологическая характеристика месторождения имеет существенное значение. В США есть много мест с идеальной геологией, богатейшими запасами и минеральными материалами, которые могут удовлетворить самые различные требования к строительным материалам. Однако, если такой участок расположен далеко от рынка сбыта, будет сложно, а может быть, вообще невозможно, сделать добычу и производство рентабельными. И наоборот, рынок сбыта строительных материалов может существовать, но, если имеющиеся потенциальные объекты добычи имеют неудовлетворительную геологическую характеристику, из-за которой производимые материалы будут иметь предельно низкое качество, заказчики, вероятно, будут искать альтернативные источники поставок. Дополнительным фактором, определяющим выбор участка для добычи горных пород и производства заполнителей, является спрос на различные виды строительных материалов. Например, если рынок переживает бум жилищного строительства, возрастет спрос на заполнители для бетонов. Важной составляющей бетона является песок, и, если в округе нет источников природного песка, необходимо будет использовать искусственный песок, что увеличивает затраты на переработку. Среди первичных карбонатных горных пород выделяют химически чистые горные породы с высоким содержанием кальция или магния (известняк и доломит). Поиск источников карбонатных горных пород, отвечающим строгим требованиям к химически-чистым горным породам, серьезно ограничит число потенциальных участков для добычи этого полезного ископаемого. Заполнители, используемые в асфальте, должны обеспечивать определенную предельную величину сопротивления скольжению. Для такого материала заполнители с самыми высокими характеристиками сопротивления скольжению получают из горных пород с более твердыми минералами, такими как кварц. Более мягкие карбонатные породы не всегда являются идеальным выбором для таких применений, но испытания заполнителя помогут определить, могут ли эти материалы использоваться для дорог второстепенного значения или для производства заполнителя, который используется для устройства дорожного основания.

Регионы, в которых может возникнуть спрос на заполнители в будущем, можно определить, проанализировав темпы роста населения в интересующих вас регионах и прогнозы спроса на строительные материалы и объемов продаж строительных материалов на будущий период. Многие из этих данных можно получить в Департаменте торговли каждого штата и в Бюро переписи населения США. Как правило, большой прирост населения наблюдается вдоль основных коридоров, соединяющих штаты, и при расширении границ существующих городов. Департаменты транспорта каждого штата используют эти данные для планирования будущих улучшений и обустройства автомобильных дорог. Горизонт планирования в Программах совершенствования транспортных перевозок (TIP) для штатов составляет, как правило, 10 лет. Программы TIP также помогут определить потребность в заполнителях и объем их нехватки на будущий период. При оценке будущего спроса важно установить существующих производителей заполнителей и предполагаемый срок жизни этих предприятий, а также проанализировать, позволит ли емкость рынка нормально функционировать новому предприятию.

Региональная разведка

После того, как вы определили наличие существующих и потенциальных строительных объектов, оценили объем рынка и рассчитали потенциальную долю рынка нового предприятия, вы приступаете к следующему не менее важному этапу процесса выбора площадки — к разведочным работам. На этом этапе оценивается экономическая целесообразность разработки месторождения для производства заполнителей. Большую часть разведочных работ по месторождению составляют мероприятия по исследованию геологических формаций, наличия вредных примесей вторичных минералов, гидрогеологии и проработке качественной характеристики полезных ископаемых – всего, что может повлиять на пригодность полезных ископаемых для производства заполнителей. Эти данные, а также сведения о земельном участке и зонировании, полученные от налогового управления округа, можно загрузить в географическую информационную систему (ГИС), которая может помочь быстро найти идеальные площадки для строительства щебеночного завода.

Географические информационные системы

Задача по поиску новых площадок для строительства предприятия для добычи и производства заполнителей упростилась благодаря цифровым картографическим наборам данных, большинство из которых доступно в Интернете. Эти данные состоят из картографических продуктов, таких как карты дорожных сетей, границ политико-административного деления, земельных участков, судоходных путей, аэро- и спутниковых фотографий, и, конечно, геологической информации Польза этих наборов данных заключается в том, что они имеют привязку к местности. Другими словами, данным присваиваются географические координаты. Поэтому, если у вас есть несколько наборов данных, и все они имеют географическую привязку, вы можете наложить их друг на друга, и они будут расположены относительно друг друга правильно благодаря привязке к географическим координатам. На карте сети автомобильных дорог будут показаны не только автомобильные дороги с географической привязкой к реальным пространственным координатам, но и сведения по каждому участку дороги. Эти сведения могут включать лишь обозначение автомагистрали (федеральная автомагистраль, соединяющая разные штаты, автомагистраль США и т.д.) или подробные сведения, например, данные о ширине автомагистрали. Имея такую информацию в базе данных, ГИС, пользователи могут затем запрашивать или искать в базе данных географическую информацию, которая соответствует набору критериев. Система ГИС станет мощным инструментом в ваших руках, когда вы захотите найти площадки для строительства вашего предприятия по добыче и производству заполнителей, которые должны соответствовать нескольким географическим критериям. В следующем разделе приведено несколько примеров использования данных ГИС. Существует множество пакетов программного обеспечения для ГИС. Доступ к некоторым из таких программных продуктов предоставляется на платной основе, а в некоторых используется модель с открытым исходным кодом, благодаря чему программное обеспечение доступно по минимальной цене или доступ к нему предоставляется бесплатно. В некоторых случаях, чтобы научиться работать с этими специализированными программами, могут потребоваться дополнительные обучающие материалы. Большинство государственных учреждений используют отраслевое программное обеспечение ArcGIS. Для этого пакета программ доступно множество вариантов онлайн-поддержки и технической помощи. Другими примерами платного программного обеспечения ГИС являются программы TECHbase, Manifold GIS, MapInfo и AutoCAD Map. Примерами программного обеспечения с открытым исходным кодом, которые пользуются популярностью среди населения, являются программы GRASS GIS, SAGA GIS и QGIS. Любой из этих пакетов ГИС имеет основные функции, необходимые для создания баз данных ГИС для проведения разведочных работ.

Для оценки потенциальных площадок, на которых имеются минеральные ресурсы для производства заполнителей, требуется собрать несколько разных типов данных ГИС. Этот тип данных имеет важнейшее значение для поиска потенциальных участков для разведки и возможной разработки.

Геология

Геологическая характеристика является решающим фактором при определении местоположения минеральных ресурсов для производства заполнителей. Совершенно очевидно, что, в зависимости от конечного применения заполнителя, некоторые виды горных пород могут быть предпочтительнее других. Изучение геологии региона, в котором находятся строительные объекты, представляющие интерес с точки зрения поставок заполнителя, является первым шагом для оперативного выявления участков, наиболее подходящих с точки зрения качества заполнителя. Большинство штатов в США публикуют геологические карты в масштабе штата. Эти карты хороши для изучения видов горных пород, присутствующих в регионе, но следует осторожно пользоваться этими картами в масштабах с большей степенью локализации объектов. Многие из этих карт выполнены в масштабе 1: 500 000. На таких картах один сантиметр соответствует на местности расстоянию 5 км. Для разведочных работ всегда желательно более детальное геологическое картирование, а идеальный масштаб составляет 1: 24 000 (1 см = 240 метров). Также могут публиковаться геологические карты поверхностных отложений, на которых показаны виды перекрывающих рыхлых осадочных пород, залегающих на поверхности. Результаты таких геологических съемок в огромной степени полезны для успешной реализации проектов геологоразведочных работ, основной целью которых является поиск площадок, подходящих для строительства песчано-гравийных карьеров. Проблема заключается в том, что геологические карты, выполненные в масштабе 1:24000, не публикуются регулярно, а то, что имеется в наличие, зависит от местоположения рынка, представляющего интерес. В некоторых случаях подробные карты могут быть недоступны, и единственным доступным ресурсом могут быть геологические карты более крупного масштаба. В таких случаях важной составляющей процесса разведки являются полевые изыскательские работы, которые для оценки геологии в местном масштабе могут потребовать значительных временных затрат. Помимо геологических карт, ценную геологическую информацию можно найти в публикуемых в штатах отчетах о геологических изысканиях, в научных журналах и в материалах по экспертизам результатов геологических изысканий на федеральном уровне. К счастью, такие источники информации можно быстро найти в Интернете, но многие старые отчеты, возможно, придется заказывать в виде бумажных копий. В некоторых случаях отчеты могут уже не публиковаться, поэтому посещение университетской библиотеки или офиса геологической службы США будет единственным способом получить доступ к этим данным. В идеале, это могут быть оцифрованные геологические карты, которые можно импортировать в систему ГИС. Если имеются только бумажные карты, то сканирование и оцифровка таких карт может стать необходимой частью работ по созданию базы данных геологической разведки.

В некоторых штатах могут быть доступны данные по бурению, которые могут быть полезными для разведочных работ. В зависимости от того, в каком штате осуществляется разведка, могут быть также доступны данные по результатам бурения подстилающих горных пород и можно найти сведения о видах горных пород и глубине их залегания. Как вариант, во многих штатах хранятся журналы бурения скважин хозяйственно-питьевой воды. Эти журналы могут храниться в бумажном виде или в виде сканированных копий в архиве. В других случаях данные бурения могут быть скомпилированы в базу данных, которая может быть загружена в систему ГИС.

При определении потенциальной «зеленой площадки» для добычи минеральных материалов и производства заполнителей также необходимо выполнить оценку опасностей, связанных с природными условиями. Многие из этих опасностей могут не быть очевидными во время изучения геологических и топографических карт, но такие опасности должны быть предметом подробного анализа при оценке потенциальной площадки. Одну из серьезных опасностей представляют оползнеопасные склоны. Причинами развития оползней, которые могут возникнуть во время обустройства площадки, могут стать области с обширными разломами или разрывами и наклонные слоистости или слойчатость в сочетании с особенностями рельефа местности. Определить уклон местности помогут цифровые модели высотных отметок рельефа (DEMS), взятых с топографических карт, и данные лазерной съемки, выполненной с помощью лидара. Лидар (LIDAR) — это современная технология получения и обработки информации дистанционного зондирования с помощью активных оптических систем (лазеров). Эти сведения, вместе с геологическими данными, собранными в ходе полевых изысканий, помогут выявить потенциальные оползнеопасные участки. Присутствие карстовых провалов является еще одной геологической опасностью, которую необходимо обязательно учитывать. Эта проблема характерна для участков с залегающими карбонатными горными породами известняка и доломита. Например, при оценке площадки на предмет добычи химически чистого известняка, важно изучить любые возможные воздействия на систему подземных вод. Если в каких-либо документах указано о таком виде опасности как наличие провалов, то весьма вероятно, что в отчетах о результатах геологических изысканий, которые публикуются штатами, будут содержаться сведения о карстах, и, может быть, даже существуют базы геопространственных данных для таких участков в системе ГИС. Присутствие опасных минералов может показаться несущественной проблемой. Но присутствие, например, такого встречающегося в природе минерала, как асбест, если местные геологические условия способствуют его образованию, обязательно должно проверяться в ходе геологоразведочных работ. В ходе полевых изысканий необходимо помнить о возможности присутствия залежей таких минералов, поскольку их присутствие может быть ограничено определенным местом, поэтому не было задокументировано в материалах ранее. Помимо этого, выявить зоны с залегающие под поверхностным слоем асбестоформными минералами позволит разведочное бурение. Тщательный каротаж керна и анализ бурового шлама поможет установить проблемные участки для проведения дополнительной аналитической оценки. Участки песчано-гравийных отложений, через которые вода с обнаженной коренной породы, характеризующейся вероятным присутствием асбеста, уходит в грунт, являются проблематичными, поскольку этот волокнистый минерал может распространяться по всей залежи.

Аэрофототопографическая съемка

Общее представление о том, в каких районах сосредоточено большое число объектов строительства, или ожидается рост числа объектов строительства, могут дать аэрофотографии и спутниковые снимки. Они могут также помочь быстро найти земельные участки, которые еще не освоены. Количество ресурсов с бесплатными аэроснимками быстро растет, и здесь, вероятно, лучшими примерами будут сервисы «Google Планета Земля» и «Google Карты». Легко доступны недорогие или бесплатные спутниковые снимки, которые могут быть полезны для исследований в масштабе региона. Наверное, здесь самой известной программой является программа по приобретению спутниковых снимков Земли Landsat, а также такие ресурсы, как ASTER и SPOT, и другие источники спектрозональных снимков. Для исследования конкретной площадки операторы гражданских спутников, такие как американская компания DigitalGlobe, предлагают варианты снимков с более высоким разрешением. Муниципалитеты могут периодические реализовывать программы закупки аэрофотоснимков. Такие обновленные снимки полезны для определения современного уровня освоения конкретного региона. Снимки также можно использовать для определения потенциальных опасностей, связанных с природными условиями, для дальнейших исследований.

Сведения о земельном участке

Полезными могут быть также сведения о земельном участке. Как правило, сведения о земельном участке содержат данные о его местоположении, размере и о собственниках объектов, расположенных на нем. Поскольку такие сведения, как правило, приводятся по округам, в некоторых районах вам придется посетить администрацию округа, чтобы просмотреть соответствующие записи. Если вам посчастливилось получить доступ к данным о земельных участках онлайн, будет еще лучше, если можно загрузить или приобрести картографические слои участков в формате ГИС. Ценность доступа к слоям ГИС заключается в том, что вы можете запросить базу данных и быстро определить участки, соответствующие определенному размеру или характеристикам местоположения. Это особенно полезно, так как минимальная площадь участка для строительства горнодобывающего предприятия составляет примерно от 40 до 60 гектар, поскольку на участке должно быть достаточно места для карьера, перерабатывающих мощностей и складских площадей для товарной продукции, техники и отходов.

Ограничения

Даже идеальная площадка для строительства горнодобывающего предприятия, близость площадки к объектам строительства, удовлетворительная геология и наличие имущественного комплекса не означают, что горнодобывающее предприятие будет рентабельным, если имеются постановления муниципальных властей или меры, накладывающие ограничения на горнодобывающую деятельность. Правила зонирования могут требовать, чтобы разработка недр ограничивалась участками, расположенными в зоне промышленного назначения. Во многих случаях деятельность по разработке месторождений полезных ископаемых требует получения специального разрешения или лицензии на недропользование. Для получения такого разрешения или лицензии необходимо подать заявку в местный комитет по зонированию.

Карты зонирования, как и сведения о земельных участках, могут быть доступны в формате слоев ГИС. Карты зонирования вместе со сведениями о земельных участках могут дополнительно помочь определить участки, которые соответствуют требованиям зонирования, и на которых разрешается разработка месторождений. Независимо от имеющихся картографических продуктов необходимо хорошо изучить особенности местного зонирования. Могут существовать экологические нормы и нормативные положения, касающиеся культурных ценностей, которые могут ограничить любые действия в пределах отдельного участка, приводящие к экологическим нарушениям или оказывающие отрицательное влияние, например, на исторические памятники. Наличие водно-болотных угодий на земельном участке можно проверить в Реестре национальной инвентаризации водно-болотных угодий США. В системах ГИС имеется слой данных, связанных с признанными водно-болотными угодьями, для сбережения которых предусмотрены почвоохранные мероприятия. Наличие на участке других водных объектов, такие как озера, реки и небольшие ручьи, может потребовать соблюдения значительного расстояния, отделяющего зону разработки месторождения от такого водного объекта, из-за чего может значительно уменьшиться территория, на которой разрешается разработка месторождения. Помимо всего прочего, необходимо проверить наличие требований в отношении сохранения исчезающих видов растений и животных на потенциальном участке.

Инженерные сети

До начала обустройство любого промышленного участка необходимо изучить расположение линий электропередач, газопроводов, линий связи и линий водоснабжения и водоотведения. В некоторых случаях, для облегчения разведки и добычи полезных ископаемых, инженерные сети могут быть перемещены, хотя и со значительными затратами. Возможно, существуют общедоступные базы данных, которые содержат информацию о расположении инженерных сетей, но из соображений безопасности доступ к такой информации ограничен.

Железнодорожные пути и автомобильные дороги

Для доставки заполнителей заказчикам требуется доступ к автомобильным дорогам, железной дороге или баржам. Несмотря на то, что большая часть заполнителей перевозится грузовым автотранспортом по автомобильным дорогам, транспортировка заполнителей по железной дороге или баржами означает меньшие затраты. Такая экономия затрат позволит добывать минеральные ресурсы для производства заполнителей на большем расстоянии от строительных объектов, что в противном случае было бы экономически нецелесообразным. Слои данных ГИС, касающиеся автомобильных и железнодорожных сетей, как правило, можно получить в Департаментах транспорта штатов. Слои ГИС по автомобильным дорогам содержат, как правило, сведения о классах дорог, поэтому вы можете определить, является ли рассматриваемая дорога двухполосной автомобильной дорогой местного значения или четырехполосной скоростной автомагистралью.

Разведочные работы по определенной площадке

Независимо от наличия геологических карт, аэрофотоснимков и топографической информации, ничто не заменит первоначальные полевые изыскания, которые проводят для получения детализированных сведений. После того, как вы определились с потенциальной площадкой для строительства и согласовали с землевладельцем доступ к объекту, можно начинать полевые изыскания. Оборудование, необходимое для основных полевых работ, такое же, как и для любого полевого геологического исследования: устройство GPS, горный компас Брантона, планшетные карты, полевой блокнот, ручная лупа и мешки для образцов. Устройство GPS необходимо для фиксации местоположения участков, где собираются пробы с поверхности. В зависимости от качества скалообразных обнажений или обнажений поверхностных материалов вы даже можете составить подробную геологическую карту объекта.

Горный компас Брантона позволит выполнять замеры элементов залегания наслоений, листоватости и разломов, которые могут быть обнаружены на площадке. Если поверхностные обнажения окажутся подходящими, а собранные материалы будут соответствовать основным требованиям по качеству заполнителя, тогда можно подготовить программу бурения, чтобы лучше понять качество материала в подземных пластах.

Прежде, чем вы приступите к разведочным работам в подземных пластах, следует отметить, что бурение, бороздовое опробование или геофизические работы должны проводиться с определенными промежутками. Промежутки зависят от однородности геологического тела и необходимых характеристик готовой продукции. Например, разведочное бурение, как правило, проводится с широким разбросом осей, и более плотная сетка буровых скважин используется для проектов эксплуатационного бурения после получения разрешения. Меньшие промежутки требуются для получения точных сведений об объемах вскрыши или определенного химического состава всей породы для выборочной добычи.

Бороздовое опробование

Для определения мелкозалегающих обнажений горных пород, необходимого для картирования и отбора образцов, можно использовать бороздовое опробование, особенно в случаях, когда для различных типов горных пород требуется выборочная выемка. Кроме того, этот способ опробования горных выработок может использоваться для определения мощности перекрывающих отложений, толщины песчано-гравийных отложений, или для отбора образцов различных литологических разновидностей горных пород для оцени их качества.

Разведочное бурение

Для определения мощности вскрыши или мощности залежей песка и гравия применяется шнековое бурение. Это быстрый и экономичный способ для оценки экономической целесообразности разработки месторождения. Однако использовать для карьерных площадок только шнековое бурение не рекомендуется. При шнековом бурении используется стандартная буровая установка. Буровое долото буровой установки внедряется в породу, разрушенная порода попадает на вращающийся с высокой скоростью шнек и доставляется шнеком на поверхность. При отборе проб грунта полый шнековый бур можно использовать с ложечным керноотборником для точного определения глубины и мощности залегания образцов.

Акустическое бурение – еще один метод бурения, который используется для отбора образцов на месте. Этот метод бурения используется для отбора образцов рыхлых грунтов и горных пород. Этот метод бурения при разведке песчано-гравийных месторождений позволяет получить образцы гравия большого диаметра, не нарушая их структуру.

Колонковый способ бурения используется для сбора образцов горной породы для подтверждения типа горной породы, определения минералогического состава, геологической структуры и проверки качества горной породы. Горную породу бурят алмазными коронками. При этом методе бурения разрушение горной породы происходит по кольцу, которая затем попадает во внутреннюю керноприемную трубу. При этом из выбуриваемой породы получается керн, которые периодически заклинивают и поднимают на поверхность. Керн используется для оценки мощности зоны выветривания, качества горных пород, определения типов горных пород, минералогического состава, оценки трещиноватости, определения индекса качества породы (RQD), процента извлечения и для изучения других важных вопросов, связанных с качеством горных пород.

Роторное бурение с продувкой является еще одним быстрым и экономичным способом для оценки мощности вскрышных пород и определения типов горных пород. При использовании этого вращательного метода горная порода раздробляется и измельчается на мелкие осколки. Полученные таким способом образцы горной породы используются для определения контактов горных пород с соседними горными породами. Однако они слишком мелкие для большинства стандартных методов испытания крупнозернистых заполнителей, принятых Министерством транспорта США.

Разведочная геофизика

В ряде случаев бурение может быть слишком дорогим способом производства разведочных работ, или доставка оборудования в регион, в котором располагается интересующий вас объект, может оказаться затруднительной. К методам разведочной геофизики относятся сейсмоакустические и электрические методы, микрогравиметрическая съемка и радиолокационное зондирование для получения изображения приповерхностных отложений. Основная цель этих методов исследования при оценке минеральных ресурсов для производства заполнителей состоит в основном в том, чтобы определить мощность вскрыши и расположение зон интенсивных разломов или трещиноватости. Эти методы также используются для определения зон глубокого выветривания или контактов между различными типами горных пород для целей выборочной добычи.

Методы испытания заполнителей

Чтобы определить пригодность минеральных ресурсов для производства заполнителей необходимо выполнить несколько испытаний их физико-механических свойств. Департаментами транспорта отдельных штатов приняты стандартные требования, касающиеся методов испытания и результатов испытаний заполнителей. Для испытания керна или образцов каменного материала применяются следующие методы:

• Испытание заполнителя на абразивный износ по методу Лос-Анджелес (Los Angeles Abrasion test или L.A. test) для определения крепости или износостойкости щебня.
• В методике определения потери массы под действием сульфата магния или сульфата натрия воспроизводится цикл таяния и замерзания с сезонными изменениями температуры.
• Абсорбционную способность горных пород определяют для оценки пригодности заполнителя для асфальта. Обычно каменный материал с высокой абсорбционной способностью означает пористый материал, для которого типичны высокие показатели потери сульфата.
• Для расчета тоннажа достоверных запасов используется такой показатель как объемный вес горной породы. Производители бетона и асфальта отдают предпочтение горной породе с более низким объемным весом из-за того, что такая же горная порода с более высоким объемным весом имеет меньший объем. Это делает горную породу с более низким объемным весом более экономичной для производителя.
• Реакционная способность заполнителя определяется для оценки влияния заполнителя на технические свойства бетона при использовании с высокощелочным цементом. Заполнители, содержащие реакционноспособные минералы, могут использоваться в бетоне, но для смягчения химического воздействия щелочей на заполнитель, скорее всего, потребуется летучая зола или другие добавки.
• Форма частиц заполнителя, плоская или удлиненная, определяет плотность упаковки заполнителя в бетонной или асфальтобетонной смеси. Как правило, зернам заполнителя плоской формы свойственно «плавать» в смеси, обеспечивая более низкую прочность бетона. Для этого метода требуются образцы, отобранные вручную или добытые в карьерах. Чтобы определить наличие этой проблемы, допускается использовать керны.
• проведение петрографического анализа необходимо для оценки минералогического состава каменного материала. С помощью этого анализа можно определить присутствие минералов, которые могут способствовать химическому воздействию щелочей на заполнитель, а также другие вопросы, связанные с минералогическим составом горной породы, которые могут быть причиной проблем при использовании заполнителей, или вопросы, связанные с опасностью для здоровья персонала и населения.
• Определение предела прочности при сжатии и при растяжении важно для определения типа материала для футеровки дробилки и для прочности бетона.
• Химический анализ служит для определения химического состава минеральных ресурсов, которые могут служить источником химически чистого каменного материала. Клиенты также могут потребовать данные химического анализа для поставляемых заполнителей в соответствии со стандартным протоколом.
• Испытание щебеночного заполнителя на шлифуемость и полируемость согласно британским стандартам (British Polish Test) или другие методы испытаний на сопротивление скольжению определяют характеристики шлифуемости и полируемости для использования в поверхностном слое асфальта или бетона.
• Необходимо также определить присутствие глинистой породы, комьев глины или хрупких частиц. Требования относительно содержания этих материалов в заполнителях часто очень строгие.

Специальные продукты

Для песчано-гравийных залежей, пригодных для производства крупнозернистого заполнителя, проводят испытания перечисленных выше физико-механических свойств, а также определяют насыпную плотность и зерновой состав. Песок для приготовления бетонных смесей должен иметь особый зерновой состав, который определяется по процентному соотношению зерен, удержанных на ситах различного размера. Если доля мелких зерен в песке слишком высокая, или если песок плохо отсортирован, он может не подходить для использования в бетонных смесях.

Для известняка необходим химический анализ, чтобы определить содержание кальция и магния. У заказчиков будут определенные требования в отношении соотношения кальция, магния и оксида кремния. Химический анализ поможет установить возможную область применения продукта: укрепление или стабилизация грунта, в сельском хозяйстве, для производства асфальтобетонных смесей, цемента, негашеной извести, гашенной извести или для сероочистки дымовых газов. Если конечное использование известняка включает его использование в виде заполнителя для устройства оснований, для производства бетонных или асфальтобетонных смесей, для этого каменного материала проводят испытания перечисленных выше физико-механических свойств. Кроме того, определение потери массы известняка при прокаливании (LOI) поможет определить массовую долю примесей, присутствующих в нем.

Для каменного материала, который используются для устройства каменной наброски, или бутового камня выполняются все испытания согласно упомянутым выше стандартным методам при его использовании в виде заполнителя. Дополнительно проводится испытание с воспроизведением цикла таяния и замерзания.

Получение разрешений и вопросы, связанные с зонированием

Найти участок категории «гринфилд» (зеленая площадка) и получить разрешение на строительство горнодобывающего предприятия на таком участке является непростой задачей. Это связано с ограничениями, установленными в постановлениях о зонировании, принятых органами местного самоуправления в большинстве округов, согласно которым для строительства горнодобывающего объекта потребуется внести изменения в существующее зонирование территории. Как правило, это требует обсуждения с общественностью и связано с затратами из-за необходимости проведения оценки экологического воздействия и других оценок негативного влияния. К сожалению, большинство решений, касающихся зонирования территорий, не принимаются исходя только из технической целесообразности. Если сравнивать получение разрешений, выдача которых основана только на технической целесообразности, во внесении изменений в зонирование может быть отказано только по причине активного противодействия со стороны общественности. Очевидно, что на существующих рудниках, которые не попадают под ограничения постановлений о зонировании территории и у которых уже есть разрешения на недропользование, гораздо легче продолжать разработку месторождения.

Горнодобывающая промышленность в США, пожалуй, является самой регулируемой. Для добычи полезных ископаемых требуются получить разрешения от агентств соответствующего штата на допустимое воздействие на атмосферный воздух, водные ресурсы и нарушение земель, а некоторые вопросы получения разрешений требуют их согласования на федеральном уровне. Прежде чем компания сможет начать добычу, она должна пройти строгий процесс получения разрешения на добычу. Процесс подачи заявки на получение разрешений включает сбор первичных данных для характеристики состояния окружающей среды перед началом добычи на рассматриваемом участке. Сбор данных включает в себя проверку наличия на рассматриваемом участке культурных и исторических памятников, исследование почв, растительности, животного мира, оценку поверхностных и подземных вод, климатических условий и проверку наличия на рассматриваемой территории водно-болотных угодий. Кроме того, обязательной частью этого процесса является подготовка планов рекультивации нарушенных земель. Получение разрешений и проведение необходимых исследований может потребовать очень больших затрат времени и средств. Возможные задержки в получении разрешения на добычу полезных ископаемых следует определять на раннем этапе процесса, чтобы ограничить ненужные потери времени и средств. Во многих штатах для проведения любого разведочного бурения требуются получение разрешений на изыскательские и геологоразведочные работы.

Органы государственного регулирования в штатах требуют предоставить планы горных работ и рекультивации нарушенных земель с обобщенным планом горнодобывающего предприятия, детальную последовательность горнодобычных работ и план дальнейшего использования рекультивированных земель после закрытия предприятия. Планы контроля наносов и борьбы с эрозией необходимы для того, чтобы предупредить загрязнение водотоков или других поверхностных вод отложениями. Требуется проведение исследования подземных вод, чтобы определить возможное негативное воздействие на внеплощадные объекты как результат ведения горнодобычных работ.

Разрешения на сброс сточных вод в рамках Национальной системы предотвращения сброса загрязняющих веществ США (National Pollutant Discharge Elimination System (NPDES)) выдает агентство EPA. Для сброса сточных вод требуется получить разрешения на сброс загрязняющих веществ на поверхность. Подземные и поверхностные воды, которые собираются в шахтах должны сбрасываться в близлежащий водоток и дренажную систему.

Контроль за нарушением водно-болотных угодий осуществляется Корпусом военных инженеров армии США. Лучше всего подготовить план горных работ без нарушения или с минимальным нарушением водно-болотных угодий. Водно-болотные угодья могут быть нарушены, однако за единицу площади нарушения взимается плата и, как правило, требуется экологическая компенсация. Экологическая компенсация предполагает в случае нарушения создание водно-болотных угодий на большей площади, чем площадь, которую занимали водно-болотные угодья изначально. Если площадь водно-болотных угодий на участке строительства слишком большая, разработка участка может оказаться экономически нецелесообразной. Поэтому настоятельно рекомендуется провести оценку участка на наличие водно-болотных угодий на раннем этапе программы разведки.

Деятельность Службы охраны рыболовства и диких животных США регулируется, помимо прочего, Законом США об исчезающих видах растений и животных. В случае существования на рассматриваемом участке видов растений и животных, находящихся под угрозой исчезновения, добыча на этом участке может запрещена или ограничена. Поэтому рекомендуется проверить участок на наличие исчезающих видов перед основной оценкой участка. Если на участке существует исчезающий вид, шансы получить разрешение на участок для добычи невысоки, если только рассматриваемый участок не ограничен небольшой площадью.

Важно проверить наличие на рассматриваемом участке государственных исторических памятников, наличие которых также влияет на выдачу разрешений. Отдел охраны государственных исторических памятников штата, в котором расположен интересующий вас участок, может потребовать проведения археологического обследования уровня I. Для внесения изменений в существующее зонирование обычно требуются другие исследования, такие как исследования с проведением подрывных работ и изучение транспортных потоков.

Окончательная оценка

Жизнеспособность проекта строительства карьера определяется всеми перечисленными выше факторами. Очевидно, что наиболее важными факторами являются экономические характеристики местоположения площадки и качество материала для производства заполнителей. Для определения экономической целесообразности площадки необходима финансовая модель, в которой будут учтены все вышеупомянутые данные и выполнен прогноз нормы прибыли на инвестированный капитал. Эту модель следует применять и редактировать на протяжении всего процесса, особенно перед тем, как предпринять действия по изменению целевого назначения земли. Чтобы гарантировать точность модели, все лица, принимающие участие в подготовке исходных данных, должны быть ознакомлены со всеми аспектами модели для ее проверки и подтверждения.

Электрическое профилирование (ЭП) методом сопротивления (КС)

Данные, с которыми работают организации, планирующие разработку песчано-гравийных месторождений для производства заполнителей, могут оказаться далекими от оптимальных, если такие организации слишком полагаются на традиционные методы отбора проб, включающие бурение разведочных скважин и роторное бурение. Это особенно актуально для комплексных отложений обломочного материала.

Роторное бурение не всегда дает репрезентативные пробы, поскольку скорость возврата пробы на поверхность варьируется, пробы сильно нарушены и могут быть загрязнены буровым раствором. Бурение разведочных скважин может дать хорошее представление о ненарушенных ресурсах, но скважины редко могут достигать глубины более 6-8 метров.

Возможно, самая большая сложность в случае с этими методами отбора проб заключается в том, что они означают точечные измерения и поэтому полученные данные достоверны только в том случае, если существует хорошая непрерывность отложений. Повысить точность данных может дополнительное бурение и выемка грунта, но это может привести к дополнительным затратам, а также сопровождаться повышением уровня шума и интенсивности движения транспортных средств, ударным воздействием на чувствительные к вибрации объекты и нарушением почвы, например, на сельскохозяйственных землях.

Если приступить к добыче полезных ископаемых на основании результатов геологоразведочных работ, полученных только путем отбора проб, добыча полезных ископаемых и надежные поставки продукта с предсказуемыми характеристиками может оказаться экономически нецелесообразной. Зачастую горнодобывающие предприятия «гоняются» за ресурсом, вместо того чтобы планировать все с учетом особенностей этого ресурса.

Как работает метод сопротивлений

Существует метод, с помощью которого можно восполнить пробелы, возникающие из-за недостатка разведочных скважин и буровых образцов, и повысить точность седиментологической модели и плана добычи.

Геофизический инструмент, известный как электрическое профилирование (ЭП) методом сопротивления (КС) использовался в течение последних нескольких десятилетий для оценки минеральных ресурсов для производства заполнителей и в настоящее время является зрелой и широко принятой технологией. Важно понимать преимущества и ограничения этого метода для оценки ресурсов и планирования.

Сущность метода ЭП заключается в измерении величины удельного электрического сопротивления геологической среды постоянному току, позволяющей предположить строение горной среды, виды почв и залегающих горных пород, стратиграфию и почвенные условия. Применение этого метода возможно благодаря тому, что:

• Вода, которая впитывается в почву, является отличным проводником электрического тока, в то время как минералы обладают высоким удельным сопротивлением электрическому току.
• Электрическое сопротивление может также помочь определить степень взаимосвязанности пор – плохо взаимосвязанное поровое пространство означает, что электрический ток проходит через зерна, поэтому измеренное удельное сопротивление может быть выше.

В целом, удельное сопротивление материалов с поляризованными зернами ниже (аналогично миниатюрной стрелке компаса), как в случае с глинами.
Эти факторы в совокупности означают, что высокое удельное сопротивление указывает на более крупные зерна в почве (как это может быть в случае рыхлых песков или гравия), а низкое удельное сопротивление указывает на более мелкие зерна (как это может быть в случае ила, глины или мергеля). Опыт работы с различными типами грунтов и понимание диапазона удельного сопротивления, обычно обнаруживаемого для каждого материала, помогает подготовленным специалистам составить картину строения среды на месте месторождения.

Оборудование для метода ЭП состоит, как правило, из четырехэлектродной установки ЭП. В качестве электродов используются металлические стержни, которые вставляются в грунт на поверхности. В одной из самых популярных конфигураций, — четырехэлектродной установке Веннера, расстояние между всеми электродами одинаковое. Ток пропускают между двумя электродами, а изменение потенциала поля измеряют между двумя другими электродами.

При малых разносах электродов получают изображение геологической среды на небольшой глубине. При увеличении разноса электродов возрастает глубинность исследования. Поэтому электроразведочные работы методом ЭП начинают с измерений при малых разносах электродов. Затем показания продолжают снимать из одного и того же места, а электроды разносят все дальше и дальше друг от друга, чтобы построить более полную картину геологической среды. В большинстве современных систем ЭП используется комплект из 56 или более электродов.

Для преобразования профилей кажущегося сопротивления, которые называют псевдоразрезом, в модель профилей истинного удельного сопротивления используется программное обеспечение для двух- или трехмерного моделирования в зависимости от типа выполненных исследований. В результате получают данные, которые при объединении можно использовать для интерпретации почвенных условий и планирования добычи.

Условия, ограничивающие применения метода ЭП

Представители щебеночной промышленности отрасли должны понимать ограничения и преимущества построения изображений с помощью метода сопротивлений (ЭП) и понимать, как использовать этот метод для эффективного планирования. Достоверность результатов метода ЭП зависит от четырех основных факторов:

• Глубина залегания. В туманную погоду сложно рассмотреть удаленные объекты. Аналогично, с увеличением глубины разрешение и точность данных, полученных с помощью метода ЭП, снижаются. Это связано с тем, что электроды, расстояние между которыми увеличивается, могут обеспечить измерения на большей глубине залегания, но изображение будет усредняться на большее расстояние. Это означает, что на больших глубинах изменения удельного сопротивления будут с меньшей вероятностью давать изображение с хорошим разрешением.
• Насыщение переходной зоны. В переходной зоне над поверхностью грунтовых вод изменение удельного электрического сопротивления в основном связано с изменением уровня содержания влаги, а не с изменением размерности зерен. Методы ЭП работают хорошо выше и ниже переходной зоны, но не дают точных результатов в зоне, где происходит переход. Толщина переходной зоны зависит от размера пор — чем больше размер пор, тем меньше толщина переходная зона.
• Чистые, хорошо дренированные песчаники. Мелкозернистые пески, которые являются «чистыми» в том смысле, что они не содержат большого количества глины или ила, иногда демонстрируют высокие значения удельного сопротивления, которые обычно обнаруживают у крупнозернистых материалов. Это может привести к неправильному толкованию результатов измерений.
• Искусственные сооружения или предметы. Металлические ограждения, оставленный в грунте металлолом и подземные трубопроводы рядом с испытательным проводом установки ЭП могут оказать влияние на результаты. Важно отобразить эти «искусственные сооружения и предметы» на карте и проверить их влияние на результаты ЭП.

Применение результатов электроразведки, полученных с помощью метода ЭП

Для комплексных месторождений минеральных материалов для производства заполнителей особенно важно наличие возможности выполнить точное картирование и последующее планирование добычи. Рекомендуется план, состоящий из семи этапов, который доказал свою эффективность при строительстве площадок «с нуля» и расширении существующих площадок:

1. Проверка возможности проведения электроразведочных работ на площадке, в том числе проверка испытательных проводов.
   2. Подготовка плана построения изображений /электрического профилирования методом ЭП.
   3. Подготовка программы бурения в ограниченном режиме.
   4. Анализ размерности зерен и содержания влаги.
   5. Моделирование месторождения.
   6. Определение зон с благоприятными коэффициентами извлечения и оценка тоннажа.
   7. Внесение полученных результатов в план горных работ.

Если существование месторождения подтвердилось, данные, полученные в ходе электроразведки, должны быть внесены в план горных работ. При внесении данных в план горных работ, использовать полученные данные следует во взаимосвязи с данными за прошлые периоды, которые были получены в ходе предыдущих инженерных изысканий, проводимых на площадке. Такой подход поможет определить требования усреднения для участков с экономично граничными ресурсами и участков с основным ресурсным потенциалом. Это поможет избежать в будущем оценки добываемых на площадке ресурсов как высокосортных. Метод ЭП также эффективно используется для подготовки данных для комплексной оценки объекта инвестирования, чтобы дать потенциальным покупателям до заключения сделки определенную уверенность в том, что ресурсы на этой площадке действительно существуют. Это особенно полезно в тех случаях, когда на начальных этапах переговоров использование буровой установки невозможно.

Рациональное планирование, основанное на использовании достоверных данных, полученных в ходе разведочных работ на площадке, включая сведения, полученные с помощью методов электроразведки, может означать более точное прогнозирование доступных ресурсов, чтобы убедить руководство корпорации, а также внешних акционеров в том, что ресурсы есть и будут использоваться разумно. Это также обеспечивает более качественные и рациональные планы горных работ и меньшее количество сюрпризов в будущем. Возможно, самым важным является то, что такие инструменты, как метод ЭП, способствуют более грамотному управлению ресурсами. Такая проблема, как оценивание ресурсов как высокосортных для получения краткосрочной финансовой выгоды, может быть решена в пользу более долгосрочного планирования добычи, которое обеспечивает большую отдачу от инвестиций и грамотное сбережение ресурсов.

Планирование установки для производства заполнителей

Существует множество вариантов планирования горнодобывающего предприятия, как для строительства «с нуля», так и при оценке существующего предприятия с точки зрения эффективности и рентабельности. Качественные составляющие планирования с самого начала предотвращают возникновение проблем на последующих этапах.

Местоположение установки

Одним из ключевых факторов, определяющих успешную реализацию проекта, является покупка или аренда нового земельного участка. Ниже представлен краткий перечень того, что нужно учесть при поиске земельного участка:

• Имеете ли вы право на недропользование?
• Какие виды минеральных материалов залегают на участке?
• Качество и количество минеральных материалов.
• Наличие доступа к главным магистралям, к таким как автомагистрали между штатами или железнодорожное сообщение.
• Система налогообложения.
• Соседние объекты (какие объекты находятся по соседству, и насколько близко они расположены к проектируемому предприятию, и т.д.)
• Наличие местной рабочей силы.
• Рабочие объединены или не объединены в профсоюз.
• Наличие водоснабжения.
• Горизонт грунтовых вод.
• Права из сервитута.
• Возможное место археологических раскопок?
• Рынки сбыта – Насколько близко расположена площадка к строительным объектам заказчиков?

Разрешения

После того, как вы нашли подходящий участок, и он соответствует вашим ожиданиям или даже превосходит их, необходимо получить разрешение на переработку минеральных ресурсов. Получение разрешения может быть самым сложным этапом в строительстве установки.

Получение необходимых разрешений непосредственно зависит от типа установки, который планируется использовать на проектируемом предприятии. Другими словами, получить разрешение на мобильную дробильную установку может быть легче, чем получить разрешение на стационарную установку.

В процессе выдачи разрешений вам придется обращаться в различные природоохранные агентства на местном уровне, на уровне отдельных штатов и федеральном уровне. Существуют различные нормы, касающиеся допустимого воздействия на атмосферный воздух, водные ресурсы, а также уровни шума, которые необходимо соблюдать. Также существует множество требований на уровне отдельных штатов и на федеральном уровне, связанных с зонированием территорий. Также могут существовать законы, принятые местными органами самоуправления, которые регулируют рабочее время предприятия, и другие ограничения, касающиеся, например, предельно допустимой высоты уступа карьера при применении взрывных работ или предельно допустимой высоты насыпи для гравийного карьера. Если на площадке имеется ручей, река или озеро, возникнут вопросы, связанные со стоками. Это лишь несколько моментов, о которых следует помнить в процессе получения разрешения.

Обзор рынка

При поиске площадки для строительства производители обычно проводят «обзор рынка», чтобы проверить возможный объем рынка. После принятия решения о приобретении участка, необходимо провести обзор формального рынка. Информация, собранная в ходе обзора формального рынка, будет использоваться при планировании новой установки для производства заполнителей. Обзор рынка должен дать ответы на следующие вопросы:

• Какие продукты востребованы на рынке (мокрая и сухая переработка)?
• Какое количество каждого продукта можно продать (в зависимости от времени года)?
• Местные технические требования к продукции?
• Вся ли доставка осуществляется грузовиками клиента или производитель оказывает услуги по доставке?
• Возможна ли отгрузка продукции железнодорожным транспортом?
• Отпускная цена на все продукты.
• Конкуренция на рынке.

План горных работ

Еще один важный этап, который часто упускается из виду, — это «подготовка плана горных работ». План горных работ может быть простым или очень сложным, но он является жизненно важным элементом в процессе проектирования новой перерабатывающей установки.

Подготовка официального плана горных работ заставляет предприятие рассмотреть ряд вопросов, которые иногда упускаются из виду, и исправить которые в будущем может стоить немалых денег. Ниже приведены некоторые из вопросов, которые необходимо учесть при разработке указанного плана:

• Разведочные работы по всем материалам на земельном участке.
• Где находится самый качественный материал?
• Есть ли необходимость смешивать материалы для получения высококачественного продукта?
• План эксплуатации карьера/шахты на следующие три года или пять лет.
• Как будет выглядеть карьер/шахта после завершения добычи.
• Дробление в карьере или на стационарной установке первичного дробления?
• Предполагаемые места для строительства установки.
• Подъездные пути для грузовиков клиентов.
• Доступ к железнодорожному сообщению.
• Пруды-отстойники (при необходимости).
• Уровень стояния грунтовых вод.
• Глубина разработок.
• Расположение высоковольтных линий.

После подготовки плана горных работ необходимо также определить возможность операции дробления в карьере. Дробление в карьере может использоваться для материалов, которые добываются в карьере, а также для установок для производства песка и гравия.

Свойства минеральных материалов

Свойства минеральных материалов также играют немаловажную роль в принятии решения о том, подходит ли данный участок для производства заполнителей. Характеристики минеральных материалов необходимо проанализировать, чтобы определить, можете ли вы производить материалы, необходимые для вашего рынка. Эти свойства также помогут определить тип необходимого технологического оборудования. Некоторые свойства материалов, необходимые для принятия правильных решений, перечислены ниже.

• Наименование материала.
• Источник материала (карьер или гравийный карьер).
• Объемный вес.
• Насыпная плотность.
• Поглощающая способность.
• Твердость.
• Хрупкость.
• Предел прочности при сжатии.
• Химический состав, который используется для определения абразивных свойств материала (требуется, по меньшей мере для двуокиси кремния, оксида железа, оксида алюминия и магния).
• Содержание глины, грязи и т.д.
• Посторонние частицы.
• Содержание влаги.
• Остаток в сите исходного материала.
• Зерновой состав исходного материала.

Чем больше данным можно собрать, тем грамотнее будет принято решение относительно выбора технологического оборудования. Анализ минеральных материалов позволяет лучше понять их потенциал для производства высококачественного продукта.

Один из способов собрать часть вышеуказанной информации – это выполнить испытания материала. Выбор образцов для первоначальных испытаний очень важен. Отбираемые образцы должны быть репрезентативными для отложения. Если имеются сведения о вариациях, следует взять образцы в нескольких местах, чтобы эти различия можно было проанализировать. Отложения песка и гравия — хороший пример материала, размерность зерен которого может сильно меняется на разной глубине. Образцы следует отбирать с разной глубины, чтобы подтвердить размерность зерен на = разной глубине залегания месторождения.

Тип установки: стационарная, полустационарная или мобильная

Тип выбранной установки для производства заполнителей, как правило, зависит от планируемого срока эксплуатации карьера.

Стационарная установка. Этот тип установки обычно используется для добычи карьерного каменного материала в тех случаях, когда предполагаемый срок промышленной разработки месторождения составляет более 10 лет. Также следует отметить, что в эту категорию попадают большие установки для переработки песка и гравия. Для этого типа установки характерно следующее:

• Требуется значительный объем строительных работ.
• Требуется площадка для штабелей сырьевого сыпучего или кускового материала.
• Требуются бункеры-питатели для дробилок.
• Штабели готовой продукции занимают большую площадь.
• Полная автоматизация установки.
• Большое свободное пространство вокруг оборудования для его обслуживания.
• Площадки для разгрузки грузового автотранспорта/железнодорожного транспорта.
• Бетонные и металлические конструкции.
• Стационарные конвейерные системы.
• Крайне сложно перемещать на другое место.
• Самые низкие расходы на тонну.

Полустационарная установка. Этот тип установки подходит для переработки карьерных каменных материалов, песка и гравия в тех случаях, когда предполагаемый срок промышленной разработки месторождения составляет менее 10 лет. Для этого типа установки характерно следующее:

• Требуемый объем строительных работ небольшой.
• Может потребоваться, а может не потребоваться площадка для штабелей сырьевого сыпучего или кускового материала.
• Требуются бункеры-питатели для дробилок.
• Штабели готовой продукции занимают большую площадь.
• Полная автоматизация установки.
• Несколько меньшее свободное пространство вокруг оборудования для его обслуживания.
• Может потребоваться или может не потребоваться некоторый грузовой автотранспорт и/или система загрузки в железнодорожный транспорт.
• Стальная рама основания.
• Стационарные конвейеры или спускные лотки.
• Перемещение в другое место требует некоторых усилий.
• Относительно просто модифицировать.

Мобильная установка. Этот тип установки может использовать для переработки как карьерных каменных материалов, так и песка и гравия там, где решающее значение имеет возможность перемещения установки между площадками. Следует отметить, что мобильные установки могут быть на колесном шасси (на пневматических шинах) или на гусеничном шасси. Мобильные установки имеют следующие особенности:

• Строительные работы не требуются.
• В целом, площадка для штабелей сырьевого сыпучего или кускового материала не требуется.
• Передвижные бункеры-питатели для дробилок могут не требоваться.
• Штабели готовой продукции занимают меньшую площадь.
• Установка может быть в определенной степени автоматизирована.
• В целом, небольшое пространство вокруг оборудования для обслуживания.
• Мобильное шасси.
• Мобильные конвейеры (по территории карьера или по дорогам).
• Легко перемещать на другое место.
• Относительно просто модифицировать.
• Возможность транспортировки по дорогам или в пределах предприятия.
• Простота настройки.
• Низкие расходы на доставку и вывоз.
• Самые высокие расходы на тонну.

Основное различие между колесной установкой и установкой на гусеничном ходу заключается в том, что для перемещения колесной установки с одной площадки на другую по территории карьера или для ее транспортировки по автомобильной дороге требуется седельный тягач. Установка на гусеничном ходу способна перемещаться по территории карьера своим ходом. Для транспортировки такой установки на другую площадку по автомобильной дороге используется прицеп с низкой платформой.

В зависимости от способа добычи нерудных материалов в карьере, гусеничная установка может перемещаться вместе с фронтом работ, позволяя транспортировать дробленый материал на следующий этап технологического процесса с помощью конвейеров, что устраняет необходимость в самосвалах.

В основном, мобильные установки используют из-за их мобильности. Их можно перемещать с одного места на другое, где они могут оставаться несколько дней или несколько лет, выполняя свои рабочие задачи. Их можно использовать для выполнения временных проектов, например, при строительстве плотины, укладке трубопровода и т.д., а затем продать после завершения работ.

Их также используют вместо стационарных или полустационарных установок, а иногда в качестве дополнительного оборудования при наличии стационарной или полустационарной установки из-за простоты установки и действия разных норм, применяемых к транспортировке установок разного типа.

Технологическая схема

Технологическую схему можно определить как последовательность технологических операций и соответствующих им машин для превращения сырья в необходимую готовую продукцию. Технологическая схема – одна из самых важных составляющих в определении того, как будет работать ваша новая установка для производства заполнителей, чтобы производить необходимые продукты с максимально возможной экономической эффективностью.

Для разработки технологической схемы потребуется вся собранная вами информация. Эта информация поможет при выборе подходящих дробилок, грохотов, питателей и т.д., которые будут использоваться на установке для производства заполнителей.

На всех установках для производства заполнителей должны быть так называемые участки/стадии дробления. Каждый участок/стадию дробления можно определить как составную часть процесса производства заполнителей, где поступающий первичный материал заданного размера уменьшается до необходимого размера для поступления на следующий участок/стадию дробления. На большинстве участков/стадий дробления предусмотрены грохоты для отсева мелких зерен перед отправкой материала дробилку.

В некоторых случаях в технологической схеме предусмотрен участок/стадия сортировки/классификации. Здесь материал не измельчается дробилкой, а только просеивается.

Одним из самых ответственных решений при проектировании перерабатывающей установки является выбор подходящей технологической схемы для конкретного материала. Важность правильного выбора связана с тем фактом, что основную часть затрат на установку обычно составляют капитальные и эксплуатационные затраты на дробильно-сортировочную технику.

Для любого проекта число факторов, которые необходимо учитывать, будет зависеть, среди прочего, от типа проекта. Например, если это проект «с нуля», то необходимо будет учитывать большинство, если не все из приведенных ниже факторов. Если проект направлен на расширение существующего производства, то выбор факторов или проектных ограничений, которые необходимо учитывать, будет зависеть от существующей технологической схемы.

Новая установка

Чем больше данных можно получить, тем точнее будет начальная технологическая схема процесса.  На основании собранных данных может быть принято решение о применении нескольких подходов к разработке технологической схемы, однако в конечном итоге должны учитываться практические соображения и экономические аспекты. В итоге, это должна быть установка, которая способна производить качественный продукт при разумных затратах.

Полезно получить представление о современных методиках или местных приемах в конкретном районе, чтобы понять, почему другие сделали то или иное, что они делали, и использовать полученными другими опыт. Возможно, эту информацию получить нелегко, однако лицу или лицам, осуществляющим разработку технологической схемы, должна быть передана любая собранная информация. Для того, чтобы избежать дорогостоящих ошибок, такая информация может использоваться в качестве руководства при разработке технологической схемы. Помните, что разработанная технологическая схема будет эффективной только если для ее разработки использовалась качественная информация.

После выбора типа дробильного оборудования, для дробилок каждого этапа дробления дополнительно определяют размер, который зависит от крупности сырья, а также производительность при заданном размере выходной щели. Необходимо отметить, что этому критерию могут удовлетворять несколько типов дробилок.

Кроме того, есть несколько других аспектов, которые следует учитывать при выборе характеристик дробилок:

• Простота замены изнашиваемых элементов.
• Простота регулировки настроек как для уменьшения износа деталей, так и для получения продукции, удовлетворяющей требованиям спецификации.
• Качество продукта.
• Эксплуатационная готовность.
• Наличие комплектующих.
• Простота эксплуатации.

Наряду с выбором подходящей дробилки, необходимо определиться с подходящим сортировочным оборудованием и питателями. Ниже приводится информация, которую следует учитывать при выборе грохота или питателя:

• Крупность сырья.
• Гранулометрический состав сырья.
• Пропускная способность в тоннах в час.
• Тип просеивающей поверхности (проволочная ткань, уретановое сито и т.д.)
• Мокрый или сухой процесс грохочения.

На новой установке для производства заполнителей будет использоваться много другого оборудования, и, в целом, для его выбора применяются одни и те же принципы.

Технологическая схема начинается с подаваемого на установку исходного материала и заканчивается на выходе готовой продукции. Потребуется проделать большую работу, чтобы определить характеристики всего комплекса технологического оборудования, необходимого для производства агрегата. После того, как вы выбрали первоначальные единицы оборудования, необходимо произвести расчеты технологических потоков, чтобы убедиться в том, что все оборудование подобрано правильно. Когда это делается вручную, — это длительный и утомительный процесс, однако некоторые производители имеют в своем распоряжении компьютерные модели, позволяющие автоматизировать процесс расчета технологических потоков.

Планировка размещения оборудования

После того, как вы первоначально определили технологическую схему процесса, пришло время уделить внимание разработке схемы размещения оборудования на выделенной территории. На этом этапе необходимо определиться с размерами площадок для штабелей сыпучего или кускового материала, размерами площадки для товарных запасов, минимальными зазорами под конвейерами, минимальным свободным пространством вокруг дробилок и грохотов, и с тем, каким образом будут осуществляться операции на площадках с товарными запасами, а также рассмотреть другие важные аспекты.

В ходе этого процесса, вместе с определением места расположения каждой единицы оборудования, определяют длину конвейеров и высоту всех конструкций и сооружений.
На этом этапе обычно вносится много изменений. Как правило, это происходит по мере разработки новых деталей, определяющих то, как будет выглядеть новая установка для производства заполнителей.

Прочее оборудование, которое следует рассмотреть для эффективной переработки материалов на установке для производства заполнителей, включает:

• Оборудование для буровзрывных работ, хотя во многих случаях для выполнения этих работ заключается контракт со сторонней организацией.
• Погрузчики, карьерные самосвалы и экскаваторы. Использование «подвижного состава» определяется такими факторами как расстояние между экскаваторным забоем и дробилкой для первичного дробления, стоимостью цикла переработки и другими факторами. Можно рассмотреть использование жесткорамных карьерных самосвалов и самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой.
• Дробилки для вторичного дробления. Различия в размере кусков материала в навалах горной породы могут потребовать внедрения второй стадии дробления после взрывных работ, или, когда материал загружается в дробилку для первичного дробления.
• Шнековые мойки и чаны-классификаторы. Для некоторых установок следует также рассмотреть отделение мелкозернистого материала.
• Элементы системы автоматизированного управления и контроля. Электронное оборудование для контроля процесса переработки материалов и передачи данных позволяет некоторым установкам достичь максимальной эксплуатационной эффективности при минимальном количестве обслуживающего персонала.

Передает Информационный портал Заполнители