Gornik_odkry_ekspl_zloz_711[03]_Z1.03

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Obróbka maszynowa kamienia

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Maszyny szlifiersko-polerskie

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Maszyny specjalne do obróbki kamienia

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Rozdrabianie skał

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy z zakresu eksploatacji maszyn do

obróbki kamienia, stosowanych w górnictwie odkrywkowym.

W poradniku zamieszczono:

1. Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych wiadomości i umiejętności, które

powinieneś mieć opanowane, aby przejść do realizacji tej jednostki modułowej.

2. Cele kształcenia, wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem.
3. Materiał nauczania (rozdział 4) – podstawowe wiadomości teoretyczne niezbędne

do opanowania treści jednostki modułowej.

4. Zestaw pytań przydatny do sprawdzenia, czy już opanowałeś podane treści.
5. Ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować

umiejętności praktyczne.

6. Sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań i pytań. Pozytywny wynik

sprawdzianu potwierdzi, że dobrze pracowałeś podczas lekcji i że nabyłeś wiedzę
i umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej. W przypadku trudności ze
zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, poproś o pomoc nauczyciela.

Z rozdziałem Pytania sprawdzające możesz zapoznać się:

−

przed przystąpieniem do rozdziału Materiał nauczania – poznając przy tej okazji
wymagania wynikające z zawodu, a po przyswojeniu wskazanych treści
i odpowiedzeniu na pytania sprawdzisz stan swojej gotowości do wykonania ćwiczeń,

−

po zapoznaniu się z rozdziałem Materiał nauczania, by sprawdzić stan swojej wiedzy,
która będzie potrzebna do wykonania ćwiczeń.

Kolejny etap to wykonanie ćwiczeń, których celem jest uzupełnienie i utrwalenie

wiadomości z zakresu określonego w tytule jednostki modułowej. Po wykonaniu
zaplanowanych ćwiczeń, sprawdź poziom swoich postępów wykonując Sprawdzian
postępów. W tym celu:

−

przeczytaj uważnie pytania i odpowiedz na nie,

−

podaj odpowiedź wstawiając X w podane miejsce,

−

wpisz TAK, jeżeli Twoja odpowiedź na pytanie jest prawidłowa,

−

wpisz NIE, jeżeli Twoja odpowiedź na pytanie jest niepoprawna

Odpowiedź NIE wskazuje na luki w Twojej wiedzy, informuje Cię, jakich zagadnień

jeszcze dobrze nie poznałeś. Oznacza to także powrót do treści, które nie są jeszcze przez
Ciebie dostatecznie opanowane.

Poznanie przez Ciebie wszystkich lub tylko określonych części wiadomości będzie

stanowiło  dla  nauczyciela  podstawę  przeprowadzenia  sprawdzianu  poziomu  przyswojonych
wiadomości  i  ukształtowanych  umiejętności.  W  tym  celu  nauczyciel  posłuży  się  zadaniami
testowymi.  W  rozdziale  5  tego  poradnika  jest  zamieszczony  przykład  takiego  testu,  który
zawiera:

−

instrukcję, w której omówiono tok postępowania podczas przeprowadzania sprawdzianu,

−

przykładową kartę odpowiedzi, w której, w wolnych miejscach wpisz odpowiedzi
na pytania.
Aby zdobyć więcej interesujących Cię informacji, musisz sięgnąć do przedstawionych

pozycji literatury, czasopism i – najszybciej aktualizowanych – fachowych stron

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

711[03].Z1

Eksploatacja maszyn i urządzeń stosowanych

w górnictwie odkrywkowym

711[03].Z1.02

Użytkowanie maszyn

i urządzeń do transportu

i zwałowania

711[03].Z1.04

Wykonywanie konserwacji

oraz naprawy maszyn

i urządzeń

górnictwa odkrywkowego

711[03].Z1.01

Użytkowanie maszyn

i urządzeń do urabiania

kopalin

711[03].Z1.03

Użytkowanie maszyn

i urządzeń do obróbki

kamienia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki powinieneś umieć:

−

stosować układ jednostek SI,

−

dobierać narzędzia, przyrządy i materiały do wykonywanej pracy,

−

rozróżniać rodzaje połączeń, osie, wały, łożyska, sprzęgła, hamulce i mechanizmy oraz
określać ich zastosowanie w budowie maszyn,

−

posłużyć się pojęciami: prędkość obwodowa, prędkość obrotowa, praca mechaniczna,
moc, energia i sprawność,

−

określać na podstawie dokumentacji technicznej elementy maszyny lub urządzenia,

−

posługiwać się dokumentacją konstrukcyjną i technologiczną oraz normami,

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

selekcjonować, porządkować i przechowywać informacje,

−

interpretować związki wyrażone za pomocą wzorów, wykresów, schematów, diagramów,
tabel,

−

zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami ergonomii,

−

udzielać pierwszej pomocy poszkodowanym w wypadkach przy pracy,

−

przestrzegać przepisy BHP.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

rozpoznać maszyny do obróbki kamienia,

−

wyszczególnić podstawowe i pomocnicze maszyny kamieniarskie,

−

scharakteryzować rodzaje maszynowej obróbki kamienia,

−

rozróżnić traki kamieniarskie,

−

wyszczególnić rodzaje pił i objaśnić sposób ich mocowania,

−

scharakteryzować traki z piłami tarczowymi oraz piły tarczowe,

−

objaśnić działanie traka linowego,

−

scharakteryzować szlifierko-polerkę przegubową,

−

objaśnić sposób wymiany segmentów szlifierskich,

−

scharakteryzować działanie i zastosowanie cyrkularek,

−

scharakteryzować działanie i pracę tokarki, szlifierki obrotowej, strugarki, frezarki
konturowej i wrębiarki do obróbki kamienia,

−

objaśnić zasadę działania kruszarki: szczękowej, stożkowej, młotkowej, walcowej
i bębnowej oraz młyna,

−

rozróżniać urządzenia do sortowania – przesiewania,

−

określić zastosowanie klasyfikatorów hydraulicznych i aerodynamicznych,

−

omówić zasadę działania urządzeń do wzbogacania kruszyw i flotacji,

−

objaśnić schemat zakładu przeróbczego,

−

przestrzegać przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej
i ochrony środowiska podczas eksploatowania maszyn i urządzeń do obróbki kamienia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Obróbka maszynowa kamienia

4.1.1. Materiał nauczania

Wprowadzenie

Obróbka mechaniczna (maszynowa) kamienia rozpoczyna się po dostarczeniu do zakładu

obróbczego bloku kamienia o kształcie zbliżonym do regularnego prostopadłościanu.
Obróbkę mechaniczną (maszynową) kamienia najogólniej możemy podzielić na:
1. Obróbkę trakową, mającą na celu podzielenie bloku kamienia na płyty lub paski

o wymaganych wymiarach, której odmianami są:

–

technologia dużej płyty,

–

technologia paskowa.

2. Obróbkę wymiarowo – kształtową, mającą na celu nadanie płytom odpowiednich

wymiarów i kształtu.

3. Obróbkę fakturalną, mającą na celu nadanie odpowiedniego stanu powierzchni.

Obróbka trakowa – w przypadku przeznaczenia bloku kamienia na elementy płytowe

(a tak  się  dzieje  w  większości  przypadków)  blok  jest  piłowany  na  płyty  o  długości
i wysokości  bloku  lub  wycinane  są  z  niego  paski  o  długości  bloku  wymaganej  grubości
i szerokości.  Dla  procesu  dzielenia  bloków  przyjmuje  się  nazwę  obróbka  trakowa,  a  dla  jej
odmian  stosuje  się  określenia  technologia  dużej  płyty  i  technologia  paskowa.  Otrzymane  w
wyniku  obróbki  trakowej  elementy  płytowe  poddawane  są  dalszej  obróbce  mającej  na  celu
nadanie im wymaganych wymiarów i kształtów oraz wymaganego stanu powierzchni.

Obróbka wymiarowo-kształtowa – najczęściej występującym przypadkiem jest

rozcinanie płyt na kwadratowe lub prostokątne elementy znajdujące zastosowanie jako
okładziny poziome lub pionowe (rys. 1).

Rys. 1. Obróbka wymiarowo-kształtowa – rozcinanie płyt na kwadratowe lub prostokątne elementy [2, s. 33]

Współczesne urządzenia obróbcze umożliwiają również wycinanie dowolnych kształtów
w płaszczyźnie płyty (rys. 2).

Rys. 2. Obróbka wymiarowo-kształtowa – wycinanie dowolnych kształtów w płaszczyźnie płyty [2, s. 33]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Cięcia mogą być wykonywane również pod innymi kątami, nie tylko pod kątem prostym

do powierzchni licowej (rys. 3).

Rys. 3. Wykonywane cięć pod różnymi kątami [2, s. 33]

Po nadaniu płycie wymaganego kształtu w płaszczyźnie licowej możliwym jest

wyprofilowanie powierzchni bocznych (rys. 4). W ten sposób są wykańczane między innymi
powierzchnie boczne parapetów, nakryw i stopni. Zabieg ten nosi nazwę profilowania.

Rys. 4. Profilowanie powierzchni bocznych [2, s. 33]

Obróbka fakturalna – polega na nadaniu odpowiedniego stanu powierzchni wyciętemu

z bloku  i  właściwie  ukształtowanemu  kamieniowi.  Kamień  w  swojej,  najczęściej  bogatej,
strukturze  kryje  ciekawą  kolorystykę  i  własności,  które  uwidaczniają  się  dopiero  po
odpowiedniej  obróbce.  Nieciekawy  kamień  wydobyty  w  kamieniołomie  po  przecięciu
i przeszlifowaniu  ukazuje  właściwą  sobie  kolorystykę  i  ciekawe  użylenie  charakterystyczne
dla danego materiału.

Podstawowe sposoby mechanicznej obróbki fakturalnej to:

−

szlifowanie, mające na celu zmniejszenie nierówności powierzchni – dokładność
określająca dopuszczalną głębokość rys i zagłębień wynosi od 1,5 do 0,1 mm,

−

polerowanie,  stosowane  do  nadania  powierzchni  połysku  –  dokładność  faktur
polerowanych  mierzy  się  w  mikrometrach  (1/1000  mm)  wynosi  od  80  do  2,5 µm,  przy
czym dodatkowo ocenia się jakość poleru.
Są  to  podstawowe  faktury  wykonywane  maszynowo  dla  uzyskania  z  kamienia  pełnego

koloru i/lub użylenia. Istnieją jednak zastosowania, w których najistotniejszym walorem jest
szorstkość powierzchni zabezpieczająca np. przed poślizgiem lub podwyższona odporność na
czynniki atmosferyczne. Faktury takie uzyskuje się na drodze:

−

piaskowania – oddziaływania strumieniem piasku,

−

płomieniowania – oddziaływania strumieniem spalin o wysokiej temperaturze,

−

groszkowania – mechanicznego, punktowego nacinania groszkownikiem,

−

laserowania – punktowego traktowania polerowanych powierzchni promieniem lasera.
Oprócz omówionych faktur uzyskiwanych na drodze obróbki mechanicznej, istnieje

bogata paleta faktur uzyskiwanych w wyniku obróbki ręcznej. Norma branżowa BN–
84/6740–02 wymienia kilkanaście rodzajów faktur o dźwięcznych staropolskich nazwach:
łupana, rwana, krzesana, ciosana, szpicowana, dłutowana.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ze względu na rodzaj stosowanych narzędzi obróbkę mechaniczną kamienia dzielimy na:

−

Obróbkę  narzędziami  ostrzowymi  –  prowadzoną  narzędziami  o  określonej  ilości
i  kształcie  części  skrawającej.  Ze  względu  na  szybkie  tępienie  ostrzy  przy  obróbce
kamienia  znajduje  mniejsze  zastosowanie  m.in.  przy  toczeniu  walców,  wazonów
i galanterii.

−

Obróbkę ścierną – prowadzoną przy pomocy licznych ostrzy (ziaren) o nieokreślonej
geometrii i kształcie. Metoda ta stanowi podstawową metodę obróbki kamienia.
Rodzajami obróbki ściernej są:

−

obróbka ścierniwem luźnym,

−

obróbka ścierniwem związanym.

−

Łupanie – jest najstarszą metodą dzielenia kamienia, wykorzystująca naturalną łupliwość
skał głównie granitów i piaskowców. Polega na działaniu liniowych sił skupionych wzdłuż
krawędzi cięcia. Stosowane przy produkcji formaków, słupków, kostki brukowej
i obróbki powierzchni.
Istnieje szereg nowych metod obróbki kamienia, które znalazły już szersze przemysłowe

zastosowanie. Należą do nich:

−

cięcie hydrodynamiczne wodą pod wysokim ciśnieniem (system Water Jet),

−

obróbka ultradźwiękowa używana głównie do uzyskiwania kształtów zagłębionych

−

obróbka laserowa.

Obróbka ścierna

Istotą tego rodzaju obróbki jest wykorzystanie znanego faktu, że materiał twardszy ściera

materiał  o  mniejszej  twardości.  Na  tym  założeniu  wiedeński  mineralog  Friedrich  Mohs
w 1812 r. stworzył skale twardości  minerałów przyjmując, że  minerał może być zarysowany
tylko minerałem o wyższej numeracji. W skali tej poz.1 zajmuje talk, który można zarysować
każdym  innym  minerałem,  a  nawet  paznokciem.  Z  interesujących  nas  minerałów  kolejne
pozycje  zajmują:  7  –  kwarc,  8  –  topaz,  9  –  korund.  Skalę  z  numerem  10  zamyka  diament
najtwardszy minerał występujący w stanie naturalnym. Kamień o strukturze krystalicznej lub
ziarnistej

jest

materiałem

niejednorodnym

własnościach

zmieniających

się

wielokierunkowo,  w  zależności  od  kierunku  pomiaru  lub  oddziaływania.  Nie  ma  w  tym
fakcie  nic  dziwnego,  gdyż  jego  struktura  kształtowała  się  podczas  zastygania  magmy
wypływającej  z  wnętrza  ziemi,  albo  w  warstwach  skał  osadowych  przeobrażanych  podczas
tektonicznych  ruchów  skorupy  ziemskiej.  Narzędzie  stykające  się  z  takim  materiałem  musi
być  przystosowane  do  szybkich  i  znacznych  zmian  oporu  urabiania,  być  na  tyle
wytrzymałym,  by  jak  najdłużej  utrzymać  zdolności  obróbcze.  Ma  to  szczególne  znaczenie
przy  piłowaniu  twardych  bloków  granitowych  i  bardzo  ściernych  piaskowców  na  płyty
o dużej  powierzchni.  Każda  z  pracujących  pił  (a  często  jest  ich  200  i  więcej)  musi
przepiłować  blok  na  jego  pełnej  wysokości,  utrzymując  w  tym  czasie  pełną  zdolność
skrawną.

I właśnie tutaj znalazła szerokie zastosowanie obróbka ścierna stosująca do obróbki

liczne, drobne ziarna ścierne o nieokreślonej ściśle liczbie i geometrii, lecz o wysokich
własnościach ściernych, głównie materiałów z górnej strefy skali Mohsa. Przy obróbce
kamienia stosowane są dwie odmiany obróbki ściernej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 5. Rodzaje obróbki ściernej [2, s. 78]

Piłowanie ścierniwem luźnym

W szczelinie piłowej, utworzonej podczas piłowania, miejsce pojedynczych ziaren

zajmuje masa ścierna, w skład której wchodzi ścierniwo (ziarnisty materiał ścierny o różnym
kształcie i wielkościach ziaren), wykruszony i starty kamień oraz woda.

Do masy ściernej często są dodawane środki zagęszczające masę ścierną i/lub

zabezpieczające piłowany materiał przed przebarwieniem tlenkami żelaza pochodzące z pił
i piasku stalowego. Najczęściej jest to wapno, czasem gips.

W szczelinie piłowej następuje zetknięcie trzech materiałów o różnych własnościach

i różnym przeznaczeniu: piły trakowej, która musi poruszać i dociskać do kamienia ziarna
ścierne, ścierniwa (najczęściej piasku stalowego) oraz kamienia, który pod wpływem
oddziaływania dwóch pierwszych powinien ścierać się równo i możliwie jak najszybciej.

Twardość piły i piasku stalowego określane są metodami właściwymi dla badania

własności metali np. metodą Brinella lub Vickersa. Wyniki uzyskuje się przez wciskanie
w materiał kulki lub stożka z odpowiednio trwałego materiału i mierzenie wielkości odcisku
powstałego pod określonym naciskiem i w ustalonym czasie.

Zbliżoną metodą ustalania jest mikrotwardość minerałów, wyrażana tymi samymi

jednostkami  (dla  metali  oznaczana  bezpośrednio  jako  HB).  Bezpośrednie  porównanie
twardości  w  miarę  jednorodnego  metalu  z  wieloskładnikowym  materiałem  kamiennym  jest
mało  wiarygodne,  lecz  może  stworzyć  przesłanki  do  oceny  ilościowego  zużycia  materiałów
występujących  w  szczelinie  piłowej.  Mikrotwardość  kwarcu,  stanowiącego  główny  składnik
granitu, (decydujący o  jego twardości  i ścierności) wynosi 1020–1240 kG/mm

, więc można

przyjąć jako wartość średnią 1100 HB.

Twardość gładkich pił trakowych określana jest na 225–270 HB średnio 250 HB,

natomiast twardość piasku stalowego 620–670 HB – średnio 650 HB.

Teoretycznie rzecz biorąc najszybciej winny się zużyć materiały o niższej twardości,

czyli piła i piasek. Jednak systematycznie dostarczany pod piły piasek stalowy powoduje
ścieranie najtwardszego z materiałów spotykających się w szczelinie piłowej.

Jak wykazuje praktyka, czynnikiem decydującym o skuteczności piłowania jest proces

mikrowykruszania ziaren kamienia pod wpływem miejscowych, często powtarzających się
nacisków punktowych wywieranych przez ziarna piasku stalowego.

Skuteczność tego procesu zależy głównie od ciągłości w podawaniu świeżego materiału

ściernego pod piły, co obecnie realizują automatyczne podawacze masy ściernej. Ciągły

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

dopływ strumienia świeżego ścierniwa, o nieco mniejszej niż kamień twardości, daje
pożądany efekt w postaci znacznego postępu cięcia i dobrej jakości powierzchni surowych
płyt.

Piłowanie kamienia luźnym ścierniwem było stosowane do piłowania wszystkich

gatunków  kamienia  od  miękkich  marmurów  do  najtwardszych  granitów.  Podstawowym
ścierniwem  był  piasek  kwarcowy  (kopalny  lub  morski),  czasem  wzbogacany  droższymi
składnikami  (korund,  karborund).  Był  i  jest  to  materiał  powszechnie  występujący,  niedrogi
i niepowodujący zabarwienia piłowanego materiału, co jest szczególnie ważne przy piłowaniu
jasnych, miękkich wapieni i ozdobnych marmurów.

Obróbka kamienia ścierniwem luźnym stosowana jest aktualnie do piłowania materiałów

twardych (granity) i wysokościernych (twarde piaskowce), zdzierania (niwelacji) niedokładnie
przepiłowanych  płyt  surowych  lub  do  zszorstkowania  uprzednio  obrobionych  powierzchni.
Doskonalenie  i  coraz  szersze  stosowanie  diamentowych pił  trakowych,  stopniowe  obniżanie
kosztów  ich  stosowania  powodują,  że  coraz  więcej  bloków  piaskowcowych  i  granitowych
piłuje się na trakach diamentowych.

Można przewidywać, że w nieodległym czasie nastąpi obniżenie kosztów piłowania

granitu piłami diamentowymi do poziomu piłowania piaskiem stalowym, co praktycznie
spowoduje znaczne ograniczenie stosowania luźnego ziarna ściernego lub jego całkowite
wyeliminowanie.

Obróbka ścierniwem związanym

Istotnym mankamentem obróbki luźnym ścierniwem jest wzajemne ścieranie się ziaren

dociskanych  do  kamienia  podczas  obróbki.  Część  zdolności  ściernej  ziaren  ścierniwa,  które
winny  być wykorzystane do piłowania kamienia jest w ten sposób tracona. Logicznym  stało
się  wprowadzenie  narzędzi,  w  których  poszczególne  ziarna  ścierne  zostały  „opakowane”,
przymocowane  do  korpusu  narzędzia  i  tym  sposobem  zabezpieczone  przed  bezpośrednim
wzajemnym  kontaktem.  Problemem  było  z  jednej  strony  znalezienie  odpowiednio  trwałego
ziarna  ściernego,  z  drugiej  wytrzymałego  i  możliwie  niedrogiego  spoiwa  zdolnego  do
utrzymania  ziarna  w  narzędziu,  do  momentu  utraty  zdolności  ścierania  kamienia.
Najtwardszym  ścierniwem  (nr  10  w  skali  Mohsa)  jest diament,  który  nigdy  nie  należał  i  nie
należy  do  materiałów tanich.  Korzystając z nieco tańszych, przemysłowych (niejubilerskich)
odmian  diamentów  przy  realizacji  monumentalnych  i  dobrze  opłacanych  inwestycji  (pałace,
katedry,  duże  założenia  architektoniczne)  zaczęto  stosować  piły  trakowe  i  tarcze  tnące
zbrojone  metalowymi  segmentami.  W  segmentach  tych  umieszczano  kilkukaratowe  ziarna
diamentu, rozmieszczając je w kilku szeregach na pełnej szerokości segmentu. Do mocowania
ziaren stosowano spoiwo metalowe na bazie ołowiu. Piły trakowe i tarcze tnące o średnicach
1000  i  1200  mm  zbrojone  taki  segmentami  stosowano  jeszcze  w  latach  60–tych
w  dolnośląskich  zakładach  obróbczych.  Mała  skuteczność,  a  zwłaszcza  wysoki  koszt  tych
narzędzi zmusiły do poszukiwania nowych materiałów ściernych i nowych spoiw.

Narzędzia karborundowe

Analiza naturalnych materiałów ściernych, zgodnie ze skalą twardości Mohsa, skierowała

uwagę na tańszy od diamentu korund, a znacznie później, bo w XIX wieku na otrzymywany
sztucznie karborund o twardości 9,5 w skali Mohsa. Równocześnie nastąpił istotny postęp
w metodach produkcji spoiw mineralnych, zwłaszcza magnezytowych.

Ziarno korundowe a następnie karborundowe zatopione i w miarę równomiernie

rozmieszczone  w  objętości  narzędzia.  Stworzyło  podstawowy  materiał  konstrukcyjny  dla
nowej  generacji  względnie  tanich  narzędzi  tnących  i  szlifierskich.  Jedną  z  pierwszych
realizacji  były  karborundowe  tarcze  tnące  na  spoiwie  magnezytowym  stosowane  w  Europie
co najmniej od końca XVIII wieku.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tarcze takie składały się ze stalowej tarczy o grubości 2–3 mm oraz pierścienia tnącego

nakładanego na mokro. Pierścień o grubości 7–9 i szerokości 50 mm składał się z ziaren
korundu, a później karborundu zatopionych w spoiwie magnezytowym.

Sposób produkcji polegający na wymieszaniu spoiwa z materiałem ściernym i zalaniu

formy, był na tyle prosty, że można go było stosować w każdym, nawet niewielkim zakładzie
kamieniarskim.

Rys. 6. Karborundowa tarcza tnąca na spoiwie magnezytowym [2, s. 67]

Stąd ogromna popularność narzędzi karborundowych, stosowanych nie tylko do cięcia,

ale również do obróbki powierzchni, głównie szlifowania. Karborundowe narzędzia
szlifierskie stanowią podstawowe narzędzie do szlifowania kamienia, stosowane nie tylko na
szlifierkach ręcznych, lecz również w automatycznych szlifierkach przelotowych.

Narzędzia karborundowe stanowiły przełom i wyznaczały kierunki w produkcji narzędzi

tnących i szlifierskich na kilka stuleci.

Mimo stopniowego ulepszania spoiwa i technologii ich produkcji, karborundowe tarcze

tnące okazywały się mało skuteczne, szczególnie przy obcinaniu grubych płyt granitowych
i piaskowcowych. Szybkie zużywanie bocznych powierzchni pierścieni tnących powodowało
zmianę szerokości szczeliny piłowej, a tym samym utratę prostoliniowości krawędzi
obcinanych płyt.

Trwałość tarcz karborundowych przy cięciu różnych materiałów wynosiła:

−

granit strzegomski -

0,7–0,8 m

przecięcia na tarczę,

−

marmury, wapienie, piaskowce -

3 – 4 m

przecięcia na tarczę.

Uzyskiwano wtedy wydajność cięcia (wartości przeciętne):

−

granity -

1 m

/8h,

−

marmury i wapienie -

2,2–2,3 m

/8h,

−

piaskowce -

2,5–2,7m

/8h.

Natomiast karborundowe narzędzia szlifierskie, również o stale podnoszonej jakości

stosowane są z powodzeniem do chwili obecnej.

Narzędzia diamentowe

Rewolucyjny wręcz przełom w mechanicznej obróbce kamienia stanowiło wprowadzenie

segmentów metalowo-diamentowych i narzędzi zbrojonych tymi segmentami. Przy pełnym
poszanowaniu zasad obróbki ścierniwem związanym, zastosowano niezwykle skuteczne
ścierniwo i równie skuteczne spoiwo.

Zastosowanie najtwardszego, lecz znacznie tańszego niż diament oprawiany, drobnego

ziarna diamentowego w połączeniu ze znacznie trwalszym spoiwem metalowym otworzyło
nowy etap rozwoju narzędzi zwanych diamentowymi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Stało się to dzięki wcześniejszemu opanowaniu technologii produkcji węglików

spiekanych („widia”) i ich szerokim zastosowaniu do wysokowydajnej obróbki metali.
Nastąpiło to w wyniku gwałtownego wzrostu zapotrzebowania na sprzęt wojskowy podczas
II wojny światowej.

W latach 50 XX w. rozpoczęły się próby przemysłowe i w latach 60–tych narzędzia

diamentowe wprowadzono do szerokiego zastosowania w zakładach obróbki kamienia.
Segmenty metalowo – diamentowe otrzymywane są na drodze metalurgii proszków.

Drobne ziarna lub opiłki diamentowe mieszane są z proszkami metali (miedzi, kobaltu,

wolframu). Wcześniej ziarna te pokrywane są środkami zwiększającymi ich przyczepność do
metalowego  spoiwa.  Rodzaj  i  własności  tych  środków  stanowią  najbardziej  strzeżoną
tajemnicę  producentów  gdyż  one  decydują  o  trwałości  narzędzia.  Mieszanina  diamentowo-
-metalowa  jest  formowana  w  kształt  prostego  lub  łukowego  prostopadłościanu,  prasowana,
poddawana obróbce termicznej i kalibrowana.

Technologia mechanicznego dzielenia bloków

Produktem wyjściowym do produkcji kamiennych elementów budowlanych jest blok

odspojony  i  wydobyty  ze  złoża.  Optymalny  blok  przeznaczony  do  obróbki  powinien  mieć
kształt  regularnego  prostopadłościanu  i  być  możliwie  duży.  Stwarzało  to  możliwość
uzyskania  największej  wydajności  piłowania,  stabilności  ustawienia  podczas  piłowania  oraz
uzyskania  większej  ilości  płyt  surowych  o  identycznych  własnościach  i  kolorystyce.
Dla  uzyskania  regularności  kształtu  bloki  są  poddawane  dodatkowej  obróbce  (paserowaniu)
w  kamieniołomie  lub  zakładzie  obróbczym.  Wysokość  bloków  najczęściej  wynika
z  wysokości  ławic  lub  naturalnie  ukształtowanych  poziomów,  które  wykorzystuje  się  do
oddzielenia  bloku  ze złoża. Pozostałe wymiary, długość  i szerokość najczęściej dobierane są
pod kątem nośności dźwigów i samochodów transportujących bloki na miejsce obróbki. Masa
wydobywanych  w  Polsce  bloków  granitowych  była  limitowana  nośnością  dźwignic
linotorowych,  która  mieściła  się  w  granicach  5–10  ton.  Wprowadzenie  w  latach  90–tych
żurawi  masztowych  typu  Derrick  o  nośności  20–30  t  w  znaczący  sposób  zwiększyło
możliwości  wydobycia  większych  bloków.  Przy  produkcji  kamiennych  elementów
budowlanych  stosowane są dwie podstawowe metody, różniące się sposobem uzyskania płyt
z bloku.

Technologia dużej płyty

Technologia ta polega na rozcinaniu bloku na płyty o powierzchni odpowiadającej

pełnemu  obrysowi  surowego  bloku  F  =  H  x  L  i  dalszej  obróbce  fakturalnej  i  wymiarowej.
Technologia  ta  (dalej  oznaczana  DP)  stosowana  jest  przy  masowej  produkcji  płyt
granitowych,  marmurowych,  piaskowcowych.  Technologię  tą  realizują  najczęściej  traki
wielopiłowe:  piłujące  piaskiem  stalowym  (granity  i  trudnościeralne  piaskowce)  lub  piłami
diamentowymi  (wapienie,  marmury,  trawertyny).  W produkcji  mało  i  średnioseryjnej  dla  tej
technologii pracują również traki linowe i tarczowe. Główną zaletą tej metody jest możliwość
szybkiego uzyskania  dużych  serii  płyt o dużych  wymiarach,  co umożliwia  szybką  realizację
dużych  (i  najbardziej  opłacalnych  zleceń).  Płyty  o  dużej  powierzchni  łatwiej  jest  szlifować,
polerować  czy  opalać  (płomieniować)  na  automatycznych  liniach  obróbczych,  a w produkcji
małoseryjnej na szlifierkach automatycznych.

Uzyskane w technologii DP płyty surowe wg normy BN–84/6740–03 – o grubości do

20 cm mają określone minimalne grubości (wynikające z wytrzymałości kamienia):

−

granity, sjenity, gabro i zbliżone -

2 cm

−

dolomity, trawertyny, -

2 cm

−

marmury, wapienie zbite -

2 (1,5) cm

−

wapienie, piaskowce -

3 cm

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Dla technologii DP budowane są obecnie (głównie we Włoszech) gigantyczne traki

z  wózkami  trakowymi  o  szerokości  do  7  m  pracujące  ponad  200  piłami  oraz  automatyczne
linie  obrabiarkowe  do  płyt  o  szerokości  2  m.  Prowadzi  do  szeregu  utrudnień;  napięcie
i ustawienie  w  ramie  piłowej  ponad  200  pił  zajmuje  tyle  czasu,  że  koniecznym  stało  się
wprowadzenie  wymiennych  ram  piłowych,  w  których  piły  są  napinane  poza  strefą  roboczą
traka. Traki–giganty i linie obrabiarkowe ze względu na koszty inwestycyjne mają rację bytu
tylko  w  przypadku  możliwości  zbytu  ogromnej  produkcji,  liczonej  w  dziesiątkach  tysięcy
m

płyt i elementów.

Rys. 7. Schemat technologiczny produkcji kamiennych elementów płytowych: a – piłowanie bloków na płyty,

b – obróbka wymiarowa (rozcinanie, obcinanie), c – profilowanie, d – obróbka fakturalna (szlifowanie,
polerowanie, promieniowanie) powierzchni licowych i bocznych. [2, s. 78]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Technologia paskowa

Technologia paskowa polega na wycinaniu pasków bezpośrednio z bloku kamiennego.

Do  tego  celu  wykorzystuje  się  wielotarczowe  traki  podcinające  w  klasyfikacji  oznaczone
symbolem  TTh.  Zestaw  kilku  do  100  diamentowych  tarcz  tnących  o  średnicy  od  800  do
1800 mm porusza się wzdłuż długości bloku –L wycinając paski o wysokości h. Zestaw tarcz
rozcina część szerokości bloku określaną jako zabiór Z. Po docięciu pasków na głębokość h,
do  akcji  wkracza  pozioma  tarcza  tnąca,  która  odcina  paski  w  płaszczyźnie  poziomej.
Po odebraniu odciętych pasków zestaw pionowych tarcz przestawiany  jest o wymiar zabioru
–Z  i  cykl  wycinania  zaczyna  się  od  nowa.  Po  wycięciu  pasków  jednej  warstwy  wycinanie
pasków  przenosi  się  na  kolejne,  niższe  warstwy  bloku.  Zastosowanie  techniki  ciecia
tarczowego w istotny sposób zwiększa wydajność procesu, w porównaniu z technika piłowa.
Prostota konstrukcji  układu  tnącego  połączona  z  możliwością  precyzyjnego  pozycjonowania
(ustawiania)  i  programowania  dały  przesłanki  do  stworzenia  w  pełni  automatycznych
obrabiarek.  I  takie  właśnie  obrabiarki  stanowią  tarczową  konkurencję  dla  gigantycznych
traków wielopiłowych  pracujących  w  technologii  dużej  płyty.  Niestety  technologia paskowa
ma  swoje  istotne  ograniczenia.  Ze  zwiększeniem  średnicy  tarczy  tnącej  rośnie  grubość
segmentu  tnącego,  a  wiec  szerokość  szczeliny  piłowej.  Przykładowo  tarcza  diamentowa
o średnicy  800  mm  tworzy  szczelinę  o  szerokości  ok.  6  mm  (zbliżoną  do  tej,  jaką  tworzy
diamentowa  piła  trakowa),  natomiast  tarcza  Ø1600  mm  daje  szczelinę  o  szerokości
ok. 10 mm. W tej sytuacji dla uzyskania płytki granitowej o grubości 10 mm koniecznym jest
usunięcie  warstwy  materiału  o  tej  samej  grubości.  Mimo  tego  w  technologii  paskowej
z każdego  metra  sześciennego  bloku  można  otrzymać  prawie  dwa  razy  więcej  metrów
kwadratowych  cienkich  (1–1,2  cm)  płyt.  Umieszczenie  tylu  tarcz  na  jednym  wrzecionie
powoduje  konieczność  wprowadzenia  w  to  miejsce  jednostki  napędowej  o  dużej  mocy.
Zastosowanie  technologii  paskowej  umożliwiło  uruchomienie  seryjnej  produkcji  cienkich
płytek modułowych granitowych i marmurowych

Otrzymane w wyniku stosowania technologii paskowej surowe paski kamienne

poddawane są dalszej obróbce wykańczającej. Najczęściej odbywa się to w ramach
automatycznych linii obrabiarkowych.

Obróbka surowych pasków obejmuje:

−

kalibrowanie grubości paska,

−

szlifowanie i polerowanie powierzchni licowych,

−

rozcinanie na określone długości,

−

fazowanie krawędzi wzdłużnych i poprzecznych,

−

kalibrowanie na długości i szerokości płytki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Traki piłowe

Dokładna data, a nawet okres powstania konstrukcji traka do piłowania kamienia nie jest

określony. Natomiast zachowane do chwili obecnej pomniki budownictwa kamiennego, m.in.
świątynie  i  piramidy  egipskie,  budowle  Azteków  i  Inków  w  Ameryce  Południowej
i  Środkowej  świadczą  o  istnieniu  techniki  obróbki  kamienia,  daleko  wykraczającej  poza
obróbkę  ręczną.  W  piramidzie  Cheopsa  na  zabudowanych  kamiennych  elementach
konstrukcyjnych  stwierdzono  ślady  stosowania  narzędzi  mechanicznych  (tarcze  tnące,  liny,
wiertła  rurowe  i  in.)  o  tajemniczym  i  dotychczas  nieustalonym  napędzie.  Natomiast  nie
znaleziono pozostałości samych narzędzi i obrabiarek zdolnych do wykonania tak precyzyjnej
i ogromnej pracy. Wystarczy powiedzieć, że tylko jedna piramida Cheopsa została zbudowana
z  ok.  2300  tysięcy  bloków  granitowych  i  wapiennych  o  wadze  od  2  do  70  ton,  choć
w podstawie  piramidy  znaleziono  bloki  o  masie  200  t.  Masa  piramidy  szacowana  jest  na
6,5 mln  ton  co  odpowiada  rocznemu  wydobyciu  bloków  we  Włoszech  pod  koniec  lat
90–tych. Można założyć, że pierwowzorem traka do piłowania drewna, a następnie kamienia
było  stanowisko  obsadzone  przez  dwie  osoby,  które  przesuwały  tam  i  z  powrotem  piłę,
stopniowo  zagłębiając  ją  w  piłowany  materiał.  Dla  ułatwienia  pracy  i  odciążenia  rąk  od
ciężaru, ramy z piłami zawieszano je na linach lub łańcuchach. W celu zrównoważenia ramy
stosowano  obciążniki  w  postaci  worków  z  piaskiem  lub  bloczków  kamiennych.  Dodając  do
tego  napęd  –  wpierw  wodny,  później  parowy  i  elektryczny  –  oraz  stosując  układ  korbowo-
-wodzikowy uzyskano pierwowzór dzisiejszych traków piłowych. Pierwsze pisane wzmianki
o  trakach  w Europie  datowane  są  na  IV  wiek  naszej  ery.  W  tym  czasie  w  Galii  (obecna
Francja) miały pracować traki napędzane kołem wodnym.

Drewniana konstrukcja nośna traka, rama piłowa, korbowód i przypuszczalnie wał

korbowy przetrwały jeszcze do XVI wieku, o czym może świadczyć rysunek konstrukcji
traka, wykonany przez samego Leonardo da Vinci (1452–1519).

Rys. 9. Schemat układu korbowo–wodzikowego napędzanego kołem wodnym [2, s. 45]

Współczesne traki wahadłowe i diamentowe, pomimo bogatego oprzyrządowania

i wyposażenia  w  elektronikę,  zastosowania  nowoczesnych  materiałów  i  elementów
sterowania (sterowniki  SPS),  budowane  są nadal  na zasadach  wypracowanych  przez  kolejne
pokolenia  konstruktorów.  Mając  ramę piłową  i  zespół  korbowo–wodzikowy  można  było  już
mechanicznie, bez udziału człowieka, nadać ramie ruch wahadłowy  niezbędny do piłowania.
Piłowanie  kamienia  prowadzono  od  najdalszych  czasów  za  pomocą  gładkich  pił,  pod  które
podsypywano  piasek,  czasem  korund.  Aby  wykonać  pracę  ścierania  kamienia  ziarnisty
materiał  musiał  dostać  się  pomiędzy  dolną krawędź piły  a  powierzchnię  kamienia,  i  właśnie
tutaj pojawił się kolejny element konstrukcyjny decydujący o efektywności piłowania: sposób
zawieszenia  ramy  piłowej.  Wahacze  proste  były  stosowane  już  w  pierwszych  trakach
w postaci lin lub łańcuchów, na których zawieszono ramy. Regulując ich długość uzyskiwano
mniejsze  lub  większe  unoszenie  piły.  Zastosowanie  sztywnych  wahaczy  umożliwiło
zwiększenie  nacisku  pił  na  materiał  ścierny  i  przyczyniło  się  do  istotnego  zwiększenia
wydajności traków.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W ten sposób po skompletowaniu ramy piłowej, zawieszenia i napędu z układem

korbowo-wodzikowym  powstała  konstrukcja  traka  piłowego,  którego  zasada  nie  ulega
zmianom,  poza  kolejnymi  udoskonaleniami  podstawowych  zespołów,  wynikającymi
z postępu  technicznego.  Wózek  trakowy  umożliwia  załadunek  bloków,  ustawienie
i mocowanie  bloku  lub  bloków  przy  ładunku  składanym.  Dla  traków  średniej  wielkości
posiada  nośność  40–60  ton,  dla  traków  o  większej  szerokości  odpowiednio  więcej.  Trak
wyposażony  jest  w  wózek  podłużny  wprowadzany  do  strefy  piłowania  traka  w  kierunku
osiowym.  Rzadziej  stosowane  są  wózki  poprzeczne.  Do pobocznie  płyt  powierzchni
ładunkowej  mocowane  są  uchwyty  kłonic  (wyjmowanych)  utrzymujących  płyty  surowe
w pozycji  pionowej  po  przepiłowaniu  bloku.  W  zależności  od  wymaganej  nośności  wózka
stosowane  są  2  lub  3  rzędowe  zespoły  kół  jezdnych.  Wózki  trakowe  współczesnych  traków
wyposażane  są  w  mechanizmy  jazdy  umożliwiające  mechaniczne  wtaczanie  wózków
z blokami  pod  trak  i  wytaczanie  po  przepiłowaniu  bloku  lub  ładunku.  Dawniej  do  tego celu
stosowano  kłopotliwe  w  eksploatacji  układy  krążkowo–linowe.  W  dużych  trakowniach
stosowane  są  przesuwnice  wózków  trakowych,  które  umożliwiają  przesuwanie  wózków
wzdłuż czoła trakowni.

Traki dzielące

Traki dzielące stanowią oddzielna grupę obrabiarek służących do formowania bloków

oraz piłowania bloków na grube płyty, przez analogię do nazewnictwa hutniczego nazywane
slabami. Do wykonania takich zabiegów stosowane są obecnie jednopiłowe traki diamentowe,
traki linowe, łańcuchowe i tarczowe.

Automatyczne podawacze masy ściernej

Warunkiem wydajnej pracy wielopiłowych traków do piłowania granitu i twardych

piaskowców,  jest  równomierność  podawania  piasku  stalowego  i  innych  składników  masy
trącej.  Utrzymanie  stałego  składu  masy,  optymalnego  dla  każdego  rodzaju  piłowanego
materiału  jest  warunkiem  uzyskania  odpowiedniej  wydajności  i  otrzymania  płyt  surowych
o równej  powierzchni,  niewymagającej  dodatkowych  zabiegów  niwelacyjnych.  Funkcję  tą
realizują  automatyczne  podawacze  masy  ściernej,  które  zastąpiły  pracowników  podających
łopatami piasek kwarcowy lub stalowy pod piły..

Piły trakowe

Piły trakowe wykonywane są z walcowanych płaskowników stalowych o grubości od

3 mm  (piły  diamentowe)  do  9  mm  (piły  gładkie).  Do  piłowania  granitów,  twardych
piaskowców i podobnych twardych i ściernych gatunków kamienia stosowane są piły gładkie,
pod  które  podawane  jest  luźne  ścierniwo  (aktualnie  prawie  wyłącznie  piasek  stalowy).
Do piłowania  pozostałych  mniej  ściernych  materiałów  stosowane  są  piły  stalowe  zbrojone
segmentami metalowo-diamentowymi skrótowo określane jako piły diamentowe. W ostatnim
okresie  dzięki  stopniowemu  ulepszaniu  segmentów  metalowo-diamentowych  coraz  częściej
piły  te  stosowane  są  również  do  piłowania  piaskowców  i  mniej  ściernych  granitów.  Mimo
różnic  w  sposobie  pracy  i  zastosowaniach  łączy  je  sposób  oddziaływania  na  piłowany
materiał:  pod  wpływem  sił  napięcia  powodują  dociskanie  ziaren  ścierniwa  do  piłowanego
materiału, w kierunku prostopadłym do ich długości.

Gładkie piły trakowe

Piły wykonywane z płaskowników lub cięte z blachy o grubości 4–9 mm i walcowane.

Napinane są za pomocą uchwytów jedno, czasem dwuotworowych i owiercane stosownie do
wybranego sposobu napinania. Najczęściej stosowane jest napinanie za pomocą uchwytów
jednootworowych Ø20 mm.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Oprócz pił całkowicie gładkich były i są stosowane odmiany zmierzające do ułatwienia

przedostawania się piasku stalowego pod krawędź tnącą piły. W tym celu na bocznych
powierzchniach pił nawalcowuje się płytkie rowki, proste lub skośne.

Spełniają one rolę magazynków, w których gromadzą się ziarna piasku stalowego

i wskutek posuwisto-zwrotnego ruchu piły łatwiej zsuwają się pod krawędź pity.
Równocześnie zapewniają bardziej równomierne rozmieszczenie ścierniwa wzdłuż piły.

Piły diamentowe

Brzeszczoty pił diamentowych najczęściej mocowane są za pomocą zaczepów typu

„jaskółczy  ogon”  umożliwiających  ich  przesuwanie  w  kierunku  prostopadłym  do  krawędzi
tnącej.  Do  brzeszczotów  nitowane  są  klinowe  dwustronne  nakładki,  które  wchodzą
w odpowiednie  zaczepy  w  uchwytach  piłowych.  Wzdłuż  dolnej  krawędzi  brzeszczotu
lutowane  są  segmenty  metalowo-diamentowe  omówione  przy  okazji  prezentowania  metod
obróbki ścierniwem związanym. Do lutowania stosowane są lutowia na bazie srebra.

Materiał na brzeszczoty pił musi spełniać nie tylko warunki wytrzymałościowe, lecz

również  trwałość  kształtu  przy  ciągłym,  dwukierunkowo  zmiennym  obciążeniu  i  ciągłym
ścieraniu  przez  piłowany  materiał.  Dobry  materiał  na  piły,  który  spełnia  te  wymagania
produkuje  w  Europie  zaledwie  kilka  firm.  Brzeszczoty  takie  można  regenerować
i wielokrotnie uzbrajać nowymi segmentami.

Piła trakowa gładka KTP–g

Piła trakowa gładka rowkowa KTP–k

Piła trakowa gładka otworowa KTP–h

Piła trakowa diamentowa segmentowa KTP–d

Lina zbrojona nakładkami diamentowymi KTL–z

Rys. 10. Piły trakowe [2, s. 23]

Ustawianie i napinanie pił

Rozstawienie pił w ramie piłowej zależy od grubości płyt jakie chcemy uzyskać oraz

szczeliny piłowej (rzaz), jaką wycina narzędzie w piłowanym bloku.

Obliczając grubość przekładki dystansowej wstawianej między brzeszczoty pił, należy

przewidzieć przebieg dalszej obróbki płyty i ustalić wielkość naddatków obróbczych na
wyrównanie powierzchni podczas dalszej obróbki.

Montaż pił trakowych i ich napinanie są

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

czynnościami  często  wykonywanymi,  decydującymi  o  wydajności  traka  i  jakości  płyt
surowych.  Wystarczy  jedna  źle  ustawiona  lub  napięta,  piła  by  zatrzymać  piłowanie  całego
bloku.  A  obecnie  stosowane  są  150  i  więcej  piłowe  traki  i  łatwo  sobie  wyobrazić  szkody
spowodowane  nawet  małym  niedopatrzeniem  w  tej  dziedzinie.  Ustawianie  pił  wykonywane
jest przy pomocy:

–

znaczników

(zakrzywionych,

zaostrzonych

prętów

podstawce

najczęściej

magnetycznej),

–

czujników o dokładności klasy 0,01 mm,

–

celowników laserowych.
Znaczniki stosowane są najczęściej do ustawiania gładkich, czasem diamentowych pił

trakowych.  Czujniki  i  celowniki  laserowe  stosuje  się  najczęściej  do  droższych
i dokładniejszych pił diamentowych. Przyrządy te muszą być ustawione stabilnie i pewnie, na
podstawce  (najlepiej  magnetycznej)  ustawianej  na  dobrze  oczyszczonej  powierzchni  wózka
trakowego.  Piły  trakowe  napinane  są  w  ramie  piłowej  za  pośrednictwem  uchwytów,
z  których  jeden  stanowi  element  stały,  a  drugi  (czynny)  jest  elementem  umożliwiającym
właściwe  napinanie  piły.  Gładkie  piły  trakowe  najczęściej  łączone  są  z  piłami  za  pomocą
sworzni o średnicy ok. 20 mm. Stosowane są uchwyty jednootworowe, czasem dwuotworowe
(pokazane  na  szkicu).  Zastosowanie  dwóch  zamiast  jednego  sworznia  umożliwia
zastosowanie  sworzni  o  mniejszej  średnicy,  lecz  odbywa  się  to  kosztem  dwukrotnego
zwiększenia  ilości  otworów  wierconych  w  piłach  i  uchwytach.  Zupełnie  inne  sposoby
łączenia z uchwytami stosowane są w diamentowych piłach trakowych: są to połączenia „na
jaskółczy  ogon”,  które  umożliwiają  nie  tylko  napięcie  osiowe  brzeszczota,  lecz  również
pionowe  przesunięcie  piły  w  uchwycie, dla  uzyskania  wstępnego  wygięcia  piły  (mimośród).
Piła  stalowa  gładka  lub  zbrojna  segmentami  metalowo–diamentowymi  z  brzeszczotem
o grubości 3 do 5 mm przy długości 3 do 4 m jest mało sztywna i dla uzyskania odpowiedniej
sztywności musi być mocno napięta.

Rys. 11. Napinanie pił [2, s. 23]

Producenci pił trakowych diamentowych zalecają napinanie pił pracujących w trakach

wolnobieżnych z siłą 80–90 kN (8–9 T) i 90–100 kN (9–10 T) dla traków szybkobieżnych.
Nie jest obojętnym, w którym miejscu piły zaczepiamy siły napinania. Brzeszczot rozciągany
siłą osiową P przy napinaniu osiowym przyjmuje liniowe ułożenie pomiędzy punktami
zaczepienia.

Jeżeli osiowo napięta piła zetknie się z powierzchnią piłowanego bloku, siły skrawania

spowodują  wygięcie  piły  do  góry  .Odchylenie  osi  mierzone  w  środku  długości  piły  nosi
nazwę  strzałki  ugięcia.  Przy  zaczepieniu  sił  napinających  poniżej  osi  piły  uzyskuje  się
moment  tnący  wyginający  piłę  ku  dołowi.  Przy  zetknięciu  tak  wygiętej  piły  z  blokiem

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

podczas  piłowania  następuje  jej  wyprostowanie.  Warunkiem  sprawnej  pracy  zestawu  pił
napinanych  równocześnie  w  ramie  piłowej  jest  ich  równomierne  napięcie  i  utrzymanie  tego
stanu,  co  najmniej  na  czas  piłowania  bloku.  A  nie  jest  to  łatwe,  jako  że  piły  ścierają  się,
zmniejszają przekrój, nagrzewają się i wydłużają przy zbyt małym chłodzeniu i są dodatkowo
rozciągane,  gdy  trafią  na  twardszą  partię  materiału.  Dla  prawidłowego  napięcia  brzeszczota
piły konieczne jest wywarcie odpowiedniej siły jednakowej dla każdej z pił. Nie może to być
siła  zbyt  mała  (brzeszczot  nie  będzie  miał  wystarczającej  sztywności),  ani  zbyt  duża,
ponieważ  może  powodować  trwałe  odkształcenie  materiału  piły.  Producenci  diamentowych
pił  trakowych  zalecają  stosowanie  sprawdzonych  praktycznie  sił  napinania  dla  pił
pracujących w trakach:

−

wolnobieżnych 80–90 kN (8–9 T),

−

szybkobieżnych 90–100 kN (9–10 T).
Jednym ze sposobów umożliwiających uzyskanie tak dużych sił jest zastosowanie

napinaczy  klinowych.  Aktualnie  produkowane  piłowe  traki  diamentowe  i  wielopiłowe  traki
wahadłowe wyposażane są fabrycznie w napinacze hydrauliczne, które umożliwiają nie tylko
uzyskanie  wymaganych  sił  napięcia  pił,  lecz  również  utrzymanie  tego  napięcia  podczas
pełnego  cyklu  piłowania,  bez  względu  na  wydłużenie  pił,  np.  w  przypadku  natrafienia  na
twardszy  materiał,  lub  inne  przypadki  losowe.  Ważnym  elementem  układu  napinania
hydraulicznego jest akumulator hydrauliczny kompensujący nierównomierne wydłużenia pił.

Piasek stalowy

Piasek stalowy (żeliwny lub staliwny) to ziarnisty materiał ścierny stosowany m.in. do

piłowania  bloków  granitowych  i  piaskowcowych,  zdzierania  (niwelacji)  nierówno
przepiłowanych  lub  szorstkowanych  płyt  surowych.  Piasek  (śrut)  stalowy  stosowany  jest
również  (a może  głównie)  w  przemyśle  stoczniowym do  czyszczenia  blach okrętowych oraz
w zakładach produkcji  konstrukcji stalowych. W  przemyśle obróbki kamienia  stosowany  jest
od  lat  90–tych  XIX  w.,  stopniowo  wypierając  piasek  kwarcowy  stosowany  wtedy
powszechnie  do  piłowania  bloków  kamiennych.  Operacja  piłowania  kamienia  ścierniwem
luźnym (piaskiem kwarcowym, karborundem, czy piaskiem metalowym) jest trudna do ujęcia
w  ścisłe  matematyczne  ramy  ze  względu  na  dużą  ilość  czynników  wpływających  na  jego
efektywność.  Czynniki  te  to:  szybko  zmieniające  się  parametry  piłowanego  materiału,
nierównomierne  zużywanie  ścierniwa  w  wyniku  wzajemnego  ścierania  ziaren,  w  obecności
startego  kamienia  i środków  pomocniczych,  nierównomierne  rozprowadzenie  masy  ściernej
i inne.  W  szczelinie  piłowej  wypełnionej  masą  ścierną  złożoną  ze  ścierniwa,  startego
kamienia,  wapna  i  wody  porusza  się  ruchem  posuwisto–  zwrotnym  gładka  piła  trakowa.
Podczas  przecierania  większe  ziarna  ścierne  ulegają  rozkruszeniu,  odsłaniając  ostre
krawędzie,  które  atakują  kamień  wyłuskując  lub  ścierając  kamień  ziarno  po  ziarnie.
Przeprowadzone  badania  pokazały,  że  najwyższe  postępy  piłowania  w  porównywalnych
warunkach  (ten  sam  materiał,  trak,  piły  i  ich  ilość)  uzyskano  przy  zastosowaniu  piasku
o ziarnistości 0,8 do 1,2 mm. Stosowanie ścierniwa drobniejszego (poniżej 0,8 mm) powoduje
zmniejszenie  opadu,  natomiast  może  zapewnić  lepszą  jakość  powierzchni  płyt.  Natomiast
zastosowanie  piasku  grubego  (powyżej  1,2  mm)  powoduje  zmniejszenie  wydajności
przecierania, poszerzenie szczeliny piłowej i pogorszenie jakości powierzchni.

Traki linowe

Traki linowe służą do rozcinania bloków na płyty lub wycinania z nich elementów

kształtowych.  Narzędziem  jest  lina  bez  końca  zbrojona  koralikami  diamentowymi,
przewijająca się pomiędzy dwoma kołami linowymi, najczęściej o średnicy około 2000 mm.
Dzięki  znacznej  szybkości  liny,  mieszczącej  się  w  granicach  20  do  40  m  na  sekundę,
aktualnie  dostępne  na  naszym  rynku  traki  linowe  i  liny  diamentowe  mogą  rozcinać  bloki

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

z każdego  dostępnego  na  rynku  kamienia.  Dotyczy  to  również  twardych  granitów  i  bardzo
ściernych  piaskowców,  a  o  zastosowaniu  piłowania  linowego  decyduje  ostatecznie  koszt
narzędzia.  Traki  linowe  mają  szereg  zalet, które powodują  coraz szersze  ich  wchodzenie  na
polski rynek kamieniarski.

Rys. 12. Lina diamentowa napięta jest pomiędzy dwoma kołami napędzanym i zwrotnym. Zespół tnący

przemieszczany jest wzdłuż pionowych prowadnic ramy traka, powodując zagłębianie liny w materiał
bloku [2, s. 45]

Dwa koła linowe: napędowe i zwrotne oraz opasująca je lina diamentowa wyznaczają

płaszczyznę  ciecia  (rys.  12).  Każdy  element  wsunięty  do  wnętrza  tej  płaszczyzny  musi  być
przecięty  przez  linę.  Głównym  ruchem  roboczym  traka  linowego  jest  przesuw  liny,  który
powoduje  przecinanie  materiału.  Natomiast  dużą  ilość  odmian  konstrukcyjnych  stwarzają
ruchy  pomocnicze  określające  sposób  przemieszczania  liny  w  stosunku  do  obrabianego
elementu  lub  odwrotnie.  Jeśli  zespół  tnący  będzie  opuszczany  jak  na  rysunku,  nastąpi
rozcięcie bloku na pełnym obrysie bloku, przeciętym przez płaszczyznę cięcia. W ten sposób
rozcina  się  bloki  na  grubsze  płyty  (powyżej  5  cm)  przez  analogię  do  wyrobów  hutniczych
nazywane  slabami.  Ustalanie  kolejnych  czynności  pozwalających  na  przesuwanie  liny
i wózka z blokiem aby uzyskać wymagany kształt wynika z programu, jaki został opracowany
przez producenta urządzenia. Przy cięciu długich elementów np. długich walców granitowych
może  się  zdarzyć,  że  lina  nie  dotnie  do  końca  profilu  zamkniętego.  Wtedy  trzeba  dodać
w programie  odcinek  obwodu  lub  dociąć  ręcznie.  Przyczyną  tego  jest  wyginanie  się  liny
tnącej, tym większe im większa jest odległość pomiędzy krążkami prowadzącymi.

Traki wielolinowe

Dążenie do osiągania jak najwyższej wydajności nie ominęło również konstruktorów

i producentów traków linowych. Powstało wiele konstrukcji, głównie do seryjnego,
pionowego cięcia grubszych płyt granitowych – w których zastosowano co najmniej 2 zespoły
tnące wykorzystujące ten sam mechanizm podnoszenia/opuszczania. Traki wielolinowe
sprawdzają się w sytuacjach, gdy można produkować duże serie płyt o tej samej grubości.

W przypadku częstej zmiany grubości płyt użytkowników czeka pracochłonne

przestawianie i ponowne mocowanie kół linowych.

Biorąc pod uwagę wysokie wydajności piłowania (przy piłowaniu krajowych granitów

blok o długości 2m można rozcinać z opadem 70–120 cm/h), ostatnio obserwuje się zwrot
w kierunku mechanizacji i automatyzacji czynności pomocniczych, przy zachowaniu układu
jednolinowego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 13. Trak 60–cio linowy [12]

Trak przewidziany jest do wysokowydajnego, seryjnego piłowania bloków granitowych

na  płyty  o  wysokiej  dokładności.  Stosujący  traki  linowe  do  piłowania  bloków  granitowych
zdają  sobie  sprawę  z  problemów  technicznych,  jakie  musieli  pokonać  konstruktorzy  tego
traka.  Główną  trudnością  jest  uzyskanie  lin  o  identycznych  własnościach  mechanicznych
i ścierności,  a  następnie  utrzymanie  ich  równomiernego  napięcia.  Wystarczy  uszkodzenie
jednego  koralika  diamentowego  na  linie,  aby  zatrzymać  piłowanie  całego  bloku.  Napinanie
równocześnie pracujących 60–ciu  lin w warunkach małych odległości między  nimi (20  mm)
uniemożliwia  zastosowanie  indywidualnych  napinaczy  lin.  Przy  prędkości  liny  w  granicach
1040  metrów  na  sekundę,  bębny  napinające  i  zwrotne  wymuszą  wykonać  300  do  1200
obrotów na minutę.

Poniżej przedstawiono trak linowy o pionowej płaszczyźnie cięcia, lecz przewidziany do

poziomego  rozcinania  bloków.  Zespół  tnący  traka  jest  zbliżony  konstrukcyjnie  do
zastosowanego  w traku  firmy  Pellegrini. Jego  oryginalność  polega  na  uruchomieniu  zespołu
tnącego:  zespół  ten  porusza  się  wzdłuż  torowiska,  wzdłuż  którego  rozmieszczone  są  bloki
przewidziane  do  rozcinania.  Poziome  rozcinanie  bloków  na  grube  i  przez  to  ciężkie  płyty
powoduje  konieczność  zabezpieczenia  liny  diamentowej  przed  zgnieceniem  lub
zatrzymaniem  w  materiale.  Z  tego  względu  trak  wyposażono  w  autonomiczny  zespół
wsuwający kliny w szczelinę piłową z obu stron rozcinanego bloku.

Rys. 14. Trak linowy do poziomego rozcinania bloków [25]

Lina diamentowa

Narzędziem, które wykorzystują nie tylko traki, lecz również przecinarki do płyt

i wrębiarki  wycinające  bloki  marmurowe  ze  złoża,  jest  lina  diamentowa.  Pierwowzorem
współczesnej liny diamentowej były  liny helikoidalne, pod które podawano luźne ścierniwo:
początkowo  piasek  kwarcowy,  następnie  karborund.  Rewolucyjne  zmiany  w  technice  cięcia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

linowego  przyniosło  uzbrojenie  lin  tnących  koralikami  diamentowymi  –  odpowiednikami
segmentów  metalowo-diamentowych  stosowanych  do  uzbrajania  diamentowych  tarcz  i  pił
trakowych.  Współczesna  lina  diamentowa  składa  się  z  rdzenia,  który  tworzy  elastyczna,
wielodrutowa  linka  o  średnicy  4–5  mm  oraz  pierścieni  metalowo-diamentowych  zwanych
koralikami,  nawlekanych  na  rdzeń  w  podziałce  (odstępie)  co  25–28  mm.  Rozstawienie
koralików podaje się w sztukach na 1 m liny: najczęściej 36 lub 40 szt./m liny.

Odległości między koralikami wypełniają sprężynowe lub elastyczne – rurowe przekładki

nawlekane na rdzeń liny. Ze względu na warunki, w jakich pracują zabezpieczane są
osłonami, którym producenci nadają kolory określające ich przeznaczenie (marmury, granity
i inne).

Rys. 15. Lina tnąca do materiałów miękkich [25]

Rys. 16. Lina tnąca do materiałów twardych [25]

Koraliki formowane są na tulejkach stalowych, na które nanoszona jest warstwa metalowo

– diamentowa (metodą elektrolityczną lub impregnowania). Standardowe średnice koralików:
Ø8,8–10 i 11 mm; długość 8–10 mm.

Podczas przesuwania się w materiale lina obraca się względem swej osi, co zapewnia

równomierne zużycie koralików na obwodzie. Liny przeznaczone dla traków stacjonarnych
dostarczane są w długościach wynikających z parametrów konstrukcyjnych traków (średnica
tarcz napędowej i zwrotnej, rozstaw osi, napinanie), najczęściej w długościach 15–20 m. Liny
łączone są zamkami zaciskanymi stałymi lub przegubowymi.

Zalety i wady traków linowych

Podstawowe zalety:

–

wysoka jednostkowa wydajność cięcia w jednej płaszczyźnie (w stosunku do traków
piłowych i tarczowych), co umożliwia szybką realizację nietypowych zamówień,

–

możliwość rozcinania wysokich bloków, najczęściej do 2 m,

–

łatwość zmiany grubości piłowanych płyt przez proste przesunięcie bloku lub zespołu
tnącego,

–

łatwość dostosowania narzędzia – liny diamentowej – do rozcinanego materiału, przez
prostą wymianę liny i łatwą zmianę jej prędkości,

–

dobra jakość powierzchni przecięcia, co obniża koszty obróbki wykańczającej,

–

możliwość seryjnej produkcji elementów kształtowych (kolumny, walce, krawężniki,
okładziny kształtowe i wiele innych),

–

niższe nakłady inwestycyjne związane z zainstalowaniem obrabiarki (koszt zakupu,
mniejszy zakres robót budowlano-instalacyjnych w stosunku do traków piłowych
i tarczowych).
Podstawowe wady:

–

wyższy koszt narzędzia (w stosunku do traków tarczowych i piłowych),

–

zagrożenie dla obsługi i otoczenia w przypadku pęknięcia liny poruszającej się z dużą
prędkością.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Traki łańcuchowe

W grupie traków cięgnowych najbardziej znane są i stosowane uprzednio omówione traki

linowe.  Mniej  znane  i  rzadziej  stosowane  są  traki  łańcuchowe,  taśmowe  i  ostatnio
wprowadzane  na  rynek  traki  pasowe.  Ich  cechą  wspólną  jest  narzędzie  w  postaci  cięgna
o zamkniętym  obwodzie  (jak  lina  bez  końca),  przewijającego  się  pomiędzy  co  najmniej
dwoma  tarczami  lub  krążkami.  Najczęściej  stosowane  są  układy  dwutarczowe  (tarcze
napędowe  i  zwrotne)  uzupełniane  przez  krążki  podtrzymujące  lub  prowadzące.  Narzędzia
w postaci  wiotkiego  cięgna  mają  istotną  wadę:  mogą  odchylać  się  na  boki  pod  wpływem
miejscowej  zmiany  własności  piłowanego  materiału.  Odchylenia  te  są  tym  większe,
im większa  jest  rozpiętość  cięgła.  Problem  ten  rozwiązano  w  trakach  łańcuchowych
i pasowych  dodając  listwę  prowadzącą  (miecz)  z  prowadnicami,  w  których  przesuwa  się
cięgno.  Trak  pokazany  na  zdjęciu  (rys.  17)  jako  narzędzie  wykorzystuje  łańcuch  ogniwowy
napięty  pomiędzy  kołami  łańcuchowymi:  napędowym  i  zwrotnym.  Każde  ogniwo  łańcucha
uzbrojone  jest  w  segment  metalowo–diamentowy.  Łańcuch  prowadzony  jest  w  rowkach
wyfrezowanych  wzdłuż  dolnej  i  górnej krawędzi  listwy  prowadzącej (miecza)  i  przewija  się
pomiędzy kołami łańcuchowymi umieszczonymi na jego końcach.

Trak o dwusłupowej konstrukcji nośnej wyposażono w oryginalny układ podnoszenia

i opuszczania  umożliwiający  zmianę  pochylenia  listwy  podczas  piłowania  –  pokazany  na
rys. 8.  Udało  się  to  dzięki  zastosowaniu  niezależnego  napędu  śrub  pociągowych.  Dzięki
przesuwnemu  zamocowaniu  końca  prowadnicy  listwa  może  zagłębiać  się  w  materiał
wahadłowo raz z jednej, raz z drugiej strony. Trak umożliwia rozcinanie bloków o wysokości
do 2,2 m, co przy rozcinaniu tarczowym wymaga zastosowania tarczy o średnicy  5000  mm.
Sterowanie: ręczne lub automatyczne. Według informacji firmowych przy rozcinaniu bloków
granitowych  uzyskuje  się  wysokie  dokładności  obróbki:  odchyłki  na  grubości  ±  0,5  i  na
długości ±0,7 mm.

Rys. 17. Sposób pracy traka łańcuchowego SWINGBRETON HG [13]

Traki pasowe

W podobny (jak w traku łańcuchowym) sposób rozwiązano problem prowadzenia

narzędzia cięgnowego w traku pasowym przedstawionym na rys. 18. Trak o typowej dla traków
cięgnowej  konstrukcji  wyposażony  jest  w  poziomą  listwę  prowadzącą  przekrój  przez  strefę
piłowania  (rys.  10).  W  dolnej  krawędzi  listwy  wyfrezowany  jest  rowek  klinowy,  w którym
porusza  się  pas  tnący  zbrojony  wkładkami  diamentowymi.  Listwa  o  przekroju  prostokątnym
posiada  wewnętrzny  kanał,  do  którego  doprowadzana  jest  woda.  Woda  ta  podawana  jest  do
rowka  klinowego  listwy  prowadzącej  tworząc  płynne  łożysko  ślizgowe,  chłodząc  pracującą
część  pasa.  Trak  przeznaczony  jest  do  piłowania  bloków  marmurowych,  fabrycznie  polecany
do paserowania (tzn. formowania, wyrównywania do kształtu prostopadłościennego elementów
kamiennych) i piłowania bloków. Nieregularny trak wyposażono w wózek z obrotową płytą, co
umożliwia formowanie nieregularnych bloków na bocznych powierzchniach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 18. Przekrój poprzeczny przez strefę piłowania traka pasowego [15]

Traki tarczowe

Traki tarczowe (TT) stanowią specjalną grupę traków pracujących jedną lub wieloma

wielkośrednicowymi  diamentowymi  tarczami  tnącymi.  Przeznaczone  są  do  cięcia  bloków
o  mniejszej  wysokości  (najczęściej  1,2  do  1,4  m)  na  grube  płyty  lub  wykonywania  nacięć
o głębokości  odpowiadającej  roboczemu  promieniowi  tarczy  (promień  tarczy  pomniejszony
o promień  tarczy  dociskowej).  Z  konstrukcyjnego  punktu  widzenia  trak  tarczowy  jest  po
prostu  dużą  przecinarką  o  poziomej  osi  obrotu  wrzeciona,  pracującą  tarczami  o  większej
średnicy.

Rys. 19. Roboczy promień tarczy R wyznacza maksymalna wysokość rozcinanego bloku lub maksymalne

zagłębienie tarczy w materiał g = R– r. [2, s. 67]

Trudno jest jednoznacznie ustalić granicę pomiędzy przecinarką, a trakiem tarczowym,

jednak producenci diamentowych tarcz najczęściej wydzielają grupę tarcz o średnicy powyżej
2000  mm  dla  traków  jednotarczowych.  Istnieje  jednak  odmiana  traków  wielotarczowych
stosowanych  do  wycinania  pasków  kamiennych  bezpośrednio  z  bloków  granitowych  lub
marmurowych  (w  klasyfikacji  oznaczonych  symbolem  TTh).  W  tym  przypadku,  gdy  na
jednym  wrzecionie  montowanych  jest 30 do  100 tarcz diamentowych granica  średnic  obniża
się do 800 mm i obejmuje tarcze o średnicach do 1600 mm.

Przyjęcie granicy średnic 2000 mm dla traków jednotarczowych i 800 mm dla traków

wielotarczowych (wielopił) umożliwi oddzielenie dużych „mamucich” obrabiarek
od wyraźnie mniejszych przecinarek i frezarek stosowanych do rozcinania płyt.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Traki jednotarczowe – zalety i wady

Zalety:

–

duża wydajność cięcia (w stosunku do piłowania piłami trakowymi) powodująca, że
w ciągu jednej godziny możemy rozciąć blok granitowy na powierzchni 1–2 m

lub marmurowy na powierzchni 5–6 m

–

łatwość zmiany grubości otrzymywanych płyt przez proste przesunięcie wózka
trakowego z blokiem lub suportu z tarczą,

–

dobra jakość powierzchni otrzymywanych płyt i elementów, co znakomicie ułatwia
i przyspiesza obróbkę wykańczającą,

–

niższe koszty inwestycyjne w stosunku do traków wielopiłowych.
Wady:

–

ograniczona wysokość rozcinanych bloków (która nie może przekroczyć wielkości
roboczego promienia tarczy,

–

większa szerokość szczeliny piłowej (SP) w stosunku do pił trakowych, co skutkuje nieco
większym zużyciem materiału,

–

wyższa energo– i wodochłonność procesu (w stosunku do traków piłowych TP).

Rys. 20. Diamentowy trak tarczowy [18]

Traki wielotarczowe

Traki wielotarczowe stanowią podstawową grupę obrabiarek stosowanych w technologii

paskowej  –  do  wycinania  pasków  kamiennych  bezpośrednio  z  bloku.  W  klasyfikacji
oznaczone  są  symbolem  TTh  (traki  tarczowe  podcinające  w  gwarze  warsztatowej  zwane
„wielopiłami”).  Duża  wydajność  cięcia,  jaką  dają  diamentowe  tarcze  tnące  jest
zwielokrotniana  przez  zastosowanie  od  kilku  do  kilkudziesięciu  narzędzi  nakładanych  na
jedno wrzeciono napędowe.

Na wrzeciono nakładana jest jedna tarcza tnąca, następnie tarcza dystansowa, znowu

tarcza  itd.,  aż  do  zewnętrznej  tarczy  dociskowej  i  nakrętki  mocującej.  Taka  konstrukcja
zespołu  tnącego  umożliwiła  ustawienie  tarcz  tnących  w  małych  odległościach,
umożliwiających  wycinanie  cienkich  pasków  kamienia,  o  grubości  ograniczonej  jedynie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wytrzymałością rozcinanego materiału. Zespół tnący składający się z tarcz tnących z napędem
wrzeciona może być w stosunkowo prosty sposób przemieszczany względem rozcinanego
bloku. Konstrukcję takiego traka przedstawiono na przykładzie traka NT2 32 włoskiej firmy
SIMEC, pracującego od kilku lat w jednym z polskich zakładów obróbczych.

Podstawę zespoły traka TTh to:

–

mechanizm jazdy suportu – najczęściej mechaniczny,

–

mechanizm podnoszenia i opuszczania suportu,

–

zespół napędu i ustawiania poziomej tarczy odcinającej,

–

wózek trakowy z zespołem precyzyjnego ustawiania bloku.
Trak pokazany na rys. 20 charakteryzuje się prostotą konstrukcji oraz łatwością montażu.

Trak  dostarczany  jest  w  postaci  całkowicie  zmontowanej,  z  okablowaniem  i  osprzętem
instalacji  wodnej,  w  jednym  kontenerze.  Montaż  na  uprzednio  wykonanym  fundamencie
polega na ustawieniu i przykręceniu śrubami dwóch słupów konstrukcji, ustawieniu torowiska
z  mechanizmem  precyzyjnego  ustawienia  (pozycjonowania)  wózka  z  blokiem,  oraz
podłączenia  kabla  zasilającego  i  przewodu  zasilania  wodą.  Trak  przeznaczony  jest  do
rozcinania  zestawu  bloków  o  wymiarach  3,5  x  5,0  x  2,0  m.  Wózek  trakowy  może  być
załadowany  np.  trzema  blokami  o  szerokości  1,5  i  długości  2  m.  Zespół  tnący  pracujący
32 tarczami o średnicy do 1600  mm  napędzany jest silnikiem o  mocy 160 kW (większy trak
NT2 50 pracujący 52 tarczami wyposażony jest w silnik o mocy 200 kW). Suport z zespołem
diamentowych  tarcz  tnących  porusza  się  po  prowadnicach  masywnej  poziomej  belki,
podnoszonej lub opuszczanej przez dwuśrubowy mechanizm.

Rys. 21. Wielotarczowy trak podcinający NT2 32 firmy SIMEC. Konstrukcja dwusłupowa. Pracuje 32 tarczami

Ø1600 i odcinającą Ø400 mm [23]

Jak przystało na trak granitowy, suport pracuje metodą skokową: porusza się z większą

prędkością pozioma V

8–12 m/min, natomiast grubość warstwy skrawanej g jest niewielka

i zależy od klasy granitu.

Istotną zaletą tego traka jest długość wózka trakowego (5 m), co umożliwia optymalną

organizację czasu pracy urządzenia z maksymalnym wykorzystaniem jego czasu pracy.

Kolejną fazą rozwoju traków wielotarczowych jest przekształcenie ich w ogromne centra

obróbcze,  w  których  po  załadowaniu  bloków  na  wózek  (lub  wózki  trakowe)  na  wylocie
z centrum  odbiera  się  pakiety  pasków  o  założonych  wymiarach.  W  centrum  obróbczym
wydzielono zespół pionowego nacinania bloku (z suportem głównym) oraz zespół poziomego
odcinania  pasków  (z  suportem  odcinającym).  Utworzono  jednolitą  konstrukcję  łączącą  te
zespoły z układem odbioru i paletyzacji pasków. Paski ustawione na paletach transportowych
przewożone są  na urządzenia rozładowcze potokowych linii obróbczych, gdzie następuje ich
wykańczanie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 22. Centrum obróbcze NT 100 firmy SIMEC. Widoczny główny suport tnący niosący do 100 pionowych

tarcz tnących z napędem, suport podcinający z pozioma tarczą odcinająca paski oraz zespół odbioru
i paletyzacji wyciętych pasków [23]

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie znasz rodzaje obróbki maszynowej kamienia?
2.  Jakie są sposoby mechanicznej obróbki fakturalnej?
3.  Jak uzyskuje się odpowiednie faktury?
4.  Jakie znasz rodzaje obróbki ściernej?
5.  Jakie znasz maszyny do obróbki kamienia?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie dokumentacji techniczno-ruchowej rozpoznaj rodzaje maszyn do obróbki

kamienia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z informacjami zawartymi w materiale nauczania,
2)  zapoznać się z dokumentacją techniczno-ruchową,
3)  rozpoznać rodzaje maszyn,
4)  zanotować niezbędne informacje w notatniku,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

dokumentacja techniczno-ruchowa maszyn do obróbki kamienia,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Scharakteryzuj rodzaje maszynowej obróbki kamienia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z informacjami zawartymi w materiale nauczania,
2)  określić rodzaje obróbki maszynowej kamienia,
3)  określić cechy charakterystyczne każdej obróbki,
4)  zanotować niezbędne informacje w notatniku,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

Ćwiczenie 3

Scharakteryzuj traki z piłami tarczowymi oraz piły tarczowe.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z informacjami zawartymi w materiale nauczania,
2)  zapoznać się z dokumentacją techniczno-ruchową,
3)  określić rodzaje traków,
4)  dobrać piły tarczowe do typu traku,
5)  określić cechy charakterystyczne traków z piłami tarczowymi,
6)  zanotować niezbędne informacje w notatniku,
7)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

dokumentacja techniczno-ruchowa traków z piłami tarczowymi,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

Ćwiczenie 4

Scharakteryzuj rodzaje pił i objaśnij sposób ich mocowania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z informacjami zawartymi w materiale nauczania,
2)  zapoznać się z dokumentacją techniczno-ruchową,
3)  określić rodzaje pił,
4)  określić sposób mocowania pił w trakach piłowych,
5)  zanotować niezbędne informacje w notatniku,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

dokumentacja techniczno-ruchowa traków piłowych,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 5

Na podstawie schematu opisz budowę i wyjaśnij działanie traka linowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z informacjami zawartymi w materiale nauczania,
2)  zapoznać się z dokumentacją techniczno-ruchową traków linowych,
3)  określić rodzaje traków linowych,
4)  określić cechy charakterystyczne traków linowych,
5)  zanotować niezbędne informacje w notatniku,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

dokumentacja techniczno-ruchowa traków linowych,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) rozpoznać rodzaje maszyn do obróbki kamienia?



2) scharakteryzować rodzaje maszynowej obróbki kamienia?



3) scharakteryzować rodzaje pił i objaśnij sposób ich mocowania?



4) opisać budowę i wyjaśnij działanie traka linowego?



5) rozpoznać podstawowe i pomocnicze maszyny kamieniarskie?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Maszyny szlifiersko-polerskie

4.2.1. Materiał nauczania

Szlifowanie

Licowe powierzchnie elementów (widoczne po zamontowaniu) poddawane są obróbce

fakturalnej, mającej na celu nadanie im wymaganej płaskości i gładkości, wydobywającej całe
piękno struktury kamienia i jego kolorystyki. Operacje te realizowane są na drodze obróbki
ściernej, przy zastosowaniu ścierniwa luźnego lub związanego w postaci segmentów
szlifierskich.

Technika szlifowania

Ścierniwo luźne podawane jest w postaci pulpy pod ciężkie tarcze obracające się

i przemieszczające po powierzchni obrabianego elementu.

Segmenty szlifierskie pracujące pojedynczo lub zespołowo na tarczach lub głowicach

szlifierskich  również  wykonują  złożony  ruch  obrotowy  i  posuwowy  względem  obrabianego
elementu,  stopniowo  niwelując  nierówności  na  powierzchni  surowego  elementu.  Przez
stosowanie  ścierniwa  o  coraz  drobniejszej  granulacji  uzyskuje  się  stopniowe  zmniejszanie
makro  i  mikronierówności  na  powierzchni  surowego  elementu,  aż  do  uzyskania  wymaganej
faktury  jak  to  pokazano  na  rys.23.  Norma  BN–64/6740–02  przewiduje  trzy  odmiany  faktur
szlifowanych:

−

zdzierno-szlifowana –.dopuszczającą rysy i zagłębienia do 1,5 mm,

−

wstępnie szlifowana – o dopuszczalnych zagłębienia 0,3 do 0,5 mm,

−

pełno szlifowana – dopuszczającą odchyłki w granicach 0,1–0,3 mm.

Rys. 23. Graficzna ilustracja procesu szlifowania powierzchni coraz drobniejszym ziarnem ściernym. Na dole

zaznaczono odchyłki dla podanych faktur.[22]

Jeszcze dokładniejszej obróbki i staranności wykonania wymagają faktury polerowane:

o odchyłkach mierzonych już w mikrometrach (1 mikron = 1/1000 mm):

−

półpolerowana (matowa) z dopuszczalnymi odchyłkami 40 do 80 µm,

−

polerowana (pełny poler) z odchyłkami 2,5 do 20 µm.
Szlifować można wszystkie gatunki kamienia, natomiast polerowaniu poddają się tylko

skały magmowe, głównie granity, sjenity, labradoryty oraz marmury, wapienie zbite,
trawertyny „dobrze przyjmują poler”. Aktualnie prowadzone są próby polerowania
piaskowców drobnoziarnistych.

Elewacje zewnętrzne wykonywane są najczęściej z polerowanych elementów ze skał

magmowych  lub  szlifowanych  płyt  piaskowcowych.  Obróbka  fakturalna  tych  elementów
wydobywa  piękno  ich  struktury  i  walory  plastyczne,  decydujące  o  wyglądzie  i  standardzie
wykończenia obiektu. Z tych  samych  powodów wykładziny  wewnętrzne, posadzki  i  stopnie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

z reguły wykonywane są z polerowanych granitów lub marmurów mniej odpornych na
działanie czynników atmosferycznych.

Szlifowanie i polerowanie jako operacja nadająca ostateczny wygląd elementom

kamiennym (a tym samym realizowanym obiektom lub pomieszczeniom) musi być
traktowane ze szczególną starannością: świadczącą nie tylko o wyobraźni architekta, lecz
również (a może zwłaszcza) o jakości pracy kamieniarskiej.

Narzędzia szlifierskie

Przypuszczalnie protoplastą współczesnych narzędzi szlifierskich była osełka

piaskowcowa. Piaskowiec  składający  się z ziaren  twardego kwarcu,  spojonych  wytrzymałym
spoiwem i często występujący w naturze był idealnym materiałem szlifierskim.
Kawałki piaskowca ukształtowane w zależności od potrzeb, były stosowane czy to w postaci
osełek  czy  w  postaci  obrotowych  tarcz  stosowanych  przy  mieleniu  zboża  (ziarna),  czy
szlifowaniu kamieni szlachetnych lub ich zamienników.
Warto  przypomnieć  fakt,  że  sztuczna  biżuteria  produkowana  przez  firmę  JABLONEX,  była
szlifowana  na  tarczach  ściernych  z  drobnoziarnistego  piaskowca  z  okolic  Polanicy.  Próby
dobrania  fabrycznych  narzędzi  szlifierskich  przez  długi  okres  czasu  nie  przynosiły
spodziewanych rezultatów.

Materiał ścierny, czyli ścierniwo

Materiał, z jakiego zbudowane są ziarna ścierne decyduje o skuteczności narzędzia, jego

trwałości i wydajności obróbki. Do szlifowania kamienia stosowane są głównie:
1) Diament – najtwardszy, naturalny materiał ścierny o twardości 10 w skali twardości

Mohsa, o gęstości 3,5 g/cm3. Stanowi podstawowe ścierniwo do wysokowydajnej
mechanicznej obróbki kamienia i metali. Główny składnik diamentowych segmentów
i past szlifierskich.

2) Karborund – węglik krzemu SiC – otrzymywany sztucznie przez stapianie czystego

kwarcu i koksu w temp. 2500–3000°C. Gęstość 3,1–3,2 g/cm3, twardość 9,7 w skali
Mohsa. Odmiany: zielony o zawartości min.97%, twardszy, lecz bardziej kruchy czarny
o zawartości min.95%, mniej twardy, lecz i mniej kruchy.

3) Korund (Al

) – twardy minerał – 9 stopni w skali Mohsa, o gęstości ok. 4 g/cm

i temperaturze topnienia 2050°C. Stanowi doskonały materiał ścierny i przed wejściem
na rynek karborundu był szeroko stosowany m.in. do szlifowania skał twardych (granity,
sjenity).
Wprowadzanie coraz bardziej wydajnych obrabiarek zmusiło do poszukiwania równie

skutecznych  narzędzi  szlifierskich,  o  ściśle  określonych  własnościach,  dostosowanych  do
określonych  funkcji.  W  przypadku  narzędzi  ściernych  o  ich  własnościach  decydują  dwa
podstawowe składniki:
1)  Elektrokorund  –  sztuczny  materiał  ścierny  wytwarzany  z  boksytu  w  piecach

elektrycznych. Twardość 9–9,5 w skali Mohsa, gęstość 3,9–4 g/cm3. Stosowany do
wyrobu tarcz tnących i narzędzi szlifierskich.

2) Szmergiel – drobnoziarnista skała przeobrażona, której głównym składnikiem jest

korund. Najbardziej znany w kamieniarstwie jest szmergiel z greckiej wyspy Naxos. Jest
doskonałym  materiałem  szlifierskim,  stosowanym  w  postaci  mikroproszków  do
ostatecznego  szlifowania  granitu  lub  marmuru  w  ostatniej  fazie  szlifowania  –  przed
polerowaniem.  Stosuje  się  w  postaci  mikroproszków  do  podsypywania  lub  w  formie
segmentów parapitowych (na spoiwie szelakowym lub bakelitowym).
Pumeks  naturalny  –  naturalna,  porowata  skała  pochodzenia  wulkanicznego.  Najbardziej

znany materiał z włoskiej wyspy Liparii (koło Sycylii). Byt stosowany powszechnie do
szlifowania marmuru i alabastru.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Pumeks sztuczny – wytwarzany z mieszaniny piasku kwarcowego z dodatkiem szmerglu

Naxos i alabastru, wypalanej w temp. 900–1200°C. W przeciwieństwie do naturalnego
gwarantował jednolitą ziarnistość i nie stwarzał zagrożenia porysowania dokładnie obrobionej
powierzchni jednym większym ziarnem, co się zdarzało w przypadku korzystania z pumeksu
naturalnego.

Dla procesu szlifowania istotna jest wielkość ziaren ściernych, którą określa się jako

ziarnistość.  Materiał  ścierny,  naturalny  lub  wytwarzany  przemysłowo  jest  kruszony,
a następnie  sortowany  na  odpowiednie  frakcje  o  określonej  wielkości  ziaren.  Ziarna
i mikroziarna  oznaczane  są  umownymi  oznaczeniami,  związanymi  z  ich  wymiarami.
Oznaczenia  te  są  oparte  na  wielkości  prostopadłościanu  opisanego  na  długości,  szerokości
i grubości ziarna.

Pomiar geometryczny wielkości ziaren przy ich znacznej ilości jest bardzo kłopotliwy

i pracochłonny, więc w praktyce stosuje się dwie znacznie łatwiejsze metody:

−

metoda przesiewania przez sita, stosowana do materiałów o ziarnistości pow. 53 µm,

−

metoda sedymentacji, dla ziaren poniżej 53 µm: metoda polega na rozdzielaniu ziaren
w wodzie, z wykorzystaniem różnych szybkości opadania ziaren o różnej masie.
Norma PN/M–5107 dla wyrobów ściernych przewiduje zastosowanie ziaren ściernych

o oznaczeniach: nr 8, 10, 12, 14, 16, 20, 24, 30, 36, 40, 46, 50, 54, 60, 70, 80, 90, 100, 120,
150, 180 i 220. Mikroziarna ścierne: nr F230/53, F240/45, F280//37, F320/29, F360/23,
F400/17, F500/13, F600/9, F800/7, F1000/5, F 1200/3.

Wartość cyfrowa oznaczeń określa ile otworów mieści się na jednostce powierzchni sita,

więc im mniejsza jest ta wartość tym większe jest ziarno (np. ziarnistość nr 10 oznacza, że na
jednostce powierzchni sita mieści się 10 otworów, dla nr 220 – 220 otworów na tej samej
powierzchni).

Spoiwo

Wytrzymałość spoiwa decyduje, w jakim stopniu zostaną wykorzystane własności ścierne

zatopionych w nim ziaren ściernych. Optymalnym jest spoiwo, które ściera się z taką samą
szybkością jak ścierniwo. Do produkcji narzędzi kamieniarskich najczęściej stosowane są
spoiwa:

−

magnezytowe (Ma) – spoiwo składające się ze szkła wodnego z dodatkiem chlorku
magnezowego (cement Sorella). Spoiwo mało porowate, czułe na uderzenia,
wodochłonne.

−

gumowe (FO) – składające się z kauczuku naturalnego lub syntetycznego,

−

metalowe–spiekane (M) – spoiwo składające się z proszków metali, tlenków i węglików
metali: podstawowe spoiwo narzędzi diamentowych).
Dobór odpowiedniego rodzaju ścierniwa, jego ziarnistości oraz własności spoiwa jest

sprawą  trudną  i  wymagającą  dużego  doświadczenia.  W  przypadku  szlifowania  nowego
materiału najczęściej przeprowadza się szereg prób i doświadczeń. Dla ułatwienia wstępnego
doboru  spoiwa  wprowadzono  dodatkowe  określenie:  struktura  ściernicy,  która  określa
stosunek  objętości  ścierniwa  do  objętości  spoiwa  i  porów.  Rozróżnia  się  struktury:  zwartą,

średnią i otwartą. W trudniejszych przypadkach doboru ściernic radzimy skorzystać z rad
dostawcy lub producenta narzędzi.

Na krajowym rynku znajduje się duża ilość narzędzi szlifierskich i polerskich o różnych

własnościach i zastosowaniach. Dotychczas importowane są systematycznie wypierane przez
coraz lepsze produkty krajowe. Problemem staje się nie tyle dobór odpowiednich ściernic, ile
znalezienie  odpowiedniego  dostawcy  lub  jeszcze  lepiej  producenta,  który  zapewni  dostawę
narzędzi o ustabilizowanej jakości i cenach. Stabilność własności narzędzi ściernych (rodzaju
ziarnistości,  koncentracji  ścierniwa,  materiału  i  struktury  spoiwa)  mają  istotny  wpływ  na
wydajność  i  jakość  procesu  szlifowania  i  polerowania,  szczególnie  prowadzonego  na
wielogłowicowych szlifierkach przelotowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Szlifierki, rozwój konstrukcji

Ziarno ścierne czy to luźne, czy to zawarte w ściernicy, dla wykonania pracy

wyrównywania  nierówności  musi  być  przesuwane  i  dociskane  do  obrabianej  powierzchni.
Do tego  celu  wykorzystuje  się  ruch  obrotowy  i  posuwisty,  a  najczęściej  kombinacje  tych
ruchów (rys. 24). O ile wykonanie ruchów niezbędnych do szlifowania nie sprawia większych
trudności  w  przypadku  wykorzystania  manualnych  zdolności  człowieka,  o  tyle  koniecznym
było przetłumaczenie tego sposobu na język techniki.

Rys. 24. Podstawowe składowe ruchu ziarna ściernego względem obrabianej powierzchni, prędkość ziarna

umieszczonego w środku obrotu tarczy wynosi zero [2, s. 82]

Podział szlifierek prezentuje rys. 25.
Szlifierka kolankowa. Tarcza szlifierska mocowana na dwuprzegubowym ramieniu

mocowanym do słupa lub ściany. Napęd tarczy z silnika umieszczonego na ramieniu.
Prowadzenie i docisk tarczy do materiału realizuje szlifierz (ręcznie).

Szlifierka automatyczna typu mostowego. Ruch obrotowy i docisk tarczy do materiału

realizuje suport poruszający się po moście. Most z suportem przemieszcza się po szynach
w kierunku prostopadłym do jego długości.

Szlifierka przelotowa. Suporty umieszczone są na moście lub kolumnach, pod którym

przesuwają się obrabiane płyty (na przenośniku taśmowym lub płytowym).

Rys. 25. Podział szlifierek [2, s. 86]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przykłady szlifierek zaprezentowano na rys. 26–28.

Słupowa szlifierka kolankowa

Rys. 26. Słupowa szlifierka kolankowa – różne rozwiązania [14]

Podstawę szlifierki stanowi słup mocowany do podłogi lub słupa konstrukcji hali.

Do słupa

mocowany

jest

dwuprzegubowy,

dwuczęściowy,

sztywny

wysięgnik.

Na zewnętrznym  ramieniu  mocowany  jest  zespół  łożyskowania  wrzeciona,  silnik  napędowy
i przekładnia  pasowa.  Nad  wrzecionem  widać  rurkę  doprowadzającą  wodę  chłodzącą  do
głowicy  planetowej  (przez  wydrążenie  we  wrzecionie).  Z  przodu  dobrze  widoczna,
charakterystyczna  kierownica  (uchwyt),  za  pomocą  której  szlifierz  przemieszcza  i  dociska
głowicę  do  obrabianej  płyty.  Szlifierka  z  przegubową  głowicą  –  dzięki  zastosowaniu
przegubu Cardana głowica podczas przesuwania dostosowuje się do krzywizny elementu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 27. Przegubowa głowica szlifiersko–polerska Carl Meyer. [14]

Szlifierki przelotowe – przykłady

Rys. 28. Szlifierka przelotowa kolumnowa [13]

Przelotowe szlifierki do szlifowania i polerowania pasków kamiennych o różnych

szerokościach wyposażone są w zestaw modułowych suportów, każdy wyposażony w zespół
napędu, podnoszenia i opuszczania głowic szlifierskich i polerskich. Ilość suportów dobierana
jest indywidualnie w zależności od obrabianego materiału i zakładanej jakości wykończenia
powierzchni elementów. Przy obróbce elementów granitowych stosuje się 18–20 suportów,
często dodając zespoły frezów diamentowych wyrównujących różnice w grubości płyt.

Boczkarki

Boczkarki to szlifierki do obróbki powierzchni bocznych elementów płytowych. Boczkarki

stanowią  oddzielną  grupę  obrabiarek  służących  do  nadawania  kształtu  i  faktury  bocznym,
krawędziowym  powierzchniom  płytowych  elementów  kamiennych.  Podobnie  jak  w  całej
grupie  szlifierek  ruchem  głównym  jest  obrót  tarczy  lub  głowicy  narzędziowej.  Natomiast
ruchy  pomocnicze  polegają  na  przesuwaniu  narzędzi  wzdłuż  obrabianej  krawędzi,  lub
obrabianego elementu względem obracającego się, umiejscowionego narzędzia.

Podobnie jak w przypadku pozostałych szlifierek musi być stosowany ruch dosuwania

narzędzia do materiału, kompensujący jego zużycie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Do szlifowania bocznych, płaskich powierzchni stosowane są trzy podstawowe rodzaje

boczkarek:
BS – Boczkarki suportowe, w których obrabiany element mocowany jest na nieruchomym

stole, zaś ruch posuwowy wykonuje suport narzędziowy z tarczą, głowicą
szlifiersko/polerską lub frezem profilowym,

BW – Boczkarki wózkowe, w których ruch posuwowy wykonuje wózek, do którego

mocowany jest obrabiany element,

BP– Boczkarki przelotowe. Ruch posuwowy wykonuje obrabiany element przesuwany na

przenośniku taśmowym lub płytowym.

Rys. 29. Szlifierka przelotowa kolumnowa [2, s. 26]

Boczkarki wykorzystują dwa podstawowe rodzaje głowic obróbczych:

Rys. 30. Rodzaje głowic roboczych [2, s. 34]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 30 a: Czołowa tarcza lub głowica szlifierska o poziomej lub zmiennej kątowo osi

obrotu. Dzięki zmianie kąta nachylenia osi obrotu możliwym jest fazowanie krawędzi pod
różnymi kątami. Po założeniu freza profilowego można uzyskać dowolny kształt krawędzi.

Rys. 30 b: Suport tnący z diamentowa tarcza lub frezem o stałej lub nachylanej osi obrotu

wrzeciona. Suport umożliwia wykonanie nacięć, żłobków, podcięć w powierzchniach
czołowych i bocznych.

Rys. 31. Rodzaje głowic roboczych [2, s. 34]

Do kształtowania profili okrągłych stosowana jest odmiana obiegowa suportu czołowego

(rys. 31).  Zespół  wrzeciona  umieszczony  jest na  obrotnicy,  która  umożliwia  obrót  narzędzia
względem krawędzi obrabianego elementu.
Boczkarka profilowa do obróbki kamienia wykonuje frezowanie i polerowanie
(wg odpowiednio wybranego programu):

−

faz,

−

boczków płaskich,

−

ćwierćwałków (obróbka od góry i od dołu płyty),

−

półwałków (obróbka od góry i od dołu płyty),

−

innych profili (obróbka od góry i od dołu płyty),

−

mierzenie długości materiału w cyklu „pomiar”.

Rys. 32. Boczkarka taśmowa przelotowa [19]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Boczkarka ręczna

Specjalną grupę obrabiarek stanowią boczkarki ręczne – obrabiarki z mechanicznym

napędem, prowadzone ręcznie wzdłuż obrabianej powierzchni. Boczkarki tego typu
najczęściej stosowane są do profilowania krawędzi elementów płytowych o uprzednio
ustalonym kształcie obrysu płyty.

Rys. 33. Przykłady profili [16]

Rys. 34. Zestaw profili krawędzi możliwych do wykonania za pomocą frezów profilowych zabudowanych na

wrzecionie boczkarki [16]

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Co nazywamy szlifowaniem?
2.  Jakie znasz rodzaje materiałów ściernych?
3.  Jakie znasz rodzaje spoiw?
4.  Jak wykonuje się szlifowanie krawędzi bocznych?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Scharakteryzuj szlifierko-polerkę przegubową.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z informacjami zawartymi w materiale nauczania,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2)  zapoznać się z dokumentacją techniczno-ruchową szlifierko-polerki przegubowej,
3)  określić budowę szlifierko-polerki przegubowej,
4)  określić cechy charakterystyczne działania szlifierko-polerki przegubowej,
5)  zanotować niezbędne informacje w notatniku,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

dokumentacja techniczno-ruchowa szlifierko-polerki przegubowej,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

Ćwiczenie 2

Scharakteryzuj rodzaje tarcz szlifierskich i opisz ich zastosowania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z informacjami zawartymi w materiale nauczania,
2)  zapoznać się z katalogami tarcz szlifierskich,
3)  rozróżnić rodzaje tarcz,
4)  określić zastosowanie tarcz szlifierskich,
5)  zanotować niezbędne informacje w notatniku,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

katalogi materiałów szlifierskich,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

Ćwiczenie 3

Wykonaj szlifowanie materiału kamiennego na podstawie dokumentacji.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z informacjami zawartymi w materiale nauczania,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  zapoznać się z dokumentacją,
4)  zanotować niezbędne informacje w notatniku,
5)  dobrać narzędzia i maszyny,
6)  wykonać szlifowanie z zastosowaniem przepisów bezpiecznej pracy podczas szlifowania,
7)  sprawdzić poprawność wykonanego zadania,
8)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
9)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia,
10)  uporządkować miejsce pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

fragment powierzchni do szlifowania,

−

narzędzia,

−

środki ochrony indywidualnej: okulary, rękawice ochronne, maska,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wyjaśnić na czym polega szlifowanie?



2) rozróżnić materiały ścierne?



3) wyjaśnić pojęcie zamknięty układ wodny?



4) dobrać maszyny i urządzenia?



5) sklasyfikować maszyny do szlifowania?



6) wykonać szlifowanie elementów różnymi metodami?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.

Maszyny specjalne do obróbki kamienia

4.3.1. Materiał nauczania

Obrabiarki CNC do kamienia

Nowoczesne metody obróbcze za pomocą maszyn CNC znalazły wszechstronne

zastosowanie w obrabianiu kamienia.

Rys.35. Centrum obróbkowe-frezarka 3D CNC do granitu [19]

Nowoczesna i uniwersalna obrabiarka CNC do kamienia (rys. 35) jest idealna do obróbki

granitów,  marmurów  i  innych  materiałów  pochodnych.  Umożliwia  wycinanie,  profilowanie,
polerowanie,  wiercenie  we  wszystkich  kamieniach  stosowanych  w  budownictwie,
wyposażeniu  wnętrz  i  szeroko  pojętym  kamieniarstwie.  Wykonanie  kuchennych  blatów
z otworami  pod  zlewy  i  ociekacze  wykonywane  jest  całkowicie  automatycznie.  Począwszy
od operacji  wiercenia,  przez  wycinanie,  profilowanie  i  pole

owanie maszyna wykonuje

wszystkie  operacje  bez  udziału  człowieka,  co  jest  możliwe dzięki  systemowi  automatycznej
wymiany  narzędzia  z  magazynem.  Centra  obróbkowe  CNC  do  kamienia  są  produkowane
w różnych  obszarach  roboczych,  dostosowanych  się  do  potrzeb  od  1200x700 mm
do 3200x1700mm.  Możliwe  jest  również  wyposażenie  dodatkowe  tak

e jak system

automatycznej korekcji długości narzędzia, 4-ta oś obrotowa, głowice skanujące 3D itp.

Przecinarki strugowodne

Cięcie hydrodynamiczne (Water Jet Cutting) jest wyjątkową technologią cięcia materiałów

stosowaną głównie do kształtowego wycinania elementów na powierzchniach płaskich.

Narzędziem roboczym jest cienki strumień wody o średnicy 0,8 do 1,2 mm. Strumień ten

pod ciśnieniem 2500–4000 bar o szybkości do 900 m/s może przecinać równie łatwo arkusz
gumy, zamrożone tusze ryb, jak również 10 centymetrowej grubości płyty szkła, blachy
tytanowej lub marmuru.

Stosowane są dwie odmiany tej metody:

–

cięcie czysta wodą – do cięcia materiałów miękkich (tkaniny, folie, tworzywa sztuczne,
wykładziny itp.),

–

cięcie woda z domieszka ścierniwa – do materiałów twardych.
Właśnie ta odmiana znajduje zastosowanie do cięcia interesujących nas materiałów

kamiennych. Niewielkie wymiary głowicy tnącej i niewielka masa umożliwiają łatwe jej
przemieszczanie wzglądem płyty, z której zamierza się wycinać kształtowe elementy. Głowicę
tnącą można zamontować nawet na standardowej konstrukcji plotera tnącego i korzystając ze
stosownych programów wycinać elementy o dowolnych kształtach.

Zasadniczym i najdroższym elementem przecinarki jest jej zespół pompowy, w skład

którego wchodzą wysokociśnieniowe pompy, zespół filtrów i akumulatorów hydraulicznych
oraz zbiorniki ścierniwa z dozownikami. Niewątpliwymi zaletami tych przecinarek są:

–

wyeliminowanie standartowych narzędzi z ich problemami (dobór, ostrzenie, ustawianie,
itp.),

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–

możliwość uzyskania dowolnych kształtowych powierzchni, o czystym obrysie,
niewymagających dodatkowej obróbki i bez uszkodzeń termicznych,

–

wyeliminowanie pylenia.
Z drugiej strony przecinarki te wymagają poniesienia znacznych kosztów zakupu

urządzenia oraz kosztów eksploatacyjnych (pompy, szafirowe dysze).

Opłacalne są przy seryjnej produkcji drobnych i średniej wielkości elementów

kształtowych o dokładnie obrobionym profilu. Dla orientacji podano podstawowe parametry
cięcia wodą ze ścierniwem.

Technologia cięcia strumieniem wody

Proces polega na zastosowaniu silnie sprężonego strumienia wody (ok. 2500–4000 bar

lub więcej) przepuszczanego przez kryzę diamentową o niewielkiej średnicy. Strumień wody
usuwa  materiał  ze  szczeliny  w  wyniku  erozji  i  zmęczenia  ściernego  materiału.  Cięcie
strumieniem  wody  jest  procesem  cięcia  na  zimno.  Charakteryzuje  się  dobrą  jakością
powierzchni  krawędzi,  prostopadłością  i  przede  wszystkim  brakiem  strefy  wpływu  cięcia.
Prędkość  strumienia  może  być  nawet  3–krotnie  wyższa  od  prędkości  dźwięku.  Często
w cięciu  przemysłowym  materiałów  twardych  lub  dużej  grubości  dodatkowo  stosujemy
ścierniwo dzięki, które potęguje działanie strumienia i wielokrotnie przyśpiesza obróbkę.

Wadą procesu jest duży hałas i niewielkie prędkości cięcia.
Podstawowe parametry pracy:

–

prędkość cięcia,

–

ciśnienie wody,

–

ilość ścierniwa,

–

rodzaj i ziarnistość ścierniwa,

–

odległość dyszy od materiału,

–

średnica dyszy.
Cięcie wodą może odbywać się tylko w sposób zautomatyzowany. Możliwe jest cięcie

pakietowe  dzięki  czemu  możemy  zrekompensować  niewielkie  prędkości  pracy  urządzenia.
Systemy  cięcia  materiałów  wodą  pod  bardzo  wysokim  ciśnieniem  i  wodą  zmieszaną
z materiałem  ściernym  istnieją  już  od  ponad  dwudziestu  lat.  Przez  długi  czas  uważane  były
one  tylko  za  technologię  wypełniającą  lukę  na  rynku,  dostępną  jedynie  dla  dobrze
wyszkolonych  fachowców,  obsługujących  przemysł  oraz  wyspecjalizowane  zakłady
zajmujące  się  tego  typu  cięciem.  Jednak  w  ostatnich  latach  technologia  ta  przeszła
spektakularne

zmiany.

Postęp

technologii

sterowników,

budowie

pomp

wysokociśnieniowych oraz w technologii komponentów wysokociśnieniowych spowodował,
że obecnie wiele zakładów usługowych mających do czynienia z obróbką skrawaniem stosuje
precyzyjne systemy do cięcia wodą. Kamień trudno obrabiać w sposób konwencjonalny, lecz
precyzyjny Water jet jest w stanie wycinać bardzo skomplikowane kształty stosując
funkcjonalność wycinania niskociśnieniowego.

Wiele warsztatów obróbczych nabywa system do tworzenia projektowanych elementów,

a  następnie  konstatuje,  że  mogą  zbudować  dobry  rynek  na  stosunkowo  kosztowne
zastosowania  dostosowane  do  potrzeb  klienta  w  kamieniu  i  marmurze,  jak  posadzki
inkrustowane. Od kilkunastu lat rozwija się dynamicznie i zdobywa coraz to nowe dziedziny
zastosowania  technologia  cięcia  różnych  materiałów  strumieniem  wody  pod  wysokim
ciśnieniem  –  „Water  cutting”  (WJC).  Lista  aktualnych  zastosowań  technologii  jest  dość
długa, aczkolwiek nie wszystkie z nich są w pełni opanowane na skalę przemysłową. Można
powiedzieć,  że  potrafimy  przeciąć  wodą  prawie  każdy  materiał  naturalny  i  sztuczny.  Nie
w każdym jednak przypadku jest to ekonomicznie i technicznie uzasadnione. Z drugiej strony
są przypadki, w których cięcie wodą jest najlepszym ze znanych rozwiązań.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Od lat rozwinięty na skalę przemysłową jest tzw. hydrodemolition: usuwanie

zniszczonego betonu za pomocą wody zamiast  młotków udarowych, powodujących wibracje
i hałas,  uciążliwych  nie  tylko  dla  otoczenia,  ale  również  szkodliwych  dla  zdrowych  części
budowli.  Intensywnie  pracuje  się  nad  zastosowaniem  tej  techniki  w  kamieniołomach.
Tradycyjne  metody,  np.  użycie  materiałów  wybuchowych,  działają  destrukcyjnie  na
wydobyty  blok  i  na  materiał pozostawiony w złożu, powodując w  nim szereg  mikropęknięć.
Strumień  wody  tnie  „czysto”  i  nie  daje  tych  ubocznych  efektów.  W  inżynierii  kosmicznej
strumień  wody  –  z  dodatkiem  materiału  ściernego  –  obrabia  części  pewnych  stopów,  które
przy  obróbce  tradycyjnymi  narzędziami  mechanicznymi  straciłyby  swe  własności
wytrzymałościowe  na  skutek  wywiązującego  się  przy  obróbce  ciepła.  Ta  technologia  jest
niemal idealna do wykonywania skomplikowanych napisów i logo firmowych ze stali, szkła,
granitu itp. Strumień wody o średnicy kilku dziesiątych części milimetra można komputerowo
prowadzić po dowolnym konturze.

W podobny sposób można wycinać np. tzw. puzzle – strumień wody pozostawia

szczelinę równą swojej średnicy, a więc zaledwie ułamka milimetra. Olbrzymią dziedziną jest
czyszczenie  obiektów  publicznych  i  przemysłowych  np.  budynków,  nawierzchni  lotnisk,
zbiorników,  wymienników  ciepła  itp.  W  latach  60–tych  Polska  miała  znaczący  –  w  skali
światowej  –  udział  w  rozwoju  badań  i  praktycznym  zastosowaniu  tej  technologii  przy
eksploatacji  kruszywa  kamiennego.  Pod  koniec  lat  60–tych  Polska  zaprojektowała
i zbudowała  w  Chinach  całkowicie  hydro–zmechanizowaną  kopalnię  o  nazwie  Lu–Tia–To,
która  potem  stała  się  wzorem  do  samodzielnej  już  budowy  kilku  innych  kopalni
hydromechanicznych.  W  tego  typu  kopalniach  cały  proces  eksploatacji,  a  więc  odspojenia
kruszywa  od  złoża,  transport  pod  ziemia  i  na  powierzchnię,  a  często  nawet  i  transport
powierzchniowy  aż  do  odbiorcy  masowego  takiego  jak  np.  elektrownia,  odbywa  się  przy
użyciu  wody.  Trudno  mówić  o  „typowej  instalacji”,  jako  że  rozmaitość  zastosowań  jest
ogromna. Jednak każda z nich zawiera następujące podstawowe elementy:

–

urządzenie do wytwarzania wysokiego ciśnienia,

–

system przewodów wysokociśnieniowych,

–

organ wykonawczy, którego istotną częścią jest dysza kształtująca strumień wody
w użyteczne narzędzie i kierująca ten strumień ku obrabianej powierzchni.
Technologia operuje ciśnieniami w zakresie od kilkudziesięciu do kilkuset MPa (od kilku

tysięcy  do  około  60000  psi),  zależnie  od  potrzeb.  Dla  porównania  ciśnienie  w  sieci
wodociągowej  jest  rzędu  0.6–0.7  MPa  (80–100  psi).  Ilości  wody  są  na  ogół  odwrotnie
proporcjonalne  do  ciśnienia.  Przy  bardzo  niskich  ciśnieniach  rzędu  30–60  MPa,  które
np. stosowano w Polsce do eksploatacji kruszywa kamiennego, potrzeba było około 600 l/min
wody,  dysza  miała  średnicę  rzędu  10–20  mm (do  koło 3/4”).  Przy  ciśnieniach  najwyższych,
ilość  wody  wyraża  się  w  liczbach  ułamkowych,  a  średnice  dysz  są  rzędu  dziesiątych  części
milimetra (kilka tysięcznych cala). Organ roboczy w tym wypadku to często robot operujący
w  wielu  płaszczyznach  i  sterowany  komputerowo.  Sam  strumień  można  rozmaicie
kształtować:  może  on  być  ciągły,  taki  jak  z  węża  ogrodniczego,  może  też  być  pulsujący,
składający  się  z  szeregu  króciutkich  strumieni  –  jak  seria  z karabinu  maszynowego  –  dzięki
czemu  wykorzystuje  się  zwielokrotniony  efekt  uderzenia  wodnego  oddzielnie  przez  każdy
z tych segmentów.

Znane w technice zjawisko kawitacji, zwykle bardzo niepożądane gdyż działające

destruktywnie  na elementy maszyn hydraulicznych i budowli wodnych, w tym wypadku jest
celowo  wywoływane  w  strumieniu  wysokociśnieniowym,  aby  zwiększyć  jego  aktywność.
Dla pewnych celów do strumienia wody wprowadza się materiał ścierny, dzięki czemu można
nim obrabiać tak twarde materiały jak stopy tytanowe, szkło, stal wysokostopową itp. Zalety
to kolosalna energia skoncentrowana na bardzo małej powierzchni przekroju strumienia. Coś
jak  laser.  A  przy  tym  „narzędzie”,  czyli  strumień  wody,  nie  ulega  zniszczeniu,  tak  jakby  to

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

było z narzędziem  mechanicznym, które przy takim obciążeniu  nie wytrzymuje wytwarzanej
temperatury. Odpada problem tępienia „narzędzia”, jego częstej wymiany i związanych z tym
przestojów  maszyny,  można  uzyskać  najbardziej  skomplikowane  kształty  (np.  puzzle)  przy
szerokości  cięcia  rzędu  ułamka  milimetra.  Strumień  wody  działa  jednocześnie  tłumiąco  na
wytwarzany  pył  i  w  pewnym  zakresie  likwiduje  niebezpieczeństwo  wybuchu  wskutek
wytwarzanego iskrzenia (co jest np. ważne w górnictwie).

Ale są także ograniczenia i wady. Wadą jest np. wysoki koszt inwestycyjny, który często

przesądza  na  korzyść  technik  mniej  doskonałych,  ale  tańszych,  jak  np.  młotków  udarowych
w budownictwie.  W  pewnych  okolicznościach  może  być  doprowadzenie,  a  zwłaszcza
odprowadzenie  wody  z  zanieczyszczeniami  pozostałymi  po  operacji.  Przy  niskich
temperaturach otoczenia konieczne są dodatkowe środki zapobiegające zamarzaniu instalacji.
Żadna  metoda nie  jest panaceum  na wszystkie kłopoty technologiczne. Podobnie  jest z  „jet
cutting”.  Ale  strumień  wody  znalazł  już swoje  własne  i  chyba  trwałe  miejsce  wśród technik
obróbki materiałów i coraz więcej inżynierów sięga po to narzędzie (rys. 36).

Rys. 36. Przecinarka hydrodynamiczna [22]

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie zastosowania do obróbki kamienia znalazły obrabiarki CNC?
2.  Jakie zadania spełnia cięcie materiałów wodą?
3.  Jakie maszyny stosuje się do cięcia wodą?
4.  W jakim celu stosuje się cięcie wodą?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Scharakteryzuj cięcie materiałów kamiennych wodą.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z informacjami zawartymi w materiale nauczania,
2)  określić metody cięcia hydrodynamicznego,
3)  wynotować informacje dotyczące cięcia wodą,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4) sprawdzić poprawność wykonanego zadania,
5) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

Ćwiczenie 2

Dobierz specjalną metodę obróbki kamienia do zadania jakie masz zrealizować.

Zadanie do wykonania

Metoda obróbki kamienia

Oczyszczenie okładziny kamiennej

Polerowanie powierzchni parapetów
granitowych

Usuwanie zniszczonej warstwy powierzchni
piaskowca

Profilowanie krawędzi ozdobnych

Przecięcie pakietu płytek kamiennych

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z informacjami zawartymi w materiale nauczania,
2)  przeanalizować metody specjalne obróbki kamienia,
3)  dobrać metodę obróbki do wykonania zadania,
4)  zapisać informacje w tabeli,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wskazać zastosowanie obrabiarek CNC do obróbki kamienia?

2) wyjaśnić na czym polega cięcie materiałów za pomocą wody?



3) rozróżnić materiały ścierne?



4) wyjaśnić pojęcie zamknięty układ wodny?



5) dobrać maszyny i urządzenia do cięcia wodą?



6) sklasyfikować maszyny do cięcia woda?



7) wykonać cięcie wodą?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Rozdrabianie skał

4.4.1. Materiał nauczania

Podstawowe zagadnienia przeróbki mechanicznej

Przeróbka mechaniczna stanowi jedną z podstawowych gałęzi technologii i techniki

górnictwa kopalin użytecznych. Zadaniem jej jest uszlachetnianie wydobytych surowych
kopalin użytecznych i przygotowanie ich do dalszego zużytkowania w postaci surowca,
a nawet gotowego wyrobu.

Kopaliny użyteczne tworzą w skorupie ziemskiej nagromadzenia, które nazywa się

złożami.  Złoża  kopalin  użytecznych  mogą  mieć  kształt  pokładów,  soczewek,  gniazd,  żył
i innych  form  zalegania.  Skupienie  kopaliny  użytecznej  w  złożu  jest  bardzo  różnorodne,
nawet  dla  tych  samych  jej  rodzajów,  może  być  ono  bogate  lub  ubogie.  Skupienie  „bogate”
oznacza,  że  w  jednej  tonie  urobionego  złoża  znajduje  się  bardzo  dużo  kopaliny  użytecznej
o stosunkowo niedużym jej zanieczyszczeniu skałą nieużyteczną.

Stopień skupienia kopaliny użytecznej w złożu stanowi o większej lub mniejszej

przydatności  złoża  do  celów  przemysłowych.  Pojęcie  złoża  bogatego  w  kopalinę  użyteczną
jest  pojęciem  umownym,  zależnym  od  rodzaju  kopaliny,  wielkości  zapotrzebowania  na  nią
przez przemysł  i od jej występowania w skorupie ziemskiej. W przeważającej  jednak  mierze
wydobyta  kopalina  użyteczna  nie  nadaje  się  do  bezpośredniego  zużycia  do  celów
przemysłowych.  Powodem  tego  jest  albo  zbyt  małe  jej  skupienie  w  tonie  urobku  lub  zbyt
duży  stopień  jej  zanieczyszczenia.  Kopalina  użyteczna  może  występować  w  złożu  jako
jednoskładnikowa  o  większym  lub  mniejszym  stopniu  zanieczyszczenia  nieużyteczną  skałą
płonną  lub  jako  wieloskładnikowa,  zawierająca  dwa  lub  więcej  cennych  składników
użytecznych z towarzyszącym jej zanieczyszczeniem skałą płonną.

Wydobyta ze złoża kopalina użyteczna wymaga, przed jej skierowaniem do celów

przemysłowych  lub  do  bezpośredniego  zbytu,  odpowiedniego  przygotowania,  polegającego
na  maksymalnym  zwiększeniu  zawartości  składnika  użytecznego  w  jednostce  objętości  (lub
masy),  czyli  na  koncentracji  tych  składników.  W  przypadku  kopalin  wieloskładnikowych
konieczne jest również wydzielenie (wyodrębnienie) każdego z tych składników.

Zwiększenie koncentracji składnika użytecznego w kopalinach jednoskładnikowych

wymaga usunięcia maksymalnej ilości nieużytecznych ziaren skały płonnej, natomiast
w kopalinach wieloskładnikowych poza usunięciem ziaren skały płonnej należy wyodrębnić
każdy składnik przy możliwie nieznacznej zawartości składnika obcego w każdym z nich.

Proces technologiczny, zwiększający koncentrację ziaren użytecznych, nosi nazwę

wzbogacania bez względu na rodzaj wykorzystywanych do tego procesu zjawisk (fizycznych,
fizykochemicznych, optycznych i innych).

Wydobytą surową kopalinę użyteczną wzbogaca się w zakładach przeróbki

mechanicznej, wyposażonych w odpowiednie maszyny i urządzenia, w których po
zastosowaniu odpowiednich procesów technologicznych uzyskuje się wymaganą, wartość
i przydatność przemysłową wzbogacanej kopaliny użytecznej.

Przemysłową wartość złoża każdej kopaliny użytecznej określa się wartością

wzbogacanej kopaliny w stosunku do całkowitych kosztów jego eksploatacji i wzbogacania

W niektórych szczególnych przypadkach, np. gdy nie ma możliwości zakupu potrzebnego dla
przemysłu surowca użytecznego za granicą, a jego złoża występujące w kraju są bardzo
ubogie, odstępuje się od zasady ekonomicznej określającej przemysłową wartość złoża.

Stopniowe wyczerpywanie się bogatych złóż kopalin użytecznych, konieczność

podejmowania eksploatacji coraz to uboższych złóż, zwłaszcza cennych surowców, wymaga
bardzo szybkiego rozwoju technologii przeróbki mechanicznej i prawidłowego rozwoju
konstrukcji maszyn technologicznych o coraz to wyższej sprawności.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rozwój technologii przeróbczej powinien wyprzedzać ubożenie złóż kopalin

użytecznych  w  takim  stopniu,  aby  przejście  z  eksploatacją  do  złóż  uboższych  nie
powodowało  zachwiania  ekonomiki  przemysłu  wydobywczego.  Prawidłowy  rozwój
technologii  przeróbczej,  wprowadzanie  nowych  technologii  oraz  rozwój  konstrukcji  maszyn
przeróbczych  pozwalają  już  obecnie  na  eksploatację  nawet  bardzo  ubogich  złóż  przy
nieznacznych  stratach  składnika  użytecznego.  Aktualnie  eksploatowane  złoża  niektórych
surowców  użytecznych  charakteryzują  się  koncentracją  składnika  użytecznego  w  stopniu,
w jakim dawniej oceniano je jako przemysłowo nieopłacalne, a nawet nieużyteczne.

Równolegle z pracami badawczymi, mającymi na celu doskonalenie istniejących

technologii przeróbczych dla znanych kopalin użytecznych, prowadzi się przeróbcze badania
technologiczne  minerałów  towarzyszących  eksploatowanej kopalinie w  celu  zbadania  ich  na
zawartość  składników  lub  minerałów  użytecznych  potrzebnych  w  gospodarce  krajowej  oraz
w celu ustalenia możliwości ich utylizacji i wykorzystania. Przeróbce mechanicznej podlegają
praktycznie  wszystkie  kopaliny  użyteczne,  takie  jak:  węgiel  kamienny  i  brunatny,  rudy
żelaza,  cynku,  cyny,  ołowiu,  rudy  innych  metali,  złoto,  srebro,  miedź  i  jej  rudy,  siarka,
materiały  ceramiczne,  surowce  budowlane  i  chemiczne  oraz  wiele  innych  kopalin
wymagających  wzbogacania,  oczyszczania  oraz  przygotowania  do  celów  przemysłowych,
np.: ze względu na wielkość ziaren, skład ziarnowy. Przeróbka  mechaniczna, o odpowiednio
wysokim  stopniu  jej  rozwoju,  oddaje  niezwykle  cenne  usługi  wielu  przemysłom,
umożliwiając  tworzenie  nowych  wartości  z  odpowiednio  przygotowanego  surowca.
Dla przykładu

można

wymienić

niektóre

przemysły

oraz

kopaliny

użyteczne

przygotowywane dla nich przez przeróbkę mechaniczną: przemysł hutniczy: rudy żelaza, rudy
metali  nieżelaznych,  rudy  metali  rzadkich,  węgiel  koksowy,  węgiel  energetyczny,  topniki
(wapień,  kwarc,  fluoryt),  materiały  ogniotrwałe  (magnezyt,  dolomit,  glina,  grafit,  korund,
kwarc, cyrkon, chromit, andaluzyt), energetyka: węgiel kamienny, węgiel brunatny, odbiorcy
materiałów  opałowych:  węgiel  kamienny,  węgiel  brunatny,  torf  (do  odbiorców  tych  zalicza
się kolejnictwo, większość przemysłów pobierających energię z pary, gospodarkę komunalną,
gospodarstwa domowe), przemysł rolny: nawozy sztuczne i surowce do ich produkcji (apatyt,
fosforyty, sole potasowe i magnezowe), środki do walki ze szkodnikami (talk, kaolin, baryt),
środki  do  poprawy  struktury  roli  (gips,  wapień,  dolomit),  przemysł  budowlany:  kamień
budowlany, piasek, glina, surowce cementowe (wapień, kreda, margiel), przemysł chemiczny:
węgiel  kamienny  i  brunatny  jako  surowiec  do  chemicznej  przeróbki  węgla,  siarka,  apatyt,
fluoryty  baryt,  wapień,  halit,  sylwin,  kwarc, azbest,  przemysł  szklarski  i  ceramiczny:  kwarc,
kaolin, fluoryt.

przeróbce

mechanicznej

kopalin

użytecznych

obowiązuje

specjalistyczna

terminologia, która umożliwia jednoznaczne określanie zjawisk oraz czynności
technologicznych i technicznych, zachodzących w procesach przeróbczych, a także
produktów otrzymywanych w procesie przeróbczym.

Kopalina użyteczna jest to naturalny surowiec mineralny, który przy aktualnym stanie

technologii  i  techniki  przetwarzania  i  może  być  w  sposób  ekonomiczny  zużytkowany
w przemyśle  do  wytwarzania  innych  form  tego  surowca  w  postaci  dostosowanej  do,
bezpośredniego  użycia  lub  stanowiącej  surowiec  produkcyjny.  W  przeważającej  liczbie
przypadków kopalina użyteczna musi być poddana ściśle określonym procesom przeróbczym,
które  mają  za  zadanie  zwiększenie  udziału  składnika  użytecznego  w  jednostce  masy
lub objętości przez usunięcie z kopaliny wyjściowej składników nieużytecznych.

Kopalina użyteczna może mieć fizycznie postać stałą (np. węgiel, ruda żelaza, rudy

metali nieżelaznych itp.), ciekłą (ropa, wody mineralne) i gazową.

Minerały są to występujące w skorupie ziemskiej naturalne związki chemiczne

lub pierwiastki rodzime.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Kruszenie kopaliny

Systemy transportu materiałów sypkich przenośnikami taśmowymi, z uwagi na

ograniczoną  szerokość  taśmy  oraz  na  różnorodność  procesów  technologicznych
towarzyszących  przemieszczaniu  materiału,  wymagają  kruszenia  brył  nadwymiarowych
i ujednolicenia  wymiarów  ziaren  materiału  transportowanego.  Podatność  ziaren  materiału
skalnego  na  rozdrabianie  zależy  od  ich  własności  fizycznych,  twardości  (skala  Mohsa),
wytrzymałości  na  uderzanie  i  zgniatanie,  struktury  ziaren  (np.  porowatości,  łupliwości
naturalnej,  włóknistości)  oraz  wilgotności  i  związanej  z  tym  lepkości.  Do  wstępnego
rozdrabiania materiałów kruchych stosuje się kruszarki.

Kruszenie materiału transportowanego przyczynia się do: zmniejszenia wymianów

dużych  brył  urobku,  stępienia  ostrych  krawędzi  brył  i  ziaren,  zwiększenia  prędkości  taśmy
(gdy  kruszenie  jest  głębokie  i  sięga  ziaren  o  wymiarach  powyżej  50  mm),  ograniczenia
energii  kinetycznej  spadających  brył  urobku  w  miejscach  przesypów,  obniżenia  obciążeń
dynamicznych  krążników  i  ich  zestawów,  zwiększenia  kąta  nachylenia  przenośnika
do poziomu  poprzez  ograniczenie  możliwości  staczania  się  dużych  brył  materiału  po  taśmie
lub  po  warstwie  drobnych  ziaren,  zbliżenia  granulacji  ziaren  materiału  do  uzyskiwanej
w materiałach  sortowanych,  zmiany  zdolności  do  płynięcia  transportowanego  materiału.
Kruszenie  stanowi  także  część  procesu  technologicznego  przetwarzania  wydobywanej
kopaliny, ułatwia równocześnie automatyzację transportu materiału.

Kruszenie

mechaniczne

jest

związane

znacznym

wydatkiem

energii

oraz koniecznością  zastosowania  specjalnych  maszyn  do  redukcji  i  ujednolicenia  wymiarów
brył  materiału.  Umowny  zakres  rozdrabiania  jest  następujący:  rozdrabianie  grube  (ziarna
o wymiarze  do  100  mm),  średnie  (ziarna  do  10  mm),  drobne  (ziarna  do  2  mm)  i  miałkie
(ziarna  do  0,25  mm).  Na  dobór  kruszarki  wpływ  mają  własności  fizykomechaniczne
kruszonego  materiału,  wielkość  brył  urobku  i  wymiary  produktu  wyjściowego
oraz przewidywana  wydajność  kruszarki.  Do  każdego  materiału  można  dobrać  optymalną
kruszarkę.

Podział kruszarek

Kruszarki szczękowe:

–

z dolnym zawieszeniem szczęki ruchomej (typu Dodge),

–

z górnym zawieszeniem szczęki ruchomej,

–

kruszarki szczękowe dwurozporowe (typu Blake),

–

kruszarki szczękowe jednorozporowe (typu Dalton),

–

inne specjalnej konstrukcji (np. Rotex, szczękowe udarowe).
Kruszarki stożkowe:

–

stożkach przeciwbieżnych,

–

stożkach współbieżnych,

–

z wałem nieruchomym.
Kruszarki uderzeniowe:

–

kruszarki młotkowe,

–

kruszarki bijakowe (udarowe),

–

z wałem pionowym (kubizery).
Kruszarki samokruszące – w których rozdrabianie jest wynikiem wzajemnego zderzania

się ziarn kruszonego materiału.

Zasadniczo, ze względu na charakter pracy, można mówić o kruszarkach obciążonych

w sposób cykliczny (kruszarki szczękowe) oraz obciążonych w sposób ciągły (kruszarki
walcowe, stożkowe, uderzeniowe).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Kruszarki szczękowe

Stosowane do wstępnego i wtórnego kruszenia materiałów o małej i średniej podatności

na rozdrabianie (granit, bazalt, sjenit, porfir).

W kruszarkach szczękowych (rys. 37) rozdrabianie następuje poprzez zgniatanie,

ścinanie i zginanie brył nadawy (podawanego materiału) między szczęką stałą a ruchomą.
Ze względu na rozwiązanie napędu szczęki ruchomej wyróżnia się dwa typy kruszarek
szczękowych:

−

dwurozporowe (typu Blake), w których szczęka ruchoma jest zamocowana na stałej osi
i napędzana członem połączonym z wałem mimośrodowym; szczęka ruchoma wykonuje
ruch prosty wokół stałej osi,

−

jednorozporowe (typu Dalton), w których szczęka ruchoma jest osadzona bezpośrednio
na wale mimośrodowym i wykonuje ruch złożony eliptyczny.
Kruszarki szczękowe przeznaczone są przede wszystkim do wstępnego kruszenia

surowców nie przejawiających skłonności do przyklejania się. Materiały te kruszy się
w wyniku działania ciśnienia między dwiema zbliżającymi się do siebie szczękami, z których
jedna jest ruchoma a druga przymocowana na stałe.

Rys. 37. Kruszarka szczękowa [20]

Kruszarki stożkowe

Stosowane przeważnie do drobnego kruszenia, produkt kruszenia bardziej regularny niż

w przypadku kruszarek szczękowych. Nie stosuje się ich do rozdrabiania materiałów
miękkich, lepkich i wilgotnych.

Materiał rozdrabiany jest między stożkami: zewnętrznym stałym i wewnętrznym

ruchomym wykonującym ruch mimośrodowy (rys. 38). Są rozwiązania, kiedy stożek
zewnętrzny jest ruchomym, wtedy mówimy o kruszarkach stożkowych płaszczowych.

Do drugiego i trzeciego stopnia kruszenia materiału w programie produkcji znajdują się

przede  wszystkim  hydrauliczne  kruszarki  stożkowe.  W  kruszarkach  tych  materiał  jest
kruszony  przez  łamanie  ziaren  między  stałą  obudową  a  mimośrodowo  poruszającym  się
stożkiem,  z  głównym  wałem  podpartym  na  górze  a  w  dolnej  części  napędzany  wałem
hydraulicznym.

Wszelka regulacja kruszarki oraz zabezpieczenie przeciw przeciążeniu zapewnia układ

hydrauliczny. Nastawienie szczeliny wylotowej i jej ustalanie w pozycji roboczej realizuje

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

siłownik  hydrauliczny  umieszczony  w  dolnej  części  kruszarki,  który  podnosi  i  opuszcza
wałek  ze  stożkiem  kruszącym.  Cylinder  razem  z  hydropneumatycznym  akumulatorem
stanowi  jednocześnie  zabezpieczenie  przed  przeciążeniem. Hydrauliczne kruszarki  stożkowe
KDC nowej generacji charakteryzują się wysoką jakością produktu wyjściowego przy niskich
kosztach  eksploatacji.  Są  one  przeznaczone  w  zasadzie  do  kruszenia  materiałów  w  ramach
drugiej  lub  trzeciej  fazy  kruszenia  twardych,  ścieralnych,  nie  klejących  się  materiałów
o wytrzymałości  na ściskanie do 400 MPa takich jak: kwarc, granit, bazalt, żwir,dolomit  itp.
Kruszarki  KDC  zazwyczaj  dostarczane  są  ze  wspólną  ramą  i  napędem  zabudowanym  na
gumowych  wibroizolatorach,  które  redukują  dynamiczne  obciążenie  konstrukcji  nośnej  pod
kruszarką.

Rys. 38 Kruszarka stożkowa [20]

Kruszarki walcowe

Stosowane najczęściej do kruszenia średniego i drobnego, a także mielenia materiałów

średniej i małej twardości. Materiał jest rozdrabiany przez zgniatanie między przeciwbieżnie
obracającymi się walcami (najczęściej dwa, choć są rozwiązania z trzema). Powierzchnie
walców mogą być gładkie lub zębate.

Przeznaczone głównie do mielenia i kruszenia żużla z kotłów w elektrowniach

i ciepłowniach. Konstrukcja kruszarek może być dostosowana dla procesu mokrego i suchego
rozdrabiania  żużla.  Kruszarki  DVZ  i  DVR  mogą  pracować  w  wilgotnym  i  zapylonym
środowisku.  Kruszarki  DVZ  to  walcowe  zębate  kruszarki  do  pierwotnego  kruszenia  żużlu
z  wielkością  materiału  wyjściowego  do  30  mm.  Kruszarki  DVR  posiadają  gładkie
lub rowkowane walce do końcowego produktu do 5 mm.

Do największych zalet kruszarek walcowych DVZ i DVR należą:

–

wysoka niezawodność eksploatacyjna,

–

niskie koszty na eksploatację i konserwację,

–

łatwa obsługa,

–

długa żywotność głównych części kruszących.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Opis działania

W zależności od wielkości ziarna wejściowego i wyjściowego materiał jest dostarczany

pomiędzy  obracające  się  walce,  lub  walce  z  grzebieniami  kruszącymi.  Kruszarki  DVZ
włącznie  z  napędem  są  umiejscowione  na  ruchomym  podwoziu.  Główne  części  są  łatwo
dostępne,  co  umożliwia  prostą  instalację  i  demontaż.  Kruszarka  jest  zabezpieczona
elektrycznie  przeciwko  nadmiernemu  obciążeniu  po  przedostaniu  się  materiału,  którego  nie
da się pokruszyć.

Kruszarki udarowe

Stosowane są obecnie do wszystkich stadiów kruszenia oraz mielenia. Są obecnie

wykorzystywane  do  kruszenia  najtwardszych  skał  bazalt,  dolomit,  wapień,  granit  itp.
o niewielkiej  ścierności  (nie  nadają  się  do  piaskowców  czy  kwarcytów).  Rozdrabianie
materiału  następuje  poprzez  uderzenie  wirującymi  elementami  roboczymi,  jak  również
odbicia od nieruchomych płyt korpusu. Elementy robocze:

−

młotki (osadzone wahliwie na wirniku) – mówimy o kruszarkach młotkowych,
dodatkowo młotki ścierają materiał na ruszcie,

−

bijaki (osadzone na sztywno) – kruszarki bijakowe; w dolnej części korpusu brak rusztu.
W kruszarkach udarowych materiał jest rozrzucany za pomocą rotujących listew i rozbija

się o nieruchome płyty. Kruszarki te mogą być zastosowane na wstępne kruszenie – dla mniej
abrazyjnych materiałów lub też na drugi stopień w przypadku twardego tłucznia.
Ich najważniejszą zaletą jest to, że finalne frakcje są wysokiej jakości pod względem wartości
kształtu (kubiczności) w całym zakresie ziarnistości frakcji.

W kruszarkach udarowych przy dużej szybkości obwodowej w przypadku kruszenia

materiałów  abrazyjnych  następuje  znacznego  zużycie  właściwych  listew  wirnika  oraz  płyt
odbojowych  i  opancerzenia  skrzyni.  Dlatego  też  omawiane  kruszarki  w  „wykonaniu
klasycznym” oznaczone  jako ODN nadają się one do wstępnego kruszenia  średnio twardych
materiałów takich, jak wapień o podatności na obijanie większej niż 30%.

Kruszarki udarowe konstruowane z zastosowaniem bardzo odpornych rodzajów stali

w wykonaniu  ODX  są  przeznaczone  do  kruszenia  twardych  materiałów  takich  jak:  żwir,
piasek,  bazalt,  granit  itp.  Kruszarki  udarowe  ODJ  przeznaczone  na  końcowy  stopień
kruszenia: żwiru, piasku, granitu  i  innych twardych  materiałów gdzie wymagany  jest wysoki
stopień  rozdrobnienia.  Pionowe  kruszarki  udarowe  ODV  używane  są  do  produkcji  kruszyw
z kamienia,  gdzie  jest  wymagane  wyprodukowanie  małych  kubicznych  frakcji  (0–4  mm).
Kruszarki ODV są wprowadzane w ostatnich stopniach kruszenia i przerabiają przygotowane
już  frakcje  w  celu  ulepszenia  indeksu  kształtu  (kubiczności)  .Można  obniżyć  zawartość
nieprawidłowych  ziaren  z  45%  na  15%  lub  z  70% na  20%.  Kruszarki  ODV  można użyć  do
szerokiego  spektrum  materiałów,  twardych  i  miękkich,  abrazyjnych  i  nieabrazyjnych.
Kruszarka jest wyprodukowana z materiałów o wysokiej odporności na ścieranie.

Konstrukcja kruszarki wydłuża żywotność przez ograniczanie, kontaktu kruszonego

materiału z pancerzem przestrzeni kruszenia. Charakteryzuje je:

−

wysoka niezawodność eksploatacyjna,

−

niskie koszty utrzymania,

−

łatwa konserwacja,

−

wysoka odporność na ścieranie głównych elementów kruszących.
Problem zużycia narzędzi kruszących został w przypadku kruszarek pionowych

częściowo wyeliminowany dzięki systemowi pracy „kamień na kamień”, przy którym listwy
wirnika odrzucają tłuczeń na obudowę obwodową, której kieszenie wypełnione są
pokruszonym materiałem. Kruszarki typu ODV wyjątkowo sprawdzają się w zakładach, gdzie
wydobywany surowiec ma podczas kruszenia tendencje do wytwarzania płaskiego ziarna.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Maszyny i urządzenia do klasyfikacji mechanicznej

Przeróbka rozdrobnionego kruszywa mokrego odbywa się na zmianę przez rozdrabianie

i klasyfikację. Do klasyfikacji używane są głównie:

−

przesiewacze sitowe,

−

przesiewacze rusztowe,
Celem klasyfikacji jest zawsze wydzielenie dostatecznie rozdrobnionego kruszywa

z mieszaniny o różnej ziarnistości tak, by część ziaren o za dużej średnicy dalej rozdrobić
i następnie ziarna już o żądanej wielkości doprowadzić do materiału brykietowego. Proces ten
prowadzi się do całkowitego rozdrobienia ziaren za grubych, mając zawsze na celu
otrzymanie ostatecznie mieszaniny o uziarnieniu korzystnym dla brykietowania.

Przesiewanie

Dno sitowe oddziela w klasyfikatorze drobne klasy ziarnowe od grubych. Drobna klasa

ziarnowa  powinna  przechodzić  przez  dno  sitowe  i  tworzyć  podziarno  (przesiew,  produkt
podsitowy  lub  klasę  dolną),  zaś  gruba  klasa  ziarnowa  pozostaje  na  sicie  i  tworzy  nadziarno
(odsiew,  pozostałość  sitową  lub  klasę  górną).  W praktyce  ilość przesiewu  uzyskaną  w  ciągu
godziny  podaje  się  jako  wydajność  przesiewania  w  t/h,  całkowita  nadawa  materiału
przesiewanego  jest  to  wydajność  przesiewacza  lub  obciążenie  przesiewacza,  podawane
również  w  t/h.  W  odniesieniu  do  1  m

powierzchni sitowej otrzymuje się jednostkowe

wielkości charakterystyczne, jak jednostkową wydajność przesiewacza

⋅

i jednostkową  przepustowość  przesiewacza.  Jednak  nie  cała  drobna  klasa  ziarnowa  znajduje
drogę przez dno sitowe, dlatego też przesiewacz mimo dużego obciążenia jednostkowego nie
osiąga w wystarczającym stopniu żądanej klasyfikacji. W granicznym przypadku przesiewacz
staje  się  wtedy  jedynie  środkiem  transportującym.  W  związku  z  tym  jakość  klasyfikacji
uwzględnia się  na ogół w ocenie  sita  lub klasyfikatorów. Gruba klasa  ziarnowa, która trafiła
w  czasie  przesiewania  do  przesiewu  jako  ziarno  niewłaściwe,  nazywa  się  nadziarnem,  zaś
drobne ziarno pozostałe w odsiewie  nazywa  się podziarnem. Stosunek  masy  przesiewu P do
masy nadawy N nazywa się wydajnością masy w przesiewaniu.

Przesiewacze zależnie od rodzaju mają różne kształty geometryczne otworów sit i dlatego

konieczne  jest  ustalenie  skali  porównawczej  lub  odniesienie  do  jakiegoś  wzorca.
Za równoważną  średnicę  otworu  okrągłego  uważa  się  średnicę  otworu  sita  z  otworami
okrągłymi,  która  daje  taki  sam  skutek  przesiewania  jako  oczko  sitowe  o  innym  kształcie
i wielkości. Tak np. sito szczelinowe ze szczelinami o szerokości 5 mm jest równoważne situ
z otworami okrągłymi o średnicy 8 bądź 9 mm.

Do charakterystyki przesiewacza należy jeszcze pojęcie zainstalowanej powierzchni

przesiewania,  jak  również  użytecznej  powierzchni przesiewania,  którą oblicza  się  odejmując
od  zainstalowanej  powierzchni  przesiewania  powierzchnie  przykryte  leżące  nad
poprzecznymi  listwami  lub  pod  wylotem  zsuwni.  Jako  prześwit  określa  się  stosunek  sumy
powierzchni  wszystkich  otworów  sitowych  na  jednostce  powierzchni  sita  do  jednostki
powierzchni.

Przesiewacze sitowe

W wyniku rozwoju przesiewaczy uzyskano ostatecznie konstrukcję najlepiej nadającą się

dla  brykietowni  jest  to  przesiewacz  wahadłowy  przeciwbieżny  Dawniej  stosowano
przesiewacze z  jedną skrzynią  sitową zawieszoną najczęściej pod stropem  hali. Przesiewacz
wprawia  się  w  ruch  za  pośrednictwem  wału  mimośrodowego.  Przesiewacz  pracuje  albo
ruchem  wahadłowym  albo  przy  każdym  ruchu  jest  podnoszony  do  góry  za  pośrednictwem
wału mimośrodowego, na którym oparty jest jeden koniec przesiewacza.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Są to przesiewacze wahadłowe i przesiewacze wstrząsane wibracyjne, które dzielą się na
szereg różnych typów.

Nowo konstruowane przesiewacze składają się z dwu skrzyń sitowych, które za

pośrednictwem  łącznika  mimośrodowego  wprawia  się  w  ruch  wahadłowy  przeciwbieżny.
Górna,  nieco  mniejsza,  skrzynia  sitowa  zachodzi  na  szerszą  dolną.  Dla  uzyskania  lepszego
dostępu  do  nich  skrzynie  sitowe  są  zawieszone pionowo  na  podporach  wahadłowych, a  wał
napędowy  i silnik znajdują się  nie u dołu lub z boku sit, lecz za zsuwnią nadawy  na górnym
końcu  układu  przesiewacza.  Przesiewacze  takie  noszą  nazwę  przesiewaczy  wahadłowych
przeciwbieżnych.  Określenie  podwójny  przesiewacz  wahadłowy,  które  nie  oddaje  jasno
zasady działania,  nie powinno być używane w tym przypadku, gdyż podwójne przesiewacze
wahadłowe są  stosowane  również  w  innych gałęziach  przemysłu.  Na przykład  przesiewacze
używane często w przemyśle  soli potasowych  mają dwie skrzynie sitowe umieszczone jedna
pod  drugą,  przy  czym  każda  jest  wyposażona  w  sito  o  różnych  oczkach.  W  nowych  typach
przesiewaczy  wahadłowych  przeciwbieżnych  wał  napędowy  ułożyskowany  jest  sprężynowo
na  łożyskach  baryłkowych  jednorzędowych.  Ta  konstrukcja  oraz  zasada  przeciwbieżnego
ruchu  wahadłowego  powodują,  że  drgania  własne  układu  sit  są  wyjątkowo  małe  dla
przesiewaczy  o  powierzchni  sitowej  do  20  m

. Ponieważ w oddziałach przeróbki mokrej,

które mieszczą się w oddzielnych budynkach, przesiewacze usytuowane są często za
młynami, decydującym problemem we wszystkich przypadkach jest obciążenie budynku.

Sita

Najwięcej uwagi w eksploatacji przesiewaczy należy poświęcić samym sitom. Gdy siatka

sitowa nie jest odpowiednia, wtedy nie można z góry określić jakości procesu klasyfikacji.

Rys. 39. Siatki sitowe dla surowego węgla brunatnego [6 s. 56]

Dlatego należy uważać, aby siatki sitowe nie były uszkodzone oraz by wskutek zużycia

otwory sitowe nie ulegały zmianie.

Stosuje się (rys. 39):

−

sita z blachy,

−

sita plecione z drutów,

−

sita szczelinowe.
Sita z blach perforowanych (rys. 39 a do c) wykazują dużą trwałość. Materiał

przesiewany spada dobrze. Są łatwe do oczyszczania. Otwory mogą być okrągłe, kwadratowe,
prostokątne i wydłużone, przy czym otwory poszczególnych rzędów rozmieszczone są
naprzemianlegle. Sita o otworach wydłużonych najczęściej przepuszczają nadziarno. Ksylity
najlepiej odsiewać na sitach o otworach kwadratowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Swobodna powierzchnia, czyli „prześwit sita”, w przypadku sit z blachy jest mała

i wynosi 25 do 40%.

Sita plecione z drutów (rys. 39 d) mają duży prześwit i tym samym dużą wydajność

przesiewania.  Przy  przesiewaniu  na  zwykłych  sitach  plecionych  z  drutów  okrągłych,
występuje wiele trudności.  W tym przypadku bowiem otwór sitowy zmniejsza się ku dołowi
z powodu  zaokrąglenia  drutów,  co  powoduje  zatykanie  się  sita  i  zakleszczanie  się  ziaren
w otworach.  Druty,  jeżeli  nie  są  łączone  spawaniem,  przesuwają  się  i  w  wyniku  zmiany
wielkości otworów otrzymuje się niewłaściwe ziarno.

Dlatego używa się raczej sit z drutów o profilach specjalnych, (rys. 39 e), skrzyżowanych

w  ten  sposób,  że  uzyskuje  się  gładką  powierzchnię  sita,  przy  czym  wygięcia  drutów
zabezpieczają  przed  ich  przesuwaniem  się  względem  siebie.  Druty  mają  przeważnie  profil
trapezowy z dłuższą podstawą trapezu u góry. Powierzchnią trapezu określa wielkość otworu
sitowego.  Ponieważ  przekrój  drutu  zmniejsza  się  ku dołowi,  ziarno które  wpadło  do otworu
nie może już ulec zakleszczeniu.

Sita szczelinowe powstają w wyniku zgrzewania drutów profilowych i nośnych

(rys. 39 e, f)

Oczyszczanie sit

Szczególne trudności sprawiają zakleszczone ziarna oraz węgle wilgotne i maziste.

W przypadku  zatkania  się  sit  cała  wydajność  oddziału  przeróbki  mokrej  staje  pod  znakiem
zapytania,  dlatego  oczyszczanie  sit  powinno  być  prowadzone  intensywnie.  Oczyszczanie
ręczne  jest  męczące  i  pogarsza  wydajność  pracy.  Skonstruowano  więc  mechaniczne
urządzenia  czyszczące.  Są  to  listwy  zgarniakowe  umocowane  na  specjalnej  ramie
i wprawiane  za  pomocą  dźwigni  w  ruch  wahadłowy  i  po  siatce  sitowej,  zgodnie  z  ruchem
przesiewacza.  Te  mechaniczne  urządzenia  nie  są  chętnie  widziane  i  zdarza  się  często,  że
nawet tam gdzie już są zainstalowane, wymontowuje się je.

Obecnie jako materiału na sita używa się gotowych plecionych siatek z drutu stalowego.

Zwiększa  się  przez  to  nie  tylko  żywotność  sita,  ale  uzyskuje  się  również  możliwość
odpowiedniego  napinania.  Takie  sita  jak  Vibra  na  skutek  ruchu  przesiewacza  wpadają
w drgania własne, dzięki czemu ziarna zakleszczone zostają wyrzucone i otwory odtykają się.
Ze względu  na  większą  wytrzymałość  na  rozciąganie  drutów  stalowych  można  używać
drutów o mniejszej grubości, przez co uzyskuje się korzystniejszy prześwit. Sita szczelinowe
budowane  są  z  prętów  o  profilu  również  trapezowym,  osadzonych  w  wyżłobionych
sworzniach.  Ostatnio  stosuje  się  z  powodzeniem  sita  napinane  z  cienkich  drutów,  tzw.  sita
harfowe  (rys.39  f  i  g).  Wydajność  sit  szczelinowych  jest  większa  niż  innych  sit,  jednak
przekrój  sita  nie  jest  tak  dokładnie  wyznaczony.  Do  obliczania  wydajności  sit  używa  się
przeważnie  wykresu  opracowanego  przez  Humboldta  –  Deutza,  który  można  stosować
w przypadku  normalnych  i  wilgotnych  węgli  bez  względu  na  kształt  otworów  sitowych.
Trudny problem, o którym już wyżej wspomniano, stanowi szczególnie w określonych porach
roku  przesiewanie  węgla  mokrego,  tj.  o  dużej  wilgoci  powierzchniowej.  Próbowano  więc
ogrzewać  sita  i  zmniejszyć  do  minimum  przyklejanie  się  mokrego  ziarna.  Najpierw
wprowadzono w praktyce parowe ogrzewanie sit. Wężownice rurowe dla pary lub kondensatu
zainstalowane  są  w  położeniu  poziomym  pod  sitem,  do  którego  są  przymocowane  i  tym
samym wahają się razem z sitem. Ciepło dociera jednak przy tym do sita w niewystarczającej
ilości  drogą  promieniowania  lub  z  unoszącym  się  ku  górze  ciepłym  powietrzem.
Wprowadzono  więc  elektryczne  ogrzewanie  przesiewaczy.  Sita  włącza  się  w  obwód  prądu,
dzięki własnej oporności elektrycznej siatka sitowa nagrzewa się i otrzymujemy w ten sposób
„przesiewacz suchy”. Sito odizolowane od skrzyni sitowej jest przeważnie podzielone na pasy
podłużne  lub  poprzeczne.  Stosuje  się  prąd  stały  lub  zmienny,  przy  czym  ze  względów
bezpieczeństwa napięcie musi być utrzymane w granicach 4 do 24 V.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przesiewacze rusztowe

Rusztowe przesiewacze wałkowe z tarczami kołowymi mają dno sitowe z obracających

się wałków, na których osadzone są tarcze. Rozróżnia się przy tym różne profile tarcz: tarcze
kołowe osadzone współśrodkowo lub mimośrodowo, tarcze eliptyczne, tarcze trójkątne
z wypukłymi bokami (rys. 40).

Rys. 40. Przekroje tarcz osadzonych na wałkach przesiewaczy rusztowych (szkic uproszczony): a – tarcze

kołowe osadzone współśrodkowo, b – tarcze kołowe osadzone mimośrodowo, c – tarcze eliptyczne,
d – tarcze trójkątne z wypukłymi bokami [6, s. 33]

Rys. 41. Skrobaki do oczyszczania rusztowin (szkic uproszczony): a – skrobak palcowy, b – skrobak widełkowy,

c – skrobak haczykowy [6, s. 34]

Tarcze te połączone są w pakiety obrócone względem siebie o 90° tak samo, jak są one

obracane  na  wale  biegnącym  wzdłuż  przesiewacza.  Gdy  na  przykład  wałki  mimośrodowe
z  osadzonymi  tarczami  kołowymi  są  w  ruchu  bez  materiału  przesiewanego,  wówczas
powierzchnia  rusztowiny  wygląda  jak  powierzchnia  wody,  falująca  lekko  pod  wpływem
wiatru.  Dzięki  temu  ruszt  uzyskuje  zwiększoną  sprawność  transportową.  Materiał
przesiewany  stale  podnosi  się  i  opada.  W  wyniku  takiego  ciągłego  rozluźniania
i przemieszczania materiału, które niewątpliwie jest lepsze niż na przesiewaczu wibracyjnym,
osiąga  się  duże  wydajności  przesiewaczy.  Na  ogół  uważa  się,  że  jednostkowa  wydajność
przesiewacza rusztowego wałkowego z tarczami jest 3 do 4 krotnie większa niż przesiewacza
sitowego.  Stąd  wynika,  że  przy  określonej  wydajności  procesu  klasyfikacji  w  oddziale
przeróbki  mokrej  przesiewacz  rusztowy  zajmie  mniej  miejsca.  Z  tą  zaletą  tarczowych
przesiewaczy  rusztowych  łączy  się  również  zaleta  cichego  biegu  i  małego  obciążenia
budynku. Równocześnie jednak są i pewne niedomagania. Materiał spada przez otwory, które
w rusztowinie tarczowej odpowiadają otworom wydłużonym przesiewacza sitowego i, jak już
wspomniano wyżej, w przypadku takich otworów łatwo przechodzi nadziarno.

Napęd przesiewacza rusztowego odbywa się za pomocą wałków rusztowiny, których

końce spoczywają w łożyskach napełnionych olejem. Zębate koła stożkowe na końcu wałków
zazębiają  się z kołami  stożkowymi osadzonymi na wale  biegnącym wzdłuż rusztowiny.  Wał
ten  jest  napędzany  poprzez  przekładnię;  liczba  obrotów  wałków  rusztowych  wynosi  około
100  obr/min.  Podobnie  jak  sita,  również  ruszty  mają  skłonność  do  zatykania  się.
Do oczyszczania rusztowin służą tzw. skrobaki. Wchodzą one od dołu  w podłużne szczeliny
między tarczami i wyciskają węgiel, przyklejający się do tarcz, lub przyczepione ziarna.

Skrobaki są osadzone na specjalnych belkach skrobakowych. Mogą to być skrobaki

palcowe,  grzebieniowe,  widełkowe  lub  haczykowe  (rys.  41).  Zarówno  zespoły  tarcz  jak
i skrobaki  ulegają  szybkiemu  zużyciu.  Proponowano  więc  różne  ulepszenia  mające  na  celu
zastąpienie  stosowanych  dawniej  drogich  odlewów  blachami  wytłaczanymi.  Zużywanie  się
i czasochłonne wymiany zespołów tarcz itp. stanowią dużą wadę tych przesiewaczy.

Przesiewacze rusztowe ponadto nie nadają się do klasyfikacji mokrych węgli

zawierających ksylity. Panującą tendencją jest raczej stosowanie przesiewaczy sitowych
i dlatego przesiewacze rusztowe są rzadziej instalowane w nowych zakładach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Nie wszystkie rozwiązania konstrukcyjne przesiewaczy wyposażone są w podane części

składowe.  W  wielu  nowoczesnych  przesiewaczach  występują  dodatkowe  elementy
konstrukcyjne,  których  zadaniem  jest  nadanie  odpowiedniej  charakterystyki  drgań  skrzyni
sitowej, zwiększenie skuteczności przesiewania i eliminacja szkodliwych drgań przesiewacza
przenoszonych  na  budynek  zakładu  przeróbczego.  Niektóre  elementy  konstrukcyjne
przesiewacza,  w  zależności  od  jego  rozwiązania,  mogą  być  pominięte  jeżeli  rozwiązanie
konstrukcyjne  zapewnia  ruch  sita  roboczego  i  optymalny  przebieg  procesu  przesiewania
wymagany założeniami technologicznymi.

Klasyfikacja hydrauliczna i aerodynamiczna

Podział materiału surowego na klasy ziarnowe lub produktów procesów przeróbczych na

sortymenty,  o  określonych  z  góry  (założonych  w  procesie  technologicznym)  granicznych
wymiarach  ziaren,  przeprowadza  się  w  zasadzie  na  przesiewaczach  wyposażonych  w  sita
robocze  o  określonych  wymiarach  otworów.  Przesiewacze  są  podstawową  maszyną
technologiczną  stosowaną  do  tego  celu,  nie  mniej  jednak  dla  podziału  materiału  o  bardzo
małym uziarnieniu —  mniej więcej o wymiarze ziarn poniżej 1,0 mm – proces przesiewania
jest  mniej  dokładny  i  mniej  skuteczny,  a  przy  znacznych  ilościach  materiału  wymagałby
zainstalowania  dużej  liczby  przesiewaczy.  Poza  tym  w  przypadku  konieczności
rozklasyfikowania  materiału  bardzo  drobnego,  pochodzącego  z  mokrych  procesów
przeróbczych,  wymagałoby  to  doprowadzenia  do  procesu  dodatkowych  ilości  wody  oraz
urządzeń do usuwania jej nadmiaru.

Podział materiału na odpowiednio dobrane klasy ziarnowe można również przeprowadzić

w  strudze  płynącej  wody  lub  innej  cieczy,  a  nawet  dla  materiałów  suchych  w strudze
powietrza  lub  innego  gazu,  poruszającej  się  z  odpowiednią  prędkością.  Gdy dobierze  się
odpowiednią  prędkość  strugi  płynącej cieczy  lub  gazu,  wówczas na  ziarna wprowadzone  do
niej  będzie  działał  układ  dwu  podstawowych  sił;  jedną  z  tych  sił  jest  siła  ciężkości  ziarna,
która  działając  w  kierunku  ku  dołowi  będzie  powodowała  jego  opadanie,  druga  siła
wynikająca z prędkości płynącej strugi, będzie starała się unosić ziarna zgodnie z kierunkiem
swego ruchu.

Niezależnie od działania wspomnianego układu dwu sił podstawowych, na opadające

ziarna  działa  dodatkowo  siła  przeciwstawiająca  się  ich  ruchowi  ku  dołowi  jest to  siła  oporu
ośrodka, w którym ziarno opada, a więc wody (lub innej cieczy) lub gazu (powietrza). Siła ta
hamuje  opadanie  ziaren  w  ośrodku.  Stąd  wniosek,  że  prędkość  opadania  ziaren  w  płynącej
strudze  wody  lub  gazu  (powietrzu)  będzie  prędkością  wypadkową  pomiędzy  prędkością
opadania  ziaren  w  ośrodku  statycznym  nie  poruszającym  się  wodnym  lub  gazowym
a prędkością ruchu strugi tego ośrodka. Siła ciężkości ziarna zależy od jego masy i wymiaru.
Zatem  wielkość  tej  siły  będzie  różna  dla  ziaren  o  tej  samej  masie  i  różnych  ich  wymiarach
oraz dla ziaren o różnej  masie, przy czym dalszym wskaźnikiem określającym  siłę  ciężkości
dla  tego  ostatniego  przypadku  będzie  również  różnica  w  wymiarach  tych  ziaren.  Przy  tych
samych wymiarach granicznych klasy ziarnowej skierowanej do rozdziału w płynącej strudze
ośrodka  można  dokonać  jej  podziału  na  co  najmniej  dwie  klasy  ziarnowe,  regulując
odpowiednio prędkość ruchu tej  strugi. Odpowiednio zwiększając lub zmniejszając prędkość
strugi  ośrodka  można  równocześnie  zmieniać  wymiary  graniczne  otrzymywanych  klas
ziarnowych.

Rozdział materiału na określone wymiarami grupy ziaren (klasy ziarnowe) w ośrodku

wodnym lub gazowym nosi ogólną nazwę, klasyfikacji hydraulicznej. Jeżeli klasyfikacja ta
przebiega w ośrodku wodnym, to nosi ona nazwę klasyfikacji hydraulicznej wodnej.
W przypadku gdy rozdział ten prowadzony jest w ośrodku powietrznym, określa się go jako
klasyfikację hydrauliczną powietrzną.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W nomenklaturze przeróbczej, przyjęto określenia bardziej uściślone, a mianowicie

klasyfikację przebiegającą w ośrodku ciekłym nazywa się klasyfikacją hydrauliczną,
a prowadzoną

ośrodku

gazowym

(powietrze,

gaz)

nosi

nazwę

klasyfikacji

aerodynamicznej.

Klasyfikatory stożkowe

Pracują na zasadzie opadania swobodnego, służą do podziału nadawy na dwie klasy

ziarnowe, przy czym bardzo często są stosowane do wydzielania w przelewie ziaren drobnych
proces  odmulania.  Nadawę  do  klasyfikatora,  skonstruowanego  w  kształcie  odwróconego
stożka,  podaje  się  centralną  rurą  zasilającą,  zabudowaną  w  geometrycznej  osi  klasyfikatora.
Woda  wypływa  z  rury  centralnej  zanurzonej  pod  zwierciadłem  cieczy  wypełniającej
klasyfikator  i  rozpływa  się  promieniowo  w  kierunku  zewnętrznej  krawędzi  przelewowej.
Prędkość  rozpływającego  się  strumienia  bardzo  szybko  maleje,  wskutek  zwiększającego  się
przekroju przepływu. Odpowiednio do malejącej prędkości przepływu ziarna grubsze opadają
na  dno  stożka,  skąd  są  odprowadzane  przez  wylew.  Ziarna  drobne,  unoszone  strumieniem
wody,  przepływają  przez  krawędź  przelewową  do  pierścieniowej  rynny,  z  której
odprowadzane są na zewnątrz klasyfikatora.

Klasyfikator o wznoszącym się ruchu wody (elutriator)

Do kolumny klasyfikacyjnej doprowadza się przewodem roboczym w takiej ilości, aby

prędkość  wznoszenia  się  jej  strumienia  była  dostosowana  do  prędkości  końcowej  opadania
ziaren  o  żądanym  w  tym  procesie  ich  wymiarze  granicznym.  Nadawę  do  kolumny
klasyfikacyjnej  podaje  się  przewodem  powyżej  miejsca  doprowadzania  wody  roboczej.
Drobne  ziarna  nadawy  unoszone  wznoszącym  się  strumieniem  wody  przepływają  przez
przelew  pierścieniowy  do  koryta  pierścieniowego,  z  którego  odprowadzane  są  na  zewnątrz.
Ziarna  grubsze  opadają  na  stożkowe  dno  klasyfikatora  i  odprowadzane  są  wylewem  na
zewnątrz.

Rys. 42. Kolumna klasyfikacyjna [28]

Osadnik stożkowy wieloproduktowy

Nadawa jest doprowadzona równomiernym strumieniem do szeregu zbiorników na całej

jego szerokości. Na każdym odcinku klasyfikującym prędkość strumienia wody jest stała
(dzięki zwiększaniu się szerokości koryta nad kolejnymi pojemnikami), co umożliwia
wydzielenie się ziarna o ustalonej klasie ziarnowej.

woda

nadawa

przelew

wylew

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Osadzarka tłokowa – zaliczana również do urządzeń wzbogacających

Tłok poruszając się ruchem oscylacyjnym powoduje powstanie okresowego ruchu

wznoszącego i opadającego ruchu wody w komorze roboczej.

W okresie ruchu wody roboczej ku górze w przedziale roboczym (przy ruchu tłoka ku

dołowi)  ziarna  materiału  surowego  zostają  uniesione,  następuje  rozluzowanie  warstwy
wzbogacanego materiału i już w momencie zwalniania prędkości wznoszącego się strumienia
wody,  gdy  tłok  zbliża  się  do  swego  najniższego  położenia,  rozpoczyna  się  opadanie  ziarn
z prędkością  końcową  odpowiadającą  ich  gęstości.  Ziarna  o  większej  gęstości  opadać  będą
z większą  prędkością  i  w  ten  sposób  prędzej  układać  się  będą  na  powierzchni  sita  łoża
roboczego. Ziarna o mniejszej gęstości (lżejsze), ponieważ mają mniejszą prędkość końcową
opadania, układać się będą na ziarnach o większej gęstości (cięższych). Aby proces rozdziału
materiału  surowego  na  łożu  roboczym  osadzarki  przebiegał  prawidłowo,  opadanie  ziaren
powinno  być  zakończone  teoretycznie  tuż  przed  momentem  rozpoczęcia  się  ponownego
ruchu wody roboczej ku górze.

Rys. 43. Osadzarka tłokowa [28]

Hydrocyklon

Nadawę do hydrocyklonu doprowadza się króćcem stycznie do wewnętrznej powierzchni

walcowej.  Materiał  wraz  z  wodą  doprowadzony  pod  ciśnieniem  do  części  walcowej
otrzymuje ruch wirowy śrubowy skierowany ku dołowi.  Wytworzona siła  środkowa odrzuca
ziarna  materiału  na  wewnętrzną  ścianę  części  stożkowej,  tworząc  tam  warstwę  materiału
spływającą ruchem śrubowym w kierunku dolnego otworu wylewowego. Przy odpowiednim
doborze  średnicy  wylewu  ustala  się  ilość  odprowadzanego  nim  materiału,  jednak  w  ilości
mniejszej  od  ilości  doprowadzonej  nadawy.  Nadmiar  wody  zawierający  ziarna,  które  siła
odśrodkowa  nie  odrzuciła  do  warstwy  poruszającej  się  po  wewnętrznym  płaszczu  stożka,
otrzymuje  ruch  śrubowy  w  kierunku  ku  górze  do  rury  rozdzielczej,  przez  którą  przelewem
odprowadzany  jest  na  zewnątrz.  Przy  odpowiednim  dobraniu  ciśnienia  nadawy
doprowadzanej do hydrocyklonu i średnicy dolnego wylewu ustalić można dokładnie wymiar
ziarna  podziałowego  pomiędzy  klasą  ziarnową  odprowadzaną  przelewem  i  klasą  ziarnową
odprowadzaną wylewem.

Klasyfikatory aerodynamiczne

Klasyfikacja aerodynamiczna jest to rozdział ziaren w poziomym lub wznoszącym się

strumieniu  powietrza  lub  innego  gazu,  np.  spalin.  W  klasyfikatorach  aerodynamicznych
wykorzystuje  się  działanie  na  ziarno  siły  wywołanej  ruchem  powietrza  (gazu),  płynącego
z pewną prędkością oraz siłę ciężkości rozdzielanych ziaren.
W  niektórych  rozwiązaniach  konstrukcyjnych  na  ziarna  działa  dodatkowa  siła  odśrodkowa
wirujących  elementów  roboczych  klasyfikatora,  dozujących  (podających)  do  przestrzeni

cykl t

łoka

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

roboczej. Zjawiska występujące podczas klasyfikacji aerodynamicznej są bardzo zbliżone do
zjawisk występujących w klasyfikacji hydraulicznej.

spiralna struga
wewn

ętrzna

przelew

wylew

spiralna struga
zewn

ętrzna

nadawa

Rys. 44. Hydrocyklon [28]

Istotna różnica polega na różnych własnościach fizycznych obu ośrodków. W ośrodku

wodnym  znaczny  wpływ  na  przebieg  rozdziału  ma  gęstość  tego  ośrodka  i  lepkość  cieczy,
które  stawiają  duży  opór  opadającym  ziarnom.  Bardzo  mała  gęstość  powietrza  i  mały  opór
stawiany  opadającym  ziarnom  powodują,  że  końcowa  prędkość  opadania  ziaren  w  tym
ośrodku  jest  kilkakrotnie  większa  niż  w  ośrodku  wodnym.  Dla  przykładu  można  podać,  że
końcowa prędkość opadania ziaren kwarcu o średnicy 3 mm w wodzie wynosi około 0,2 m/s,
w powietrzu natomiast 1,0 m/s.

Podstawowe znaczenie w klasyfikacji aerodynamicznej ma wilgoć przemijająca kopaliny

kierowanej  do  rozdziału.  Zawartość  wilgoci  przemijającej  nie  może  przekraczać  wartości,
przy  której  najdrobniejsze  ziarna  materiału  ulegają  nawet  nietrwałemu  połączeniu.  Należy
zatem  stwierdzić,  że  do  tego  procesu  trzeba  kierować  materiał  suchy  lub  uprzednio
wysuszony,  którego  wszystkie  ziarna  są  całkowicie  rozluzowane,  a  całość  materiału  musi
wykazywać dużą sypkość.

Doświadczalnie

stwierdzono, że tylko niektóre kopaliny

można rozdzielać

aerodynamicznie przy zawartości w nich do 6% wilgoci przemijającej, powyżej tej wartości
rozdział praktycznie nie przebiega.

Klasyfikatory aerodynamiczne można podzielić na służące do rozdziału materiału bardzo

drobno uziarnionego na żądane klasy ziarnowe i odpylające, służące do wydzielania pyłu
z kopalin o większym uziarnieniu. Poniżej opisano niektóre typy klasyfikatorów
aerodynamicznych (powietrznych).

Klasyfikator pionowo-zrzutowy

Przy klasyfikacji materiałów, w postaci brył o większych i różnych wymiarach znalazł

zastosowanie klasyfikator rzutowy o pionowym przepływie powietrza (rys. 45). Stosuje się go
głównie  przy  klasyfikacji  węgla  lub  kamienia  w  kamieniołomach.  Obrabiany  materiał  jest
tutaj  rzucany  z  taśmy  przenośnika  4  do  komory  rozdziału  5,  w  której  następuje  rozdział  na
poszczególne  frakcje  przy  pomocy  powietrza  przepływającego  przez  komorę  rozdziału  5.
Na każdą  z  brył  materiału  rzucanego  z  pewną  prędkością  z  przenośnika  (podajnika)  do
komory rozdziału działa  siła  oporu w kierunku poziomym przeciwnym do  jej ruchu, wprost

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

proporcjonalna  do  masy,  a  wynikająca  z  jej  bezwładności.  Drugą  siłą  składową  jest  siła
ciążenia  działająca  na  daną  bryłę,  która  jest  również  proporcjonalna  do  masy  tej  bryły.
Trzecią  z  sił  składowych  rozpatrywanej  bryły  jest  siła  Stokesa.  Wynikowa  tych  trzech  sił
spowoduje,  czy  rozpatrywana  bryła  wpadnie  do  komory  najniższej,  środkowej,  czy  też
najwyższej  i  zostanie  odprowadzona  jako  frakcja  najgrubsza  śluzą  1  lub  jako  frakcja
pośrednia  śluzą  2  lub  też  jako  frakcja  drobna  śluzą  3. Frakcja  najdrobniejsza  w  postaci  pyłu
zostanie  uniesiona  z  przepływającym  przez  komorę rozdziału  strumieniem  powietrza  i  może
być  oddzielona  w  cyklonie  lub  innym  oddzielaczu.  Zaletą  tego  typu  klasyfikatora  jest
możliwość rozdziału na kilka różnych frakcji oraz małe straty frakcji grubej.

Rys. 45. Klasyfikator pionowo–zrzutowy: 1, 2, 3 – śluzy odbioru poszczególnych frakcji, 4 – podajnik taśmowy,

5 – komora rozdziału, 6 – wlot powietrza, 7 – wylot powietrza [1, s. 45]

Klasyfikator pionowy przeciwprądowy

Klasyfikator pionowy przeciwprądowy (rys. 46). Materiał obrabiany jest tu

doprowadzony z zasobnika rurą 1 i równomiernie w sposób ciągły dozowany śluzą–2, a dalej
rynną do komory rozdziału, z której  frakcja gruba opada w dół  i  jest odprowadzana poprzez
śluzę–3  do  wylotu–4.  Frakcja  drobna  po  oddzieleniu  od  frakcji  grubej  unoszona  jest
z przepływającym  przez  aparat  powietrzem, które  króćcem–6, poprzez  cyklony oddzielające
frakcję  drobną,  kierowane  jest  do  ekshaustora.  Prędkość  przepływu  powietrza  przez  aparat
regulowana  jest  klapą  regulacyjną–5.  Zaletą  tego  aparatu  są  duże  wydajności  i  prosta
konstrukcja,  natomiast  jego  wadą  są  znaczne  straty  frakcji  grubej.  W  przemyśle  znajduje  on
dość  szerokie  zastosowanie  ze  względu  na  jego  cechy  dodatnie,  a  głównie  na  możliwość
regulacji prędkości przepływającego przez urządzenie powietrza.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 46. Klasyfikator pionowy przeciwprądowy: 1 – doprowadzenie materiału z zasobnika, 2 – śluza dozująca,

3 – śluza odbierająca materiał po obróbce, 4 – króciec wylotowy materiału po obróbce, 5 – klapa
regulacji ciągu, 6 – króciec ssący ekshaustora

[1, s. 56]

Klasyfikator pionowy z wirującymi elementami rozdziału typu Nauta Hosokawa
(wialnik odśrodkowy)

Stosuje się go do rozdzielania wszystkich materiałów, które mogą być transportowane

powietrzem.  W  aparacie  tym  przewodem–2  za  pomocą  powietrza  transportowany  jest
materiał  do  obudowy–6.  Wylot  rury  umieszczono  pod  wirnikiem–7.  Wirnik  obraca  się
ze stałą prędkością. Powietrze z materiałem wprowadzone rurą–2 wiruje w obudowie wskutek
obrotów  wirnika  oraz  stycznie  umieszczonego  dopływu  powietrza  dodatkowego–3.  Cząstki
stałe o  średnicy  większej  od średnicy  granicznej  odrzucane  są na  ścianę obudowy, po  której
zsuwają  się  w  dół  i  są  odbierane  wylotem  frakcji  grubej–1.  Drobniejsza  frakcja
transportowana  powietrzem  przechodzi  między  łopatkami  wirującego  wirnika  i  uchodzi
wylotem gazów–8.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 47. Klasyfikator typu Nauta Hosokawa: 1 – odbiór frakcji grubej, 2 – doprowadzenie materiału

(pneumatycznie), 3 – doprowadzenie powietrza dodatkowego, 4 – dodatkowe oddzielanie, 5 – stożek
wirnika, 6 – obudowa, 7 – wirnik, 8 – wylot gazów, 9 – silnik, 10 – przekładnia [1, s. 75]

Wzbogacanie

Podstawowym zadaniem przeróbki mechanicznej jest wzbogacanie kopalin użytecznych,

polegające  na  wydzieleniu  z  materiału  surowego,  urobionego  w  kopalni  głębinowej  lub
odkrywce,  możliwie  czystych  ziaren  użytecznych,  ewentualnych  zrostów  minerału
użytecznego  ze  skałą  płonną  oraz  możliwie  czystych  ziaren  odpadów  pozbawionych
składnika  użytecznego.  Proces  wzbogacania  powinien  być  tak  opracowany  technologicznie,
a następnie  rozwiązany  technicznie,  aby  w koncentracie  uzyskać  maksymalną  ilość  cennych
ziaren kopaliny użytecznej przy możliwie najmniejszych stratach w odpadach. Dla uzyskania
optymalnych wyników wzbogacania materiał surowy jest uprzednio dokładnie badany w celu
określenia  jego  charakterystyki  mineralogicznej,  własności  fizycznych  i  jego  własności
technologicznych, takich jak skład densymetryczny, podatność na wzbogacanie grawitacyjne,
wzbogacanie  elektryczne  i  magnetyczne,  podatność  na  wzbogacanie  flotacyjne,  łatwość  lub
trudność wzbogacania, stopień koncentracji ziaren użytecznych itp. Na podstawie tych badań
opracowuje  się  pełną  technologię,  ustalając,  jakie  kolejne  procesy  technologiczne  należy
za stosować, aby uzyskać optymalne wyniki wzbogacania materiału surowego.

Opracowana technologia wzbogacania kopaliny użytecznej powinna uwzględniać pełne

wymagania  technologiczne  dalszego  przetwórstwa  lub  bezpośredniego  użytkowania
wydzielonych  koncentratów,  eliminując  w  zupełności  konieczność  przeprowadzenia
dodatkowych  operacji  o  charakterze  przeróbczym  lub  stosowani  kosztownych  metod
dodatkowego  ich  uzdatniania  w  technologii  przetwórstwa,  jeżeli  ich  wyeliminowanie  jest
możliwe  przez  odpowiednie  dobranie  technologii  wzbogacania  surowej  kopaliny.  Procesy
technologiczne  powinny  być  tak  dobrane  i  stosowane  w  takim  zakresie,  aby  do  dalszego
użytkowania nie kierować nawet najmniejszej ilości kopaliny w stanie surowym, nawet gdyby

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

one  mogły  być  zużyte  w  tej  postaci  jako  mało  wartościowy  surowiec,  ale  przy  stratach
ekonomicznych  innej  gałęzi  przemysłu  lub  przynosząc  szkody  naturalnemu  środowisku
człowieka  (spalanie  nie  wzbogaconych  paliw  o  dużej  zawartości  popiołu  i  siarki  powoduje
bardzo  duże  straty  w  gospodarce  energetycznej  i  ogromnie  zanieczyszcza  naturalne
środowisko człowieka oraz niszczy przyrodę).

Opracowany projekt technologii procesów przeróbczych musi być dodatkowo

przeanalizowany z punktu widzenia ekonomiki tego procesu.

Proces

wzbogacania

materiału

surowego

jest

poprzedzany

procesami

przygotowawczymi,

takimi

jak

przesiewanie

materiału

ustalone

projektem

technologicznym  klasy  ziarnowe,  rozdrabianie,  przemywanie,  klasyfikacja  hydrauliczna  czy
aerodynaczna  lub  tp.  Operacje  przygotowawcze  mają  na  celu  doprowadzenie  materiału
surowego  do  takiego  stanu,  aby  w  procesie  wzbogacania  uzyskać  maksymalny  stopień
koncentracji  ziaren  użytecznych.  W  większości  przypadków  surowe  kopaliny  użyteczne
o prostej  charakterystyce  technologicznej  wystarczy  przygotować  jednorazowo  do  procesu
wzbogacania,  uzyskując  optymalny  efekt  ich  wzbogacania.  Przy  złożonej  charakterystyce
kopaliny  jednorazowej  przygotowanie  jej  do  procesu  wzbogacania  jest  zazwyczaj
niewystarczające,  gdyż  uzyskuje  się  jedynie  część  użytecznego  koncentratu,  a  reszta  ziaren
użytecznych  pozostaje  w  postaci  zrostów  ze  skałą  płonną.  W  takich  przypadkach  należy
kolejno  wydzielać  szereg  produktów  przejściowych,  odpowiednio  je  przygotowywać  przez
ich  rozdrabianie  i  przesiewanie),  a  następnie  wzbogacać  je  wtórnie,  aż  do  uzyskania
maksymalnego  założonego  stopnia  ekstrakcji  ziaren  użytecznych  z  surowej  kopaliny.
Wielokrotne  przygotowywanie  materiału  surowego  i  kolejne  jego  wzbogacanie  dotyczy
przede  wszystkim  kopalin  występujących  w  postaci  pryśnięć  ziaren  użytecznych  o  różnym
wymiarze  ziaren  w  skałę  płonną  oraz  rud  wielometalicznych,  z  których  należy  wydzielić
każdy składnik użyteczny oddzielnie.

W technologii procesów wzbogacania wykorzystuje się własności fizyczne

i fizykochemiczne ziaren kopaliny użytecznej i ziaren skały płonnej, różniące je pomiędzy
sobą i umożliwiające dokonanie ich rozdziału.

Do własności tych należy zaliczyć różnice:

−

w zabarwieniu i połysku ziaren,

−

w kształcie ziaren i ich wymiarach,

−

współczynnika tarcia ziaren po powierzchni, po której się poruszają,

−

w sprężystości ziaren,

−

w gęstości ziaren,

−

we własnościach optycznych, elektrycznych i magnetycznych,

−

własności fizykochemicznych powierzchni ziaren,

−

w występujących własnościach chemicznych.
Biorąc za podstawę różnice we własnościach fizycznych i fizykochemicznych ziaren

kopaliny użytecznej i skały płonnej, opracowano wiele metod technologii ich wzbogacania,
a mianowicie:

−

wzbogacanie ręczne, w którym wykorzystuje się różnice w zabarwieniu i połysku ziaren,

−

wzbogacanie wykorzystujące różnice kształtu i wymiaru ziaren kopaliny użytecznej
i skały płonnej,

−

wzbogacanie wykorzystujące różnice współczynnika tarcia,

−

wzbogacanie wykorzystujące różnice sprężystości ziaren spadających na twardą
lub sprężystą powierzchnię,

−

wzbogacanie grawitacyjne, wykorzystujące różnice gęstości ziaren wchodzących w skład
materiału surowego,

−

wzbogacanie wykorzystujące własności elektrostatyczne i magnetyczne składników
kopaliny surowej,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

wzbogacanie flotacyjne, wykorzystujące różnice własności fizykochemicznych
powierzchni ziaren,

−

wzbogacanie wykorzystujące własności optyczne, radiometryczne, biologiczne
i chemiczne składników kopaliny surowej.
Na podstawie podanych już technologii procesów przeróbczych wyróżnia się:

−

wzbogacanie wstępne w przodkach eksploatacyjnych

−

wzbogacanie ręczne (w zakładach przeróbczych),

−

wzbogacanie grawitacyjne,

−

wzbogacanie magnetyczne (elektromagnetyczne) i elektrostatyczne,

−

wzbogacanie flotacyjne,

−

inne metody wzbogacania, do których zalicza się wzbogacanie według kształtu i wymiaru
ziaren, różnicy współczynnika tarcia, sprężystości itp., wzbogacanie optyczne,
radiometryczne, ogniowe, biologiczne i chemiczne.

Wzbogacanie grawitacyjne

Metody wzbogacania mechanicznego oparte są na różnicy gęstości ziaren kopaliny

użytecznej i zanieczyszczającej  ją ziaren skały płonnej, stąd też wywodzi się określenie tych
metod  wspólną  nazwą  wzbogacania  grawitacyjnego.  Proces  technologiczny  wzbogacania
grawitacyjnego  może  być  prowadzony  w  ośrodku  powietrznym,  wodnym  lub  w  cieczach
ciężkich.  Dobór  ośrodka,  w  którym  przebiegać  będzie  proces  wzbogacania,  zależy  przede
wszystkim od stopnia trudności wzbogacania surowej kopaliny użytecznej oraz od wielkości
gęstości rozdziału pomiędzy koncentratem a odpadami.

W ośrodku powietrznym można wzbogacać kopaliny surowe, łatwo wzbogacalne i suche,

przy czym gęstość rozdziału pomiędzy koncentratem a odpadami nie powinna być zbyt duża
(np. około 1,6 g/cm

Założenia tego rodzaju są podyktowane bardzo małą gęstością ośrodka, w którym

przebiega proces wzbogacania. Gęstość powietrza wynosi υ = 0,00123 g/cm

. Wzrost

zawartości  przerostów  w  materiale  surowym,  powodujący  równoczesny  wzrost  stopnia
trudności  wzbogacania,  wymaga  zastosowania  ośrodka  wzbogacającego  o  wyższej  gęstości.
Takim  ośrodkiem  jest  woda,  której  gęstość  jest równa  jedności.  W  ośrodku  wodnym  można
wzbogacać  surowe  kopaliny  użyteczne,  dla  których  gęstość  rozdziali  jest  wysoka
(2,2 do 2,6 g/cm

), a więc również do wzbogacania rud. Kopaliny użyteczne o wysokim

stopniu trudności wzbogacania wzbogaca się prawie wyłącznie w cieczach ciężkich, których
gęstość dostosowuje się do gęstości rozdziału wymaganego w procesie technologicznym.

Biorąc pod uwagę opisany zakres stosowania poszczególnych metod wzbogacania

grawitacyjnego, można je uszeregować w następujący sposób:

−

wzbogacanie w ośrodku powietrznym,

−

wzbogacanie w ośrodku wodnym,

−

wzbogacanie w cieczach ciężkich.

Wzbogacalniki powietrzne

We wzbogacalniku powietrznym nadawę rozdziela się na ziarna użyteczne i płonne we

wznoszącym (stoły powietrzne) lub pulsującym prądzie powietrza (wialniki)

Wzbogacalnik powietrzny systemu Kirkup (rys. 48)

Nadawę do wzbogacalnika doprowadza się szczelnie obudowanym zsypem–1 na

nachylone do poziomu łoże robocze–2 pierwszego przedziału wzbogacania. Łoże robocze jest
wykonane z sita szczelinowego o skośnym przepływie pulsującego strumienia powietrza.
Głównym przewodem–3 doprowadza się powietrze robocze z wentylatora tłoczącego je do
komory powietrznej–4 oraz do komory powietrznej–6, znajdującej się pod łożem roboczym–5

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

drugiego przedziału wzbogacania. Powyżej obu komór powietrznych zabudowane są wirujące
klapy–7,  które  w  równych  odcinkach czasu  zamykają  lub  otwierają  przepływ  dla  strumienia
powietrza  roboczego,  wywołując  w  ten  sposób  jego  pulsujący  przepływ.  Klapy  w obu
komorach przestawione są w stosunku, do siebie o 90 lub 60°. Pulsujący strumień powietrza,
przepływający  przez  łoża  robocze  wzbogacalnika,  powoduje  okresowe  podniesienie  i
rozluzowanie  warstwy  wzbogacanego  materiału.  W  momencie  przymykania  przepływu
strumienia powietrza roboczego następuje rozdział ziarna  materiału surowego, zgodnie z  ich
końcową prędkością opadania.

Rys. 48. Wzbogacalnik powietrzny systemu Kirkup [1 s. 34]

Bezpośrednio na łożu roboczym tworzy się warstwa ziaren o największej gęstości,

a następnie kolejne warstwy ziaren o zmniejszających się gęstościach.

W pierwszym przedziale wzbogacalnika na powierzchni łoża roboczego (w przypadku

wzbogacania  węgla),  tworzy  się  najszybciej  warstwa  odpadów,  która  jest  odprowadza  na
szczeliną  odbiorczą  do obrotowego odbieralnika  skrzydełkowego–8, podającego je  do  zsypu
–9.  Górne  warstwy  wstępnie  rozwarstwionego  materiału  przechodzą  przez  próg  na  łoże
robocze–5  drugiego  przedziału  wzbogacalnika.  W  przedziale  tym  następuje  ostateczne
rozwarstwienie  materiału  na  lekkie  ziarna  i  cięższe  ziarna  produktu  pośredniego.  Produkt
pośredni  odprowadzany  jest  szczeliną  wyładowczą  do  obrotowego  odbieralnika
skrzydełkowego podającego go do zsypu–11. Koncentrat węglowy jest odbierany zsypem–10.
Łoża  robocze  wzbogacalnika  okryte  są  szczelną  osłoną–12  wyposażoną  u  góry  w  odlot–13
powietrza  roboczego.  Powietrze  robocze  unosi  ze  sobą  drobne  ziarna  pyłu,  które  uławia  się
w cyklonach lub uławiaczach innego typu.

Stół powietrzny typu Wedag (rys. 49)

Płyta robocza stołu jest wykonana w postaci ramy odpowiednio wzmocnionej i pokrytej

sitem plecionym lub blachą dziurkowaną. Sita plecione o wymiarach otworów 0,5 do 1,0 mm
stosuje  się  przy  wzbogacaniu  o  uziarnieniu  poniżej  6  mm.  Przy  wzbogacaniu  kruszyw
o uziarnieniu  powyżej  6  mm  stosuje  się  blachy  dziurkowane  o  wymiarze  otworów
od 3 do 5 mm.  Dla  zapewnienia  równomiernego  rozdziału  powietrza  na  całej  powierzchni
roboczej  sita  tuż  pod  jego  powierzchnią  zabudowany  jest  ruszt  szczelinowy,  wykonany
z profilowanych  prętów  o  wysokim  przekroju.  Ruszt  ten  stanowi  równocześnie  konstrukcję
nośną  dla  sita  plecionego  lub  sit  z  blachy  dziurkowanej.  Powierzchnia  robocza  stołu  jest
pokryta  równoległymi  do  siebie  listwami  o  zmniejszającej  się  wysokości  w  kierunku  ruchu

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

warstwy wzbogacanego materiału. Listwy są umocowane skośnie o osi podłużnej stołu.
Powierzchnia robocza nachylona jest w kierunku poprzecznym do osi stołu w stosunku 1:15.

Rys. 49. Stół powietrzny typu Wedag [1, s. 44]

Płyta robocza stołu (1) ustawiona jest na skośnych drążkach wahadłowych (2) na dolnej

ramie nośnej wzbogacalnika. Dla zrównoważenia drgań stołu rama stołu jest powiązana
z ramą nośną elementami sprężystymi (3), ustawionymi pod większym kątem wychylenia od
pionu w porównaniu z wychyleniem drążków (2). Stół jest wprawiany w ruch posuwisto–
zwrotny napędem mimośrodowym (4), połączonym łącznikami napędowymi (5) z ramą płyty.
Powietrze robocze doprowadza się do komór powietrznych (6), dzielących całą powierzchnię
roboczą na szereg sekcji. Podział taki umożliwia równomierny, regulowany dopływ powietrza
roboczego do poszczególnych odcinków stołu.

Komory powietrzne (6) połączone są (parami) elastycznymi workami z dolnymi

komorami  rozdzielczymi,  do  których  doprowadza  się  głównym  przewodem  powietrze
robocze  z  wentylatora.  W  dolnej  części  komór  rozdzielczych  umieszczone  są  przesłony  (7),
regulujące  dopływ  powietrza  do  tych  komór.  Dopływ  powietrza  reguluje  się  dźwigniami
przesuwającymi  górną  przegrodę  po  przegrodzie  dolnej,  zwiększając  lub  zmniejszając
szerokość  szczelin  przepływowych.  Cały  stół  jest  osłonięty  od  góry  okapturzeniem  (8),
ujmującym strumień powietrza roboczego i odprowadzający je do urządzeń uławiających pył.

Koncentrat i produkt pośredni odbierane są do odbieralników zabudowanych wzdłuż

dolnej  podłużnej  krawędzi  stołu,  odpady  natomiast  odbierane  są  odbieralnikiem
zabudowanym  na  końcu  stołu  równolegle  do  jego  krawędzi  poprzecznej.  Nadawę  na  stół
doprowadza  się  zsypem  umieszczonym  ponad  powierzchnią  roboczą  stołu  od  strony  jego
napędu. Na stołach tego typu wzbogaca się węgiel surowy o uziarnieniu do 60 mm, uprzednio
rozklasyfikowany w wąskich klasach ziarnowych.

Urządzenia do flotacji
Flotowniki

W wielu procesach przemysłowych zachodzi konieczność wydzielania fazy stałej z wody

lub roztworu wodnego. Z zagadnieniami tymi spotykamy się w wielu dziedzinach związanych
z  inżynierią  chemiczną  i  inżynierią  środowiska.  Z  problemem  tym  mamy  także  często  do
czynienia w przeróbce surowców mineralnych, gdzie większość procesów przeprowadza się
w wodzie. Produkty końcowe operacji głównych  (np. wzbogacania) otrzymywane  są  bardzo
często  w  stanie  zawiesiny  wodnej  natomiast  przedmiotem  sprzedaży  mogą  być  wyłącznie
produkty odwodnione. Zachodzi zatem konieczność poddania zawiesin produktów procesowi

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

odwodnienia, który z punktu widzenia inżynierii chemicznej jest procesem rozdziału
(separacji) faz: ciekłej od stałej.

Z drugiej strony woda po jej użyciu, przed skierowaniem jej ponownie do obiegu

technologicznego lub odprowadzeniem do otaczającego środowiska, wymaga oczyszczenia co
często  sprowadza  się  do  wydzielenia  zawieszonych  w  niej  cząstek  stałych.  Zabieg  taki
nazywamy  klarowaniem  wód.  Separacja  dużych,  o  rozmiarach  milimetrowych,  cząstek
(ziaren)  ciała  stałego  z  wody  jest  operacją  prostą  i  zwykle  wykonuje  się  ją  na  sitach.
Trudniejszym  procesem  jest  wydzielanie  ziaren  drobnych  np.  o  średnicach  mniejszych  od
około  100  µm  (0,1 mm);  do  ich  usuwania  z  wody  stosuje  się  sedymentację  lub  filtrację
próżniową  lub  bardziej  wydajną  filtrację  ciśnieniową.  Gdy  jednak  wielkość  cząstek  jest
mniejsza od 1 µm (mówimy wówczas o cząstkach o rozmiarach koloidalnych), proces filtracji
przebiega  bardzo  opornie  z  powodu  małej  porowatości  osadu,  zaś  sedymentacja  często  jest
niemożliwa,  ponieważ  tak  bardzo  drobne  cząstki  nie  podlegają  działaniu  sił  grawitacji  gdyż
przewyższają  je  siły  translacyjne  Browna.  W  takich  przypadkach  dla  umożliwienia
lub podwyższenia  skuteczności  procesu  filtracji  czy  sedymentacji  wprowadza  się  do
zawiesiny  specjalne  substancje  chemiczne  powodujące  agregację  bardzo  drobnych  ziaren.
Zagregowane  cząstki  zachowują  się  jak  ziarenka  większych  rozmiarów,  zatem  szybciej
i łatwiej  opadają  (sedymentują)  tworząc  na dnie  osady,  które  można  zdekantować (zlewanie
cieczy  z  nad  osadu),  lub  tworząc  porowate  osady,  łatwo  poddające  się  filtracji.  Agregacja
cząstek może opiera się na dwóch odmiennych zjawiskach koagulacji i flokulacji. Koagulacja
jest to proces polegający na łączeniu pojedynczych cząstek fazy stałej w agregaty co prowadzi
do  wytrącenia  się  ich  w  formie  osadu  w  wyniku  dodania  do  zawiesiny  elektrolitów
nieorganicznych  obniżających  potencjał  elektrokinetyczny  cząstek.  Zachodzi  wtedy
ścieśnienie  rozmytej  części  tzw.  podwójnej  warstwy  elektrycznej,  istniejącej  wokół  cząstek
w roztworze,  co  ułatwia  ich  zbliżenie  na  odległość  oddziaływania  sił  van  der  Waalsa-
-Londona i wzajemne przyciąganie się.

Cząstka ciała stałego znajdująca się w cieczy polarnej jaką jest woda, posiada ładunek

elektryczny,  który  może  pochodzi  z  dysocjacji  grup  znajdujących  się  bezpośrednio  na
powierzchni minerału lub też z adsorbcji tzw. jonów potencjałotwórczych. Obecność ładunku
na  powierzchni  cząstki  powoduje  powstanie  wokół  niej  elektrycznej  warstwy  podwójnej.
Warstwa  ta  składa  się  z  warstwy  jonów  zaadsorbowanych  na  powierzchni  ziarna  (warstwa
zwarta)  oraz  rozmytej  warstwy  przeciwjonów  pochodzących  z  roztworu  (warstwa  rozmyta)
Substancje chemiczne powodujące koagulację nazywamy koagulantami.

Jako koagulanty stosuje się najczęściej roztwory Ca(OH)

, NaCl, FeCl

, Al

(SO

)

itp.

Proces  koagulacji  można  stosowa  do  klarowania  bardzo  drobnych  cząstek  ciała  stałego
o rozmiarach np. mniejszych od 0.1 µm i rozcieńczonych zawiesin. Na skoagulowane cząstki
zaczynają  działać  siły  grawitacji  powodując  ich  opadanie  i  po  dekantacji  mogą  by  usunięte
jako  osad  cząstek  ciała  stałego.  Z  takim przypadkiem  mamy do czynienia  np.  w  technologii
uzdatniania (oczyszczania) wody komunalnej.

Powszechniej stosowanym i znacznie bardziej wydajnym sposobem agregacji cząstek

i przyspieszania ich sedymentacji jest flokulacja. Flokulacja jest to proces tworzenia
agregatów z cząstek fazy stałej na drodze oddziaływania i wiązania ich powierzchni za
pośrednictwem

zaadsorbowanego

niej

makrocząsteczki

specjalnego

związku

polimerowego. Wiązania pomiędzy poszczególnymi cząstkami  fazy  stałej  w tym procesie  są
silniejsze  niż  w  przypadku  koagulacji.  Substancje  chemiczne  wywołujące  flokulację
nazywamy  flokulantami.  Jako  flokulanty  stosuje  się  związki  polimerowe  zarówno
pochodzenia  naturalnego  (np.  skrobia,  żelatyna)  jak  i  syntetyczne.  Jako  flokulanty
syntetyczne  najczęściej  stosuje  się  poliakrylamidy,  kwasy  poliakrylowe,  tlenek  polietylenu,
kwasy  poliakrylowe,  tlenek  polietylenu,  alkohol  poliwinylowy  i  ich  pochodne.  Związki  te
muszą  by  rozpuszczalne  w  wodzie,  ich  ciężar  cząsteczkowy  jest  wysoki  (ponad  milion

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

g/mol),  a  długość  cząsteczki  na  tyle  duża  aby  polimer  mógł  jednocześnie  ulegać  sorpcji  na
kilku  ziarnach  ciała  stałego.  Powstałe  ciężkie  i  porowate  agregaty  zwane  flokułami,  które
zaczynają  być  posłuszne  siłom  grawitacji  i  zaczynają  opadać,  a  prędkość  ich  sedymentacji
opisuje prawo Stokesa. Opadające flokuły tworzą porowaty osad o dużej objętości. Flokuły te
można  oddzielić  od  wody  za  pomocą  sit,  filtracji  czy  dekantacji.  Spotykane  w  praktyce
przemysłowej  zawiesiny  są  tak  różnorodne,  że  konieczne  jest  stosowanie  różnych
flokulantów. Produkuje  się  flokulanty o ciężarach cząsteczkowych od  jednego do kilkunastu
milionów g/mol o charakterze anionowym, kationowym lub obojętnym. Flokulanty anionowe
są szczególnie  przydatne  przy  klarowaniu  i odwadnianiu  zawiesin  mineralnych  w  ośrodkach
z odczynem  zasadowym  lub  obojętnym.  Flokulanty  obojętne  mają  najszersze  zastosowanie
zarówno  w  przeróbce  kruszyw,  soli  i  rud.  Flokulanty  kationowe  używane  są  przede
wszystkim do klarowania zawiesin  substancji organicznych.  Można  je  stosować do zawiesin
charakteryzujących się odczynem kwaśnym (np. w metalurgii).

Flokulanty znalazły szerokie zastosowanie wszędzie tam gdzie w procesach

technologicznych operujemy wodą a zatem w górnictwie, metalurgii, przemyśle chemicznym,
papiernictwie,  cukrownictwie  i  innych  dziedzinach  przemysłu  spożywczego,  gospodarce
komunalnej  (woda  pitna),  itd.  Proces  flokulacji  ma  zastosowanie  w  następujących
dziedzinach  górnictwa:  przy  oczyszczaniu  zasolonych  wód  po  przeróbce  wielu  surowców
mineralnych  np.  po  płukaniu  piasków  i  kruszyw,  przy  oczyszczaniu  wód  technologicznych
zanieczyszczonych  produktami  wzbogacania  w  przeróbce  kruszyw,  rud  miedzi,  cynku
i ołowiu,  żelaza,  siarki.  Przy  odwadnianiu  produktów  wzbogacania,  dodatek  flokulanta
powoduje  przyspieszenie  sedymentacji  i  w  konsekwencji  pozwala  na  znaczne  zmniejszenie
objętości  osadników  tj.  urządzeń,  w  których  ten  proces  jest  przeprowadzany.  Cechą
znamienna tego procesu jest to, że niewielki dodatek flokulanta np. 0,5 g/m³ zawiesiny może
przyspieszyć  prędkość  sedymentacji  dziesięcio  czy  nawet  dwudziestokrotnie  przy
selektywnym rozdziale dwóch różnych substancji mineralnych rozproszonych w zawiesinie.

Jeżeli zawiesina wodna zawiera więcej niż jeden składnik mineralny, to poprzez

odpowiedni  dobór  polimeru  –  flokulanta,  który  będzie  selektywnie  sorbować  się  tylko  na
jednym  rodzaju  ziaren,  można  doprowadzi  do  selektywnej  flokulacji.  Rozdział
sflokulowanego  składnika  od  pozostałości  (woda  +  pozostałe  składniki)  dokonuje  się  przez
przelewanie.  Flokulacja  selektywna  jest  zatem  jedną  z  metod  wzbogacania  ziaren  bardzo
drobnych.

Proces flotacji kruszyw wymaga następujących urządzeń:

−

urządzenia przygotowujące odczynnik flotacyjny,

−

dozowniki,

−

urządzenia przygotowujące zawiesinę mułu,

−

maszyny flotacyjne.
Urządzenia te zapewnić prawidłowy kontakt ziarna kruszyw z odczynnikiem

flotacyjnym,

zapobiegać

sedymentacji

zawiesiny,

zapewnić

prawidłowy

stopień

napowietrzenia  i  dyspersję  powietrza,  zwiększyć  do  maksimum  prawdopodobieństwo
powstania  i  trwałości  zespołu  ziarno  –  pęcherzyk  zapewnić  powstanie  dobrze
zmineralizowanej  piany  zapewnić  prawidłowy  odbiór  piany.  Przygotowanie  nadawy  ma  na
celu  dokładne  uśrednienie  nadawy,  dobry  kontakt  odczynników  z  ziarnami  flotowanymi,
wstępne  napowietrzenia  nadawy  i  polepszenie  kinetyki  flotacji  już  w  początkowej  części
flotownika  Wstępne  fizykochemiczne  przygotowanie  nadawy  przed  flotacją  ma  na  celu
rozprowadzenie  odczynników  w  całej  objętości  zawiesiny  flotacyjnej,  danie  czasu  na
adsorpcję zbieraczy  na  powierzchni ziaren  i zdyspergowanie  zawiesiny. Czasami  stosuje  się
też  wstępne  napowietrzenie  nadawy  przez  wprowadzenie  powietrza  do  urządzenia
kondycjonującego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Flotowniki

Flotowniki dzieli się ze względu na sposób podawania powietrza na:

−

maszyny mechaniczne – subaeracyjbe, w których zespół aeracyjno-dyspersyjny, złożony
z wirnika i statora zasysa i agituje zawiesinę flotacyjną oraz dysperguje w niej powietrze
zassane z atmosfery,

−

maszyny pneumomechaniczne, w których zespół aeracyjno-dyspersyjny agituje
mieszaninę flotacyjną i dysperguje w niej powietrze doprowadzone z zewnątrz pod
ciśnieniem,

−

maszyny  pneumatyczne,  w  których  nie  ma  mechanizmu  wirującego  a  do  dyspersji
powietrza  w  zawiesinie  służą  urządzenia  zwane  aeratorami.  Powietrze  doprowadza  się
z zewnątrz pod ciśnieniem albo jest zasysane z atmosfery.
Poza tym są jeszcze maszyny o specjalnej budowie jak na przykład:

−

próżniowe – powietrze wydziela się z roztworu pod wpływem zmniejszonego ciśnienia

−

z chemicznym wytwarzaniem gazu – zakwaszanie np. węglanów, elektroliza.
Ze względu na budowę wyróżnia się maszyny: komorowe, korytowe, kolumnowe.
Funkcje flotowników:

−

ciągłe mieszanie pulpy flotacyjnej i dyspergowanie ziaren mineralnych,

−

nasycanie pulpy powietrzem,

−

wytworzenie względnie spokojnej strefy dla wznoszenia się zmineralizowanych
pęcherzyków,

−

odbiór produktu pianowego i komorowego.

Komora flotacyjna

Komora flotownika zbudowana jest w postaci cylindrycznego zbiornika z dnem płaskim.

W części centralnej dna komory umieszczono komorę odpadową, która połączona jest ze skrzynką
odpadową wyposażoną w zawory grzybkowe. W górnej części komory znajdują się promieniowo
rozmieszczone rynny produktu pianowego, połączone z zewnętrzną rynną zbiorczą. Zewnętrzna
rynna zbiorcza produktu pianowego obejmuje cały obwód komory flotownika. Wewnątrz komory,
w jej górnej części, znajduje się zamknięta komora nadawcza, która zapewnia równomierne
wprowadzenie nadawy do flotownika.

Komora flotownika i jej elementy stykające się z pulpą zabezpieczone są antykorozyjnie grubą

powłoką  epoksydowo  –  akrylową.  Skrzynka  odpadowa  w  części  podlegającej  erozji
wykonana  jest  ze  stali  odpornej  na  ścieranie.  Ściany  wewnętrzne  komory  mogą  być
zabezpieczone  wykładziną  stalową,  polimerową  lub  ceramiczną,  natomiast  dno  komory
trudnościeralną wykładziną ceramiczną.

Aerator

Zadaniem aeratora jest mieszanie pulpy w całej objętości komory, dyspergowanie

powietrza  tłoczonego  do  flotacji  oraz  wytworzenie  wewnętrznej  cyrkulacji  pulpy
o odpowiedniej  intensywności  i  konfiguracji.  Aerator  składa  się  z  wirnika  i  uspokajacza.
Wirnik osadzony  jest  na  dolnym  kołnierzu  drążonego wału  za  pomocą  połączeń  śrubowych.
Podstawa  uspokajacza  osadzona  jest  centralnie  na  dnie  komory  za  pomocą  klinów.
Do podstawy mocowane są segmenty uspokajacza za pomocą połączeń śrubowych. Elementy
aeratora  chronione  są  przed  erozją  trudnościeralną  powłoką,  gwarantującą  pięcioletnią
poprawną pracę.

System stabilizacji i regulacji pracy flotownika

System składa się z układu stabilizacji i regulacji przepływu powietrza do aeratora oraz

układu stabilizacji i regulacji poziomu pulpy w komorze. Układ stabilizacji i regulacji ilości
powietrza zbudowany jest z miernika natężenia przepływu powietrza, manometru,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przepustnicy  wraz  z  siłownikiem  pneumatycznym  z  pozycjonerem.  Układ  stabilizacji
i regulacji  poziomu  pulpy  zbudowany  jest  z  ultradźwiękowego  miernika  poziomu  pulpy,
zespołu  wykonawczego  składającego  się  z  pneumatycznego  siłownika  z  pozycjonerem,
połączonego  z  zaworem  zaciskowym.  Dla  pojedynczej  maszyny  flotacyjnej  stosowany  jest
regulator  mikroprocesorowy,  dwukanałowy.  Zmiana  wartości  zadanych  (poziomu  i  ilości
powietrza) dla układów regulacji odbywa się z pulpitu regulatora.

Zakłady przeróbcze
Przeróbka mechaniczna surowców kamiennych

Przeróbka mechaniczna surowców kamiennych (kamienia łamanego) na materiały

kamienne odbywa się w zakładach przetwórczych, które najczęściej mieszczą się w pobliżu
kopalni odkrywkowej.

Materiały kamienne mają zastosowanie w przemyśle budowlanym, hutniczym,

cementowo – wapienniczym, energetycznym, chemicznym itd. Z tego względu we
wszystkich zakładach przeróbki mechanicznej następuje rozdrobnienie kamienia łamanego.

Rozdrabianie dzieli się na :

−

wstępne – pierwszego stopnia → kruszarkami szczękowymi,

−

średnie i drobne – drugiego i trzeciego (i dalszego) stopnia kruszarkami stożkowymi,
kruszarkami udarowymi i innymi.
Ze względu na różne, docelowe zastosowanie kruszyw i surowców mineralnych

nowoczesny zakład przetwórczy jest wyposażony w maszyny i urządzenia umożliwiające
wielostopniowe rozdrabianie surowców, przemywanie niektórych klas ziarnowych w celu
uwolnienia od zanieczyszczeń, uszlachetnianie kruszyw w cieczach ciężkich, kilkustopniowe
przesiewanie, dodatkowe suszenie oraz klasyfikację aerodynamiczną produktów końcowych.

Graficzny obraz kolejności procesów przeróbczych, obiegu materiału surowego,

produktów wzbogacania przedstawia się na schematach technologicznych – rysunkach
technicznych. Na schematach przedstawia się:

−

maszyny i urządzenia przeróbcze w postaci umownych symboli, zbliżonych kształtem do
rzeczywistych,

−

obieg surowca, produktów wzbogacania w postaci linii, a kierunek ruchu oznacza się
strzałkami,

−

rozstaw w pionie symboli nakreślonych na schemacie taki, jak rozmieszczenie w pionie
zakładu przeróbczego.
Schematy przeróbcze stanowią podstawę do zaprojektowania zakładu, do kontroli

i uzupełniania zmian przebiegu procesu przeróbczego.

Schematy przeróbcze mogą być:

−

Ilościowe i wtedy obrazują ilościowy rozdział surowca na kolejne produkty wzbogacania.
Rysuje się je w postaci rozchodzących lub łączących się wstęg Szerokość wstęg
odpowiada procentowemu rozdziałowi materiału na poszczególne produkty wzbogacania.
Ilości tych produktów podaje się w t/h. Nie podaje się symboli maszyn i urządzeń,

−

Jakościowe  obrazują  kolejne  procesy  przeróbcze  z  podaniem  rodzaju  i  wymiarów
otrzymywanych  produktów,  ich  drogi  obiegu,  drogi  obiegu  czynnika  wzbogacającego
(gdy  go  zastosowano)  i  jego  ilości.  Wykreśla  się  jedynie  symbolowo  podstawowe
maszyn i urządzenia tak, aby jednoznacznie odczytywać pełną technologię przeróbki.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Wymień roboty wchodzące w skład rozdrabiania skał?
2. Na czym polega kruszenie skał?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3.  Jak dzielimy kruszarki?
4.  Do czego służą kruszarki?
5.  Do czego służą maszyny do przesiewania?
6.  Jak dzielimy sita?
7.  Do czego służą klasyfikatory?
8.  Jak działają urządzenia do wzbogacania?
9.  Jak działają flotowniki?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie dokumentacji techniczno-ruchowej rozróżnij rodzaje kruszarek.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z informacjami zawartymi w materiale nauczania,
2)  odszukać potrzebne dane w dokumentacji techniczno-ruchowej kruszarek,
3)  rozróżnić rodzaje kruszarek,
4)  zapisać informacje w zeszycie,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

zeszyt do ćwiczeń,

−

dokumentacja techniczno-ruchowa kruszarek,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

Ćwiczenie 2

Na podstawie dokumentacji techniczno ruchowej zapoznaj się z obsługą kruszarek.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z informacjami zawartymi w materiale nauczania,
2)  odszukać potrzebne dane w dokumentacji techniczno-ruchowej kruszarki,
3)  określić zasady obsługiwania kruszarek,
4)  zapisać informacje w zeszycie,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

zeszyt do ćwiczeń,

−

dokumentacja techniczno-ruchowa,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Na podstawie dokumentacji techniczno-ruchowej przesiewacza dobierz wielkość sit.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z informacjami zawartymi w materiale nauczania,
2)  odszukać potrzebne dane w dokumentacji techniczno-ruchowej przesiewacza,
3)  dobrać wielkość sit,
4)  zapisać informacje w zeszycie,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

zeszyt do ćwiczeń,

−

dokumentacja techniczno-ruchowa,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

Ćwiczenie 4

Na podstawie dokumentacji techniczno-ruchowej zapoznaj się z obsługą urządzeń do

wzbogacania kruszyw.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z informacjami zawartymi w materiale nauczania,
2) odszukać potrzebne dane w dokumentacji techniczno-ruchowej urządzeń do wzbogacania

kruszyw,

3)  określić zasady obsługiwania urządzeń do wzbogacania kruszyw,
4)  zapisać informacje w zeszycie,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

zeszyt do ćwiczeń,

−

dokumentacja techniczno-ruchowa urządzeń do wzbogacania kruszyw,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) rozróżnić kruszarki?



2) rozróżnić urządzenia do wzbogacania kruszyw?



3) rozróżnić urządzenia do wzbogacania kruszyw?



4) dobrać wielkości sit w przesiewaczach?



5) rozróżnić urządzenia flotacji?



6) objaśnić schemat zakładu przeróbczego?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1.  Przeczytaj uważnie instrukcję.
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4.  Test  zawiera  20  zadań  o  różnym  stopniu  trudności.  Wszystkie  zadania  są  zadaniami

wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi – zaznacz prawidłową

odpowiedź znakiem X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć
kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową).

6. Test składa się z dwóch części o różnym stopniu trudności: I część – poziom

podstawowy, II część – poziom ponadpodstawowy

7. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego

rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. Trudności mogą
przysporzyć Ci zadania: 16 – 20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe.
Przeznacz na ich rozwiązanie więcej czasu.

9. Czas trwania testu – 45 minut.
10. Maksymalna liczba punktów, jaką można osiągnąć za poprawne rozwiązanie testu

wynosi 20 pkt.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Obróbka trakowa bloków kamiennych polega na

a)  przecinaniu termicznym bloków skalnych.
b)  przecinaniu mechanicznym bloków skalnych.
c)  wyrównywaniu bloków skalnych.
d)  polerowaniu bloków skalnych.

2. Właściwości naturalne skał wykorzystywane przy dzieleniu bloków skalnych to

a)  twardość.
b)  ciężar właściwy.
c)  łupliwość.
d)  połysk.

3. Minerał skalny korund służy jako

a)  składnik farb i lakierów.
b)  składnik narzędzi tnących.
c)  składnik środków impregnujących.
d)  element koparki.

4. Minimalne grubości surowych płyt z granitu uzyskanych w wyniku cięcia na trakach

wg normy BN–84/6740–03 wynoszą
a)  0,5 – 1 cm.
b)  1 – 1,5 cm.
c)  3 – 4 cm.
d)  2 cm.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. Przecinarki hydrodynamiczne służą do rozcinania bloków na płyty za pomocą

a)  palnika.
b)  lasera.
c)  strumienia wody.
d)  piły.

6. Do wad traków linowych należy

a)  zła jakość powierzchni przecięcia.
b)  brak możliwości rozcinania wysokich bloków.
c)  zagrożenie  dla  obsługi  i  otoczenia  w  przypadku  pęknięcia  liny  poruszającej  się

z dużą prędkością.

d) brak możliwości seryjnej produkcji elementów.

7. Do zalet traków jednotarczowych zalicza się

a)  niską energochłonność.
b)  dużą wydajność cięcia.
c)  małą wodochłonność procesu.
d)  nieograniczoną wysokość rozcinanych bloków.

8. Twardości minerałów używanych jako elementy tnące pił, dłut itp. są podawane w skali

a)  Bernesa.
b)  Moro.
c)  Fahrenheita.
d)  Mohsa.

9. Szlifowanie powierzchni surowych płyt polega na

a)  nacinaniu pod kątem.
b)  rzeźbieniu.
c)  malowaniu.
d)  nadawaniu połysku powierzchni bloku.

10. Polerowanie polega na nadaniu powierzchni odpowiedniej gładkości. Dopuszczalna

odchyłka może wynosić
a)  2,5–20 mm.
b)  1–1,5 cm.
c)  2,5–20 µm.
d)  0,5–1 cm.

11. Pod pojęciem przeróbka mechaniczna kopaliny rozumiemy zespół czynności mających

na celu
a)  wyłącznie rozdrobnienie kopaliny.
b)  oddzielenie skały kopaliny użytecznej od skały płonnej.
c)  wyłącznie odwodnienie kopaliny.
d)  określenie wielkości i ilości kopaliny.

12. Procesy, które nie wchodzą w skład operacji przeróbczych to

a)  odwadnianie.
b)  rozdrabianie.
c)  suszenie.
d)  wydobywanie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13. Wadą kruszarek udarowych jest

a)  wysoki stopień zużycia narzędzi kruszących.
b)  wysokie koszty utrzymania.
c)  niska odporność na ścieranie elementów kruszących.
d)  trudna konserwacja.

14. Duże trudności przy czyszczeniu sit sprawiają

a)  węgle suche.
b)  piaski grube.
c)  węgle maziste.
d)  żwiry.

15. W technologii procesów wzbogacania wykorzystuje się różne własności fizyczne

i fizykochemiczne

ziaren

kopaliny

użytecznej.

przypadku

wzbogacania

grawitacyjnego wykorzystuje się różnice
a)  połysku ziaren.
b)  gęstości ziaren.
c)  sprężystości ziaren.
d)  współczynnika tarcia.

16. Odpady i szlamy powstające podczas pracy obrabiarek powinny być na bieżąco

odprowadzane z pomieszczenia lub hali fabrycznej
a)  bezpośrednio do rzeki.
b)  bezpośrednio do kanalizacji ogólnospławnej.
c)  bezpośrednio do wyrobiska.
d)  na składowisko recyklingu.

17. Proces wykorzystywany przy flotacji to

a)  sedymentacja.
b)  grawitacja.
c)  hermetyzacja.
d)  hydratacja.

18. Przeróbka rozdrobnionego węgla mokrego w maszynach i urządzeniach do klasyfikacji

mechanicznej polega na
a)  wyłącznie rozdrobnieniu.
b)  wyłącznie klasyfikacji.
c)  rozdrobnieniu i klasyfikacji.
d)  wyłącznie rozdrobnieniu i wysuszeniu.

19. Klasyfikator stożkowy pracuje w oparciu o zasadę

a)  wznoszenia pod wpływem wody.
b)  opadania swobodnego.
c)  wznoszenia strumieniem powietrza.
d)  opadania pod wpływem strumienia azotu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ……………………………………………………..

Użytkowanie maszyn i urządzeń do obróbki kamienia

Zakreśl poprawną odpowiedź

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

1. Blaschke S.: Przeróbka mechaniczna kopalin, cz. I Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1982
2. Chrząszczewski W.: Obróbka Mechaniczna i obrabiarki do kamienia h.g. BRAUNE

Jawor 2004

3.  Grzelak E.: Kruszywa mineralne, poradnik. COIB, Warszawa 1995
4.  Łuszczkiewicz A., Flokulacja zawiesin mineralnych
5.  Onderka Z., Bugesz J., Kwiecień Z.: Bezpieczeństwo pracy w górnictwie odkrywkowym,

Wydawnictwo AGH, Kraków 1988

6.  Poradnik Górnictwa Odkrywkowego, Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1968
7.  Rączkowski B., BHP w praktyce. ODiDK Sp. z o.o., Gdańsk 2004
8.  Turowicz T.: Kamieniarstwo – poradnik. Związek Izb Rzemieślniczych 1977

Materiały informacyjne oraz zasoby internetowe firm:
9.  www.achilli.com
10.  www.barsanti.it
11.  www.bidese.com
12.  www.breton.it
13.  www.caumineral.org.ge
14.  www.ghines.com
15.  www.imn.gliwice.pl
16.  www.karldahm.com
17.  www.kolb.de
18.  www.makron.fi
19.  www.mcdiam.com.pl
20.  www.promasz.pl
21.  www.pspengineering.cz
22.  www.resato.com
23.  www.simec.it
24.  www.sslmach.com
25.  www.thibaut.fr
26.  www.urda.pl
27.  Materiały do wykładów z  flotacji dla  studentów specjalności Przeróbka  Kopalin Stałych

Politechniki Śląskiej Semestr VII Katedra Przeróbki Kopalin i Utylizacji Odpadów

28. Materiały do wykładów z klasyfikacji hydraulicznej i powietrznej Politechniki

Wrocławskiej