Homokos kavics osztályozó mű vizsgálata a Dunai Kavicsüzemek Kft Alsózsolca II. kavics külfejtéses bányaüzem területén.

Átírás

1 Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar Előkészítéstechnikai Intézeti Tanszék Homokos kavics osztályozó mű vizsgálata a Dunai Kavicsüzemek Kft Alsózsolca II. kavics külfejtéses bányaüzem területén Szakdolgozat Dr. Varga Máté Bánya- és geotechnika szakirány Dr. Mucsi Gábor, egyetemi docens Bőhm Balázs, bányaüzem vezető Miskolc, 2013

2 Szakdolgozat feladat 1

3 Eredetiségi Nyilatkozat "Alulírott Dr. Varga Máté, a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának hallgatója büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában kijelentem és aláírásommal igazolom, hogy ezt a szakdolgozatot meg nem engedett segítség nélkül, saját magam készítettem, és a diplomatervben csak az irodalomjegyzékben felsorolt forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, melyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelműen, a forrás megadásával megjelöltem." Miskolc, a hallgató aláírása 2

4 Tartalomjegyzék ÖSSZEFOGLALÓ... 4 BEVEZETÉS... 5 PROBLÉMAFELVETÉS, ELÉRNI KÍVÁNT CÉL... 6 SZAKIRODALOMI ÁTTEKINTÉS... 7 HAZAI KAVICSBÁNYÁSZAT TÖRTÉNETE... 7 KAVICSLELŐHELYEK ÉS KIALAKULÁSUK... 8 ÉSZAK-MAGYARORSZÁGI KAVICSBÁNYÁSZAT HELYZETE VÍZNÍVÓ ALÓLI TERMELÉS ELŐKÉSZÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK OSZTÁLYOZÁS, SZITÁLÁS ÁLTALÁNOS ISMERTETÉSE, BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK SZITAELEMZÉS TROMP-FÜGGVÉNY ÜZEM BEMUTATÁSA VÁLLALAT, TULAJDONOSI HÁTTÉR ÜZEM ELHELYEZKEDÉSE FEJTÉS MÓDJA, MENNYISÉGE, KÖRÜLMÉNYEI, MEDDŐ ELHELYEZÉSE FELHASZNÁLÁSI TERÜLETEK, SZABVÁNYOK FELHASZNÁLÁSI TERÜLETEK SZABVÁNYOK TERMÉKEKKEL SZEMBEN TÁMASZTOTT KÖVETELMÉNYEK MINTAVÉTELEZÉS MINTAVÉTELI ELJÁRÁSOK OSZTÁLYOZÓ BERENDEZÉS ÉS KÍSÉRLETEK BEMUTATÁSA OSZTÁLYOZÓ BERENDEZÉS BEMUTATÁSA KÍSÉRLETEK BEMUTATÁSA EREDMÉNYEK TERMÉKEK MÉRETELOSZLÁSA TROMP-FÜGGVÉNYEK KÖVETKEZTETÉSEK, JAVASLATOK IRODALOMJEGYZÉK

5 Összefoglaló Az ásvány-előkészítés tárgykörű dolgozatomban a Dunai Kavicsüzemek Kft. alsózsolcai bányaüzemében lévő osztályozó művet vizsgáltam. Az eddigi ismereteket szakirodalmi feldolgozás alapján összefoglaltam, melyben részleteztem a hazai kavicsbányászat történetét, a kavicslelőhelyek kialakulását, a termelési és előkészítési módszereket és az osztályozás menetét. A bányaüzem és az ott használt előkészítési technológiák megismerése céljából külön fejezetet szenteltem a vállalat és az üzem bemutatására, a termelt kavics és homok felhasználási lehetőségeire, a termékek szabványoknak való megfelelésére. Az osztályozó berendezés vizsgálata érdekében mintavételi eljárást folytattam le, a kapott értékeket táblázatok és diagramok segítségével szemléltettem. A használt osztályozó berendezés szerkezetének és fontosabb adatainak ismertetése után a kísérlet során kapott értékeket megvizsgáltam, azokból következtetéseket vontam le, és a 8/16-os szemcseméretű frakció mennyiségi növelése érdekében javaslatokat fogalmaztam meg. A vizsgálat eredménye kimutatta, hogy a 8/16 szemcseméretű frakció jelentősen növelhető élesebb osztályozással és kúpos törő használatával. Summary In my thesis about the subject mineral preparation, I examined the classifier machine of the Dunai Kavicsüzemek Kft., in the plant of Alsózsolca. I summarized the current knowledge on the basis of literature elaboration, in which I detailed the history of the domestic gravel mining, the evolution of gravel deposits, the production and preparation methods, and the process of classification. A separate chapter is devoted to the presentation of the company and the plant, for the recognition of the mining plant and the used preparation techniques, the consumption opportunities of produced sand and gravel, the compliance of products to the standards. In order to examine the classifier, a sampling procedure has been followed, I have demonstrated the values I got with the help of tables and diagrams. After the presentation of the structure and important data of the classifier, I examined the during the experiment obtained values, drew conclusions from them, and I have made proposals to increase the volume of the particle size fraction 8/16. 4

6 Bevezetés Vitathatatlan, hogy hazánk gazdaságának stabilizálása érdekében szükség van a magyarországi bányászat újbóli fellendítésére. A bányászat adta erőforrások minden nagy birodalom számára szolgáltatta azt a pénzügyi és nyersanyag bázist, amelyre építetve az állam és a társadalmi-gazdasági szereplők bekapcsolódhattak a termelésbe, a kereskedelembe és a szolgáltató iparba. E bázisnak különösen fontos szerepe van a gazdasági válság okozta negatív hatások kezelése kapcsán. Ahhoz, hogy a bányászat újra kulcsszerephez jusson, két nagyon fontos elemnek kell teljesülnie - természetesen a laikus szemlélők bányászatot érintő szemléletmódosítás mellett -, amelyek végső soron egymástól elválaszthatatlanok. Az egyik a költségek jelentős csökkentése, a másik a piaci potenciál erősítése. A költségek csökkentése a termelés és értékesítés teljes racionalizálásán, a szükségletek pontos felmérésén keresztül érhető el. E racionalizálás és a szükségeltek kielégítése szempontjából elengedhetetlen a piaci potenciál erősítése, a likviditás biztosítása az új, innovatív termelési módszerek segítségével. Dolgozatomban ezért szeretném bemutatni a Dunai Kavicsüzemek Kft kavicsbájában lévő osztályozó mű működését, a vállalat és a piac igényeire történő optimálását, az esetleges fejlesztési lehetőségek, javaslatok megtételével együtt. Szakdolgozatom témaválasztása során jelentős szerepet töltött be az ásvány-előkészítés tárgykörének azon univerzális tulajdonsága, mely szerint minden anyag bányászata során szükség van valamilyen közbenső műveletre, amely a nyersanyagot értékesebbé, jobban felhasználhatóvá teszi. Továbbá európai uniós források felhasználásával és területfejlesztéssel foglalkozó szakemberként naponta szembesülök a megye térségeinek infrastrukturális elmaradottságával, az utak, magán és önkormányzati épületek, lakóingatlanok rossz állapotával, a csatornázottság hiányával és derogációs kötelezettséggel küszködő községekkel. E problémák és az állami fejlesztési célterületek ismeretében úgy gondolom, hogy a kavics és homokbányászat jelenősége, forgalma számottevően növekedni fog az elkövetkező évtizedben, így e téma feldolgozása, javaslatok megfogalmazása aktuális. 5

7 Problémafelvetés, elérni kívánt cél A Dunai Kavicsüzemek Kft alsózsolcai bányája számára fontos, hogy mindig a megfelelő minőségű és mennyiségű termékeket tudják a vevők részére bocsátani. Ennek elengedhetetlen feltétele, hogy a kitermelt nyersanyag az in situ tulajdonságok figyelembevételével a lehető legmegfelelőbb előkészítési eljáráson essen át. Ez különösen azért fontos, mert az egyes termékek, frakciók kihozatala a kavicsbányászatban általában adott, és csak bizonyos szűk határokon belül változtatható. Az osztályozó mű megfelelő működése, a szitaberendezések kis hibaszázalékkal történő anyagszétválasztása a teljes termékpalettán belüli frakciók mennyiségét növelni tudja, a frakciók minősége javul, és ezáltal a bevétel is növelhető. Az adott bánya szempontjából az elsődleges feladat a kitermelt anyag pontos összetételének elemzése és kiértékelése, valamint az osztályozó mű teljes, de legfőképpen a 8/16 mm szemcseméretű frakció kihozatalának növelése. Ez úgy érhető el, hogy az osztályozó mű szitaberendezései megfelelő módon, a feladott anyagra optimális értékekkel működjenek. Az osztályozó mű, a feladott és osztályozott anyag kiértékelését mintavételezés alapján, a Miskolci Egyetem laborjában végzett kísérlettel fogom elemezni, majd a kapott eredményeket az osztályozó mű paramétereinek figyelembevételével értékelem. Az értékelés végeztével javaslatokat szeretnék megfogalmazni a Dunai Kavicsüzemek Kft. részére arra vonatkozóan, hogy az osztályozó mű kívánt minőségi követelményei miként érhetők el vagy miként javíthatók, és a 8/16-os frakció növelésére milyen lehetőségek mutatkozhatnak. 6

8 Szakirodalomi áttekintés Hazai kavicsbányászat története A XIX. század közepe táján az építészet terén a korábbi hagyományos fa, kő vagy vályog alapanyagokat egyre inkább felváltotta a tégla, a vas és a beton, ami a kavicsfelhasználást is jelentősen megnövelte. A Lábatlani Cementgyár létrehozásával a jelentősebb mennyiségű kavicstermelés is megindult. A kitermelés nagy része ebben az időszakban még csak a dunai mederkotrásból származott. Virágkorában az akár 80 vagon homokos kavicsot is termelni képes Mezőnyékládházai Kavicsbánya Vállalat megalapítása következtében egy újabb számottevő bányaüzemmel bővült a hazai termelés. Továbbá az 1920-as évektől kezdve Adonyban, Gyékényesen, Hegyeshalomnál és Ártándnál újabb és újabb üzemek kapcsolódtak be az ipari jellegű kavicsbányászatba. A háborús környezet, a háború utáni újjáépítési folyamatok növelték a kavics iránti keresletet, ezért a korábbi kézi szállítással történő m 3 jelentős növelésére volt szükség. A bányákat államosították, az 1950-es évekre az állami bányák termelése már elérte a 2 millió tonnát. A 1952-es kavicsvagyon felmérést követően a 60- as években egy jelentős technológiai fejlesztési időszak következett, a felhagyott bányatavakat újra kotorni kezdték, immáron már nagyobb mélységeket is elérő úszókotrók segítségével. A kézi szállítást is felváltotta az úszópontos szalagszállítás és az önkirakós uszályszállítás. A termelés között az állami lakásépítési dömping következtében az évi 45 millió tonnát is elérte, amelynek 70 %-ából beton készült. A rendszerváltás utáni recesszió a kavicstermelésre is komoly csökkenő hatást fejtett ki. Az állami beruházások leálltak, lakásépítési program befejeződött. A 1990-es években megtörtént privatizációs hullám a kavicsbányákat is elérte. A befektetők korszerűsítették a technológiát, a régi vagy új alapítású bányákon modern termelő- és előkészítő berendezéseket aktiváltak. (Bőhm és társai, 2007) A bevezetőmben leírt infrastrukturális elmaradottság, amortizáltság és az ezzel összefüggésben lévő bányászat, azon belül a kavicsbányászat újbóli előretörését támasztja alá az a megállapítás, hogy az építőipari kavics- és homoktermelés nagyon szorosan összefügg az ország gazdasági állapotával, a beruházások volumenével, a GDP-vel. A 2000 utáni meredek emelkedés egyértelműen az autópálya-építések következménye, s ha nem is ebben a mértékben, de várható, hogy az útépítés tevékenyég tartósan magas szinten marad még 1-2 évtizedig, s ennek megfelelően a kavics- és homoktermelésben sem lesz jelentősebb visszaesés. (Bőhm és társai, 2007) 7

9 Kavicslelőhelyek és kialakulásuk A hazai kavics-előfordulások főként a ma is meglévő folyóinkhoz, folyóvölgyeinkhez kötődnek. Az alábbi ábra jól szemlélteti e földrajzi területek határvonalait, folyókhoz kapcsolódó jellegüket. ( ) A nagyobb kavics-előfordulások az alábbi régiókhoz köthetők hazánkban I. a Rába völgye a Duna felső-magyarországi szakaszával; II. a Dráva Somogy megyei szakasza; III. a Duna Budapest alatti szakasza; IV. a Tarna patak törmelék zónája a Mátra előterében; V. a Sajó-Hernád által a Bükk déli előterében egykor lerakott hordalékkúpja; VI. a Szatmár-Beregi síkságnak a Tisza által átformált határzónája; VII VIII. a Szamos, a Kőrös és a Maros folyók kavicsteraszának Romániából Magyarország területére átnyúló foltjai. 8

10 Az ábrán látható kavicsteraszok a pleisztocén kor, mint az utolsó jégkorszak 4 fázisában, azaz a glaciálisokban 1 és a közöttük lévő interglaciálisokban 2 alakultak ki. Ez az üledékképződés a teljes pleisztocén időszakát átöleli. A pleisztocén kor mindhárom szakasza 3 jelentős hatással volt a mai felszíni formáink kialakításában, de legfőképpen az ártéri üledékek, mint az aleurit és az agyag, valamint a számomra fontos kavics és homok mederüledékek kialakításában. (Hartai, 2008) Mint a kőzet egyik megjelenési formája, a homok-kavics a föld nagy tömegét alkotó szilárd anyag. Az összeálló kőzetek fizikai mállása során keletkeznek a laza, törmelékes kőzetek. A mállott, felaprózódott kőzet valamilyen szállító közeggel, széllel, vízzel elszállítódik a keletkezés helyszínéről, mely következtében további aprózódásnak van kitéve, tovább kopnak, formálódnak. Ezek a mállott hordalékok bizonyos helyeken lerakódtak, lerakodnak, így kialakulhatnak a kavics és homoktelepek. A laza, törmelékes kőzetek szemcsenagyságaiból (görgeteg: >200 mm, kavics: mm, homok(homokliszt): 2-0,02 mm, iszap: 0,02-0,002 mm, agyag: <0,002 mm) én csak a kavics és a homok mérettartománnyal foglalkozom. A kavics a kőzettömbök és görgetegek aprózódása, valamint a szállítás során történő formálódása, gömbölyödése révén jönnek létre. A gömbölyödés mértékét a szállítási út hossza és a kiinduló kőzet minősége határozza meg. A nagyobb távolságokra csak a keményebb (kvarc), ellenálló kavicsszemek juthatnak el, de a magyarországi kavics lelőhelyeken megtalálhatók az Alpokból, Kárpátokból származó, magmás vagy esetleg üledékes mészkő, dolomit kavicsszemcse is. A származási helytől függően a kitermelt kavics lehet folyami vagy bányakavics. A kőzetszemeket tartalmazó kavicsokkal ellentétben a homok már csak a kavicsok legellenállóbb ásványszemeiből tevődnek össze. A fent is említett kvarc ellenálló képességéből adódóan a homok előfordulások ¾ részben kvarcot tartalmaznak. A maradék ¼ rész alkotóelemei pedig a vízgyűjtő területén lévő magmás vagy üledékes kőzetek ásványai. A szállító közeg függvényében a homokszemcsék alakja különböző. A folyami homokok szögletesek, a szál által szállítottak legömbölyödöttek. (Buócz és társai, 2007) Az ország keleti részén a kavicslelőhelyek a Tiszához és a mellékfolyóihoz, azaz a Sajóhoz és a Hernádhoz köthetők. A lelőhelyek fedőrétege méter között van, de a kutató fúrások által bizonyított, hogy rétegvastagságok - leginkább Dél-Borsodban - a 100 métert is meghaladhatják. 1 glaciálisok: a jegesedés négy fázisa, azaz a günz, a mindel, a riss és a würm elnevezésű időszakok 2 interglaciálisok: a glaciálisokat elválasztó, enyhébb, melegebb időszakok 3 Pleisztocén kor három szakasza: alsó (villányium), középső (biharium), felső (pilisium) peisztocén 9

11 A kavics- és homokkészlet nagyságát nehéz megbecsülni, szakirodalmi vélemények alapján nem is érdemes, mivel szinte korlátlan mennyiségben áll rendelkezésre. A bányatulajdonosok elegendő készlet - jelen esetben évre elegendő esetén a magas költségek miatt (kutatás, bányatelek fektetés, területkivonás, területvásárlás) nem erőltetik az új területek feltérképezését, megnyitását. Az elmúlt húsz évben a kavicstermelés 6-20 millió m 3 között változott, amely részben folyami kavicstermelésből, részben kavicsteraszok, hordalékkúpok külszíni fejtéséből származnak. A folyami kavicstermelés mára csupán 10 %-a az országos termelésnek. A Mezőgazdasági Termelő Szövetkezetek kiegészítő tevékenységként és bevételi forrásként számtalan homok- és kavicsbányát nyitottak. Ebből adódóan a Magyar Geológiai Szakszolgálat (MGSZ) 1997-ben már 771 db homok és kavicsbányát tartott nyilván, melyből 420 kavicsbánya volt. (Bőhm és társai, 2007) Észak-magyarországi kavicsbányászat helyzete A teljes nyilvántartott hazai ásványanyag-választék száma 78 darab. Az MGSZ nyilvántartása az észak-magyarországi területre vonatkozóan 48 darabot számlál, azaz az a nyersanyagválaszték 61,5 %-a található meg a Miskolci Bányakapitánysághoz tartozó négy megye területén. A bányaterületek száma tekintetében ez azonban már csak 22 %. Az utóbbi 20 évben a bányaterületek száma jelentősen nőtt, országosan csaknem rel. Az észak-magyarországi ásványvagyon-készlet az országos ásványvagyonból jelentős arányt képvisel. A nemfémes ásványi nyersanyagok közül az ásványbányászati nyersanyagok és az építőipari homok és kavics estén 50%-ban meghaladó arányban szerepel az Észak-magyarországi régió az ásványvagyon nyilvántartásban. (Bőhm és társai, 2007) Az ásványi anyagok ellátottsága mind országos, mind régiós szinten is jónak mondható. Borsod-Abaúj-Zemplén megye a kavics- és homokbányák számát és készletét tekintve is kiugró értékeket mutat, és a kitermelés feltételei is kedvezőek. A régió 1 Mrd tonnás kavics- és homokvagyona megalapozza e bányászati ágazat jövőjét. (Bőhm és társai, 2007) Borsod-Abaúj-Zemplén megye területén több olyan kisebb-nagyobb bányavállalat található, amely stabil vevői háttérrel, erős anyavállalattal, magas színvonalú feldolgozó részleggel rendelkeznek, és sok esetben, mint ahogy a Dunai Kavicsüzemek Kft is, részei a készbeton előállító, betonelemeket, vakolatot, építési elemeket gyártó cégcsoportoknak. (Bőhm és társai, 2007) 10

12 Víznívó alóli termelés E fejezetben a bányaművelési módok (mélyművelés, külszíni fejtés, fúrólyukas kitermelés, víznívó alóli termelés, kombinált bányaművelés) és azon belül külfejtések típusai (hegyi, felszíni, mély, hegyi-mély, vízzel borított) közül csak téma szempontjából érdekes módot ismertetem. A víz alatti kavicstermelés víztelenítés nélküli külszíni fejtésnek minősül(het), de a termelés során használt technológia különlegessége, a speciális termelő (később tárgyalt úszókotró) és szállítógépek (úszószalag) miatt érdemes a víznívó alóli termelést külön csoportba sorolni. A homok és kavics bányászata során akkor beszélhetünk víznívó alóli termelésről, ha a munkafront víz alatt található, tehát a rétegekben lévő víztől nem mentesítjük a területet. A telepes, telepszerű és vízszintes, közel vízszintes telep termelése során a fejtési gödör a talajvízszintig megtelik vízzel. Emiatt a termelő berendezéseket vagy a parton vagy úszva, a vízen szükséges aktiválni. A megtelt meder pedig csak alsókotrást tesz lehetővé. A pleisztocén kor telepeinek fiatal kora miatt a kavics- és homokteraszokon csak kis vastagságú letakarítandó meddő található, amely a letakarítási arányt igen kedvezővé teszi (jelentősen 1 alatt). A vékony takaróréteg miatt a meddő elhelyezése is kevésbé problémás, mint a nagyobb meddőréteggel fedett bányák esetében. Úszókotró használata során speciális szállítóberendezésre is szükség van a kitermelt anyag mozgatására, mivel a szállítást a víz felszínén kell megoldani. E szállítóberendezés paraméterei, tulajdonságai jelentősen meghatározzák a művelési, kotrási rendszert. Azt is figyelembe kell vennünk, hogy a munkafront, a rézsűk, a bányafal mozgása vizuálisan nem érzékelhető, ezért különösen szükség van az automatizált irányításra és érzékelésekre. (Bőhm és társai, 2007) A következő alfejezetekben röviden kifejtem a párhuzamos, forgópontos, bővítéses és speciális művelések alkalmazhatóságát. E művelési módszerek bemutatását (az előbb részletezett víznívó alóli termeléssel együtt) azért tartom szükségesnek, mert az alkalmazott előkészítési technológia megválasztása is függ a kitermelés módjától, az alkalmazott bányászati technológiától, továbbá a Dunai Kavicsüzemek Kft. bányaterületén több módszer előnyeit is alkalmazzák, folyamatosan igazodva a változó körülményekhez. Párhuzamos művelés: Hosszanti és keresztirányú homlok is művelhető, s lehet egy vagy két rézsűfallal is dolgozni. Két rézsűfalat akkor érdemes művelni, ha nagy kapacitású bányát kívánunk üzemeltetni, mivel ez két termelő berendezést és megfelelő szállítókapacitás kiépítését kívánja meg. (Bőhm és társai, 2007) A két rézsűfalas módszerrel együtt jár az is, hogy két szállítási út kiépítése szükséges, mivel egy közös 11

13 szállítási útvonalat nem lehet kiépíteni. A termelés és szállítás történhet a partról és a vízfelszínről (úszókotró, úszószalag) egyaránt. A klasszikus párhuzamos szállítás estén alkalmazott szalagszállítás előnyös megoldás lehet, mert a hosszú homlok miatt a szalagáthelyezésekre ritkábban kell időt és energiát fordítani. Úszó kotrók esetén hosszú homloknál az úszószalagos szállítás nem jó megoldás, mert a nagy szállítási távolságok miatt az úszószalag meghibásodhat és egybefüggő szerkezete miatt különösen ki van téve az időjárás viszontagságainak. Ebben az estben az uszályos szállítás a legmegfelelőbb megoldás. (Bőhm és társai, 2007) Forgópontos művelés: Ez a leggyakrabban alkalmazott módszer. Az úszószalagos (csővezetékes) szállítás mobilitása és a forgópont áthelyezése a bányató növekedésével ideális megoldás a kavics- és homoktermelés során. Arra azonban figyelni kell, hogy az íves fejtésterületek a forgópont áthelyezése során a lehető legkisebb átfedést okozzák a termelés során. (Bőhm és társai, 2007) Bővítéses művelés: Leginkább akkor alkalmazható módszer, ha a termelő berendezés a parton helyezkedik el. A fejtés a gyűjtőpontból kiindulva félkörívszerűen távolodik. A kedvező szállítási módszerek a vízen szállítás módszerei (uszály, úszószalag, csővezeték). A bővítéses művelési módszer úszószalag és csővezetékes szállítás estén általában szektoronként bővül, mivel az úszókotróknak az úszó szállítóberendezés hossza szabja meg a kitermelhető területet, ami többnyire körcikk alapú. Emiatt szokták ezt a szektort fejtésként is említeni. (Bőhm és társai, 2007) Speciális művelési rendszerek: A költséges szállítóberendezés hosszának csökkentése érdekében különleges művelési módszerek is alkalmazhatók. Ilyen például az úgynevezett gátas módszer, ahol minden fejtési szektorhoz meghagynak egy földnyelvet a szárazföldi szállítószalag telepítésére, amelyhez kapcsolódhat az úszókotró által termelt ásványi anyag szállítását vízen lebonyolító úszó szalag. A téglalap alakú termelés a gát mentén különösen akkor előnyös, ha a szárazföldi szalagra a jövesztett anyag bárhol feladható, tehát a két szalag kapcsolata változtatható. Megoldandó probléma a gátak kitermelése is. Ez történhet a következő szektor kitermelése során (ekkor elég közel kell telepíteni az új szektort), vagy hevedertárolós szalag esetén ugyanabban a szektorfejtésben. Nem tárolós szalag esetén a gát kitermelése megoldható a főszalagra történő közvetlen termeléssel is, természetesen a szárazföldi keresztszalag lebontását, áthelyezését követően. (Bőhm és társai, 2007) Rövidíthető, hevedertárolós szalag esetében azzal lehet megnövelni a keresztszalag egy kiépítésének élettartamát, hogy a keresztszalag végén az úszószalag hatókörében is lefejtik a meddő réteget, ezzel megnövelve a fejthető területet. Ezzel %-kal bővíthető a szektor. 12

14 Előkészítési technológiák A kitermelt homok-kavics összletek csak igen ritkán kerülhetnek előkészítési eljárás nélkül felhasználásra. Az ásványtani-kőzettani összetétel, a kémiai alkotók, szilárdságimechanikai tulajdonságok az előfordulás által determináltak és nehezen változtathatóak. Vannak azonban olyan paraméterek, mint például a Dunai Kavicsüzemek Kft-nél a betongyártás, útépítés, útburkolat előállítás során megfogalmazott minőségi jellemzők, amelyek bizonyos előkészítési eljárásokkal változtathatók. Ezek a szemcseösszetételre, a szervesanyag-tartalom vagy iszaptartalom határok között tartására irányulhatnak és a minőségi elvárásoknak megfelelően alakíthatóak. Jelen esetben ez a nyersanyag-előkészítési eljárás a homok-kavics nyersanyag előkészítése, amely minőségi termék, termékek (szabványokban előírt értékek betartása, amelyekről egy későbbi fejezetben írok) előállítását tűzi ki célul. Az előkészítés technológiai folyamata, az előkészítési rendszer, számos egymást követő eljárásból áll. Az előkészítés, ásvány-előkészítés magába foglalja az előkészítési rendszerek, folyamatok tervezését és fejlesztését, a gépek, berendezések technológiai és szerkezeti kialakítását, az üzemeltetés technológiai és gazdasági értékelését, a rendszer automatizálását és folyamatirányítását egyaránt. (Bőhm és társai, 2007) A homok és kavicsbányászatban az előkészítési eljárások alapvetően olyan mechanikai eljárások, ahol kémiai átalakulás nem történik. Ezek az előkészítési feladatok, melyeket az előző fejezetben röviden ismertetett eszközökkel végeznek, a következőek: Osztályozás Aprítás Agyagleválasztás Szervesanyag-leválasztás Iszap eltávolítás Víztelenítés A nyersanyag előfordulás hasznosítása céljából kiépített előkészítési technológia felépítése függ: a nyersanyag geológiai-földtani eredetétől, előfordulásától, a nyersanyag előkészítés-technikai jellemzőitől, a homok-kavics tervezett felhasználási területeitől, a megfogalmazott minőségi elvárásoktól, 13

15 a kitermelés módjától, az alkalmazott bányászati technológiától, a helyi körülményektől és adottságoktól, a műszaki, gazdasági és környezetvédelmi megfontolásoktól és lehetőségektől. A nedves és száraz kitermeléshez különböző előkészítési eljárások tartozhatnak. Mivel az szakdolgozatomban optimalizálni szándékozott osztályozó mű nedves termelést szolgál ki, ezért csak a nedves termeléshez köthető előkészítési eljárások részeit fogom ismertetni. A kavicstermelés-előkészítés első egységeként a kotró berendezéssel, nedvesen kitermelt nyersanyag egy kb mm résméretű, jelen esetben álló (vagy mozgatott rácsra kerül, ahol a nagyméretű agyag, fa és kavics darabokat leválasztják. (1. kép) 1. ábra mm résméretű rács 2. ábra - Osztályozó-iszaptalanító szita 1. ábra Szerző saját szerkesztése 2. ábra Szerző saját szerkesztése A széles rácson átkerült anyag osztályozó-iszaptalanító-víztelenítő szitára kerül (2. kép), ahol a nem vagy csak igen ritkán értékesíthető mm feletti kavicsot is leválasztják és a vizsgált bányában egy keskeny szállítószalag segítségével visszavezetik a kitermelőhelyre (vagy külön elszállítják és tárolják). A durvaleválasztó szita alsó terméke a 3-5 mm résméretű víztelenítő-iszaptalanító szitalapra jut, ahol a vízzel és a 0,1 mm-nél kisebb méretű iszapszemcsékkel együtt jelentős mennyiségű, igen értékes 0/2, 0/3 szemcseméretű hasznos anyag is eltávozik. Ennek visszanyerésére a kotró berendezésen aktivált hidrociklon működtethető, de ennek elemzése nem tartozik a közvetlenül a szakdolgozatom témájához. Megemlítése azonban fontos, mert a később részletezett mintavétel és az azt követő kísérlet során e berendezésnek is lesz (lehet) jelentősége. A második egységben történik a tárolótérre kitermelt anyag feldolgozása. A második technológiai részben száraz leválasztással kivonásra kerülnek a 24 vagy 32 mm-nél nagyobb szemcseméretű részek. A száraz osztályozás alsó terméke igény esetén lerakható, értékesíthető vagy tovább feldolgozható. Magas agyag, iszap vagy szerves 14

16 anyag tartalom eltávolításra a korábban kifejtett előkészítő berendezések is beépítésre kerülhetnek. Harmadik egység a nagy szemcseméretű 24 vagy 32 mm-nél nagyom részek feldolgozása. (Jelen esetben rendelkezésre áll egy kúpos törő berendezés, amely azonban különböző okok miatt nem került aktiválásra.) A törést követő anyagot, az aprított részt a törőberendezéssel zárt részben működő szitákkal a kívánt frakciókra bontják. (Bőhm és társai, 2007) Osztályozás, szitálás általános ismertetése, befolyásoló tényezők Az osztályozás olyan méret szerinti szétválasztás, melynek során a különböző (X) méretű elemeket tartalmazó, X min -X max terjedő, F(x) eloszlással jellemezhető diszperz anyagból, feladásból, méret szerint X elvál méretnél szétválasztva, két eltérő szemcsméretösszetételű terméket, Fa(X) eloszlással jellemezhető, X min -Xf első -ig terjedő szitaáthullás és Ff(X) eloszlással jellemezhető X alsó -X max terjedő szitamaradvány terméket állítunk elő. A szitaáthullás vagy a szitamaradvány pedig tovább osztályozható, több különböző termék állítható elő. Cél az, hogy a szabványnak megfelelő minőségű termék, termékek előállítására kerüljön sor. (Bőhm és társai, 2007) A nagyság szerinti osztályokra, úgynevezett frakciókra történő szétválasztása lehet: előzetes, közbenső, végleges. A végeleges eset azt jelenti, hogy az osztályozás végén kész termék keletkezik. Az előzetes osztályozásnak, jelen esetünkben a 24 mm feletti szemcsedarabok leválasztására, abban az esetben lehet döntő szerepe, ha törőgépet használunk, és le szeretnénk választani azokat a szemeket, amelyeket a törőberendezésre fel szeretnénk adni. A kisebb szemek jelenléte ugyanis nem csak lerontja a töretet, de felesleges energiaigénnyel és jelentős kopási tényezővel is jár. A közbenső osztályozás pedig akkor kerülhet sor, ha például a töretet ellenőrző szitáláson szeretnénk átengedni. A kellő méretű szemeket a szita átengedi, a nagyobbakat visszaszállítja a törőberendezésre. (L. B. Levenszon és társa, 1953) 15

17 A méret szerinti szétválasztás többféle módon történhet: olyan osztályozó felületen történő szétválasztással, amely adott alakú és méretű nyílással rendelkezik (közvetlen osztályozás), áramkészülékekben álló vagy mozgó közegben történő eltérő süllyedési sebesség szerint (közvetett osztályozás) pneumatikus módon levegőben. A közvetlen méret szerinti szétválasztásnál az osztályozandó anyag egy szitalapra kerül feladásra, ahol egy a szitanyílástól kisebb (szitaáthullás) és egy nagyobb (szitamaradvány) termék keletkezik, melynek alapvető feltételei a következők: meghatározott nyílásméretű osztályozó felület, osztályozandó anyag és osztályozó felület (szita) egymáshoz képest relatív elmozdulása, valamint az osztályozandó anyag szemcséinek egymáshoz képesti relatív elmozdulása. Az egymásra kölcsönösen hatással lévő tényezők a szitálás hatásfokára, az elválasztás élességére vannak kihatással. Ilyen tényezők: a szemcsék a szitanyílás méretének aránya, az úgynevezett kritikus szemcseméret, azaz a szitanyílás félmérete és másfélszerese közé eső méretű szemek aránya a szitára feladott mennyiségben, a szemcsék és a szitanyílás alakja, a szitalap hossza és a szemcse szitán eltöltött idejének mennyisége, a szita terhelése, az anyagréteg vastagsága, a feladott anyag nedvességtartalma (kapilláris erők), a szemcse és a szitalap anyagának minősége (Bőhm és társai, 2007), szemcsék érkezési irányának a szitalappal bezárt szöge, szitalap állapota, szitalap beépítésnek módja, feszítettsége, szitamozgatás milyensége. 16

18 A szabad szitafelület a szitalapok egyik fontos jellemzője. Ezen érték az egységnyi szitafelületen lévő nyílások összterületét és a teljes szitafelület arányát jellemzik. Azonos kialakítású (azonos lyukszélesség, hosszúság és lemezvastagság) mellett a szabad szitafelület a következőképpen növekszik: környílás (0,25), négyzetes nyílás (0,44), téglalap nyílás (0,59) és párhuzamos pálcák (0,67). A fentebb felsoroltak közül nedvességtartalom a szitálás eredményére különösen nagy hatással van. A szemcsék kapillárisaiban, valamint a szemcsék és az osztályozó felület között kialakuló kapilláris erők befolyásolják az osztályozást. Az úgynevezett szabad víz, a gravitáció hatására távozik (értékes finomszem tartalommal együtt), a kötött vagy szerkezeti nedvességtartalom a felületi nedvességtartalomra nincs hatással, ezért a szitálás eredményét sem befolyásolja. A szemcsék felületén lévő nedvesség azonban hozzájárul a kapilláris erők kialakulásához, így a szitálást is nagymértékben befolyásolja. Általánosságban elmondhatjuk, hogy a 3-5 %-os nedvességtartalom esetén száraz szitálásról, %-os nedvességtartalom esetén pedig nedves szitálásról beszélünk. (Bőhm és társai, 2007) E két nedvességtartalom között, elsősorban a finom szemcsés anyagoknál a szitálás eredménytelen. Ez abból adódik, hogy 2-3 %-nál kisebb felületi nedvességtartalom esetén kapilláris erők még nem jelentkeznek, % közötti nedvességtartalom esetében ezek az erők azonban elérik a maximumot %-nál pedig a szemcsék közötti részeket már kizárólag a víz tölti ki, a rendszer kétfázisú lesz, és a kapilláris erők teljesen megszűnnek. Ebből következtetve elmondható, hogy a nedves szitálás mindig élesebb szétválasztást eredményez, mint a száraz. (Pethő, 1987) A szitálás eredményét jelentősen meghaladó tényező továbbá, ha a szemcse és a szitanyílás hányadosa az egységhez közelít. Ekkor a nyílásoknál kisebb szemcsék átesési valószínűsége csökken, az eldugulás veszélye pedig nő. A nagyobb szemek nem okoznak ilyen hibát, mivel csak átutaznak a szitalapon, a kisebb szemek pedig akadálytalanul áthullnak. E semleges szemek jelenléte lényegében elhanyagolható, csak a kopási tényezőt és az energiaszükségletet növelik. (Bőhm és társai, 2007) A szita hatásfoka és teljesítménye a korábban említett kritikus szemek (0,5 és 1,5 vagy 0,8 és 1,4-szerese) határozzák meg. A nyílásoknál csak kicsivel kisebb szemek nehezebben esnek át, többször és különböző orientációban kell ezeket a szemeket a nyílások felé terelni. A szemcse alakja is nagymértékben befolyásolja az átesés valószínűségét. A gömbölyű vagy szögletes szemek könnyebben átesnek, mint a hosszúkás vagy lencse alakú szemek. (Bőhm és társai, 2007) 17

19 A meredek hajlású szitalapoknál a meredekség fokát is figyelembe kell venni. A hajlított sziták lyukbősége a tényleges lyukbőségük függőleges vetületével egyenlő. Minél nagyobb a hajlásszög, annál kisebb a lyukbőség. Ennél a fajta szitánál a szitalap vastagsága is fontos, ugyanis a kisebb vastagság ugyanannál a hajlásszögnél növeli függőleges vetület mértékét. A hajlított megoldásnál emiatt a kívánt szemcsenagyságnál nagyobb tényleges nyílások is alkalmazhatók, amelyek önmagukban csökkentik az eldugulás veszélyét. (Bőhm és társai, 2007) Szitalapok A szitalapok lehetnek sík, hengerfelületű (dobszita, ívszita) vagy rudakból, profilelemekből álló szemipermeabilis felületek. A szitalapok alkalmazásánál az a cél, hogy a szitanyílásoktól kisebb szemek átessenek, a nagyobb fennmaradjanak a szitalapon. A szitalapok készülhetnek: rudakból vagy drótokból, lyukasztott lemezekből, huzalokból szövéssel, hegesztéssel készült szitaszövetekből, vagy műanyagból. Az általam vizsgált osztályozó berendezésen műanyag szitalapokat használnak, ezért csak e típusú szitalapokat fejtem ki részletesebben. A műanyag szitalapok négyzetes vagy téglalap keresztmetszetű nyílással rendelkező panelekből állnak, amelyek egyszerűen cserélhetők. Előnyük a jó öntisztulási képességük, az magas kopásállóságuk és alacsony zajterhelésük. Elsősorban a nagy elválasztási szemcseméret estén alkalmazzák. (Bőhm és társai, 2007) A szitalapok anyag igen különböző lehet. Készülhetnek: acélból, ötvözött acélból, bronzból, rézből, gumiból, műanyagból (poliuretán). 18

20 A szitalapok nyílása is igen sokféle lehet. Lehetnek: négyzetes és téglalap nyílású drótszövet szitalapok, különböző méretű hárfa sziták, különböző nyílású perforált lemez sziták, műanyag és gumi sziták. (Bőhm és társai, 2007) Szitatípusok A mozgatott sziták lehetnek dobsziták vagy síksziták. A dobsziták lassú körmozgást végeznek, felületük, henger vagy csonkakúp. A síksziták fő típusai a rácsok, a vízszintes síkban körforgó mozgást végző rosták és a hosszú vagy keresztirányban rázott sziták, a lengősziták, valamint a rezgő mozgást végző rezgő sziták, vibrátorok. A dobszitán csúsznak-gördülnek, a lengőszitán csúsznak, a rezgőszitán ugrálnak a szemcsék. (Bőhm és társai, 2007) Lengő szitánál a szita mozgásából adódóan a szemcsékre ható tehetetlenségi erő nagyobb lesz, mint a súrlódó erők, így az anyag elmozdul a szitafelületen. A síkban futó erők mellett a függőleges irányú gravitációs erő, a szemek önsúlya hat. A szemcsenagyság és a rétegvastagság növekedése növeli az átszitálás erejét és a teljesítményt. A szemcsére ható vízszintes és függőleges erőknek megfelelő arányát kell választanunk, ellenben a szemek nem tudnak átjutni a szitalapok nyílásain. (Bőhm és társai, 2007) A rezgőszitákon a szitáló erők a szemcséknek a szitalappal való ütközéskor fellépő impulzus változásból adódnak, és a szemcsék, valamint a szitalap ütközés pillanatában észlelhető relatív sebességkülönbséggel arányosak. Megkülönböztetünk kíméletes, kis sebességkülönbségű és erős, nagy sebességkülönbségű szitálást. A szitalap mozgatása a feladott anyagra hathat egyenirányba, azaz segítheti az anyag szitán való előrehaladását, vagy hátráltathatja is azt, ellenirányú is lehet. A szitalap eldugulása ellen többféle módszer is létezik. Az egyik, hogy a szita felfelé történő mozgásakor merev ütközök gátolják a további előrehaladást, a másik pedig lazán elhelyezett gumitestek ütögetik a felületet, hogy a beragadt szemek kiessenek. (Bőhm és társai, 2007) 19

21 A szita mozgásának alapesetei lehetnek: körmozgás, elliptikus mozgás, lineáris mozgás, kombinált, eltérő mozgásjelleg a szitahossz mentén. Szitaberendezések és szitalapok kiválasztásának szempontjai A szitalapok kiválasztásánál a szitálástechnikai követelmények mellett a hosszú élettartamra, valamint a lyukak nagyságának állandó méretének meglétére kell a hangsúlyt fektetnünk. Szitaelemzés Tromp-függvény A Tromp-függvény a kihozatalok változását mutatja azon fizikai paraméterek függvényében, amelyben mutatkozó különbségek alapján a szétválasztás megtörténik. A Tromp-függvény hagyományos mérőszámai Terra nevű francia kutatótól származnak. Az X 50 érték fontos paraméter a Tromp-függvénynek. A nyersanyag ilyen minőségű szemcséiből az egyik fele az első, a másik fele a másik szétválasztási termékben kerül. További paraméterek az úgynevezett kvartiliszek. A kvartiliszeket X 75 és X 25 értéknél jelöljük be. A nyersanyag ilyen minőségű részeiből 75, illetve 25 % kerül az első, 25, illetve 75 % kerül a másik termékbe. A berendezés szétválasztási minőségét három mérőszámmal határozhatjuk meg, melyek az alábbiak: E P =(X 25 -X 75 )/2 K=X 25 /X 75 I=E p /X 50 Az E P jelelés az écart probable kifejezésből származik (valószínű érték), és a kvartiliszek különbségének feléből származtathatjuk. K (kappa) érték pedig ezen értékek hányadosa. Az I, azaz imperfekció pedig egy relatív mérőszám. E mérőszámok jól mutatják a 20

22 szétválasztás minőségét. Tökéletes a szétválasztás, ha az E P =0, K=1 és az I=0. (Pethő, 1987) 21

23 Üzem bemutatása Vállalat, tulajdonosi háttér A korábbi fejezetben kifejtett széles spektrumú termék-előállítást, a biztos anyagi hátteret és a többszereplős cégcsoport jelleget alátámasztja a Dunai Kavicsüzemek Kft tulajdonosi háttere is. A DDC Cégcsoport két németországi székhelyű építőanyag-ipari társaság, a HeidelbergCement Group és a SCHWENK Zement KG százalékos tulajdonában van. A HeidelbergCement Group egyike a legnagyobb építőanyag-gyártóknak, amelynek elődjét, a heidelbergi cementművet több mint 130 éve alapították. Ma világszinten piacvezető a beton-adalékanyagok terén, valamint meghatározó szereplő a cement és transzportbeton piacon, illetve egyéb feldolgozó, értékesítési tevékenységek terén is. A cégcsoport, 40 országban, mintegy 2500 telephelyen, több mint 52 ezer munkatársat foglalkoztat. Az 1847-ben alapított, családi tulajdonban lévő SCHWENK Zement KG tevékenysége és szolgáltatási köre a cementgyártáson kívül az építőanyag-ipar több ágazatát is lefedi: Németország piacvezető hőszigetelő-anyag gyártójaként szárazhabarcs- és transzportbeton üzletággal is rendelkezik. A DDC Cégcsoport portfóliójában, a cementgyártás, a transzportbeton- és kavicsüzletág mellett, a megbízható betontechnológiai háttér is szerepet kap. A négy társaság által alkotott DDC Cégcsoport összesen közel 700 alkalmazottat foglalkoztat, éves árbevétele 2010-ben elérte a 48, 2011-ben pedig a 45 milliárd forintot. A Dunai Kavicsüzemek Kft., a DDC Cégcsoport tagja, a TBG Hungária-Beton Kft., valamint a Duna-Dráva Cement Kft. leányvállalata. A Dunai Kavicsüzemek Kft óta foglalkozik kavics, homok kitermeléssel, feldolgozással és értékesítéssel. A társaság 100%-os magyar tulajdonban van. 97,72%-ban a TBG Hungária-Beton Kft., illetve 2,28%- ban a Duna-Dráva Cement Kft. leányvállalata. Jelenleg 8 telephelyet üzemeltet Észak- és Közép-Magyarország, ahonnan, mosott, osztályozott kaviccsal és homokkal szolgálja ki ügyfeleit. 22

24 Telephelyei: Váci kirakó Váci bánya Pilismaróti-öbölkotrás Dunakeszi kirakó Szigetszentmiklósi bányaüzem Ócsai bányaüzem Alsózsolcai bányaüzem Tiszatarjáni bányaüzem A Dunai Kavicsüzemek Kft. nyolc bányában termel ki homokot és kavicsot, amelyet osztályozó eljárást követően 9 különböző méretben, frakcióban kínál a vevőknek. Az alsózsolcai bánya ásványi nyersanyaga a Sajó folyó által szállított kavicsos hordalék (sűrűsége in situ (tömör) állapotban 2,0 t/m 3, lazulási tényezője: 1,20). A bánya produktív kavics előfordulása világos barna és szürke homokos kavics. A kavicsanyag kőzetösszetételét uralkodóan a kvarctartalom határozza meg. ( ) Üzem elhelyezkedése A külfejtéses bánya Borsod-Abaúj-Zemplén megyében, Alsózsolca külterületén, az Alsózsolca - Sajólád közötti 3606 számú közúttól jobbra, mintegy 400 m-re található. A bányát ÉNy-ról, Ny-ról és részben D-ről a Sajó folyó határolja. A bányatelek ha területű. A tervezett bányaműveletek területén élő vízfolyás nincs. A bányateleknek ugyan része a Sajó folyó és a Holt-Sajó, de a folyóra 60 m-es védősávval védőpillér lett kijelölve. A Sajó folyó közelsége, valamint a felszín közeli kavicsösszlet jó vízvezető-képessége miatt a bánya hidrológiai viszonyait a Sajó folyó mindenkori aktuális vízszintje határozza meg. A Sajó vízmélysége az elmúlt időszakokban regisztrált adatok alapján 0,9 5,2 m között változhat, ami azt jelenti, hogy ezen a szakaszon viszonylag gyorsan levonuló árvíz esetén a bányaterület elöntésre kerülhet. (Műszaki Üzemi Terv, Dunai Kavicsüzemek Kft) 23

25 Fejtés módja, mennyisége, körülményei, meddő elhelyezése A humuszos feltalaj, ill. a felső 30 cm letakarítását, deponálását, vagy a tájrendezési terv szerinti felhasználását, valamint az esetileg kis vastagságú fedőréteg eltávolítását hidraulikus kotró és gumikerekes homlokrakodó végzi. A jövesztést és rakodást hidraulikus kotró és gumikerekes homlokrakodó végezi közvetlenül szállítójárműre történő felrakással. A bányató vízszintje felett 1-1,5 méterrel száraz technológia alkalmazása is lehetséges. A vizes technológiával történő, kis szeletvastagságú, úgynevezett sekély kitermelést hidraulikus kotró, vagy vonóvedres kotró végzi. Ennek alkalmazására akkor van szükség, ha a fő termelő gép, az úszókotró meghibásodik, vagy ha gyorsan, nagy mennyiségű nyers bányakavics kitermelésére van szükség. A kotró a kitermelt haszonanyagot a termelési szinten, ideiglenes készletdepóban helyezi el. Szikkadás után a készletet hidraulikus kotró, vagy homlokrakodó rakja a szállító járműre. A bányaüzemi jövesztés és a vizes technológia fő termelőgépe az úszókotró (úszómarkoló kotró), amely egészen a bányatelek alaplapjáig képes kibányászni a homokos kavicsot, mintegy m-es szeletvastagságban. Az alkalmazott kavicskotró berendezés az S 2500 típusú úszókotró berendezés olyan merev gémmel és köteles markolóval lett felszerelve, amely közepes és mély tavakból történő kavicstermelésre alkalmas. Az úszókotró berendezés mozgatása a pontontest sarkain elhelyezett lavírcsörlők segítségével történik. A kavicskitermelés során az úszókotró markolókanala folyamatos leeresztéssel a tó fenekére merül, markol, majd ezt követően végállásig visszatér. A továbbító csúszdát hidraulikusan a töltött markolóknál alá billentik és ürítik a kanalat. A csúszdáról a termelvény egy közbenső 6 m3-es tárolóba jut, ahol a víz nagy részét leadja a vibrációs csepegtetőrostán. A kavics innen a több egységből összeállított úszó szállítószalag rendszeren - és a parton lévő szállítószalagon át kerül a parton lévő ideiglenes depóniára, vagy az osztályozói feladó bunkerba. (Műszaki Üzemi Terv, Dunai Kavicsüzemek Kft) 24

26 Felhasználási területek, szabványok Felhasználási területek A homokot és kavicsot döntően építési adalékanyagként, töltőanyagként használják, de ettől még szélesebb körű, de kisebb volumenű felhasználása is ismert. Az útépítésben a legalsó alaprétegtől a kopórétegig mindenhol megtalálható a kavics és a homok. A pályaszerkezetet alkotó kőanyagoknak széles mechanikai minőségskálán kell mozogni attól függően, hogy az adott útnak milyen a jellege, elhelyezkedése, típusa és milyen építési technológiával készült. E mechanikai tulajdonságok: nyomószilárdság, ütőszilárdság, polírozási ellenállás, kopószilárdság, fényvisszaverő képesség, vízfelvevő képesség, fagyállóság, vegyi ellenálló képesség. A jó beépíthető képesség szerint pedig fontos továbbá a legjobb térkitöltést biztosító szemcseméret, a szemcsealak szerinti eloszlás és a szemcse síkbeli felülete szerinti eloszlás (kedvező belső súrlódás érdekében). A kőanyag és a kötőanyag közötti jó kapcsolat érdekében fontos az is, hogy a szennyeződések, iszap, por, anyag ne akadályozza, rontsa a tapadó képességet. Az építőipar a kavicsot és homokot építőanyag adalékként használja. Az adalékanyag 4 adja a beton fő tömegét. E különböző szemcsenagyságú anyagokat köti össze a vékony cementpép. A homokot pedig habarcs adalékanyagaként használják. (Buócz és társai, 2007) A betonhoz használt adalékanyagok szemcsenagyság szerinti csoportosítása: nagy szemű kavics: mm durva kavics: 6-16, mm apró kavics: 4-8 mm durva homok: 1-0,125 homok liszt: 0,125-0,02 mm Egy kavicsbánya termékszerkezetére és az előállított termék megcélzott minőségére hatással vannak a vevői igények, a piaci viszonyok, az ásványvagyon in situ tulajdonságai és a kitermelés és előkészítés technológiája. In situ tulajdonságok: a kívánt minőségi paramétereknek legalapvetőbb eleme, mivel az ásványvagyon kiindulási paraméterei csak korlátozott mértékben változtathat. A 4 Adalékanyagnak kell tekinteni minden olyan az építéshez felhasznált laza szemcsés szerkezetű anyagot, amely a kötési folyamatban közvetlenül nem vesz részt, tehát nem építési kötőanyag, hanem csak a kötőanyag hálós szerkezetében lévő tereket tölti ki. (Buócz és társai, 2007) 25

27 változtatáshoz azonban magas költségek is járulhatnak. Ezért kiemelten fontos az in situ tulajdonságok alapos ismerete, kiértékelése. Az előkészítési eljárások esetében számolni kell változtatható és nem változtatható (ehhez kell igazítani a teljes tervezést, valamint előre meg kell határozni, hogy a jövőbeni termékek mire lesznek alkalmasak és mire nem) minőségi paraméterekkel. Változtatható minőségi paraméterek: ásványos összetétel szilárdsági tulajdonságok szervetlen szennyező anyagok (ásványok) Nem változtatható minőségi paraméterek: agyag- és iszaptartalom szerves szennyezettség szemcseméret összetétel A módosítható minőségi paraméterek esetében mérlegelni kell, hogy a módosítás, az esetleges többlet beruházások megtérülnek-e egyáltalán a bánya élettartama alatt, kiemelkedően jó minőséget eredményez, vagy van-e olyan piaci potenciálerősítő szerepe, amely megéri a bánya tulajdonosának. Vevői igények: a termékek megcélzandó minőségi paramétereinek kialakításakor figyelembe kell venni a vevői igényeket, azt, hogy milyen minőségű és mennyiségű termékre van kereslet. A termékek kialakítása során figyelembe kell venni, hogy csak olyan vevői igényeket tudunk kielégíteni, amit az adott anyag lehetővé tesz. Tehát olyan vevők ellátását kell célul tűzni, ami a legközelebb áll a bánya adottságaihoz, az előállított frakciókhoz, mind a mennyiség, mind a minőség tekintetében. Piaci viszonyok: a bánya üzemeltetése során feltétlenül figyelnünk kell a környező, konkurens bányák termékeire, termelésük volumenjére, áraikra, minőségi követelményeire. A szállítási távolsággal együtt járó piaci előnyök és hátrányok felmérése is szükséges, legfőképpen a nemrég bevezetett útdíjra tekintettel. Termelési és előkészítési technológia: mivel mind a termelési, mind az előkészítési technológia hosszú távú kihatással van a bánya termékszerkezetére és termékeinek minőségére, ezzel együtt pedig a rentábilis működésére, ezért e két technológia pontos tervezésének kiemelt szerepe van. (Buócz és társai, 2007) 26

28 Szabványok Az Európai Unióban a jogi harmonizálást kezdetben mindenre, így műszaki szabályokra és szabványokra is megpróbálták kiterjeszteni, de hamar egyértelművé vált, hogy ez lehetetlen. Ezért bevezették a kölcsönös elismerés és a lényeges követelményekre vonatkozó harmonizálás elveit. Ezek lényege egyrészt, hogy a termékek előállítását és forgalmazását szabályozó, nem harmonizált nemzeti előírásokat a tagállamok kölcsönösen elismerik, így az egyik országban előállított termék a másik országban szabadon forgalmazható, másrészt olyan alapvető követelményeket fogalmaznak meg, amelyek feltételét képezik a másik országban való forgalmazás lehetőségére. Ilyen követelmények például az egészségvédelem, higiénia, tűzvédelem üzembiztonság és környezetvédelem. (Buócz és társai, 2007) A szabványok rendszerében feltétlenül szükséges öt fontos fogalom és a szabványosítás legfontosabb feladatainak ismerete: Szabványosítás: olyan tevékenység, amely általános és ismételten alkalmazható megoldásokat ad fennálló, vagy várható problémákra azzal a céllal, hogy a rendező hatás az adott feltételek között a legkedvezőbb legyen. Szabvány: elismert szerv által jóváhagyott, közmegegyezéssel elfogadott olyan dokumentum, amely tevékenységekre, vagy azok eredményére vonatkozik és olyan, általános és ismételten alkalmazható szabályokat, útmutatókat, vagy jellemzőket tartalmaz, amelyek alkalmazásával a rendező hatás az adott feltételek között a legkedvezőbb. Nemzetközi szabvány: olyan szabvány, amelyet a nemzetközi szabványügyi szervezet (az ISO, vagy az IEC) fogadott el és tett a közösség számára hozzáférhetővé. (ISO: Nemzetközi Szabványügyi Szervezet, IEC: Nemzetközi Elektronikai Bizottság) Európai szabvány: olyan szabvány, melyet az európai szabványügyi szervezet (a CET, a CENELEC, vagy az ETSI) fogadott el tett a közösség számára hozzáférhetővé. (CET: Európai Szabványügyi Bizottság, CENELEC: Európai Elektrotechnikai Szabványügyi Bizottság, ETSI: Európai Távközlési Szabványügyi Intézet) Magyar nemzeti szabvány: olyan szabvány, melyet a magyar nemzeti szabványügyi szerv fogadott el és tett a közösség számára hozzáférhetővé. (Buócz és társai, 2007) 27

29 Szabványosítás legfontosabb feladatai: a kereskedelem műszaki akadályainak elhárítása, a műszaki együttműködés elősegítése, a termékek, eljárások és szolgáltatások rendeltetésszerű alkalmasságának fokozása, a gyártók költségeinek csökkentése és a piaci áttekinthetőség javítása a fogyasztók számára, a tagországok nemzeti szabványainak összehangolása, a szabványoknak való megfelelőség vizsgálati eredményeinek kölcsönös elismerésére szolgáló eljárások kialakításának megkönnyítése. (Buócz és társai, 2007) Termékekkel szemben támasztott követelmények A kavicsbányászat termékeinek adalékanyagként történő felhasználása során különböző szabványokat alkalmazunk attól függően, hogy az betonban vagy aszfaltba és felületi bevonatokra történő felhasználásra kerül majd. A követelmények csoportosítása az alábbi módon történhet: Geometriai követelmények (pl: szemcseméret eloszlás, szemalak, finomszem tartalom) Fizikai követelmények (pl: aprózódási ellenállás, kopási ellenállás, testsűrűség, fagyállóság, térfogatállóság) Kémiai követelmények (pl: kloridok, kéntartalmú vegyületek, egyéb betonra káros összetevők) (Buócz és társai, 2007) A követelmények közül kizárólag a geometriai követelményeket, azon belül pedig a szemcseméret eloszlást vizsgálom és fejtem ki. A termékek szemcseméret eloszlása: a szemcseméret eloszlás az adalékanyag megítélésének, minőségének alapadata. A szemcseméret eloszlásról négyzetes nyílású szitákkal - esetemben 2 és 25 mm közötti végzett szitaelemzés ad képet. A szitaelemzés során jól szemléltethető az anyag méret szerinti eloszlása, sűrűségfüggvénye, leggyakoribb szemcsemérete. A szemcseméret szerinti meghatározás 28

30 eredményének megadása táblázatos és diagram görbe alapján történik. A vizsgált anyagot először le kell mosni (amennyiben vizsgáljuk, akkor a finomszem tartalom meghatározásakor van jelentősége), majd szárító berendezésben kiszárítani. A termékekkel szemmegoszlásával kapcsolatos fontosabb fogalmak (MSZ EN alapján): természetes kőanyaghalmaz: ásványi eredetű kőanyaghalmaz, melyet a feldolgozás során kizárólag mechanikai hatás ért. nyújtott szemcsenagyságú kőanyaghalmaz: durva és finom szemű adalékanyagok keverékéből álló kőanyaghalmaz. frakció: alsó (d) és felső (D) szitamérettel jelölt kőanyaghalmaz, melyet d/d jellel jelölnek. finom kőanyaghalmaz: olyan finomabb frakció megnevezése, melyek D szemnagysága legfeljebb 4 mm. durva kőanyaghalmaz: az olyan durvább frakció megnevezése, melyeknek D szemnagysága legalább 4 mm és a d legalább 2 mm. természetes szemmegoszlású 0/8 mm-es kőanyaghalmaz: olyan jégkorszaki, vagy folyami eredetű kőanyaghalmaz megnevezése, amelynek legnagyobb szemnagysága (D) 8 mm. finom szemek: a kőanyaghalmaz a 0,063 mm-es szitán áthulló része. szemmegoszlás: egy előírt szitasoron áthulló szemek méret szerinti megoszlása tömegszázalékban kifejezve. (Buócz és társai, 2007) Mintavételezés A kavicsbányászatban az adott termékek, frakciók minőségi paramétereinek betartása nem csak a szabványoknak történő megfelelés, hanem a pici verseny legfontosabb elemének, (korábban már említett) a vevő igények miatt is fontos. Az elemzésekből következtetni lehet a szerkezeti, előkészítéstechnikai eszközök állapotára, így a bánya üzemeltetője még időben felkészülhet azokra az intézkedésekre, amelyek elősegítik azt, hogy a minőségi paraméterek az elvárt szinten maradjanak. Továbbá mivel a rossz termékek helyreállítása, kijavítása csak igen magas költségekkel valósítható meg, ezért a kellő időben való helyreigazítás megkímélheti a bányatulajdonost a nem várt, felesleges kiadásoktól, a vevői panaszoktól, a nagy mennyiségben depózott frakciók költséges minőségjavításától. 29

31 A termék minőségének meghatározásakor a legtöbb hiba a nem megfelelő mintavételezésből adódhat. Ezért fogalmaztak meg olyan általános érvényű alapelveket, amelyeket a mintavételezés során a minta reprezentativitása érdekében feltétlenül figyelembe kell vennünk: a mintavétel véletlenszerűségének biztosítása, a halmaz minden elemének egyenlő valószínűséggel kell a mintába kerülnie, a minta mennyisége arányosan képviselje az egyes minták anyagmennyiségét. (Buócz és társai, 2007) A mintavételezéshez kapcsolódó alapfogalmak (MSZ EN szabvány alapján): alaphalmaz: az a termelési mennyiség, szállítási mennyiség, szállítási részmennyiség (vasúti vagon-, tehergépkocsi-, hajórakomány) vagy tárolt mennyiség, amelyet egy időben egységesnek tekinthető körülmények között állítottak elő. egyesminta: az alapanyagnak az a mennyisége, amelyet az alaphalmazból a mintavevő berendezéssel vettek. gyűjtőminta: az egyesminták egyesített mennyisége. reprezentatív minta: a mintavételi terv szerint vett egyesminták egyesítésével nyert gyűjtőminta, amelyre nézve a mintavételi terv valószínűvé teszi, hogy a minta minősége az alaphalmaz minőségének megfelel. laboratóriumi minta: gyűjtőmintából nyert, csökkentett minta laboratóriumi vizsgálat céljára. (Buócz és társai, 2007) Mintavételi eljárások A mintavételezés történhet kézi vagy gépi mintavétellel. A kézi mintavételezést csak olyan gyakorlattal és megfelelő ismeretekkel rendelkező személy végezheti, aki tisztában van a bányaüzemben érvényes biztonsági előírásokkal. A gépi, azaz legtöbbször automata mintavevő berendezéseket leggyakrabban a szállítószalagok fölé vagy az átadópontokhoz telepítik. E berendezések előnye kettős. Egyrészt kiszűri az emberi 30

32 tényezőt, azaz nő a megbízhatóság, másrészt mivel nem szükséges személy a mintavételezéshez, ezért munkavédelmi szempontból is megfelelőbb. A kézi mintavétel kavicsbányászatban alkalmazott helyei: álló szalagról, ledobó szalagvégeknél, depóniából, szállító jármű rakteréből, silóból. (Buócz és társai, 2007) Kézi mintavétel a legelőnyösebb minden módszer közül. Figyelnünk kell arra, hogy a mintavétel akkor történjen meg, ha a technológia megfelelő időn keresztül, megfelelő kiterhelés mellett már működött, azaz beállt a teljes üzemállapot. A kavicsbányászatban használt kézi mintavétel általános eszközei: mintavevő lapát (adott geometriájú mintavevő eszköz) mintavevő keret (egységnyi hosszúságú minta levételét teszi lehetővé álló szállítószalagról), mintavevő láda (szalagvégnél történő mintavételhez javasolt megfelelő geometriájú eszköz), mintavevő cső (finom anyagok mintázásához alkalmazható). (Buócz és társai, 2007) 31

33 Osztályozó berendezés és kísérletek bemutatása Osztályozó berendezés bemutatása A vizsgált bányaüzemben található markoló szerelékes úszókotrón kitermelt nyerskavics első lépésként egy kb mm résméretű, hidraulikusan mozgatható rácsra kerül. Ezen a rácson nagyobb méretű meddőanyagokat (pl. agyag, görgeteg), valamint a technológia további elemeit veszélyeztető idegen anyagokat (pl. fatörzs) választják le. A rácson átkerült anyag egy kétsíkú lineáris mozgású szitára kerül. A szita felső síkján leválasztásra kerülnek a 80 mm feletti szemcsék (kavics, agyag), alsó síkján megtörténik a kitermelt nyerskavics víztelenítése. A nyerskavics víztelenítése során jelentősen csökken a termék iszaptartalma, valamint nem kívánt mellékhatásként a nyerskavicsban lévő, felhasználás szempontjából hasznos finom szemek mennyisége is. A betontechnológia szempontjából hasznos finom szemcsék (0,063 0,25 mm) visszanyerésére a kotró berendezésen hidrociklon működtethető. A kitermelt, víztelenített alapanyag (0/45 termék bányakavics) részben úszó, részben szárazfölön telepített szalagrendszeren keresztül (belső szállítás) kerül a feldolgozó technológiára. A belső szállítást követően a 0/45 termék választható módon egy köztes depóniába, vagy közvetlenül a feldolgozó technológiára érkezik. A köztes depónia biztosítja a két lényeges technológiai egység (bányászati /kitermelő és feldolgozó) egymástól független működésének lehetőségét. A feldolgozó technológia első eleme egy egysíkú, körmozgású száraz osztályozó berendezés, melynek feladata a ~30 mm feletti szemek leválasztása. A szokásos frakcióhatárok szempontjából túlméretes szemcséket vagy önállóan (szabványon kívüli kavicsként) értékesítik, vagy további feldolgozás céljából feladják a bányaüzemben telepített törő technológiára (GP100 kúpos törő). A száraz osztályozással előállított 0/30 mm anyaghalmazból a feldolgozás következő lépéseként egysíkú nedves osztályozó berendezésen választják le a 0/4 frakciót. A nedves osztályozást követően, dehidrátorban víztelenített 0/4 homok terméket vagy önállóan deponálják, vagy a 0/22 termék előállítására kialakított keverőszalagra vezetik. A 4/22 frakció kéttengelyes késes mosóba kerül (alapanyag szennyezettségétől függően, opcionálisan megkerülhető), ahol felaprítják/feloldják a frakcióban lévő kisebb agyagszemcséket. A tiszta 4/22 frakciót vagy további kereskedelmi frakciókra bontják 32

34 (4/8, 8/16, 16/22) a technológia sor utolsó, háromsíkú nedves osztályozó berendezésén, vagy a 0/22 termék előállítására szolgáló keverőszalagra vezetik. Alkalmazott osztályozó berendezések: Első szita: Svedala 1P 3000/1400 (feladata 22 mm feletti szemek leválasztása) körmozgású szita, száraz szitálás osztályozó felület (szita) műanyag lyukméret: 30 mm Második szita: Svedala 1P 5000/1800 (feladata 4 mm alatti szemek leválasztása) körmozgású szita, nedves szitálás osztályozó felület (szita) műanyag lyukméret: 5,5 mm Harmadik szita: Svedala 3PPP 4000/1400 (feladata 4/22 frakció osztályozása: 4/8, 8/16, 16/22) körmozgású szita, nedves szitálás osztályozó felület felső sík műanyag lyukméret 19 mm leadásnál két középső mező 28 mm középső sík műanyag lyukméret 9,2 mm alsó sík műanyag lyukméret 4 mm (ez a sík részben víztelenít, részben a késes mosóban aprózódott szemeket választja le) 33

35 3. ábra - Az osztályozó berendezés sematikus rajza: 3. ábra Szerző saját szerkesztése Kísérletek bemutatása A mintavételezést előzetes egyeztetést követően végeztem el a bányaüzem-vezető segítségével. A mintavételt megelőzően kijelöltük a mintavételi helyeket, a mintázni kívánt mennyiségeket, a mintavételezés módját, a munkabiztonsági előírásokat. A mintavételi helyeket és a mintavételezési módszert az alábbi táblázat foglalja össze. 4. ábra - Mintavételi helyek és módszerek: Termék Vizsgálat Mintavétel helye 4/8 szemszerkezet depózó szalagról 8/16 szemszerkezet depózó szalagról 16/22 szemszerkezet depózó szalagról Mintavétel módszere mintavétel álló szalagról, 1 m hosszúságban mintavétel álló szalagról, 1 m hosszúságban mintavétel álló szalagról, 1 m hosszúságban 4. ábra Szerző saját szerkesztése 34