Песок обычно находится в смеси с гравием, которую вначале разделяют на грохотах. Переработка песка заключается в его промывке или большей частью в корректировке зернового состава без изменения физических и химических свойств. Если песок разнопрочен, может потребоваться обогащение по прочности.

В строительной практике применяется главным образом гидравлическая классификация (фракционирование) как наиболее экономичный эффективный способ разделения песка по крупности, при которой также осуществляется промывка материала. Гидравлическая классификация позволяет разделить смеси на зерна разных размеров, формы и плотности по классу крупности.

Механическая классификация производится при помощи инерционных грохотов, оборудованных струнными ситами. Сортировка песка сухим способом возможна только при влажности, не превышающей 2,5%. При мокром процессе сортировку производят на односитовом грохоте, так как двухситовый не обеспечивает эффективную промывку на нижнем сите. Рекомендуемая минимальная крупность сортировки — 0,6 мм. Наиболее удобны щелевидные сита, эффективность которых в 1,5—1,75 раза выше, чем сит, имеющих квадратные отверстия.

Машины, предназначенные для классификации в потоке воды, называются гидравлическими классификаторами. Большое распространение получили вертикальные классификаторы. По числу выделяемых продуктов различают одно-, двух- и трехпродуктные классификаторы. При необходимости разделения материала на большее число фракций можно последовательно соединять классификаторы или устанавливать их в сочетании с гидроциклонами.

Принцип действия двухпро- дуктного классификатора (рис. 3.12) основан на -разделении по крупности !J материала, предварительно обогащенного в самом классификаторе в восходящем винтовом потоке воды.

• Двухстадийная схема классификаций осуществляется путем последовательного снижения скорости гидросмеси: сначала в диффузоре до 0,4—0,6 м/с, затем в обогатительной камере. Вследствие этого из восходящего потока выпадают зерна, по крупности превышающие граничное зерно, а также зерна несколько меньшего размера. Оседающие зерна попадают в камеру классификации, которая представляет собой кольцо, заключенное между диффузором и .внешним конусом. В нижнюю часть камеры восходящим винтовым потоком подается чистая вода. В этом потоке и происходит поверочная, чистовая классификация по заданному граничному зерну.

Кроме гидроклассификаторов, используют спиральные песковые классификаторы— полукруглую наклонную ванну (корыто), в которой вращается спираль, транспортирующая выпавшие на дно крупные частицы материала к разгрузочному окну. Тонкие частицы переливаются с водой через сливной порог в желоб и удаляются по сливному патрубку. Гидросмесь загружается в классификатор через загрузочное окно или непосредственно через борт ванны. Максимальная крупность в исходном продукте до 10 мм, влажность крупного продукта—15—18%.

Для качественной классификации и мойки песка создана автоматическая гидроклассификационная установка ВНИИСтройдормаш, которая позволяет выдерживать стабильную гранулометрию по заданному модулю крупности. Установка автоматизирована и выгодно отличается от зарубежных конструкций. Она обеспечивает формирование заданного зернового состава путем смешивания потоков песчаных гидросмесей, выходящих из камер классификатора.

Установка выполняет три технологические операции: разделение исходной горной массы на фракции, смешивание этих фракций в требуемых пропорциях и их обезвоживание. Выработка по исходному материалу равна 50 т/ч. В качестве исходного материала может быть карьерный песок или гидросмесь с обводненностью Т: Ж= 1:1 по массе крупностью не более 5 мм. Установка автоматически обеспечивает выход шихтованного песка заданного модуля вне зависимости от изменения зернового состава исходной горной массы.

Специальные методы обогащения щебня. При разработке месторождений, характеризующихся непостоянством физико-механических свойств породы и большим содержанием глин; в технологические схемы заводов включают специальные процессы обогащения, обеспечивающие повышение качества выпускаемой продукции. Выбирая метод обогащения, необходимо учитывать, что в готовой продукции допускается до, 10% слабых разностей. Увеличение содержания в щебне и гравии слабых >10% разностей снижает прочность и морозостойкость бетона.

Процессы обогащения по прочности делят на сухие и мокрые. К мокрым относят обогащение в тяжелых суспензиях и отсадку, к сухим — избирательное дробление, обогащение по упругим свойствам на механических сепараторах, пневматическое гравитационное обогащение. Технико-экономическая целесообразность применения тех или иных процессов обогащения по прочности должна быть обоснована исходя из характеристик перерабатываемого сырья с учетом требований ГОСТ на выпускаемую продукцию. Нужно учитывать количество выделяемых при этом отходов и стоимость обогащения.

Обогащение в тяжелых суспензиях — дорогой, но особенно надежный способ, заключающийся в разделении по удельной массе неоднородных по прочности пород. Для разделения служит среда — тяжелая суспензия, удельная масса которой является промежуточной между удельными массами разделяемых пород. При этом способе задача разделения материала решается просто: легкий продукт совместно с частью суспензии всплывает, а тяжелый собирается на дне аппарата в осадке и удаляется. Суспензия представляет собой грубодисперсную взвесь, состоящую из воды и тонкоизмельченного вещества. Вода служит дисперсной средой, а мельчайшие частицы вещества утяжелителем. В качестве утяжелителя применяются тяжелые природные минералы и сплавы: магнетит для суспензии с удельной массой до 2,4 г/см3; галенит с ферросилицием или смесь ферросилиция с магнетитом — для суспензий более высокой удельной массы. Принципиальная схема обогащения в тяжелых суспензиях состоит в подготовке к обогащению, приготовлении суспензии, разделении материала в сепараторе, регенерации суспензии.

Крупность материала, поступающего на обогащение, как правило, составляет от 3,5—4,0 мм до 75—70 мм, но может быть и выше. Поэтому перед обогащением обязательна промывка исходного материала. Утяжелители доставляют с заводов или приготавливают на месте. Для приготовления тяжелых суспензий и поддержания их во взвешенном состоянии применяют мешалки импеллерного типа. Поддержание постоянной удельной массы и хороших механических свойств суспензии (вязкость, устойчивость) — непременное условие успешного обогащения в тяжелых суспензиях. Регенерация включает отделение суспензии от продуктов обогащения, намагничивание ее перед сгущением, сгущение, обогащение утяжелителя, его обезвоживание и размагничивание, приготовление свежей суспензии требуемой удельной массы.

Исходный материал (рис. 3.13), рассортированный на три фракции (20—40, 10—20 и 3—10 мм), подвергается обогащению раздельно в барабанных сепараторах, 3—10 мм — в гидроциклонах, а, 10—20 мм в зависимости от загрязненности обогащения в барабанном сепараторе или гидроциклоне.
Гравийно-щебеночная смесь ленточным транспортером подается в приемный бункер, из которого ленточным питателем равномерно подается в лопастной сепаратор для разделения на прочный (осадок) и слабый (всплыв) щебень. Из сепаратора продукты обогащения м) соответствующим течкам направляются на грохот, где происходит промывка при помощи брызгал гидроциклонного типа и обезвоживание. Промытые и обезвоженные продукты обогащения ленточными транспортерами и подаются на склад. Рабочая суспензия приготавливается в баке, куда элеватором подается нужное количество воды и магнетита. Суспензия перемешивается сжатым воздухом, который поступает от компрессора. Сжатый воздух потребляется также для продувки систем трубопроводов. Суспензия заданной плотности насосом непрерывно подается в сепаратор. Вместе с продуктами обогащения суспензия подается на грохот 6, причем основная ее часть сбрасывается на неподвижное сито, установленное в точке всплыва. Дренированная суспензия собирается на первой подгрохотовой воронке по ходу движения материала, откуда насосом перекачивается в расширительный бак. Из бака суспензия направляется по двум потокам. Первый поток, пройдя авторегулятор плотности суспензии, поступает в бак. Второй поток суспензии поступает в распределительный ящик, из которого весь или частично направляется на регенерацию.

Рис. 3.13. Схема обогащения в тяжелой суспензии

Такие воды, представляющие собой разжиженную суспензию, насосом перекачиваются в барабанный магнитный сепаратор первой ступени. Здесь суспензия очищаетс.я от немагнитных частиц; получаемый концентрат направляется в спиральный классификатор для сгущения. Хвосты и перелив магнитного сепаратора первой ступени поступают в магнитный барабанный сепаратор второй ступени для улавливания магнетита. Концентрат магнитного сепаратора второй ступени поступает в тот же спиральный классификатор, а хвосты направляются в отвал. Перелив магнитного сепаратора второй ступени служит разбавителем суспензии в случае повышения ее удельной массы, возвращается в распределительный ящик. Сгущенный продукт спирального классификатора, пройдя размагничивающий аппарат, поступает в бак рабочей суспензии, а слив направляется на повторную регенерацию. Для бесперебойной работы установки на всех узлах перекачивания суспензии установлены резервные насосы.

Во время работы установки количество суспензии постепенно уменьшается за счет безвозвратных потерь магнетита с продуктами обогащения и хвостами магнитных сепараторов, но автоматический плотномер сохраняет ее плотность постоянной. Объем рабочей суспензии периодически восполняется добавлением соответствующего количества сухого магнетита и воды в бак рабочей суспензии.

Отсадка — способ гравитационного мокрого обогащения, с помощью которого смеси минеральных зерен или горных пород разделяются по удельным и объемным массам. При обогащении отсадкой известняков и гравийно-песчаной смеси используют различие в объемных массах слабых и прочных зерен для выделения слабых разностей щебня и гравия, явление сегрегации или обратной классификации использует для выделения класса 0—5 мм из известнякового щебня, а также для отделения песка от гравия из гравийно-песчаной смеси.

При обогащении разнопрочных пород процесс отсадки может оказаться экономичнее, чем обогащение в тяжелой суспензии, так как в осадочной машине совмещаются весьма трудоемкие операции: разделение по прочности, эффективная классификация по мелкому классу, интенсивная промывка. Расход воды при отсадке достигает 4—5 м3 на 1 т перерабатываемого материала.

Отсадка сводится к тому (рис. 3.14), что на зерна горной породы, находящиеся на сите отсадочной машины, действуют восходящие и нисходящие потоки воды, скорость которых возрастает от нуля до максимума, а затем уменьшается до нуля. Под действием этих сил материал на сите разделяется по величине объемных масс зерен. Тяжелые зерна оседают, а легкие поднимаются. Основными параметрами отсадочной машины являются: число качаний в минуту и амплитуда хода рабочего органа, создающая пульсирующие потоки воды и продолжительность их действия. Отсадочные машины бывают с подвижным и неподвижным ситом.

Рис. 3.14. Схема гравитационного обогащения отсадкой:
1 — ленточный транспортер для подачи исходного материала в загрузочный бункер; 2 — бункер исходного материала; 3 — лотковый качающийся питатель для загрузки отсадочной машины; 4 — отсадочная машина; 5 — обезвоживающий вибрационный грохот для легкого продукта; 6 — зумпф для сбора мелких частиц и песка;

Рис. 3.16. Сухой способ очистки каменных материалов:
1 — грохот; 2 — дробилка первичного дробления; 3 и 4 — пылеотдели- тельные установки; 5 — дробилка вторичного дробления; 6 — виброударные аппараты; 7 — пневмоклас- сификаторы для получения песка из отходов; 8 — циклоны; 9 — сушиль- но-очистительная установка; 10 — щебень; 11 — песок; 12 — пыль насос

Пневматическое и гравитационное обогащение основано на тех же принципах, что и водные способы, но в силу меньшего сопротивления зерен при движении хорошего разделения достигнуть трудно. Обогащаемый материал должен быть сухим и загружаться в обогатительный аппарат тонким слоем. Он разделяется в восходящем или горизонтальном потоке. В машины с восходящим потоком материал поступает через загрузочный бункер на виброгрохот с двойным CHTOM.VK нижней части грохота подводят сжатый воздух от компрессора.

Рис. 3.15. Обогащение по упругости на классификаторах

Избирательное дробление. Использование роторных дробилок ударного действия для первичного дробления неабразивных горных пород позволяет в одной машине получать большую степень дробления. Продукция выходит хорошего качества, с меньшим количеством лещадных и иглообразных зерен. Важное значение имеет избирательность в роторных дробилках. В результате ударов слабые разности в породе разрушаются на более мелкие части, чем прочные. Отсеивая мелочь на грохоте, можно удалить слабые породы из продуктов дробления.

Обогащение материала по упругим свойствам. Существует закономерность при которой прочная горная порода обладает большей упругостью, но меньшим коэффициентом трения, чем слабая. Характеристикой слабых свойств породы при падении с высоты на стальную поверхность является коэффициент трения и восстановления при ударе. На этом принципе работают плоские (плитные) и барабанные классификаторы. Обогащение на барабанных классификаторах можно производить с предельной крупностью 5—40 (50) мм. Материал мельче 5 мм в механических классификаторах разделяется плохо. В плиточном классификаторе (риб. 3.15, б) материал падает на стальную плиту и упругие зерна отскакивают на большее расстояние, менее упругие — на меньшее. Изменяя угол наклона рлиты, регулируют процессы классификации. В барабанном классификаторе (рис. 3.15, а) материал подается на барабан (один или два), при вращении которого слабые зерна падают справа, а прочные отскакивают и падают слева. Вращение барабана 200—250 об/мин.

Сухой способ очистки каменных материалов. Способ разработан в Союздорнии и представляет известный практический интерес при обогащении каменных материалов из плотных изверженных пород, не имеющих резко корродированной кровли. Очистку производят в сушильно-очистительном барабане и виброударном очистителе. Их можно применять раздельно, если сушка не требуется.

Находит также применение комбинированный метод очистки (Союздорнии), когда предусматривается разделение горной массы до ее переработки на два класса — крупный сухой и мелкий влажный. Крупную часть перерабатывают й очищают сухим способом, а мелкую при сухой очистке предварительно подсушивают, а затем подают на дальнейшую переработку (рис. 3.16). Горную массу до дробления разделяют на два потока по влажности. Первый поток крупного камня с минимальной влажностью направляют в дробилку первичного дробления, из которой получают сухой щебень, а затем на грохот для сортировки по крупности.

Второй поток материала, не прошедший через верхнее сито грохота, направляют на вторую стадию дробления, сортируют по крупности. Этот щебень очищают на специальных аппаратах и направляют на склад.