Gornik_odkrywkowej_eksploatacji_zloz_711[03].Z3.05

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

Klasyfikacja surowców kamieniarskich

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

Obróbka kamienia

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

Narzędzia i przyrządy kamieniarskie

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

Przeróbka termiczna surowców skalnych

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

Rodzaje i charakterystyka paliw

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

Technologia produkcji wapna, cementu i gipsu

4.6.1. Materiał nauczania

4.6.2. Pytania sprawdzające

4.6.3. Ćwiczenia

4.6.4. Sprawdzian postępów

Zastosowanie przetworzonych materiałów skalnych

4.7.1. Materiał nauczania

4.7.2. Pytania sprawdzające

4.7.3. Ćwiczenia

4.7.4. Sprawdzian postępów

Ochrona środowiska i warunki bezpiecznej pracy przy produkcji
wapna, cementu i gipsu

4.8.1. Materiał nauczania

4.8.2. Pytania sprawdzające

4.8.3. Ćwiczenia

4.8.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Niniejszy poradnik ma za zadanie pomóc Ci przyswoić wiedzę z zakresu wykonywania

robót przygotowawczych i eksploatacyjnych w kopalniach odkrywkowych.

Poradnik ten zawiera:

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

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

2. Cele kształcenia tej jednostki modułowej.
3. Materiał nauczania (rozdział 4) umożliwiający samodzielne przygotowanie się

do wykonania ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianów. Do poszerzenia wiedzy wykorzystaj
wskazaną literaturę, czasopisma oraz inne źródła informacji. Poradnik obejmuje on
również ćwiczenia, które zawierają:

−

wykaz materiałów, narzędzi i sprzętu potrzebnych do realizacji ćwiczenia,

−

pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia,

−

sprawdzian teoretyczny,

−

sprawdzian umiejętności praktycznych.

4. Przykładowe zadania oraz zestaw pytań sprawdzających Twoje opanowanie wiedzy

i umiejętności  z  zakresu  całej  jednostki.  Zaliczenie  tego  ćwiczenia  jest  dowodem
osiągnięcia  umiejętności  praktycznych  określonych  w  tej  jednostce  modułowej.
Wykonując  sprawdzian  postępów  powinieneś  odpowiadać  na  pytanie  TAK  lub  NIE,
co  oznacza,  że  opanowałeś  materiał  albo  posiadasz  jeszcze  luki  w  swojej  wiedzy
i  nie  w  pełni  opanowałeś  umiejętności.  Jeżeli  masz  trudności  ze  zrozumieniem  tematu
lub  ćwiczenia,  to  poproś  nauczyciela  lub  instruktora  o  wyjaśnienie  i  ewentualne
sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność.

Po opanowaniu programu jednostki modułowej, nauczyciel sprawdzi poziom Twoich

umiejętności  i  wiadomości.  Otrzymasz  do  samodzielnego  rozwiązania  test  pisemny  oraz
zadanie praktyczne. Nauczyciel oceni oba sprawdziany i na podstawie określonych kryteriów
podejmie  decyzję  o  tym,  czy  zaliczyłeś  program  jednostki  modułowej.  Poradnik  nie  jest
podręcznikiem,  zawierającym  kompletną  wiedzę  związaną  z  tym  zawodem.  Aby  zdobyć
więcej  interesujących  Cię  informacji,  musisz  sięgnąć  do  przedstawionych  pozycji  literatury,
czasopism  i  najszybciej  aktualizowanych  fachowych  stron  internetowych.  Pamiętaj,
że przedstawiony tu wykaz literatury nie jest czymś stałym i w każdej chwili mogą pojawić
się na rynku nowe pozycje.

Technologia eksploatacji złóż
Tednostka modułowa: „Wykonywanie robót przygotowawczych i eksploatacyjnych”,

której treści poznasz, jest jednym z modułów koniecznych do zapoznania się z procesem
zarządzania odkrywkowymi złożami kopalin, co ilustruje schemat 1.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów

bezpieczeństwa i higieny pracy, instrukcji przeciwpożarowych i zasad ochrony środowiska
naturalnego, wynikających z charakteru wykonywanych prac. Przepisy te poznasz podczas
trwania nauki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

711 [ 03].Z3

Technologia eksploatacji złóż

711[03].Z3.05

Przetwarzanie

kopalin

711[03].Z3.01

Rozpoznawanie

i udostępnianie złóż

odkrywkowych

711[03].Z3.02

Wykonywanie robót

przygotowawczych

i eksploatacyjnych

711[03].Z3.04

Wykonywanie zwałowania

i rekultywacji

711[03].Z3.03

Transportowanie urobku

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć:

−

organizować stanowisko pracy,

−

stosować podstawowy sprzęt ochrony osobistej,

−

stosować ogólne zasady bhp, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska,

−

posługiwać się podstawowymi narzędziami i sprzętem pomocniczym,

−

znajdować informacje w różnych źródłach,

−

selekcjonować, porządkować i przechowywać informacje,

−

obserwować zjawiska fizyczne,

−

dokumentować podjęte działania,

−

rozpoznawać makroskopowo minerały oraz określać ich przynależność do danej grupy,

−

definiować pojęcie skały oraz określać procesy skałotwórcze,

−

charakteryzować różne typy skał pod względem ich składu mineralogicznego
i właściwości fizycznych,

−

określać strukturę i teksturę i badać właściwości fizyczne skał,

−

rozpoznawać główne rodzaje skał magmowych, osadowych i metamorficznych
występujących w warunkach naturalnych odsłonięć i w wyrobiskach górniczych,

−

wskazywać miejsca występowania skał w Polsce,

−

objaśnić wpływ warunków powstawania i zalegania skał na ich właściwości.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

rozpoznać i sklasyfikować surowce kamieniarskie oraz określić fakturę elementów
kamiennych i wady kamienia blocznego,

−

rozróżnić podstawowe czynności przy obróbce kamienia,

−

zastosować narzędzia i przyrządy kamieniarskie,

−

scharakteryzować proces mechanicznej przeróbki kopalin oraz sporządzać schematy
procesu jakościowego i ilościowo– jakościowego,

−

scharakteryzować przeróbkę chemiczną surowców oraz przeróbkę termiczną kopalin,

−

scharakteryzować procesy termiczne zachodzące w materiałach skalnych podczas
wypalania,

−

scharakteryzować proces wzbogacania kruszyw,

−

scharakteryzować paliwa stosowane do produkcji materiałów wiążących,

−

określić warunki bezpiecznej pracy przy produkcji wapna, cementu i gipsu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Klasyfikacja surowców kamieniarskich

4.1.1. Materiał nauczania

Zastosowanie i cechy surowca kamiennego
Surowiec kamienny jest to skała lita o odpowiednich właściwościach technicznych,

służący poprzez jego uszlachetnienie (obróbkę, przeróbkę) do produkcji materiałów
kamiennych. Rodzaje skał i ich zastosowanie przedstawia tabela 1.

Tabela 1. Orientacyjne zastosowanie skał do celów budowlanych [10, s. 46]

Przydatność surowca kamiennego określają cechy, z których należy wymienić:

−

skład mineralogiczny skały,

−

skład chemiczny,

−

budowa: struktura, tekstura,

−

barwa, połysk, które decydują o walorach estetycznych i dekoracyjnych,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

cechy fizyczne takie, jak: gęstość objętościowa, porowatość, nasiąkliwość, przewodność
cieplna, odporność na zamarzanie, ogniotrwałość i inne,

−

cechy mechaniczne wytrzymałość na ściskanie i zginanie, twardość, ścieralność
i odporność na uderzenia).
Cechy techniczne najczęściej stosowanych skał zamieszczono w tabeli 2.

Tabela 2. Podstawowe własności techniczne skał [10, s. 40]

Surowce kamieniarskie
Uzyskiwane w kopalniach odkrywkowych surowce kamieniarskie mają postać (rys. 1 i 2):

−

bloków,

−

płyt surowych,

−

formaków,

−

kamienia łamanego.

Rys. 1.

Surowce kamieniarskie: a) blok, b) płyty surowe, c) formaki [20]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 2.

Kamień łamany [20]

Bloki są to bryły kamienia naturalnego w kształcie zbliżonym do prostopadłościanu

uzyskiwane w wyniku urabiania złoża, dzielenia monolitów skalnych lub obróbki brył
nieregularnych, przeznaczone do dalszego dzielenia lub stanowiące surowiec do obróbki
kamieniarskiej. Bloki kamienne wydobywane są:

−

jako elementy gotowe do różnych celów np. do umacniania brzegów morskich
i rzecznych, tworzenia zapór,

−

do obróbki kamieniarskiej, na cele specjalne jak rzeźby, cokoły, pomniki, elewacje
budowlane, filary mostowe, gzymsy, kominki,

−

do dzielenia na płyty,

−

na elementy brukowe jak krawężniki, oporniki, kostki brukowe, kamień murowy itp.,

−

na kruszywo i kamień łamany.
Wymagana objętość bloków surowych:

−

z granitu i piaskowca ≥ 0,5 m

−

z wapieni lekkich ≥ 0,4 m

−

z innych skał ≥ 0,25 m

Płyty surowe są to płaskie na wpół wykończone wyroby z nieobrobionymi krawędziami,

uzyskiwane po odcięciu lub odłupaniu płyt z bloku surowego. Służą do obróbki
kamieniarskiej na płyty elewacyjne, posadzkowe, nagrobkowe i inne.

Wymagana powierzchnia płyt surowych:

−

z granitu ≥ 0,3 m

−

z granodiorytu, serpentynitu, piaskowca i wapieni lekkich ≥ 0,2 m

−

z innych skał ≥ 0,15 m

Wymagana grubość płyt surowych:

−

z piaskowca i wapieni lekkich 30 ÷ 200 mm co 10 mm,

−

z innych skał 20 ÷ 200 mm co 10 mm.
Formaki to bryły kamienia o kształcie zbliżonym do wyrabianych z nich elementów

np. kostek drogowych, krawężników, okładzin itd. lub będące ich wielokrotnością,
uzyskiwane w wyniku urabiania skał lub doprowadzenia kształtu bryły kamienia do kształtu
zbliżonego do wykonywanych z formaków elementów kamiennych np. kostek brukowych.

Kamień łamany to bryły skalne nieregularnego kształtu o naturalnym przełomie, ostrych

krawędziach, uzyskiwane bezpośrednio przez urabianie skał w złożu lub rozdrabnianie.
Kamień łamany dzieli się na odmiany, grupy i klasy:
-

w zależności od przeznaczenia na trzy odmiany:

B – do budowy murów i fundamentów,
I – do budowy dróg i budowli inżynierskich,
K – do przerobu na kruszywo,

w zależności od wymiaru zasadniczego bryły na sześć grup:

20 – 250 mm,

IV 500 – 800 mm,

II 250 – 500 mm,

V 250 – 800 mm,

III 20 – 500 mm,

VI 20 – 800 mm.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Według PN-B-11210 dopuszcza się w kamieniu łamanym 5% brył większych i do 5%

brył mniejszych od określonych w grupach.

W zależności od właściwości technicznych skały dzieli się na cztery klasy (tabela 3):

I , II, III, IV. Klasa III i IV nie znajduje zastosowania przy budowie dróg i obiektów
inżynierskich.

Tabela 3. Wymagania dla kamienia łamanego [3, s. 109]

Do kamienia łamanego do budowy murów i fundamentów (rys. 3) zalicza się:

kamienie łamane niesortowalne, gdy są to odłamy skalne o wymiarach 100÷400 mm,

kamienie łamane sortowane o dwóch powierzchniach równoległych i trzeciej licowej do

nich prostopadłej,

kamienie łamane przycinane w kształcie wieloboku, wyrównanej powierzchni licowej,

kamień płytowy,

kamień łupany (murak),

kamień ciosowy licowy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys.3. Kamienie łamane: a) niesortowany, b) sortowany, c) przycinany, d) płytowy, e) łupany, f) ciosowy

prosty, g) ciosowy licowy [10, s. 50]

Klasyfikacja bloków , formaków i płyt surowych
Według normy PN-B-11200 istnieje podział bloków, formaków i płyt surowych na:

rodzaje – w zależności od rodzaju skały:

D – dolomitowe, F – z tufu, G – granitowe, GB – z gabra, Gr – granodiorytowe,
M – marmurowe, P – piaskowce; S – sjenitowe, Sr – serpentynitowe, T – trawertynowe,
Wz – z wapieni zbitych, z wapieni lekkich – W,

trzy odmiany: 1, 2, 3 – w zależności od naturalnych zmian występujących w materiale

skalnym (tabela 4).

Tabela 4. Odmiany bloków, formaków i płyt [15]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

klasy I, II, III – w zależności od dopuszczalnych różnic długości przeciwległych

krawędzi bloków i dopuszczalnych odchyłek grubości płyt surowych. Dopuszczalne
wartości zawiera norma. Nie ma podziału formaków na klasy.
Bloki, formaki i płyty surowe powinny mieć kształt zbliżony do prostopadłościanu.

Dopuszcza się wykonanie ich o innych kształtach wg indywidualnych dokumentów
technicznych. Odchylenia od kształtu ujęte są w normie PN-B-11200.

Wymiary handlowe różnią się od rzeczywistych wielkością nadmiaru ujętego w normie.

Oznaczanie i cechowanie surowców kamieniarskich

Oznaczanie powinno składać się z:

nazwy wyrobu,

numeru normy,

symbolu rodzaju,

symbolu odmiany,

symbolu klasy.

Każdy blok lub płytę surową oznacza się cechą wykonaną farbą niezmywalną (oprócz

anilinowej) o barwie kontrastującej z barwą kamienia.

Treść cechy zawiera co najmniej:

oznaczanie bez części słownej i numeru normy,

numer ewidencyjny tylko dla bloków,

rok wydobywania tylko dla bloków,

nazwę lub symbol producenta, tylko dla płyt surowych.

Cechę bloku wykonuje się na dwóch bocznych powierzchniach. Cechę płyty umieszcza

się na jednej powierzchni. Formaków nie cechuje się.

Wady surowca kamieniarskiego

Kamień do produkcji bloków, formaków i płyt surowych powinien odpowiadać

określonym w normie wymaganiom:

−

posiadać jednolitą budowę o typowej strukturze dla danego kamienia,

−

nie powinien mieć widocznych pęknięć i powinien wydawać przy uderzeniu młotkiem
czysty dźwięk ( właściwy dla danego rodzaju skały),

−

właściwości cech fizycznych w zależności od przeznaczenia powinny być zgodne
z wymaganiami PN -B – 01080:1994 (PN-84/B-01080).

Dopuszczalne jest występowanie następujących wad surowców kamieniarskich:

−

bloki mogą mieć wyszczerbienia krawędzi i naroży oraz wypukłości i wklęsłości ścian
nie większe niż połowa nadmiaru dla bloków,

−

płyty surowe powinny mieć powierzchnie równoległe do siebie i być wolne od
zanieczyszczeń powstałych w wyniku przecierania; dopuszczalne wady zawiera tabela 6.

−

formaki mogą mieć wyszczerbienia krawędzi i nierówności wg tabeli 5.

Tabela 5. Dopuszczalne wielkości nierówności formaka w mm [15]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 6. Dopuszczalne wady płyt surowych w mm [15]

Charakterystyka naturalnych wad kamienia blocznego

Naturalne wady kamienia blocznego mogą utrudniać dalszą obróbkę kamienia, obniżać

walory  estetyczne  i  dekoracyjne  wykonanych  elementów,  dlatego  surowce  kamieniarskie
zaliczane  są  do  różnych  odmian  (odmiany  bloków,  formaków  i  płyt  opisano  wyżej).
Ujawniające się wady charakteryzuje się następująco:

−

przerosty to przewarstwienia skał odmiennych mineralogicznie, strukturalno-
-teksturalnie, w różnym stopniu spojone z calizną danej skały,

−

skupienia są to ograniczone przestrzennie różnej wielkości partie kamienia o odmiennych
cechach mineralogicznych i strukturalno-teksturalnych (enklawy rys. 4),

Rys. 4. Enklawy w granicie strzelińskim [18]

−

żyły to regularne lub nieregularne wypełnienia spękań, odmienną mineralogicznie
substancją skalną,

−

szliry (smugi) są intensywnym zabarwieniem lub dobarwieniem partii kamienia (skały),
smużystej koncentracji jednego ze składników mineralnych, np. łyszczyków (rys. 5 i 6),

−

kawerny to nieregularne, puste przestrzenie w caliźnie kamienia,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 5. Szliry w granicie karkonoskim [18]

Rys. 6. Szliry w granicie strzelińskim [18]

−

mikrospękania (sztychy) są to drobne pęknięcia widoczne lub niewidoczne
makroskopowo powstałe wskutek naturalnego spękania skały albo w wyniku stosowania
określonej techniki jej urabiania,

−

korozja kamienia to zjawisko niszczenia kamienia na skutek działania czynników
fizycznych, chemicznych i biologicznych w warunkach atmosferycznych lub środowiska
użytkowania kamienia.
Dopuszczalne wady należy określać posługując się normą BN-84/6747-13.

4.1.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Jakie są skały przydatne w kamieniarstwie?
2.  Jakie znasz surowce kamieniarskie?
3.  W jakim celu wydobywa się bloki surowe?
4.  Jaka jest różnica między blokiem, płytą surową, formakiem?
5.  Jakie wady naturalne może posiadać kamień bloczny?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Z grupy pięciu przedstawionych surowców kamieniarskich wybierz te, które mają

naturalne wady. Określ te wady i scharakteryzuj je.

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  wpisać do notatnika wybrane surowce kamieniarskie i ich naturalne wady,
3)  dokonać krótkiej charakterystyki wad,
4)  sprawdzić poprawność wykonanego zadania,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia,
7)  uporządkować miejsce pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

grupa pięciu surowców kamieniarskich.

−

wzorce wad kamienia bocznego,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Z grupy przedstawionych surowców kamieniarskich wybierz trzy: z wapienia, piaskowca

i marmuru. Po czym poznałeś rodzaj skały? Uzasadnij wybór. Określ postać surowca
kamieniarskiego oraz zakwalifikuj do odpowiedniej odmiany po rozpoznaniu zmian na
powierzchni surowców. Uzupełnij tabelę.

Tabela do ćwiczenia 2

Lp.

Postać surowca

kamieniarskiego

Rodzaj skały

Występujące naturalne

wady kamienia

Odmiana

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) wybrać odpowiednie surowce kamieniarskie i zaobserwować zmiany naturalne na ich

powierzchniach,

3)  skorzystać z odpowiedniej normy i zadecydować o odmianie wybranych surowców,
4)  uzupełnić tabelę,
5)  sprawdzić poprawność wykonanego zadania,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia,
8)  uporządkować miejsce pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

Polskie Normy,

−

wzorce wad kamienia blocznego,

−

przyrządy do mierzenia powierzchni,

−

przybory do pisania,

−

grupa surowców kamieniarskich,

−

tabela do ćwiczenia 2,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować blok?



2) zdefiniować kamień łamany?



3) zdefiniować formak?



4) zdefiniować płytę surową?



5) rozróżnić surowce kamieniarskie ze względu na kształt?



6) rozróżnić surowce kamieniarskie ze względu na rodzaj kamienia?



7) określić zastosowanie surowców kamieniarskich?



8) sklasyfikować bloki, formaki i płyty surowe zgodnie z PN-B-11200?



9) wskazać i rozpoznawać wady kamienia blocznego?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Obróbka kamienia

4.2.1. Materiał nauczania

Podział obróbki kamienia
Obróbką kamienia nazywa się proces nadawania wydobytym blokom kamiennym

żądanych kształtów, wymiarów i faktury powierzchni za pomocą narzędzi, maszyn i środków
pomocniczych. Czynności mechaniczne polegające na rozdrobnieniu kamieni i segregacji
uzyskanego kruszywa na frakcje, wraz ze wzbogaceniem i uszlachetnieniem końcowego
wyrobu nazywa się przeróbką mechaniczną.

Rodzaje obróbki kamienia:

obróbka ręczna np. klinowanie, groszkowanie, dłutowanie, wykonywana przy pomocy

prostych, ręcznych narzędzi kamieniarskich,

obróbka mechaniczna np. piłowanie bloków na trakach, wiercenie otworów,

wykonywana przez maszynę lub urządzenie i człowieka sterującego pracą maszyny
lub urządzenia,

obróbka automatyczna – maszynowa, przy której zautomatyzowane są ruchy zespołów

obrabiarki oraz zasilanie w przedmioty obrabiane i ich mocowanie.
Metody obróbki powierzchni:

obróbka udarowa polega na dzieleniu, rozklinowywaniu, odbijaniu lub kruszeniu

materiału kamiennego przez bezpośrednie albo pośrednie uderzenia ręcznymi
i mechanicznymi narzędziami do obróbki kamienia,

obróbka ścierna polega na piłowaniu, przecinaniu, ścieraniu lub skrawaniu materiału

kamiennego przez bezpośrednie tarcie narzędziami lub luźnym albo związanym
materiałem ściernym wykonane ręcznie, mechanicznie lub automatycznie za pomocą
maszyn do obróbki kamienia,

obróbka cieplna – termiczna obróbka powierzchniowa kamienia za pomocą palników

termicznych.
Etapy obróbki:

obróbka wstępna (zgrubna), obejmuje czynności przygotowawcze, takie jak: dzielenie

bloków, odbijanie nadmiarów, wyrównywanie krawędzi,

wtórna obróbka powierzchni. Powinna być poprzedzona rozpoznaniem struktury

kamienia,  układu  warstw,  naturalnych  wad  kamienia  oraz  ustaleniem  właściwej
powierzchni  licowej  obrabianego  elementu.  Powierzchnia  licowa  będzie  najczęściej
narażona na działanie czynników atmosferycznych.
Faktury powierzchni kamienia
W

wyniku

obróbki

udarowej,

ściernej i cieplnej powierzchnia uzyskuje

charakterystyczny dla danego rodzaju kamienia wygląd zewnętrzny (fakturę) zależny
od stopnia wyrównania i wykończenia powierzchni.

Faktury są następujące (tabela 7):

po obróbce udarowej: łupana, rwana, krzesana, płaskociosana, zębatociosana,

gradzinowana, grotowana, groszkowana, prążkowana, dłutowana, nacinana, nacinana
w deseń „bonia w ramce”,

po obróbce ściernej: piłowana, przecinana, szlifowana, piaskowana, półpolerowana,

polerowana,

po obróbce cieplnej: płomieniowa.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Czynności podczas obróbki kamienia

Czynności obróbki mają nazwy ściśle związane z używanymi narzędziami następujące:

−

szczelinowanie - powierzchniowe nacięcie bruzdy (szczeliny) na płaszczyźnie bryły,
bloku lub płyty, wyznaczające kierunek łupania – klinowania lub szramowania,

−

łupanie - klinowanie to dzielenie brył i bloków kamienia wg ich płaszczyzn łupliwości
za pomocą klinów i młotków, wzdłuż linii podziału wyznaczonej przez szczelinowanie,

−

szramowanie – dzielenie płyt przez punktowe pionowe uderzenia grotem i pobijakiem lub
młotkami wzdłuż linii podziału wyznaczonej przez szczelinowanie,

Tabela 7. Wybrane faktury powierzchni [3, s. 107]

−

odbijanie – usuwanie nadmiaru kamienia wzdłuż krawędzi bloku, formaka lub płyty, przy
użyciu odbijaków dłutowych i pobijaków, lub odbijaków czyli młotków dwuręcznych,

−

rwanie  –  paserowanie  to  wyrównywanie  powierzchni  bloku  lub  formaka  polegające  na
odbiciu  większych  nierówności  (wypukłości)  przy  użyciu  odbijaków  lub  grotów  oraz
pobijaków  albo  przy  zastosowaniu  urządzeń  mechanicznych,  np.  młotków  o  napędzie
pneumatycznym lub elektrycznym,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

krzesanie – wstępne wyrównywanie powierzchni kamieni przy użyciu kilofów,
oskardów, grotów lub ciosaków dla nadania bryłom kamieni żądanego kształtu i faktury
powierzchni,

−

szlakowanie – czynność polegająca na wyrównywaniu wyznaczonych krawędzi bloku lub
odpowiednich pasów na jego powierzchniach przy użyciu szerokich dłut i pobijaków,

−

ciosanie – wyrównywanie powierzchni miękkich kamieni dwuręcznymi, podłużnymi
ciosakami o ostrzu prostym łub zębatym,

−

grotowanie – szpicowanie to wyrównywanie powierzchni kamienia polegające na
zbijaniu nadmiaru kamienia przy użyciu grotów (szpicaków) i pobijaków,

−

gradzinowanie – wyrównywanie powierzchni średniotwardych kamieni, polegające na
zbijaniu nadmiaru kamienia dłutami o zębato wykształconym ostrzu czyli gradzinami
i przy użyciu pobijaków,

−

groszkowanie – wyrównywanie powierzchni kamieni twardych i średniotwardych,
polegające na zbijaniu nadmiaru i wypukłości kamienia groszkownikami,

−

prążkowanie inaczej karbowanie jest to wyrównywanie powierzchni kamieni twardych
(np. ze skał magmowych), polegające na zbijaniu nadmiaru i wypukłości kamienia przy
użyciu dłutowników: młotków karbowników,

−

dłutowanie - wyrównywanie powierzchni kamieni miękkich i średniotwardych przy
użyciu dłut szerokich i pobijaków,

−

nacinanie – czynność nadania poprzednio wyrównanym powierzchniom kamieni
miękkich ostatecznego wyglądu przez regularne kierunkowe nacięcia tych powierzchni
dłutem szerokim pobijanym pobijakiem,

−

profilowanie – czynności związane z wycięciem lub zacięciem na krawędziach lub
powierzchniach elementu dodatkowych powierzchni, różnego kształtu i w różny sposób
ze sobą powiązanych - wykonywane ręcznie lub mechaniczne,

−

piaskowanie – czynność polegająca na mechanicznym oczyszczaniu powierzchni
kamieni twardych lub średniotwardych wykonana przez natrysk strumienia piasku lub
żwirku kwarcowego o wielkości ziaren 0,2÷0,7 mm, pod ciśnieniem 3÷4 atmosfer,

−

płomieniowanie – czynności polegające na obróbce powierzchni płomieniem przy użyciu
palników termicznych,

−

piłowanie - dzielenie bloków na żądane wymiary, przeważnie na. płyty określonej
grubości za pomocą pił ręcznych lub przy użyciu traków kamieniarskich,

−

przecinanie – dzielenie lub obcinanie płyt za pomocą pił tarczowych – cyrkularek lub
dzielenie bloków kamiennych przy użyciu traka tarczowego,

−

szlifowanie – ręczne lub mechaniczne wyrównywanie (wygładzanie) powierzchni
materiałami i narzędziami ściernymi,

−

polerowanie – ręczne lub mechaniczne doprowadzenie poprzednio wyszlifowanej
powierzchni kamienia do pełnej gładkości i nadania jej poprzez tarcie materiałami
polerskimi naturalnego połysku.
Przykładowe faktury obrobionych powierzchni ukazuje tabela 7.

Obrabialność kamienia

Obrabialność kamienia to zdatność danego materiału kamiennego do obróbki w celu

uzyskania odpowiedniego kształtu i

faktury, przy pomocy

narzędzi ręcznych

i mechanicznych. Zależnie od własności skały poddaje się ją takiemu lub innemu sposobowi
obrabiania. Stąd też pewne skały łatwiej poddają się piłowaniu, szlifowaniu i polerowaniu niż
łupaniu, groszkowaniu itd., a inne odwrotnie.

Skały proste, tj. złożone. z jednego minerału, np. marmur, kwarcyt itp. dają się tym

łatwiej obrabiać, im mniej twardy jest tworzący je minerał.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Skały złożone z kilku minerałów, np. granit składający się z kwarcu, skalenia i miki

oraz piaskowiec  złożony  z  krzemionki  i  spoiwa  wapiennego,  obrabiają  się  tym  trudniej,
im większy,  mają  stosunek  minerałów  twardszych  do  bardziej  miękkich,  a  tym  łatwiej,
im stosunek  ten  jest  mniejszy.  Na  przykład  im  granit  ma  więcej  kwarcu,  a  piaskowiec
krzemionki,  tym  trudniejsza  jest  ich  obróbka.  Gdy  natomiast  granit  zawiera  więcej  skalenia
i miki, a piaskowiec spoiwa wapiennego, to obrabialność ich jest łatwiejsza.

Trudniej i wolniej obrabia się skały gruboziarniste od średnio- i drobnoziarnistych,

ponieważ wymagana jest wtedy większa ostrożność przy odłupywaniu części grubych ziaren,
a to w celu uniknięcia dołków w razie wykruszania całych ziaren.

Skała o równomiernym rozmieszczeniu ziaren pozwala się obrabiać łatwiej i szybciej, niż

gdy one są w niej grupowo rozłożone, zwłaszcza nierówno. Ze skał tego typu trudne,
a czasem nawet niemożliwe jest wykonanie cienkiego i ostrego profilu elementów
budowlanych.

Skały średnio zwięzłe i mniej niż średnio zwięzłe, np. piaskowce o bardzo wyraźnym

uwarstwieniu, nie nadają się do obróbki groszkowanej, gdyż powoduje ona przerywanie
warstw, a później ich łuszczenie się. Powierzchnie takiej obróbki mają nieładny wygląd.

Skały porowate obrabia się łatwiej i szybciej od nieporowatych, nie nadają się one jednak

do polerowania, a przy większych porach także i do szlifowania.

Piłowanie i szlifowanie skał jest tym łatwiejsze, im większa jest ich ściera1ność.
Skały poleruje się tym lepiej, im bardziej są zwięzłe i im minerały w nich zawarte mają

równomierniejszą podatność do polerowania. Występowanie w skale minerałów lub ich
obcych wtrąceń nie polerujących się daje powierzchnię polerowaną z matowymi punktami.

W przypadku braku jednolitej zwięzłości w skale, poszczególne miejsca nie przyjmują

polerowania i otrzymuje się wtedy powierzchnie z plamkami.

Przeróbka i obróbka mechaniczna kamienia łamanego

Materiały kamienne mają zastosowanie w przemyśle budowlanym, hutniczym,

cementowo-wapienniczym, energetycznym, chemicznym itd. Z tego względu zakłady
przeróbki kamienia mogą być różnie wyposażone w maszyny i urządzenia do rozdrabniania,
przesiewania (sortowania), oczyszczania, uszlachetniania i transportu wewnętrznego.

Przeróbka kruszyw polega przede wszystkim na:

rozdrabnianiu jedno- i wielostopniowym, w celu otrzymania ziarn nie przekraczających

wielkości (wymiarów) określonych warunkami odbioru,

przesiewaniu, aby rozdzielić kruszywa na poszczególne frakcje lub grupy frakcji,

płukaniu w płuczkach w celu odprowadzenia z kruszywa gliny, iłów itp.

W celu podwyższenia jakości produkowanego kruszywa mogą być przeprowadzone

dodatkowe operacje takie jak:
-

klasyfikacja hydrauliczna kruszyw drobnych 0÷2 mm na frakcje 0,1÷0,5; 0,5÷1,0;

1,0÷2,0,

odwadnianie w celu oddzielenia piasku od części ilastych i wody,

uszlachetnianie kruszyw grubych w celu wydzielenia ziaren o zbyt niskiej wytrzymałości,

nieodpowiedniego kształtu, porowatych itp.,
Rozdrabnianie dzieli się na:

kruszenie wstępne odbywa się w pobliżu kamieniołomu i ma na celu zmniejszenie

okruchów skalnych do wymiarów 250÷300 mm,

kruszenie grube zwane także kruszeniem I stopnia odbywa się w zakładzie przeróbczym

i ma na celu uzyskanie produktu kruszenia nie przekraczającego 120÷150 mm,

kruszenie średnie II stopnia zapewnia produkt o maksymalnym uziarnieniu 50÷60 mm,

kruszenie drobne III stopnia zapewnia produkt o maksymalnym uziarnieniu do 32 mm.

Kruszywa łamane (tabela 8) dzieli się na:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

łamane zwykłe, uzyskiwane z jednokrotnego kruszenia skał,

łamane granulowane, otrzymywane przez dwu- lub trzykrotne kruszenie.
Rozdrabnianie pierwszego stopnia wykonuje się kruszarkami szczękowymi jedno

lub dwurozporowymi  w  zależności  od  twardości  kamienia.  Kruszarki  szczękowe  jedno-
rozporowe  z  prostym  ruchem  szczęki  stosowane  są  do  rozdrabniania  bardzo  twardych
kamieni.  Kruszenie  drugiego  i  trzeciego  stopnia  wykonuje  się  kruszarkami  stożkowymi
oraz kruszarkami  udarowymi  i  młotkowymi.  Kruszarki  przystosowane  do  przeróbki  skał
twardych lub bardzo twardych na grysy (kruszywo granulowane) noszą nazwę granulatorów.

Tabela 8. Podział kruszyw [3, s. 107]

Kruszarki udarowe służą głównie do produkcji drobnych frakcji o najlepszej kubiczności

ziarna końcowego (nawet poniżej 10% w całym przedziale frakcji) oraz zminimalizowanej
zawartości ziaren słabych i zwietrzałych.

Kruszarki szczękowe, odpowiednio dobrane, też

umożliwiają uzyskanie wymaganego kształtu kubicznego, lecz tylko w wąskim przedziale
uziarnienia. Nowoczesny zakład przeróbczy kruszywa wyposażony jest w maszyny
umożliwiające 3- lub 4-stopniowy system kruszenia, urządzenia podające i pomocnicze (rys. 7).

Do przerobu kruszywa, znajdują coraz szersze zastosowanie przewoźne urządzenia do

produkcji kruszyw, oprócz tradycyjnych stacjonarnych urządzeń. Są to zestawy maszyn oraz
węzły do produkcji kruszyw, najczęściej na podwoziu kołowym lub samobieżne na podwoziu
gąsienicowym.

Prosty węzeł do produkcji kruszyw składa się z:

kruszarki,

przesiewnika jednopokładowego,

zasypnika z podajnikiem,

przenośnika roboczego.

Dwustopniowy węzeł kruszenia (rys. 8) składa się z:

dwóch kruszarek,

trzypokładowego przesiewnika,

zestawu przenośników.

Przewoźne węzły mogą być wyposażone w urządzenia do zraszania wodą, co ułatwia

proces przesiewania i umożliwia uzyskanie produktu finalnego – kruszywa płukanego,
znajdującego coraz szersze zastosowanie w budownictwie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 8. Dwustopniowy przewoźny węzeł kruszenia: 1 – zasypnik nadawy, 2 – podajnik nadawy, 3 – przenośnik, 4 –

trójpokładowy przesiewnik wibracyjny, 5 – kruszarka szczękowa, 6 – kruszarka walcowa, 7 – przenośnik
zwrotny, 8 – podajnik obrotowy, 9 i 10 – przenośniki produktów gotowych [3, s. 135]

Uszlachetnianie kruszyw

Uszlachetnianie ma na celu uzyskanie lepszej jakości kruszywa:

przez odrzucenie ziaren niekształtnych i o małej wytrzymałości,

przez zmniejszenie nasiąkliwości i porowatości ziaren.

Do najważniejszych sposobów uszlachetniania kruszywa zalicza się:

technologie cieczy ciężkich,

metody wykorzystujące różnice współczynników tarcia i sprężystości ziaren słabych

i mocnych.
Uszlachetnianie w cieczach ciężkich polega na nasyceniu kruszywa wodną zawiesiną

zmielonego ferrokrzemu lub magnetytu. W wyniku tego zabiegu nasiąkliwość ziaren
zmniejsza się istotnie, zwiększa się dzięki temu np. mrozoodporność kruszywa.

Uszlachetnianie kruszyw za pomocą klasyfikatora płytowego polega na wykorzystaniu

różnic we współczynnikach sprężystości i tarcia ziaren słabych i mocnych. Schemat działania
klasyfikatora  płytowego  pokazano  na  rys.  9,  na  którym  można  zauważyć,  że  ziarna  twarde
(o większym  współczynniku  sprężystości)  odbijają  się  dalej  od  płyty  niż  ziarna  miękkie
(o mniejszym  współczynniku  sprężystości)  i  dzięki  temu  możliwa  jest  segregacja  kruszywa
do dwóch zbiorników.

Rys. 9. Schemat działania klasyfikatora płytowego: 1 – płyta, 2 – zbiornik kruszywa mocnego, 3 – zbiornik

kruszywa słabego [3, s. 136]

Uszlachetnianie kruszyw za pomocą klasyfikatora bębnowego polega na wykorzystaniu

właściwości sprężystych oraz różnic współczynników tarcia poszczególnych ziaren kruszywa.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Na rysunku 10 widać , że ziarna twarde odbijają się w stronę przeciwną do kierunku obrotów
bębna, natomiast miękkie zgodnie z kierunkiem obrotu.

Rys. 10. Schemat działania klasyfikatora bębnowego: 1 – bęben, 2 – strumień podawanego kruszywa, 3 – ziarna

mocne, 4 – ziarna słabe [3, s. 137]

Stosowane układy technologiczne
W procesie produkcji kruszyw podstawowe znaczenie ma prawidłowy dobór maszyn

i urządzeń. Do tego celu niezbędna jest znajomość charakterystyki pracy przewidywanych do
zastosowania maszyn, a w szczególności kruszarek i przesiewników.

Dobór maszyn zależy od:

właściwości przerabianej skały,

uziarnienia nadawy,

wielkości szczelin wylotowych kruszarek,

otworów sit,

wpływu zmiany wielkości szczeliny kruszarki na uziarnienie nadawy,

wpływu warunków atmosferycznych na wydajność i przepustowość poszczególnych

maszyn,

zmienności jakości złoża.

Przewidywany układ technologiczny zależy od rodzaju złoża i jego uziarnienia.

Do przeróbki kruszyw często stosuje się tzw. otwarty układ technologiczny przeważnie
wtedy, gdy jest niewielka ilość frakcji grubych (powyżej 32 mm).

Polega on na tym, że materiał przechodzi przez poszczególne maszyny i urządzenia bez

zawracania jego części do ponownej przeróbki w tej samej maszynie. Na rysunku 11
przedstawiono otwarty układ technologiczny przeróbki kruszywa. Określenie ilości materiału
podawanego do poszczególnych maszyn nie sprawia tu trudności, gdyż znając uziarnienie
i ilość nadawy można określić ilość materiału podawanego, np. do kruszarki stożkowej.

W produkcji kruszyw z surowców zawierających znaczne ilości grubych okruchów

skalnych  stosuje  się  tzw.  zamknięte  układy  technologiczne.  Stosując  zamknięty  układ
technologiczny  (rys.  12)  napotykamy  na  trudności  związane  z  określeniem  ilości  materiału
podawanego  do  kruszarek  2  i  5  oraz  na  przesiewniki  3,  4  i  6.  W  początkowej  fazie  z  sita
1 do kruszarki  2  dostaje  się  60%  dostarczonego  do  zakładu  materiału,  jednak  nie  wszystko
ulega  rozdrobnieniu  do  uziarnienia  poniżej  120  mm.  Część,  np.  ok.  40%  –  o  uziarnieniu
120÷200 mm wraca do kruszarki.

Ustalenie ilości nadziarna krążącego w obiegu zamkniętym jest bardzo kłopotliwe, gdyż

wymaga długotrwałych badań w warunkach przemysłowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 11.   Otwarty układ technologiczny                            Rys. 12.  Zamknięty układ technologiczny
                 przeróbki [7, s. 121]                                                             przeróbki [7, s. 121]
                 1, 3 – kruszarki; 2, 4 – przesiewniki                                    2,5 – kruszarki; 1, 3, 4, 6, 7 – przesiewniki

Na rysunkach 11 i 12 podane schematy technologiczne są schematami jakościowymi

układów.

Przykładowy schemat ilościowo – jakościowy przedstawiony na rysunku 13 podaje:

nadawę Q – w t/h,

ilość wychodzących frakcji γ – w %.

Produkcja grysów frakcji: 5÷10, 10÷20, 20÷40 mm polega na rozdrobnieniu materiałów

o frakcjach powyżej 40 mm w ilości 43%. w kruszarkach szczękowych (I i II kruszenie) oraz
w kruszarkach stożkowych (III i IV kruszenie). Ze schematu można odczytać ilości materiału
podawanego do kruszarek i na przesiewniki. Znając parametry techniczne tych urządzeń
można kontrolować ich faktyczne wykorzystanie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Od jakich cech zależy obrabialność kamienia?
2.  Jakie stosuje się rodzaje i metody obróbki kamienia?
3.  Czym jest faktura kamienia i od czego zależy jej rodzaj?
4.  Jakie są podstawowe czynności ręcznej obróbki kamienia?
5.  Jakie są układy technologiczne przeróbki mechanicznej kamienia?
6.  Jakie są asortymenty kruszywa łamanego?
7.  Dlaczego uszlachetniania się kruszywa?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wybierz z przedstawionych eksponatów kamiennych te, które mają fakturę: krzesaną,

gradzinowaną, groszkowaną. Podaj rodzaj skały tych eksponatów i narzędzia stosowane
w celu otrzymania odpowiedniej faktury. Uzasadnij wybór faktury. Uzupełnij poniższą tabelę.

Lp.

Wybrana

faktura

Rodzaj

skały

Potrzebne

narzędzia

Uzasadnienie wybranej faktury

krzesana

gradzinowana

groszkowana

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  obejrzeć eksponaty,
3)  określić rodzaj skały eksponatów,
4)  wybrać wzorniki faktur dla wybranych rodzajów skał,
5)  wybrać przyrządy pomiarowe do pomiaru nacięć,
6)  porównać wzorniki faktur z powierzchnią eksponatów,
7)  wykonać odpowiednie pomiary na powierzchni eksponatów,
8)  określić rzeczywiste faktury eksponatów,
9)  uzupełnić tabelę,
10)  sprawdzić poprawność wykonanego zadania,
11)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
12)  uporządkować miejsce pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

eksponaty kamieni o różnych fakturach

−

przyrządy pomiarowe: suwmiarka i głębokościomierz,

−

wzorniki faktur,

−

tabela do ćwiczenia,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Wzbogacanie kruszyw jest procesem kosztownym: wymaga dodatkowych maszyn

i urządzeń, a mimo to prowadzi się uszlachetnienie kruszyw w zakładach przeróbczych. Jakie
sposoby wzbogacania kruszyw poznałeś i dlaczego się je wprowadza? Odpowiedzi zanotuj
w tabeli.

Tabela do ćwiczenia 2

Lp.

Sposoby wzbogacania

kruszyw

Cel wzbogacania kruszywa

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przypomnieć sobie wiadomości z jednostki modułowej 711[03].Z1.03 „Użytkowanie

maszyn i urządzeń do obróbki kamienia”

2)  uzupełnić tabelę,
3)  sprawdzić poprawność wykonanego zadania,
4)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
5)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia,
6)  uporządkować miejsce pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

tabela do ćwiczenia 2,

notatnik i przyrządy do pisania,

literatura zgodna z punktem 7 Poradnika.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) scharakteryzować obrabialność kamienia?



2) sklasyfikować obróbkę kamienia?



3) wyjaśnić, od czego zależy faktura powierzchni elementu kamiennego?



4) rozróżnić podstawowe czynności przy obróbce kamienia?



5) wyjaśnić, na czym polega przeróbka kamieni łamanych ?



6) scharakteryzować przewoźne węzły kruszenia i objaśnić ich zastosowanie?



7) wyjaśnić, od czego zależy dobór maszyn i urządzeń do procesu

mechanicznej przeróbki kamienia łamanego?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Narzędzia i przyrządy kamieniarskie

4.3.1. Materiał nauczania

Narzędzia kamieniarskie i ich zastosowanie

Narzędzia kamieniarskie do ręcznej obróbki kamienia są znormalizowane. Do obróbki

kamienia używa się narzędzi takich jak:
1. Szczeliniak czyli dłuto o płaskim, sfazowanym, tępym ostrzu służące do nacinana i bruzd

(szczelin) na płaszczyźnie bryły kamienia w celu wyznaczenia kierunku łupania
w skałach twardych. Szczeliniakiem nacina się rysę przez podtrzymywanie go lewą ręką
i prostopadłe opieranie jego ostrza na powierzchni szczelinowatej skały oraz przez
pobijanie jego tępego końca młotkiem. Bruzdę nacina się prowadząc narzędzie od środka
zarysowanej linii do krawędzi bloku, płyty, lub formaka.

2. Kliny (tabela 9) do łupania bloków skalnych wzdłuż płaszczyzn najmniejszej spoistości.

Kliny umieszcza się w wykonanych dla nich gniazdach (otworach) wykuwanych ręcznie
lub wierconych. Pobijany młotkiem klin przesuwa się stopniowo w głąb gniazda, rozpiera
jego  ścianki  i  niszczy  spoistość  bloku.  Kliny  są  zwykłe  i  składane.  Kliny  składane
używane są w skałach trudno łupliwych. Umieszcza się je w otworach wierconych. Kliny
składane równomierniej rozkładają siłę uderzenia  młota na ścianki otworu i tym samym
mocniej rozszczepiają masę skalną. Elementami takich klinów są dwie podkładki stalowe
w  kształcie  pierścienia  przeciętego  wzdłuż  wysokości  i  pogrubionego  w  dolnym  końcu
oraz stalowego klina o małej stożkowej zbieżności, umieszczonego między nimi.

Tabela 9. Rodzaje klinów [11]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 10. Dłuta [11]

3. Dłuta (tabela 10) służącą do dłutowania, odbijania i nacinania kamienia. Na przykład

odbijak dłutowy służy do obrabiania krawędzi i odbijania mniejszych nadmiarów bloków
oraz  mniejszych  nierówności  uwypuklonych  na  ich  powierzchniach.  Podczas  obróbki
trzyma  się  go  w  lewej  ręce.  Ustawia  się  jego  ostrze  na  najrówniejszej  powierzchni
wzdłuż  zarysowanej  linii,  tak,  aby  na  całej  długości  swojej  powierzchni  dotykało
kamienia i pobija się jego tępy koniec młotkiem trzymanym w prawej ręce. Odłupywanie
nadmiaru  rozpoczyna  się  od  środka  i  prowadzi  się  je  coraz  ostrożniej  do  naroży
obrabianego elementu, aby  nie uszkodzić kamienia. Dłuto szerokie służy  np. do obróbki
dłutowanej  płyt  chodnikowych.  Trzyma  się  dłuto  lewą  ręką,  a  uderza  pobijakiem
(drewnianym)  trzymanym  w  prawej  ręce.  Przy  dłutowaniu  górnych  krawędzi
krawężników można użyć np. dłuta wąskiego pobijanego młotkiem.

4. Pobijaki drewniane (tabela 11), które służą do pobijania dłut i grotów podczas obróbki

skał miękkich.

Tabela 11. Pobijaki [11]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Materiały szlifierskie można podzielić na dwie grupy:

pochodzenia naturalnego: piaskowiec, piasek kwarcowy, korund, szmergiel, pumeks,

ziemia okrzemkowa, drobny szmergiel. Szmergiel jest minerałem złożonym z tlenku
glinu, magnetytu, hematytu, kwarcu i różnych krzemianów,

pochodzenia syntetycznego (sztuczne): piasek stalowy, karborund i sztuczny pumeks.

Do polerowania używa się: tarcz filcowych lub pierścieni ołowianych i specjalnych

proszków polerskich. Doskonałym środkiem jest np. kwas szczawiowy.

Narzędzia zmechanizowane

Obróbka ręczna wspomagana jest narzędziami mechanicznymi takimi jak:

wiertarki,

szlifierki,

młotki pneumatyczne.

Maszyny kamieniarskie o różnym stopniu automatyzacji (traki, piły tarczowe, frezarki,

szlifierki) zostały opisane w jednostce modułowej „Eksploatowanie maszyn i urządzeń
do obróbki kamienia” 711[03].Z1.03

Przyrządy pomiarowe i sprzęt pomocniczy

Podczas obróbki elementu jego wymiary ustala się i sprawdzania odpowiednimi

przyrządami pomiarowymi. Kształt elementu obrabianego ustala się i sprawdza szablonami
i sprawdzianami, wykonanymi wg projektu elementu.

Przyrządy pomiarowe:

miarki składane lub zwijane o długości 2 do 3 m,

liniały drewniane o długości do 150cm i szerokości 5cm (rys. 16),

przyrząd wstęgowy z oprzyrządowaniem (taśma miernicza),

głębokościomierz 0÷200 mm,

suwmiarki 0÷500mm, 0÷1000 mm z nakładkami do powiększania powierzchni stykowej,

łaty kamieniarskie drewniane o długości do 5 m,

poziomice,

kątowniki metalowe (rys. 15) małe, średnie i duże,

kątowniki nastawne (rys. 15),

cyrkle proste, kabłąkowe (macki), drążkowe,

piony,

drut kalibrowany (rys. 17),

ołówki kamieniarskie, rysiki grafitowe,

szablony, wzorniki, sprawdziany (rys. 17).

Sprzęt pomocniczy:

stołki kamieniarskie z regulowanym poziomem roboczym,

stołki tzw. koziołki kamieniarskie, drewniane,

podkładki drewniane,

drągi metalowe (łomy) do przesuwania bloków,

taczki, wózki dwukołowe do przewożenia bloczków,

kilofy, grabie, łopaty, szczotki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 15. Zastosowanie kątowników: zwykłego i nastawnego do sprawdzania kątów [12]

Rys. 16. Zastosowanie liniału drewnianego sprawdzania krawędzi [12]

Rys. 17. Zastosowanie wzorników drewnianych i drutu kalibrowanego podczas obróbki powierzchni o różnych

kształtach [12]

Ręczna obróbka powierzchni czołowych

Powierzchnia czołowa płyt okładzinowych (rys.18) może być wykonana z bonią

w ramce. Pracę rozpoczyna się od wyznaczenia na kamieniu wzdłuż najdłuższej krawędzi
linii prostej, stycznie do największego wgłębienia zewnętrznej powierzchni, i wykuwa się
wzdłuż tej linii na powierzchni czołowej pas szerokości ok. 2 cm tzw. szlak.

Na wykutym pasie kładzie się łatę, a drugą łatę przykłada się do przeciwległego boku

kamienia  w  ten  sposób,  aby  góra  jej  licowała  z  dołem  łaty,  leżącym  na  wykutym  pasie.
Wyznacza się znowu linię wzdłuż tej łaty na kamieniu i wykuwa się drugi pas. Sprawdza się
przez  cały  czas  przy  pomocy  obu  łat,  aby  oba  pasy  leżały  na  tej  samej  płaszczyźnie.
Do wyznaczania  linii  używa  się  (zależnie  od  barwy  kamienia)  ołówków  kamieniarskich
lub węgla dla jasnych kamieni lub kawałków porcelany dla ciemnych. Następnie wykuwa się
pasy  poprzeczne  łącząc  nimi  pasy  podłużne.  Powstaje  w  ten  sposób  ramka,  obiegająca
dookoła  płaszczyznę  czołową  i  wyznaczająca  dokładnie  poziom  tej  płaszczyzny.  Środkowa
część  powierzchni  czołowej  może  być  pozostawiona  jako  surowa  i  wtedy  mamy  fakturę
powierzchni  określaną  jako  „bonia  w  ramce”,  lub  może  być  obrobiona  w  dowolny  sposób.
Gdy element ma być szlifowany lub polerowany , obrabia się całą powierzchnię czołową jako
groszkowaną,  która  stanowi  przygotowanie  do  najczęściej  wykonywanego  maszynowo
szlifowania i polerowania. Bonia w różnych elementach może być różnej wysokości (2÷10 cm).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 18. Płyty okładzinowe o fakturze „bonia w ramce” [20]

Po wykonaniu powierzchni czołowej odznacza się przy pomocy kątownika, prostopadle

do czołowej, powierzchnie stykowe (lub przy pomocy kątownika nastawnego, jeżeli
powierzchnie te mają być ukośne) i odbija się odbijakiem, młotem lub dłutem nierówności
krawędzi oraz sprawdza liniałem drewnianym lub metalowym.

4.3.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Jakie jest przeznaczenie szczeliniaka?
2.  Jakie znasz pośrednie narzędzia kamieniarskie?
3.  Do jakich prac stosuje się pobijaki?
4.  Jakie są zasady obróbkę powierzchni czołowej elementu kamiennego?
5.  Jakie jest zastosowanie głębokościomierza przy pomiarach elementu kamiennego?
6.  Jakie są stosowane narzędzia pomiarowe podczas obróbki kamienia?
7.  Jakie może być zastosowanie faktury zwanej „bonią w ramce”?
8.  Jakie są zasady obróbki kamieni za pomocą grotów?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj obróbkę wybranej powierzchni piaskowca jako średnio grotowaną. Po obróbce

wypełnij tabelę.

Tabela doćwiczenia 1

Faktura

powierzchni

Rodzaj

skały

Głębokość

nacięć

i rozstęp

Potrzebne

narzędzia

do obróbki

Potrzebne

narzędzia

pomiarowe

Krótki

opis obróbki

średnio
grotowana

piaskowiec

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  wybrać wzornik faktury dla piaskowca,
3)  przygotować narzędzia do obróbki średnio grotowanej powierzchni,
4)  wybrać przyrządy pomiarowe do pomiaru nacięć i bruzd,
5)  wytypować jedną powierzchnię piaskowca do obróbki,
6)  wykonać obróbkę powierzchni,
7)  oczyścić powierzchnię,
8)  sprawdzić wykonaną fakturę,
9)  uzupełnić tabelę,
10)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
11)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia,
12)  uporządkować miejsce pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

piaskowiec do obróbki,

−

narzędzia kamieniarskie do obróbki średnio grotowanej,

−

przyrządy pomiarowe: suwmiarka i głębokościomierz,

−

sprzęt pomocniczy,

−

wzorniki faktur,

−

tabela do ćwiczenia 1,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

Ćwiczenie 2

Dobierz narzędzia kamieniarskie do:

1) wykonania rys w kamieniu,
2) zbijania nadmiaru kamienia,
oraz dobierz do nich narzędzia pośrednie. Uzupełnij tabelkę.

Tabela do ćwiczenia 2

Czynności przy obróbce kamienia

Narzędzia bezpośrednie

Narzędzia pośrednie

wykonanie bruzd

zbijanie nadmiaru

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  dobrać narzędzia do obróbki bezpośredniej,
3)  dobrać narzędzia pośrednie,
4)  sprawdzić poprawność wykonanego zadania,
5)  uzupełnić tabelę,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia,
8)  uporządkować miejsce pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

narzędzia kamieniarskie do obróbki bezpośredniej,

−

narzędzia kamieniarskie do obróbki pośredniej,

−

tabela do ćwiczenia 2,

−

notatnik i przyrządy do pisania.

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) rozróżnić podstawowe czynności przy obróbce kamienia?



2) dobrać narzędzia do wykonania faktury grotowanej?



3) dobrać narzędzia do wykonania faktury krzesanej i groszkowanej?



4) rozróżnić podstawowe narzędzia do obróbki kamienia?



5) wyjaśnić, na czym polega zbijanie nadmiaru kamienia?



6) scharakteryzować nacinanie bruzd w kamieniu?



7) określić zastosowanie wzorników?



8) posłużyć się narzędziami i przyrządami pomiarowymi?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Przeróbka termiczna surowców skalnych

4.4.1. Materiał nauczania

Spoiwa wiążące
Spoiwa wiążące otrzymuje się przez przeróbkę termiczną surowców skalnych. Spoiwa

wiążące to drobno zmielone tworzywa mineralne, które połączone z wodą, mają zdolność do
wiązania (zmiany stanu skupienia z płynnego na stały) i twardnienia, czyli zwiększania
wytrzymałości. Ze względu na te zdolności mają szerokie zastosowanie, przede wszystkim
w budownictwie np. do otrzymywania: zaczynów, zapraw, betonów, prefabrykatów.

Klasyfikacja spoiw ze względu na warunki, w których wiążą i twardnieją:

powietrzne wiążą i twardnieją tylko w powietrzu; dzielą się na spoiwa wapienne

i gipsowe,

hydrauliczne wiążą i twardnieją zarówno w powietrzu jak i w wodzie; należą do nich:

spoiwa cementowe i wapno hydrauliczne.

Klasyfikacja spoiw ze względu na rodzaj surowców:

spoiwa wapienne produkuje się z wapieni czystych, wapieni marglistych

lub krzemionkowych, których głównym składnikiem jest węglan wapnia CaCO

Należą do nich: wapno budowlane (wapno palone, wapno hydratyzowane, ciasto
wapienne, wapno hydrauliczne),

spoiwa gipsowe i anhydrytowe wytwarza się z kamienia gipsowego, którego głównym

składnikiem jest dwuwodny siarczan wapnia CaSO

∙2H

O lub z anhydrytu, którego

głównym składnikiem jest siarczan wapnia CaSO

Należą do nich: spoiwa gipsowe dla budownictwa (gips budowlany, szpachlowy,
tynkarski i klej gipsowy), spoiwa specjalne (np. gips ceramiczny i estrichgips)
oraz spoiwa anhydrytowe,

spoiwa cementowe – z surowców takich jak wapienie i gliny lub margle, w których obok

głównego składnika – węglanu wapnia CaCO

– występują również wapienie o znacznej

zawartości krzemionki SiO

(margle), tlenki glinu (boksyty) oraz domieszki tlenków

żelaza.
Należą do nich cementy powszechnego użytku (portlandzki, portlandzki z dodatkami,
hutniczy, pucolanowy, wieloskładnikowy) oraz cementy specjalne np. portlandzki biały.

Wypalanie kamienia wapiennego

Podstawowym spoiwem wapiennym jest wapno palone. Wapno palone otrzymuje się

w procesie wypalania kamienia wapiennego o uziarnieniu 10÷200 mm, który zawiera do 99%

węglanu wapnia CaCO

. Podczas wypalania kamienia wapiennego w temperaturze

950÷1050°C następuje dekarbonatyzacja. Reakcja przebiega zgodnie z równaniem:
CaCO

↔ CaO + CO

- 176,6kJ

Ze 100 części wagowych CaCO

(surowca) uzyskuje się 56 części CaO i 44 części CO

Teoretyczny uzysk wapna wynosi 56%. Temperatura rozkładu węglanu wapnia ~ 900°C.

Teoretycznie, w temperaturze 900°C wapień powinien rozkładać się całkowicie i bez

trudności.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 19. Wykres czasu wypalania wapienia wg Knibbsa [1, s. 36]

W praktyce jednak stosuje się temperatury wyższe, gdyż szybkość wypalania naturalnego

kamienia wapiennego zależy między innymi od:
-

ciśnienia CO

temperatury wypalania,

właściwości fizycznych i chemicznych surowca,

stopnia rozdrobnienia kamienia

Wapień o zbyt małej twardości (< 3÷4 wg skali Mohsa) bardziej się kruszy i zatyka

wolne  przestrzenie  w  piecu,  potrzebne  dla  przepływu  gazów.  Natomiast  zbyt  duża
wytrzymałość  wapienia  (związana  z  większym  ciężarem  objętościowym)  zwiększa  zużycie
paliwa  i  przedłuża  czas  wypalania.  Im  większa  bryła  wypalanego  surowca,  tym  trudniej
i dłużej się on wypala.

Całkowity czas zużyty na wypalenie wapienia w piecu składa się:

z okresu potrzebnego do podgrzewania kamienia do 900°C – temperatury jego rozkładu,

z okresu potrzebnego dla przebiegu reakcji rozkładu CaCO

Dla ustalenia tych obydwu okresów stosuje się obliczenia teoretyczne lub wzory

empiryczne, często przedstawiane w formie wykresów. Na podstawie zamieszczonego
wykresu można w przybliżeniu określić czas wypalania dla kamienia wapiennego o znanym
uziarnieniu.
Wapno palone

Po przeróbce termicznej otrzymuje się wapno palone niegaszone w bryłach o wymiarach

30÷180 mm. Wapno palone jest porowate, bez zapachu. Barwa zależy od domieszek: im, ich
jest mniej, tym barwa jest bardziej biała. Najlepszy gatunek wapna palonego powinien
zawierać 94% CaO i nie więcej niż 0,6% MgO. Najgorszy gatunek – odpowiednio 85% i 2%.
Po rozdrobnieniu w kruszarkach uzyskuje się wapno palone niegaszone kruszone, a po
rozdrobnieniu dodatkowym w młynach: wapno palone niegaszone mielone.
Ciasto wapienne

Jest spoiwem wapiennym w postaci wodorotlenku wapnia Ca(OH)

otrzymywanym

w wyniku połączenia wapna palonego z wodą (gaszenia) i co najmniej 3-miesięcznym
dołowaniu, podczas którego następuje jego dogaszanie. Ma konsystencję ciasta. Reakcja
hydratacji czyli uwodnienia tlenku wapnia jest reakcją egzotermiczną
CaO + H

O → Ca(OH)

+ ok.1,13 MJ/kg CaO

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wapno hydratyzowane

Wapno palone kruszone zawierające głównie CaO poddawane jest procesowi hydratacji

metodą przemysłową w hydratorach. Reakcja uwodnienia przebiega według w/w równania.
Otrzymane wapno nazywa się wapnem suchogaszonym lub hydratyzowanym i ma postać
proszku.
Wapno hydrauliczne

Surowcem do wypalania są wapienie margliste zawierające oprócz CaCO

6÷20%

domieszek w postaci SiO

, Al

, Fe

. Wypalanie może odbywać się w piecach

stosowanych do wapna palonego, w temperaturze 900÷1100°C. W czasie wypalania węglan
wapniowy rozkłada się, a pewna część powstałego tlenku wapniowego reaguje
z domieszkami. Powstają wówczas krzemiany (2CaO SiO

), gliniany (CaO Al

), żelaziany

wapniowe (2CaO∙Fe

), które wykazują własności hydrauliczne. Po wypaleniu uzyskuje się

bryły wapna barwy szarej lub żółtawej .Wapno hydrauliczne po wypaleniu i rozdrobnieniu
poddaje się gaszeniu na sucho, podobnie jak przy gaszeniu wapna palonego.
Prażenie kamienia gipsowego

Głównym składnikiem kamienia gipsowego w ilości powyżej 90% jest dwuwodny

siarczan wapnia: CaSO

·2H

O (dwuhydrat). Rozdrobniony kamień gipsowy poddaje się

prażeniu, w wyniku czego następuje proces dehydratacji, tj. odłączenia się chemicznie
związanej wody:
-

w temperaturze 125 ÷180 °C następuje dehydratacja:

CaSO

·2H

O ↔ CaSO

·0,5H

O + 1,5H

i powstaje gips półwodny (półhydrat) ─ CaSO

0,5H

O odmiany α lub β: odmiana α

powstaje w atmosferze nasyconej pary wodnej; odmiana β powstaje wtedy, gdy para
wodna jest usuwana,

przy temperaturze 800 °C następuje częściowy rozkład siarczanu wapnia na tlenek

wapnia CaO i dwutlenek siarki SO

CaSO

↔ CaO + SO

+ 1/2O

W wyniku przeróbki termicznej (zróżnicowanej temperaturą prażenia) oraz rozdrobnienia

wyprażonych surowców otrzymujemy spoiwa gipsowe np. gips budowlany czy estrichgips.
Gips budowlany

Gips budowlany jest spoiwem, którego głównym składnikiem jest gips półwodny, czyli

półwodny siarczan wapnia odmiany β. Nie zawiera dodatków modyfikujących.
Estrichgips

Estrichgips otrzymuje się przez wypalenie kamienia gipsowego (CaSO

·2H

w temperaturze powyżej 800 °C i zmielenie. Głównym składnikiem jest anhydryt I. Zawiera
wskutek rozkładu termicznego niewielką ilość wolnego tlenku wapniowego CaO. Estrichgips
ma pewne właściwości hydrauliczne, mimo że zaliczany jest do spoiw powietrznych.
Spoiwa anhydrytowe

Surowcem do produkcji spoiw anhydrytowych jest anhydryt, którego głównym

składnikiem jest siarczan wapnia CaSO

Spoiwo anhydrytowe otrzymuje się dwoma sposobami:

przez wypalenie kamienia gipsowego w temperaturze powyżej 400°C i przemielenie.

przez przemielenie naturalnej skały anhydrytowej na tak zwaną mączkę anhydrytową.

Uzyskuje się spoiwo o zwiększonej wodoodporności. Spoiwo nie reaguje z wodą. Staje

się to możliwe dopiero po dodaniu katalizatora, np. tlenku wapnia, lub dolomitu palonego.
Klinkier cementowy

Surowcem do produkcji klinkieru cementowego jest mieszanina surowców składających

się z wapieni i glinokrzemianów. Zawartość w nich podstawowych tlenków: tlenku wapnia
(CaO), tlenku magnezu (MgO), krzemionki (SiO

), tlenku glinu (Al

) i tlenku żelaza

(Fe

) jest procentowo ustalona i bardzo ważna dla utrzymania jednolitej jakości cementu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Klinkier cementowy jest produktem spiekania w temperaturze ok. 1450 °C mieszaniny
surowców . W tej temperaturze stapiają się cząsteczki surowca i tworzą się spieczone grudki.
W wyniku termochemicznych reakcji tworzą się 4 główne fazy (minerały):
-

krzemian trójwapniowy zwany alitem,

krzemian dwuwapniowy zwany belitem,

glinian trójwapniowy,

glinożelazian czterowapniowy

zwany bronmillerytem.

Minerały klinkieru decydują:

o wiązaniu,

o szybkości wiązania,

o wytrzymałości spoiwa cementowego.

W skład klinkieru wchodzą również w niedużej ilości inne związki np. wolne wapno

CaO, wolny tlenek magnezu MgO.
Cement portlandzki

Cement jest spoiwem wiążącym hydraulicznym, które składa się:

ze zmielonego klinkieru cementowego – podstawowego składnika,

z siarczanu wapnia (kamienia gipsowego) w ilości 3÷5% regulującego czas wiązania,

z dodatków hydraulicznych i pucolanowych np. żużla wielkopiecowego i popiołów

lotnych powstałych ze spalania węgla w elektrowniach, które decydują o rodzaju
cementu.

4.4.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Czym są spoiwa wiążące?
2.  Jaka jest klasyfikacja spoiw?
3.  Co to jest dekarbonizacja węglanu wapna?
4.  Jakie są rodzaje wapna?
5.  Jakie są rodzaje gipsu?
6.  Jakie jest zastosowanie klinkieru cementowego?
7.  Jakie są rodzaje cementów?
8.  Jakie jest zastosowanie spoiw wiążących?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przeanalizuj wykres czasu wypalania wapienia umieszczony na rysunku 19 w materiale

nauczania. Na podstawie wykresu ustal czas wypalania kamienia wapiennego, o uziarnieniu
100 mm, potrzebny do otrzymania wapna palonego. O czym musiałeś zadecydować, aby
określić jednoznacznie ilość godzin wypalania kamienia? Zapisz odpowiedź.

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować wykres czasu wypalania wapienia (rysunek 19),
2)  ustalić warunki i czas wypalania kamienia wapiennego,
3)  zapisać odpowiedź z uzasadnieniem,
4)  sprawdzić poprawność wykonanego zadania,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
6)  uporządkować miejsce pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

notatnik i przybory do pisania.

−

Poradnik dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Uzupełnij tabelę tak, aby przedstawiała przeróbkę termiczną i chemiczną kamienia

gipsowego do temperatury prażenia ~ 200

°C.

Tabela do ćwiczenia 2

Proces dehydratacji

Temperatura

procesu

prażenia

Wzór

chemiczny

Określenie
chemiczne

Określenie

praktyczne

Odmiany

normalna

CaSO

·2H

dwuhydrat

w kamieniu

gipsowym

125°C÷180°C

półwodny siarczan

wapnia, gips

półwodny

Proces dehydratacji

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przyporządkować wzory chemiczne i określenia do odpowiednich temperatur prażenia

kamienia gipsowego i uzupełnić tabelę,

2)  sprawdzić poprawność wykonanego zadania,
3)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
4)  uporządkować miejsce pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

tabela do ćwiczenia 2,

−

notatnik i przybory do pisania.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) rozróżnić dehydratację od dekarbonatyzacji?



2) dobrać rodzaj surowca kamiennego do produkcji wapna, cementu?



3) dobrać rodzaj surowca kamiennego do produkcji gipsu?



4) rozróżnić wapno palone od hydraulicznego?



5) wyjaśnić proces hydratacji CaO ?



6) scharakteryzować gips budowlany?



7) wyjaśnić zastosowanie klinkieru cementowego?



8) podać zastosowanie cementu?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Rodzaje i charakterystyka stosowanych paliw

4.5.1. Materiał nauczania

Ogólne wiadomości o paliwach

Paliwem nazywamy substancję, którą spala się w celu otrzymania energii cieplnej.

Paliwo powinno charakteryzować się: dostatecznie szybkim spalaniem w powietrzu, brakiem
szkodliwych  składników  w  produktach  spalania,  opłacalnością  uzyskania  ciepła  pod
względem  gospodarczym.  Rozróżniamy  3  rodzaje  paliw:  stałe,  ciekłe  i  gazowe  (tabela  18).
Paliwo  stałe  składa  się  z  części  organicznych  i  mineralnych.  Do  składników  organicznych
zaliczamy  związki  węgla  z  wodorem,  tlenem,  azotem  i  częścią  siarki,  do  składników
mineralnych  -  związki  pozostałej  siarki  i  popiół.  W  skład  popiołu  wchodzą  tlenki  krzemu,
glinu, żelaza, wapnia, magnezu i alkalia. Częściami palnymi w paliwie jest węgiel (C), wodór
(H) i siarka (S), zaś niepalnymi azot (N) i popiół.

Tabela 18. Klasyfikacja paliw [1, s. 13]

Tabela 19. Składniki węgla i koksu [1, s. 14 ]

W tabeli 19 podany jest przybliżony skład elementarny węgla kamiennego i koksu.
Spalanie paliwa polega na energicznym łączeniu się jego palnych części z tlenem.

Jednocześnie  wydziela  się  duża  ilość  ciepła  oraz  pozostaje  popiół.  Gazy  rozżarzone
w wysokiej  temperaturze  spalania  tworzą  płomień.  W  przemyśle  spalanie  paliwa  zachodzi
w powietrzu,  które  dostarcza  potrzebnego  tlenu  (zawartość  tlenu  w  powietrzu  wynosi
w przybliżeniu 20%).

Pochodzenie

Stan skupienia paliwa

naturalne

sztuczne przemysłowe

Stałe

drewno
torf
węgiel brunatny
węgiel kamienny
antracyt

węgiel drzewny
koks
muł węglowy

ciekłe

ropa naftowa

benzyna
olej gazowy
mazut
oleje smołowe

gazowe

gaz ziemny

gaz koksowniczy
gaz świetlny
gaz generatorowy
gaz wielkopiecowy

Składniki

Węgiel kamienny

Koks

Węgiel (C)
Wodór (H)
Tlen (O)
Azot (N)
Siarka (S)
Popiół
Wilgoć

6 2 ÷ 90 %
1 ÷ 5 %
2 ÷ 14%
0,3 ÷ 2%
0,5 ÷ 3%
7 ÷ 15%
2 ÷ 15%

80÷90 %
0,4÷2 %
—
—
0,4÷1 %
8÷14 %
1÷1,5 %

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zjawisko palenia się paliwa jest procesem skomplikowanym. Reakcje zachodzące

podczas spalania paliwa są egzotermiczne, to znaczy, że w czasie ich trwania wydziela się
ciepło. Proces palenia przedstawić można za pomocą następujących reakcji chemicznych:

C+O

→ CO

+ 97 kcal

→ 2H

O + 58 kcal

S+O

→ SO

+ 69 kcal

Jeżeli do paliwa doprowadzi się zbyt mało powietrza, wówczas z powodu braku tlenu

część węgla może utlenić się tylko na tlenek węgla (CO) zamiast na dwutlenek węgla (CO

Reakcja ta przebiega według równania:

2C+O

→ 2CO + 29 kcal

W takim przypadku mamy do czynienia ze spalaniem niezupełnym. Jeżeli powstały CO,

który jest gazem palnym, nie spali się w palenisku (oddając przy tym swe ciepło spalania)
lecz ujdzie z gazami spalinowymi, wówczas jego ciepło spalania jest dla całkowitego procesu
palenia stracone. Przy niepełnym spaleniu paliwa może powstać również metan (CH

) lub

pozostać nie spalony węgiel (C).

Ogólnie straty cieplne przy spalaniu paliwa stałego można podzielić na: straty

niezupełnego  spalania,  straty  powstałe  z  niesprawności  paleniska,  straty  powstałe w  wyniku
unoszenia  ciepła  ze  spalinami  tzw.  straty  kominowe.  W  praktyce,  dla  uniknięcia  strat,
spowodowanych  niepełnym  spalaniem  wprowadza  się  do  paleniska  pewien  nadmiar
powietrza  ustalany  tzw  współczynnikiem  nadmiaru powietrza  λ,  który  zależy od konstrukcji
pieca i rodzaju stosowanego paliwa.

Dla węgla kamiennego przy piecach komorowych lub szybowych λ = 1,5÷1,8 (to znaczy,

że stosuje się 1,5÷1,8-krotnie większą ilość powietrza, niż wynosi ilość obliczona
teoretycznie). Nadmiar powietrza oblicza się na podstawie wyników analizy chemicznej
spalin.

Do ważniejszych cech paliw zalicza się:

ciepło spalania,

wartość opałowa.

Ciepło spalania jest to ilość ciepła uzyskana przez spalenie 1 kg (m

) paliwa, przy czym

woda  zawarta  w  gazach  spalinowych  znajduje  się  w  stanie ciekłym.  Ciepło  spalania wyraża
się w J/kg w układzie SI (dawniej kcal/kg, 1kcal = 4186,6 J). W warunkach przemysłowych
uchodzące  gazy  spalinowe  zawsze  mają  temperaturę  wyższą  niż  100°C,  a  wobec  czego
zawarta  w  nich  woda  znajduje  się  w  stanie  pary  i  uchodzi  unosząc  zawarte  w  niej  ciepło
parowania. Praktycznie więc wartość opałowa paliwa jest mniejsza niż jego ciepło spalania.

Wartość opałowa paliwa jest to ilość ciepła uzyskana przez spalenie 1 kg paliwa, czym

woda zawarta w gazach spalinowych znajduje się w stanie pary. Wartość opałową wyraża się
w  J/kg  paliwa.  Im  więcej  części  palnych  zawiera  paliwo,  tym  większa  jest  jego  wartość
opałowa. Ważna  jest zawartość w paliwie pierwiastka węgla (C)  i wodoru (H).Przy  spalaniu
siarki  również  otrzymuje  się  ciepło,  jednak  powstający  dwutlenek  siarki  (S0

) działa

niszcząco na metalowe części pieca i zatruwa atmosferę. Siarka więc jest w paliwie
składnikiem niepożądanym.

Wartość opałowa paliw w przybliżeniu wynosi:

25 MJ/kg węgla kamiennego,

29 MJ/kg koksu,

34 MJ/m

gazu ziemnego,

42 MJ/kg mazutu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Do porównywania różnych paliw stosuje się pojęcie paliwa umownego, dla którego

przyjęto wartość opałową ok. 29300 kJ/kg (dokładnie 7000 kcal/kg).

Paliwa stosowane w przemyśle materiałów wiążących:

węgiel kamienny (antracyt, pył, miał),

koks,

gaz generatorowy,

gaz ziemny,

olej opałowy (mazut).

Charakterystyka paliw

Węgiel kamienny to skała osadowa pochodzenia roślinnego, zawierająca 75÷97%

pierwiastka  węgla,  powstała  w  karbonie  (era  paleozoiczna)  ze  szczątków  roślinnych,  które
bez dostępu tlenu uległy uwęgleniu. Ma czarną  barwę, matowy połysk, czarną rysę. Wartość
opałowa węgla waha się od 16,7 do 29,3 MJ/kg i  zależy od  jego składu (zawartości popiołu,
siarki, wilgotności). Wartość opałowa czystego pierwiastka węgla wynosi około 33,2 MJ/kg.

Według Polskiej Normy węgiel kamienny został podzielony na typy zgodnie

z naturalnymi cechami, charakteryzującymi jego przydatność technologiczną (tabela 20). Dla
węgla kamiennego wszystkich typów oraz celów przeznaczenia, rozróżnia się zależnie od
wymiarów ziarn 11 sortymentów zasadniczych (tabela 21).

Koks to paliwo uzyskiwane poprzez przemysłowe wygrzewanie węgla kamiennego

w temperaturze  600÷1200°C,  bez  dostępu  tlenu,  w  specjalnych  komorach  koksowniczych
(bateriach)  za  pomocą  gazów  spalinowych.  W  wyniku  tego  procesu  następuje  odgazowanie
węgla  i  jego  spiekanie  w  bryły  koksu.  Jest  to  paliwo  o  wyższej  kaloryczności  od  zwykłego
węgla kopalnego, gdyż zawiera co najmniej 90÷ 95% czystego pierwiastka węgla, a specjalne
gatunki  węgla  przy  odpowiedniej  technologii  mogą  dawać  nawet  czystość  rzędu  98%.
W procesie koksowania z surowego węgla usuwane są gazy, ciecze, substancje  łatwotopliwe
(np.  siarka),  oraz  inne  substancje  (głównie  organiczne)  ulegające  rozkładowi  w  tych
temperaturach.

Tabela 20. Typy węgla [17]

Typ węgla

Zawartość

części lotnych

V %

Charakterystyka

Główne zastosowanie

węgiel
płomienny

>28

duża zawartość części lotnych, brak lub
słaba zdolność spiekania, długi, silnie
świecący płomień

piece przemysłowe i domowe, generatory

węgiel
gazowo-
płomienny

>28

duża zawartość części lotnych, średnia
zdolność spiekania

piece przemysłowe i domowe, wytlewanie,
uwodornianie

węgiel gazowy

> 28

duża wydajność gazu i smoły, znaczna
spiekalność

gazownictwo, koksownictwo, wytlewanie

Węgiel
gazowo-
koksowy

>28

duża wydajność gazu i smoły, dobra
spiekalność,

średnie

ciśnienie

rozprężania

gazownictwo, koksownictwo

węgiel

orto-

koksowy

20÷31

typowy

węgiel

koksowy,

średnia

zawartość

części

lotnych,

dobra

spiekalność,

wysokie

ciśnienie

rozprężania

produkcja koksu metalurgicznego

węgiel meta –
koksowy

14÷28

dobra

spiekalność,

duże

ciśnienie

rozprężania

produkcja koksu odlewniczego

węgiel semi –
koksowy

14÷28

mała zawartość części lotnych, słaba
spiekalność,

średnie

ciśnienie

rozprężania

w koksownictwie jako dodatek schudzający
wsad węglowy

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

węgiel chudy

1÷28

mała zawartość części lotnych, brak lub
słaba spiekalność, krótki płomień

piece przemysłowe i domowe, generatory

węgiel
antracytowy

10÷14

mała zawartość części lotnych, brak
zdolności spiekania

węgiel na mieszanki do produkcji koksu;
węgiel

energetyczny

palenisk

specjalnych

oraz

produkcji

paliwa

bezdymowego

antracyt

3÷10

bardzo mała zawartość części lotnych,
brak zdolności spiekania

paliwo specjalne

Metaantracyt

< 3

bardzo mała zawartość części lotnych,
brak zdolności spiekania

Koks jest substancją szaro-czarną, porowatą, o charakterystycznym zapachu gazów

koksowniczych.  Wtórnie  jest  zanieczyszczony  częścią  tych  gazów  oraz  niewielką  ilością
produktów  rozkładu  substancji  towarzyszących  węglowi  kamiennemu.  Podczas  spalania  nie
daje  płomienia  ani  dymu.  Palenie  jego  polega  na  żarzeniu  się.  Zaletą  koksu  w  porównaniu
z węglem  kamiennym  jest  jego  wyższa kaloryczność, a  jednocześnie  spokojniejsze spalanie.
Wartość opałowa koksu 29 MJ/kg.

Tabela 21. Sortymenty węgla [16]

Ropa naftowa (olej skalny) to ciekła kopalina, złożona z mieszaniny naturalnych

węglowodorów  gazowych,  ciekłych  i  stałych.  Złoża ropy  naftowej  występują  w  porowatych
skałach  w  głębi  ziemi  (w  normalnych  warunkach  ponad  złożem  ropy  tworzy  się  warstwa
zawierająca  gaz  ziemny).  Jest  podstawowym  surowcem  przemysłu  petrochemicznego
stosowanym  do  otrzymywania  m.in.  benzyny,  nafty,  olejów,  parafiny,  smarów,  asfaltów,
mazutów,  wazelin.  Ropę  naftową  przerabia  się  w  rafineriach.  Aby  wyodrębnić  z  ropy  jej
poszczególne  składniki  (np.  benzynę)  stosuje  się  destylację  frakcyjną.  Ropę  rozdziela  się  na
frakcje dzięki różnicy w temperaturach wrzenia poszczególnych jej składników.

Mazut (olej opałowy) – ciemnobrunatna do czarnej oleista ciecz będąca pozostałością po

destylacji ropy naftowej w warunkach atmosferycznych (ciśnienie normalne), w temperaturze
250 do 350°C.Gęstość wynosi 890÷ 960 kg/m

Wartość opałowa (średnia) 41MJ/kg.

Gaz ziemny jest to paliwo kopalne pochodzenia organicznego, gaz zbierający się

w skorupie ziemskiej w pokładach wypełniających przestrzenie, niekiedy pod wysokim

Grupa

Nazwa

Symbol

Wymiar ziarna
mm

Grube

Kęsy

ponad 120

Grube

Kostka I

Ko I

200–120

Grube

Kostka II

Ko II

120–60

Grube

Orzech I

O I

80–40

Grube

Orzech II

O II

50–25

Średnie

Groszek I

Gk I

30–16

Średnie

Groszek II

Gk II

20–8

Średnie

Grysik

10–5

Miałowe

Miał

6–0

Inne

Pył

1–0

Inne

Muł

1–0

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ciśnieniem.  Pokłady  gazu  ziemnego  występują  samodzielnie  lub  towarzyszą  złożom  ropy
naftowej  lub  węgla  kamiennego.  Zawartość  składników  jest  zmienna  i  zależy  od  miejsca
wydobycia,  jednak  głównym  składnikiem  stanowiącym  ponad  90%  gazu  ziemnego  jest
metan.  Oprócz  niego  mogą  występować  niewielkie  ilości  etanu,  propanu,  butanu  i  innych
związków organicznych oraz mineralnych. Wartość opałowa (średnia) wynosi 30 MJ/m

Gaz generatorowy to palny gaz sztucznie powstały w wyniku zgazowania paliwa stałego,

np.  węgla,  drewna  (gaz  drzewny)  lub  innego  rodzaju  biomasy.  W  zależności  od  składu
paliwa,  składu  czynnika  zgazowującego  oraz  konstrukcji  gazogeneratora,  skład  gazu
generatorowego  może  być  różny,  przy  czym  praktycznie  zawsze  składa  się  on  z  wodoru,
tlenku  węgla,  metanu,  pary  wodnej,  dwutlenku  węgla  i  azotu.  Wartość  opałowa  gazu
generatorowego wynosi około 4÷5,5 MJ/m³.
Składowanie paliw

Węgiel i koks gromadzi się na składach otwartych lub w zbiornikach; olej opałowy

w szczelnych zbiornikach dwupłaszczowych lub w wannach żelbetowych; paliwa gazowe
w zbiornikach.

4.5.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Jaka jest klasyfikacja paliw?
2.  Jak przebiega proces spalania paliwa?
3.  Jaka jest różnica między spalaniem zupełnym, a niezupełnym?
4.  Jakie są straty cieplne podczas spalania?
5.  Co to jest wartość opałowa paliw?
6.  Jakie są cechy charakterystyczne węgla kamiennego?
7.  Jakie są cechy charakterystyczne koksu?
8.  Jakie są cechy charakterystyczne mazutu?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przeanalizuj wartości opałowe paliw stosowanych w przemyśle materiałów wiążących.

Uzupełnij tabelę wstawiając paliwa w kolejności: od największej wartości opałowej do
najmniejszej.

Lp.

Nazwa paliwa

Wartość
opałowa

Jednostka wartości opałowej

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować paliwa pod względem ich wartości opałowych,
2)  uzupełnić tabelę,
3)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
4)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia,
5)  uporządkować miejsce pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

tabela do ćwiczenia,

−

notatnik i przybory do pisania.

Ćwiczenie 2

Na podstawie opisu, zawierającego krótką charakterystykę, określ rodzaj paliwa.

a) Jest substancją szaro-czarną, porowatą. Podczas spalania nie daje płomienia ani dymu.

Palenie jego polega na żarzeniu się. Uzyskiwane jest poprzez przemysłowe wygrzewanie
węgla kamiennego, w temperaturze 600 ÷1200 °C, bez dostępu tlenu, w specjalnych
komorach.

b) Jest to paliwo kopalne pochodzenia organicznego. W skorupie ziemskiej wypełnia

przestrzenie, niejednokrotnie pod wysokim ciśnieniem. Głównym składnikiem
stanowiącym ponad 90% jest zawsze metan. Oprócz niego mogą występować niewielkie
ilości etanu, propanu, butanu i innych związków organicznych oraz mineralnych.

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  dokładnie przeczytać treść polecenia,
2)  przeanalizować charakterystyki paliw,
3)  dokonać wyboru paliwa na podstawie opisu,
4)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
5)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia,
6)  uporządkować miejsce pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

eksponaty paliw,

−

notatnik i przybory do pisania.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) rozróżnić podstawowe paliwa stałe i ciekłe?



2) rozróżnić podstawowe paliwa naturalne i sztuczne?



3) dobrać paliwo ze względu na wartość opałową?



4) wytypować paliwa potrzebne w przemyśle materiałów wiążących?



5) wymienić gazy spalinowe zanieczyszczające środowisko?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6. Technologia produkcji wapna, cementu i gipsu

4.6.1. Materiał nauczania

Typowy proces produkcji wapna palonego
Etapy produkcji wapna palonego są następujące:

przygotowanie kamienia wapiennego: kamień o odpowiednim składzie chemicznym

i odpowiedniej  granulacji  jest  pobierany  ze  składowiska  otwartego.  W  zależności  od
potrzeb  kamień  wapienny  może  być  przesiewany  celem  usunięcia  powstałej  podczas
wtórnego  kruszenia  (w  czasie  transportu  i  przesypywania)  oraz  w  wyniku  wysuszenia
i odspojenia  się  przyklejonych  pyłów  i  gliny  oraz  nadmiaru  frakcji  drobnej.  Czasem
stosowane  jest  płukanie  kamienia  w  celu  usunięcia  naturalnych  zanieczyszczeń,  takich
jak  krzemionka,  glina  i  bardzo  drobne  cząstki  wapienia.  Kamień  powinien  mieć
odpowiednią  granulację:  180÷400  mm  dla  pieców  kręgowych,  50÷200  mm  dla  pieców
szybowych, 10÷50 mm dla pieców obrotowych,

wypalanie kamienia wapiennego odbywa się w piecach: kręgowych, szybowych

lub obrotowych. Proces termiczny surowców został opisany w rozdziale 4.4.

składowanie lub rozdrabnianie produktu wypału: bryły wapna palonego rozdrabnia się

w kruszarkach i młynach w zależności od potrzeb.
Piece szybowe można podzielić na trzy grupy:

piece szybowe z wsadem mieszanym,

piece dwu-szybowe regeneracyjno - współprądowe (Maerz),

piece szybowe opalane gazem.

Tradycyjny piec szybowy (rysunek 20) na wsad mieszany posiada:

gardziel czyli górną część pieca, przez którą zasypuje się do pieca wsad mieszany:

kamień wapienny i koks w odpowiednich proporcjach:

0,5 < d

koksu

/ D

wapienia

< 0,7,

przy czym uziarnienie kamienia powinno być w granicach:

D ÷ 2D,

po  to,  aby  czasy  rozkładu  kamienia  nie  różniły  się  zbytnio,  a  czas  spalania  paliwa  nie
różnił  się  od  czasu  dekarbonizacji  kamienia  wapiennego.  Kamień  i  koks  są  ważone
i podawane  do  pieca  w  taki  sposób,  aby  zminimalizować  ich  segregację  i  zapewnić
równomierność  rozkładu  energii,  a  zatem  równomierny  wypał  i  większą  sprawność
termiczną,

komin połączony z gardzielą , wytwarza odpowiedni ciąg gazu w piecu,

szyb, część pieca poniżej gardzieli, wyłożony materiałem ogniotrwałym. W szybie są 3

strefy:
1.  suszenia i podgrzewania wsadu do temperatury ok. 900°C,
2.  wypalania wapna w temperaturze 900÷1200°C (rozdział 4.4.1),
3.  chłodzenia wapna.

fundament, uformowany pod szybem tak, aby ułatwiać odbieranie wypalonego wapna

przez otwory uciągowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 20. Podział stref i rozkład temperatur w piecu szybowym [1, s. 46]

Piec Maerz`a
Piec o wys. ~ 60m jest w pełni zautomatyzowany i opomiarowany, co pozwala na

precyzyjną kontrolę procesu wypalania. Składa się z 2 szybów 1 i 2. Cykl naprzemienny trwa
ok.  12  minut  i  polega  na  tym,  że  w  tym  samym  czasie  w  jednym  z  szybów  następuje
wypalanie, a w drugim następuje regeneracja (odzysk) ciepła nagromadzonego w wypalanym
kamieniu. Istnieją 3 strefy: podgrzewania, wypalania i chłodzenia. Ciepło wypalania pochodzi
ze spalania oleju opałowego (mazutu). W celu podtrzymania procesu spalania wtłacza się do
pieca również powietrze. Kamień podawany jest cyklicznie od góry pieca za pomocą skipów.
Mazut  i  powietrze  podawane  są  z  tego  samego  kierunku.  Wypał  następuje  współprądowo.
Przez to proces wypalania jest mniej energochłonny, a produkt bardziej reaktywny. Wypalone
bryłki, przed wybraniem  z pieca  muszą  być ochłodzone do temperatury ok. 80°C. Powietrze
chłodzące wtłaczane  jest pod ciśnieniem od dołu  pieca. Piece Maerz

a mogą być też opalane

gazem, olejem lub rozdrobnionym paliwem stałym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 21. Schemat działania pieca Maerz

’

a [19]

Wypalanie wapna w piecu obrotowym

Piecem jest stalowy cylinder o średnicy 2÷3 m, wyłożony materiałem ogniotrwałym,

lekko pochylony względem poziomu i wsparty w kilku miejscach na wieńcach tocznych.

Przebieg wypalania:

podgrzewanie i suszenie wapienia przebiega na rusztach obrotowych, które wykorzystują

ciepło spalin pochodzące z wypalania,

wypalanie wapienia jest przeciwprądowe. Wapień o granulacji 10÷50 mm podaje się

z jednego końca pieca; paliwo z przeciwległego końca przez dyszę, Paliwem może być:
pył węglowy, olej opałowy, gaz generatorowy lub ziemny,

chłodzenie polega na tym, że wapno palone wychodzące z pieca, chłodzi się strumieniem

powietrza w urządzeniu zwanym chłodnikiem. Stosuje się chłodniki planetarne.
Wadą pieców są straty ciepła na skutek złego przenoszenia ciepła pomiędzy gazami

spalinowymi, a wapieniem i zbyt wysoka z tego powodu temperatura gazów odlotowych
(ok. 900°C).

Rys. 22. Piec obrotowy z chłodnikami planetarnymi [1, s. 61]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Technologia produkcji wapna hydratyzowanego

Gaszenie wapna palonego na skalę przemysłową na sucho w celu otrzymania wapna

suchogaszonego, czyli hydratyzowanego odbywa się mechanicznie w urządzeniach zwanych
hydratorami. Są one zmechanizowane i zautomatyzowane.

Proces gaszenia w hydratorach (rysunek 23) ogólnie polega na:

-

połączeniu rozkruszonego wapna palonego z wodą zimną lub ogrzaną,

wymieszaniu powstałego hydratu ( temperatura reakcji ok.100°C),

pozostawieniu go na okres 24 ÷ 72 godzin w silosach tzw. dojrzewalnikach, dla

przereagowania z wodą,

przesianiu lub rozdzieleniu wapna w separatorach powietrznych i pakowaniu w worki.

Rys. 23. Hydrator selektywny wg systemu Sturtevant- Knibbsa [1, s. 64]

Produkcja wapna hydraulicznego

Wapno hydrauliczne produkuje się następujących etapach:

wypalanie wapieni marglistych poniżej temperatury spiekania (rozdział 4.4), najczęściej

w piecach szybowych, w takich samych, co wypalanie wapna palonego. Surowiec podaje
się do pieca w kawałkach o wymiarach 60÷150 mm,

rozdrobnienie,

gaszenie na sucho w urządzeniach hydratacyjnych podobnych do hydratorów używanych

do gaszenia wapna palonego,

rozdzielenie w separatorze grudek mniej zlasowanych,

rozdrabnianie w młynach większych grudek.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Technologia produkcji cementu

W przemyśle cementowym stosowane są dwie metody produkcji: sucha i mokra

(rysunek 24),  różniące  się  między  sobą  głównie  sposobem  przygotowywania  mieszaniny
surowcowej.  W  metodzie  suchej  przemiela  się  surowiec  uprzednio  wysuszony  w  młynach
i następnie wypala się w piecach obrotowych  lub szybowych.  W metodzie mokrej przemiela
się  surowiec  z  równoczesnym  dodawaniem wody w  ilości 30÷50%  i  mieszaninę  surowcową
w postaci  gęstego,  ciekłego  szlamu  wypala  się w  piecach  obrotowych.W  polskim przemyśle
cementowym  zanika  metoda  mokra  na  rzecz  metody  suchej,  a  klinkier  wypalany  jest
przeważnie  w  piecach  obrotowych.  Eliminowanie  mokrej  metody  zmniejsza  zużycie  energii
cieplnej,  a  tym  samym  ilość  emitowanych  gazów  odlotowych  (ogranicza  się  m.in.  emisję
CO

Rys. 24. Metody produkcji cementu: sucha i mokra [22]

Metoda sucha produkcji cementu

Surowce: wapnie i glinokrzemiany są wysuszane oddzielnie do zawartości ~2% wilgoci

w  suszarniach  obrotowych.  Następnie  przenośnikami  są  dostarczane  do  zbiorników.  Pod
zbiornikami  umieszczone  są  dozowniki,  które  podają  materiały  do  młynów  w  ilościach
odpowiadających  obliczonemu  składowi  mieszaniny  surowcowej.  W  młynach  zostają
zmielone  na  mączkę  o  ziarnach  ~  0,09  mm  i  równocześnie  wstępnie  mieszane.  Mączkę
transportuje  się  do  silosów,  gdzie  koryguje  się  jej  skład  przez  odpowiednie  dobranie  ilości
składników  (partii  o  większej  lub  mniejszej  zawartości  CaCO

). Po korekcji dokładnie się

miesza, bo mieszanina surowcowa musi mieć możliwie jednolity skład. Mieszaninę zwilża się
wodą przed podaniem jej do pieca (rysunek 25).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 25. Schemat produkcji cementu metodą suchą w piecu obrotowym 1 – wapień, 2 – suszarnia, 3 – żużel,

4 – młyn, 5 – silosy na mączkę surowcową, 6 – ślimak mieszający, 7 – piec obrotowy, 8 – wentylator,
9 – cyklon, 10 – separator, 11 – łamacz węgla, 11a – węgiel, 12 – młyn, 13 – klinkier, 14 – żużel, 15 –
suszarnia, 16 – magazyn klinkieru, 17 – klinkier, 18 – gips, 19 – dodatki, 20 – młyn, 21 – silosy na
cement, 22 – pakowarka, 23 – cement [1, s. 103]

Piece obrotowe opalane mogą być mączką węglową (miał węglowy zmielony

i wysuszony  w  węglowym  młynie)  wdmuchiwaną  do  pieca  przez  dyszę.  Gazy  spalinowe
przesuwają się w stronę wyższego końca pieca. Mieszanka surowcowa przesuwa się w stronę
przeciwną  i  pod  wpływem  gorących  spalin  ok.  1450  °C  spieka  się  (nie  topi)  w  klinkier
(przeróbka  termiczna  surowców  omówiona  została  w  rozdziale  4.4.).  Klinkier  ma  postać
bryłek  o  ciemnej  barwie.  Wypalony  klinkier  ochładza  się  w  chłodnikach  planetarnych
i

przetransportowuje do zbiorników, a ze zbiorników do młynów. Przed zmieleniem

dodawane jest wagowo 1÷3% gipsu jako regulatora wiązania cementu z wodą oraz inne
dodatki w miarę potrzeby. Zmielony cement paczkuje się.

Technologia produkcji gipsu

Produkcja spoiwa gipsowego jest zazwyczaj zautomatyzowana i etapy produkcji płynnie

następują po sobie:
-

rozdrobnienie kamienia gipsowego w kruszarce udarowej do granulacji 0 ÷ 40 mm,

magazynowanie skruszonego kamienia gipsowego, jego uśrednienie oraz automatyczne

wybieranie,

proces suszenia i równoczesnego mielenia kamienia gipsowego w młynie misowo-

-walcowym (rysunek 26) do wymaganej granulacji,

Rys. 26. Młyn misowo-walcowy [21]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

proces wypału kamienia gipsowego (dehydratacja), polega na jego prażeniu

w kalcynatorze obrotowym (rysunek 27) w celu wydzielenia wody krystalizacyjnej
(rozdział 4.4.1.) i otrzymania spoiwa gipsowego.

Rys. 27. Kalcynator obrotowy [21]

dokładny, bo zautomatyzowany i skomputeryzowany etap odważenia i wymieszania

składników – zgodnie z recepturą (rysunek 28),

Rys. 28. Łączenie składników [21]

magazynowanie (rysunek 29) produktów kalcynacji kamienia gipsowego: gips

budowlany, gips modelowy, anhydryt,

Rys. 29. Magazynowanie produktów [21]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować proces produkcji wapna hydraulicznego,
2)  przeanalizować przedstawiony schemat,
3)  wytypować etapy procesu do uzupełnienia,
4)  wypełnić schemat,
5)  sprawdzić poprawność wykonanego zadania,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia,
8)  uporządkować miejsce pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

tablice poglądowe na temat produkcji materiałów wiążących,

−

schemat do ćwiczenia,

−

notatnik i przybory do pisania,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

Ćwiczenie 2

Opracować uproszczony schemat produkcji gipsu.

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować proces produkcji gipsu,
2)  narysować układ schematu,
3)  uzupełnić układ nazwami etapów (urządzeń),
4)  sprawdzić poprawność wykonanego zadania,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia,
7)  uporządkować miejsce pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

tablice poglądowe na temat produkcji materiałów wiążących,

−

notatnik i przybory do pisania,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

Ćwiczenie 3

Spośród pięciu przedstawionych materiałów:

a)  wybierz gips, wapno palone i cement,
b)  określ te cechy materiałów, które pozwoliły na jednoznaczny wybór,
c)  dobierz eksponaty surowców do produkcji wybranych materiałów wiążących.

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  obejrzeć eksponaty materiałów wiążących,
2)  dokonać wyboru wg punktu a),
3)  odpowiedzieć na punkt b),
4)  obejrzeć eksponaty surowców,
5)  dokonać wyboru wg punktu c)
6)  sprawdzić poprawność wykonanego zadania,
7)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
8)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia,
9)  uporządkować miejsce pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

notatnik i przybory do pisania,

−

eksponaty materiałów wiążących w tym: gipsu, wapna palonego i cementu,

−

eksponaty surowców do produkcji materiałów wiążących,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

4.6.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) rozróżnić podstawowe materiały wiążące?



2) rozróżnić urządzenia do produkcji materiałów wiążących?



3) dobrać surowce do produkcji materiałów wiążących?



4) przedstawić i objaśnić uproszczony schemat technologiczny

produkcji wapna, cementu lub gipsu?



5) wymienić, jaką granulację powinien mieć surowiec do produkcji

wapna, cementu, gipsu?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7. Zastosowanie przetworzonych materiałów skalnych

4.7.1. Materiał nauczania

Przetworzone materiały skalne w postaci spoiw wiążących mają zastosowanie jako

składniki: zaczynów, zapraw i betonów.
-

Zaczyny są to mieszaniny spoiwa z wodą przed rozpoczęciem wiązania.

Zaprawy to mieszaniny spoiwa, drobnego kruszywa (piasku) i wody zarobowej.

Właściwości techniczne zapraw zależą od rodzaju spoiwa i od wzajemnej proporcji
składników. Zadaniem spoiwa w zaprawie jest połączenie ze sobą poszczególnych ziaren
kruszywa, będącego materiałem wypełniającym, oraz zespolenie elementów łączonych ze
sobą. Zaprawy mogą być:

murarskie: wapienne, cementowe, cementowo-wapienne, cementowo-gliniane,

tynkarskie: wapienne, cementowe, cementowo-wapienne, gipsowe, gipsowo-wapienne.

Beton to sztuczny kamień powstały w wyniku wiązania i twardnienia spoiwa zawartego

w mieszance betonowej. Mieszanka betonowa składa się ze spoiwa, kruszywa różnych
frakcji, wody oraz ewentualnych dodatków mineralnych w postaci popiołów lotnych
i domieszek chemicznych.
Zalety spoiwa gipsowego:

łatwość wykonywania odlewów,

możliwość szybkiego użycia wyprodukowanych wyrobów,

małe zużycie paliwa przy jego produkcji,

ognioodporność,

czystość ekologiczna.

Wady spoiwa gipsowego:

zbyt szybkie wiązanie,

nieodporność na działanie wody i wilgoci (zmniejszanie wytrzymałości pod wpływem

wody),

niezbyt dobre łączenie z materiałami wypełniającymi (piaskiem, żwirem itp.),

korodujące działanie na stal.

Zastosowanie spoiw gipsowych:

do zapraw murarskich w murach nie narażonych na działanie wody,

do wyrobu tynków wewnętrznych,

do wyrobów budowlanych, jak suche tynki w arkuszach, płyty, pustaki, bloki, dyle

ścienne i stropowe,

do wyrobu sztucznych marmurów (stiuków),

do wznoszenia ścianek monolitycznych.

jako dodatek do produkcji cementu (regulator wiązania),

w przemyśle: ceramicznym, chemicznym, górniczym, odlewniczym, w medycynie

i innym.

Produkty gipsowe

Wyroby gipsowe stosuje się do prac wykończeniowych wewnątrz pomieszczeń

Najczęściej są to płyty i pustaki np.:
-

płyty gipsowe Pro-Monta mają kształt prostopadłościanu o grubości 80÷120 mm.

Powierzchnie licowe płyt są równe i gładkie, a boki posiadają montażowe wpusty i pióra
w kształcie trapezu. Taka konstrukcja płyt pozwala na szybki montaż oraz uzyskanie
ścian o dużej gładkości powierzchni bez jakiegokolwiek tynkowania. Płyty gipsowe Pro-
Monta mają też zastosowanie przy wykonywaniu obudowy słupów nośnych, kanałów

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wentylacyjnych

sanitarnych

pomieszczeniach

budynków

mieszkalnych,

przemysłowych i użyteczności publicznej,

Rys. 31. Płyta Pro-Monta [9, s. 133]

płyty gipsowo-kartonowe o grubości 9÷24 mm powstają poprzez połączenie rdzenia

gipsowego z nałożoną obustronnie okładziną ze specjalnego wielowarstwowego kartonu.
Karton  pokrywa  obie  strony  płyty  oraz  dłuższe  brzegi.  Najczęściej  producent  różnicuje
strony  płyty,  na  spodniej  umieszczane  są  oznaczenia  wskazujące  grubość,  miejsce
produkcji,  normę,  itp.  Strona  bez  oznaczeń  to strona  licowa.  Gips tworzący  rdzeń płyty
jest  odpowiednio  modyfikowany  dodatkami  regulującymi  czas  wiązania  oraz
powodującymi  obniżenie  gęstości  gipsu  i  zwiększenie  jego  przyczepności  do  kartonu.
Karton  natomiast  ma  za  zadanie  przejmowanie  naprężeń  rozciągających  powstających
przy zginaniu płyty. Wytrzymałość płyt na zginanie w kierunku ich długości jest 3-krotnie
większa niż w kierunku do niej prostopadłym. Jest to uwarunkowane kierunkiem włókien
celulozy w kartonie.  Kartonowa  powierzchnia  jest gładka,  gotowa  do  natychmiastowego
malowania,  do  tapetowania  i  okładania  okładzinami  ceramicznymi.  Rodzaje  płyt
gipsowo-kartonowych:

standardowe (zaczyn gipsowy obłożony kartonem),

ogniochronne (do zaczynu dodajemy włókna szklane),

o zwiększonej odporności na działanie wody (dodanie żywic i sylikonów).

Etapy produkcji płyt gipsowo-kartonowych:

mieszanie gipsu o wilgotności ok. 10% z odpadami produkcyjnymi (suchymi i mokrymi),

proces kalcynowania (usuwania wody) ,

obróbka gipsu: mieszanie w mieszalniku specjalnie dobranych komponentów,

formowanie wstęgi (o ustalonej grubości i szerokości) i twardnienie płyty na taśmie,

cięcie specjalnymi nożycami wstęgi na pożądane wymiary,

suszenie i pakowanie płyt na palety.

Poddane specjalnej obróbce płyty mogą uzyskać właściwości pozwalające na montaż

ścian w warunkach szczególnej wilgotności, a nawet jako płyty osłonowe. Możliwe jest
produkowanie, transport i montaż płyty do długości 6 metrów. Płyty gipsowo-kartonowe
używane są jako elementy konstrukcyjne i dekoracyjne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 32. Produkcja płyt gipsowo-kartonowych [23]

Płyty gipsowo-kartonowe należą do materiałów budowlanych uczestniczących

w recyklingu. Coraz większa ilość tych materiałów budowlanych wytwarzana jest z odpadów
lub materiałów zwracanych do obiegu. Papier odzyskiwany jest w 100%, a coraz większa
ilość gipsu to gips syntetyczny, pochodzący z oczyszczania emisji kominów elektrowni.

Rys. 33. Płyty gipsowo-kartonowe: a) zwykłe, b) o rdzeniu impregnowanym środkami hydrofobowymi [20]

Zastosowanie spoiwa wapiennego

Zalety:

zdolność nadawania zaprawom dobrej urabialności,

zdolność chemicznego łączenia się z domieszkami hydraulicznymi, mielonymi żużlami itp.

Wady:

niska wytrzymałość,

nieodporność na działanie wody,

duże zużycie paliwa przy produkcji wapna.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zastosowanie:

do zapraw murarskich

do zapraw tynkarskich,

do betonów niewielkiej wytrzymałości (żużlobetony, gruzobetony),

do farb wapiennych,

do produkcji cegieł i bloków silikatowych.

Produkty z zapraw wapienno-piaskowych

Cegły i bloki wapienno-piaskowe zwane silikatowymi produkuje się w następujących

etapach:
-

wykonanie zaprawy składającej się:

z wapna niegaszonego mielonego,

piasku kwarcowego,

wody,

leżakowanie zaprawy w silosach przez 10 godzin w celu gaszenia wapna,

formowanie wyrobów metodą prasowania,

autoklawizowanie wyrobów w stalowych, hermetycznie zamykanych cylindrach,

w temperaturze około 373K (100

C), pod ciśnieniem około 0,8 MPa - przez kilkanaście

godzin. Podczas autoklawizowania zaprawa wiąże i twardnieje.

Rys. 34. Bloki silikatowe: a) drążony, b) pełny [20]

Zastosowanie spoiwa cementowego

Cement portlandzki jest najbardziej uniwersalnym spoiwem i daje wyroby stosunkowo

szybko twardniejące zarówno na powietrzu jak i w wodzie o znacznej wytrzymałości. Ujemną
cechą jest niska odporność na chemiczne działanie wielu kwasów, soli i gazów oraz skurcz
przy tężeniu w pierwszym okresie na powietrzu. Wyroby z zapraw cementowych to
np. dachówki i gąsiory.

Rys. 35. Dachówki cementowe barwione: a) zakładkowa EKSTRA, b) esówka PROFIL S [20]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyroby z betonów
Gotowe wyroby z betonów nazywa się prefabrykatami. Do wytwarzania prefabrykatów

używa się:
-

betonu zwykłego,

betonu lekkiego,

żużlobetonu,

żelbetu,

strunobetonu,

kablobetonu.

Prefabrykaty klasyfikuje się na:

drobnowymiarowe – przeznaczone do ręcznego układania np.: pustaki ścienne, bloczki

ścienne, belki i pustaki stropowe,

średniowymiarowe - układane są przy pomocy lekkiego sprzętu do transportu i podnoszenia,

wielkowymiarowe – przeznaczone do montażu i transportu z zastosowaniem sprzętu

ciężkiego.

Rys. 36. Wyroby z betonu komórkowego: a) bloczek, b) kształtka [20]

4.7.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Co różni się zaczyn od zaprawy?
2.  Co to jest beton?
3.  Jakie są rodzaje zapraw?
4.  Jakie jest zastosowanie cementu?
5.  Jakie są zalety i wady cementu?
6.  Jakie znasz wyroby gipsowe?
7.  Jakie znasz wyroby wapienno-piaskowe?

4.7.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Określ na podstawie krótkiej charakterystyki rodzaj wyrobów oraz podaj spoiwa użyte do

produkcji tych wyrobów.
a) Wyroby o grubości 9÷24 mm powstają poprzez połączenie rdzenia do kartonu. Rdzeń jest

odpowiednio modyfikowany dodatkami regulującymi czas wiązania oraz powodującymi
obniżenie gęstości spoiwa i zwiększenie jego przyczepności do kartonu. Karton natomiast
ma za zadanie przejmowanie naprężeń rozciągających powstających przy zginaniu wyrobu.

b) Uformowane wyroby metodą prasowania, są autoklawizowane w stalowych,

hermetycznie zamykanych cylindrach, w temperaturze około 373K, pod ciśnieniem około

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

0,8 MPa. Autoklawizowanie trwa kilkanaście godzin. W tym czasie zaprawa wiąże
i twardnieje.

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  dokładnie przeczytać krótkie charakterystyki,
2)  przeanalizować treść polecenia,
3)  odpowiedzieć na punkt a) i b),
4)  sprawdzić poprawność wykonanego ćwiczenia,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia,
7)  uporządkować miejsce pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

notatnik i przybory do pisania,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

Ćwiczenie 2

Przedstaw uproszczony schemat technologiczny produkcji płyt gipsowo-kartonowych.

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować produkcję płyt gipsowo-kartonowych przedstawioną na rysunku 32,
2)  sporządzić uproszczony schemat technologiczny produkcji płyt,
3)  sprawdzić poprawność wykonanego ćwiczenia,
4)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
5)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia,
6)  uporządkować miejsce pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

notatnik i przybory do pisania,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

4.7.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) rozróżnić wyroby ze względu na spoiwo, z którego powstały?



2) rozróżnić płyty gipsowe od gipsowo - kartonowych?



3) wytypować materiał wiążący do produkcji betonu?



4) przedstawić i objaśnić uproszczony schemat technologiczny

produkcji płyt gipsowo – kartonowych?



5) wymienić etapy produkcji wyrobów silikatowych?



6) wyjaśnić, przy produkcji których wyrobów ma zastosowanie

recykling?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8. Ochrona środowiska i warunki bezpiecznej pracy przy

produkcji wapna, cementu i gipsu

4.8.1. Materiał nauczania

Instytucjami do przeprowadzania kontroli w zakładach pracy są:

Państwowa Inspekcja Pracy,

Państwowa Inspekcja Sanitarna,

Urząd Dozoru Technicznego.

Do zakresu działania Państwowej Inspekcji Pracy należą między innymi:

kontrola przestrzegania prawa pracy,

kontrola przestrzegania przepisów bhp w tym również przy np. modernizacji zakładów

przemysłowych oraz stanowiących ich wyposażenie maszyn i urządzeń technicznych
i technologicznych,

analizowanie przyczyn wypadków przy pracy oraz chorób zawodowych,

kontrola prawidłowości stosowania środków zapobiegających wypadkom i chorobom

zawodowym oraz uczestniczenie w badaniu przyczyn wypadków przy pracy.
Państwowa Inspekcja Pracy działa na zasadzie ustawy (Dz. U. z 2001r., nr 124 poz. 1362).
Państwowa Inspekcja Sanitarna kontroluje przestrzegania przepisów określających

wymagania dotyczące:
-

higieny środowiska tj. czystości powietrza atmosferycznego, gleby, wody,

utrzymania należytego stanu higienicznego w zakładzie pracy,

warunków zdrowotnych środowiska pracy.

Realizując te zadania Państwowa Inspekcja Sanitarna sprawdza wyniki pomiarów

czynników szkodliwych dla zdrowia, porównuje z dopuszczalnym stężeniem i natężeniem,
w szczególności:
-

zapylenia,

hałasu,

wibracji.

Ponadto, kontroluje pomieszczenia produkcyjne, urządzenia, stosowane technologie,

materiały, zabezpieczenia techniczne, ochrony osobiste, zaplecza sanitarne itd.

Urząd Dozoru Technicznego kontroluje urządzenia techniczne.
Wyżej wymienione instytucje jak i zakładowe służby bhp przyczyniają się do poprawy

warunków pracy i zmniejszania wypadków przy pracy oraz chorób zawodowych.

Obowiązkiem pracodawcy (zakładu pracy) jest eliminowanie i ograniczanie

oddziaływania czynników szkodliwych, możliwie do najniższego poziomu, poprzez:
-

doskonalenie technologii i modernizowanie urządzeń produkcyjnych,

utrzymywanie w stałej sprawności urządzeń eliminujących lub ograniczających

szkodliwe czynniki w środowisku pracy,

środki organizacyjne (metody pracy, ograniczenie czasu ekspozycji, przerwy w pracy itp.).
Pracownik powinien współdziałać z pracodawcą w zakresie:

ustalenia stopnia narażenia na czynniki szkodliwe, występujące w środowisku pracy,

znajomości podstawowych zasad ochrony zdrowia przed działaniem czynników

szkodliwych,

stosowania środków ochrony zbiorowej (np. wentylacja, obudowy maszyn, tłumiki,

ekrany),

informowania pracodawcy o uszkodzeniach urządzeń, maszyn, instalacji, mających

wpływ na obecność czynników szkodliwych,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

używania przydzielonych środków ochrony indywidualnej zgodnie z przeznaczeniem

oraz informowania pracodawcy o ich uszkodzeniu lub trudnościach w stosowaniu,

poddawania się wstępnym, okresowymi i kontrolnym oraz innym zalecanym badaniom

lekarskim, a także stosowania się do wskazań lekarza.

Warunki bezpieczeństwa i higieny pracy

Osoby kierownictwa i dozoru oraz inne osoby kierujące zespołami pracowników

powinny:
-

organizować i prowadzić pracę w sposób zapewniający bezpieczeństwo pracowników,

informować podległych im pracowników o przepisach i zasadach bezpiecznego

wykonywania pracy,

kontrolować wszystkie obsadzone stanowiska pracy na każdej zmianie kierownictwa.

Ponadto osoby kierownictwa i dozoru powinny:

zapewnić oświetlenie dróg wnętrz obiektów, a także innych miejsc przebywania ludzi

zgodnie z przepisami i Polskimi Normami,

dopilnować oznakowania dróg komunikacyjnych oraz dojść do miejsc i stanowisk pracy

i dopilnować utrzymywane ich w stanie umożliwiającym swobodne i bezpieczne
poruszanie się po nich,

dozorować eksploatowanie, konserwowanie, naprawianie maszyn i urządzeń w sposób

określony w dokumentacji techniczno-ruchowej,

przeprowadzać okresowe kontrole stanu technicznego oraz sposobu korzystania

z obiektów, maszyn i urządzeń, a także z instalacji technicznych zakładu,

określać miejsca i stanowiska pracy na których pracownicy powinni stosować wymagane

środki ochrony indywidualnej.

Dla poszczególnych stanowisk pracy powinny być opracowane instrukcje zrozumiałe dla

pracowników, których dotyczą i określać w szczególności:
-

sposoby bezpiecznego wykonywania pracy oraz właściwego stosowania środków

ochrony indywidualnej,

zasady postępowania w sytuacjach awaryjnych, z uwzględnieniem zagrożeń

występujących podczas wykonywania poszczególnych prac,

zasady ochrony przed zagrożeniami,

informacje o stosowaniu sprzętu ratunkowego,

informacje o działaniach, które powinny być podjęte w przypadku zagrożenia.

Pracownicy powinni znać treść instrukcji, oraz wykonywać pracę zgodnie z jej wskazaniami.
Pracownik może być dopuszczony do pracy w ruchu zakładu, jeżeli:

posiada wymagane kwalifikacje lub potrzebne umiejętności do wykonywania pracy,

odbył aktualne przeszkolenie w zakresie bezpieczeństwa i higieny pracy,

posiada dostateczną znajomość przepisów oraz zasad bezpieczeństwa i higieny pracy,

w wyniku badań lekarskich oraz innych wymaganych badań został uznany za zdolnego

do wykonywania określonej pracy.
Przed rozpoczęciem pracy pracownik sprawdza w zakresie swoich kompetencji warunki

pracy, a w szczególności stan technicznych środków bezpieczeństwa oraz stosowanych
narzędzi; wyniki sprawdzenia przekazuje osobie dozoru.

Zatrudnianie pracowników na nowym stanowisku pracy może nastąpić wyłącznie po ich

przeszkoleniu w zakresie:
-

zagrożeń występujących na tym stanowisku,

sposobów ochrony przed zagrożeniami,

metod bezpiecznego wykonywania prac.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Instruktaż stanowiskowy, powinny prowadzić osoby sprawujące nadzór nad

pracownikami, wyznaczone przez kierownika zakładu oraz przeszkolone w zakresie metod
prowadzenia instruktażu.

Przystępując do pracy pracownicy powinni mieć do dyspozycji następujące środki

ochrony indywidualnej:

U – odzież ochronną (np. płaszcze, kurtki, fartuchy przednie, kamizelki, bluzy, czapki,

berety,

chustki),

N – ochrony kończyn dolnych (np. buty, trzewiki, getry),
R – ochrony kończyn górnych (np. rękawice, ochraniacze palców, ochraniacze dłoni),
G – ochrony głowy (np. hełmy ochronne),
T – ochrony oczu i twarzy (np. okulary, gogle, tarcze ochronne, osłony twarzy),
S – ochrony słuchu (np. wkładki i nauszniki przeciwhałasowe, hełmy),
D – ochrony układu oddechowego (np. półmaski, maski),

Środki ochrony indywidualnej powinny:

spełniać wymagania dotyczące oceny zgodności (oznakowane znakiem bezpieczeństwa

„B”, a od dnia uzyskania przez Polskę członkostwa UE – znakiem „CE”),

być dobrane do istniejącego zagrożenia,

nie powodować same z siebie dodatkowego zagrożenia,

być udostępnione w odpowiedniej ilości,

być wybrane (typ) z uwzględnieniem stanu zdrowia pracownika.

Środowisko pracy przy produkcji wapna, gipsu i cementu
Środowisko pracy – to zbiór określonych przestrzennie lub organizacyjnie miejsc,

w których pracownicy wykonują swoje czynności zawodowe.

Główne czynniki szkodliwe występujące w środowisku pracy:

substancje chemiczne (toksyczne, drażniące, uczulające, rakotwórcze),

pyły przemysłowe (zwłókniające, rakotwórcze, itp.),

hałas (dźwięki słyszalne, infradźwięki, ultradźwięki),

wibracja (drgania miejscowe, ogólne),

mikroklimat (zimny, gorący),

niedostateczne oświetlenie stanowisk pracy,

promieniowanie jonizujące, laserowe, nadfioletowe i podczerwone,

pola elektromagnetyczne.

Obowiązki pracodawcy - mające na celu ochronę zdrowia pracowników w środowisku

pracy – wynikają głównie z Kodeksu pracy (dział dziesiąty pt. „Bezpieczeństwo i higiena
pracy”):
-

znać obowiązujące normatywy higieniczne (najwyższe dopuszczalne stężenia i natężenia

czynników szkodliwych),

stale monitorować lub dokonywać okresowo na swój koszt badań i pomiarów stężeń

i natężeń czynników szkodliwych występujących w środowisku pracy,

ustalić czas oddziaływania czynników szkodliwych,

dokonać oceny i udokumentować ryzyko zawodowe występujące przy pracach

w narażeniu na czynniki szkodliwe,

stosować środki profilaktyczne zmniejszające ryzyko związane z narażeniem na czynniki

szkodliwe,

informować pracowników o zagrożeniach i sposobie postępowania w celu jego

ograniczenia lub uniknięcia.
Obowiązkiem pracodawcy jest eliminowanie i ograniczanie oddziaływania czynników

szkodliwych, możliwie do najniższego poziomu, poprzez:
-

doskonalenie technologii i modernizowanie urządzeń produkcyjnych,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

utrzymywanie w stałej sprawności urządzeń eliminujących lub ograniczających

szkodliwe czynniki w środowisku pracy,

środki organizacyjne (metody pracy, ograniczenie czasu ekspozycji, przerwy w pracy itp.).
Cementownia LAFARGE CEMENT S.A (www.pip.gov.pl/) podaje, że główne

zagrożenia w cementowni to: pyły przemysłowe, hałas, wibracje, prace w przestrzeniach
zamkniętych, możliwości pochwycenia przez urządzenia rotujące.

Aby zminimalizować zagrożenia, pracodawca wprowadza hermetyzację i automatyzację

procesów  technologicznych,  procedury  blokowania  urządzeń  przed  niezamierzonym
uruchomieniem  podczas  prac  remontowych.  Pracodawca  wprowadził  specjalistyczne
urządzenia  i  procedury  podczas  czyszczenia  zbiorników,  bez  konieczności  wchodzenia
pracowników  do  zbiornika.  Chcąc  zminimalizować  zagrożenia  pracodawca  zamontował
podesty do załadunku  cementu, a kontrola sprzętu  i  narzędzi wykonywana jest każdorazowo
przed rozpoczęciem pracy.
Ochrona środowiska zakładu

W celu ochrony środowiska zakładu stosuje się różne techniki obniżania emisji

zanieczyszczeń:
-

emisja SO

,CO zależy m.in. od zawartości siarki w paliwie, typu pieca, rodzaju

oraz wymaganej jakości i granulacji paliwa i surowca. Dobór paliwa o niskiej zawartości
siarki,  staranny  dobór  i  kontrola  innych  substancji  wchodzących  do  pieca,  może
zredukować  lub  zapobiegać  emisjom.  Równomierna  i  stabilna  praca  pieca,  działającego
w  pobliżu  ustalonych  parametrów  procesu,  jest  korzystna  zarówno  dla  poziomu  emisji
jak i zużycia energii,

emisję pyłu w procesie przygotowania wsadu oraz wypału surowca ogranicza się,

głównie poprzez stosowanie urządzeń odpylających np. cyklonów, elektrofiltrów, filtrów
nasyconych, płuczek mokrych. Dobrze eksploatowane filtry tkaninowe potrafią
utrzymywać niezawodnie koncentrację pyłu poniżej 50 mg/m

obniżanie emisji niezorganizowanej osiąga się poprzez utrzymanie porządku na zakładzie

stosowanie bezpyłowych punków załadowczych, utrzymanie w stanie mokrym
dróg i placów, eliminowanie odkrytych składów surowców, paliw i produktów gotowych.
Techniki usuwania zebranych pyłów (pyły są to cząsteczki o różnej zawartości tlenku

wapnia, popiołu z paliwa, gliny itd.) są różne: od ich wprowadzenia do produktów
komercyjnych (np. do wapna budowlanego, wapna do stabilizacji gleby, wapna gaszonego
i produktów granulowanych) do składowania na wysypisku.

Inwestycje związane z automatyzacją i modernizacją maszyn i urządzeń znacząco

zmniejszają wydatki energetyczne urządzeń,

4.8.2. Pytania sprawdzające

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

1. Dlaczego powołano wielu instytucje do spraw bhp?
2. Jakie działanie zakładu pracy ograniczają lub eliminują oddziaływania czynników

szkodliwych?

3.  Dlaczego pracownik musi współdziałać z pracodawcą w zakresie bezpieczeństwa pracy
4.  Jaki jest cel przeszkolenia pracowników przed objęciem pracy?
5.  Jak rozumiesz: środowisko pracy?
6.  Jakie jest zastosowanie ochron indywidualnych?
7.  Które czynniki szkodliwe mogą występować w środowisku pracy?
8.  Jakie  znasz  rodzaje  zanieczyszczeń  środowiska  zakładu  podczas  produkcji  wapna,

cementu i gipsu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Ustal zabezpieczenia indywidualne pracownika zatrudnionego przy produkcji wapna,

cementu i gipsu przed występującymi zagrożeniami zdrowia w miejscu pracy. Uzupełnij
tabelę. 0

Tabela do ćwiczenia 1

Zagrożenie zdrowia

Środki ochrony indywidualnej

Urazy wzroku

Urazy słuchu

Urazy kończyn

Zagrożenia pyłami

Zagrożenia drganiami mechanicznymi

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przypomnieć sobie wiadomości zawarte w module jednostkowym 711[13].01.01

„Stosowanie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej
i ochrony środowiska”,

2)  przeanalizować treść polecenia,
3)  ustalić odpowiedź,
4)  uzupełnić tabelę,
5)  sprawdzić poprawność wykonanego ćwiczenia,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia,
8)  uporządkować miejsce pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

eksponaty zabezpieczeń osobistych,

−

ogólne przepisy bhp,

−

notatnik i przybory do pisania,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika.

4.8.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić czynniki zagrażające zdrowiu na określonym miejscu pracy?



2) zastosować środki ochrony indywidualnej ?



3) wymienić wymagania, które powinny spełniać środki ochrony

indywidualnej?



4) wyjaśnić, dlaczego przy produkcji wapna, cementu i gipsu występują

zagrożenia szkodliwymi gazami?



5) wyjaśnić, dlaczego przy produkcji wapna, cementu i gipsu nie da się

całkowicie wyeliminować zagrożenia pyłami?



„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. Są to zadania wielokrotnego wyboru.

W zadaniach należy wybrać tylko jedną odpowiedź. Z czterech wersji odpowiedzi do
wyboru, tylko jedna jest prawidłowa. Pierwsze 14 zadań jest na poziomie podstawowym,
a dalszych 6 zadań jest na poziomie ponadpodstawowym
Maksymalna ilość punktów możliwych do uzyskania wynosi 20.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej

rubryce znak X lub wpisując prawidłową odpowiedź. W przypadku pomyłki należy
błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź
prawidłową.

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

rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny.

8. Celem przeprowadzanego pomiaru dydaktycznego jest sprawdzenie poziomu opanowania

wiadomości i wykształcenia umiejętności w wyniku zorganizowanego procesu
kształcenia w jednostce modułowej Przetwarzanie kopalin. Spróbuj swoich sił. Jeżeli się
zastanowisz, na pewno dasz sobie radę z większością zadań.

9. Na rozwiązanie testu masz 35 minut.

Powodzenia!

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Instruktaż stanowiskowy nie dotyczy

a)  zagrożeń występujących na tym stanowisku.
b)  sposobów ochrony przed zagrożeniami.
c)  sposobów zmiany dokumentacji technicznej.
d)  metod bezpiecznego wykonywania prac.

2. Pracownik przystępujący do ręcznej obróbki kamienia ma mieć zapewnione środki

ochrony indywidualnej, a przede wszystkim.
a)  ochrony układu oddechowego.
b)  ochrony słuchu.
c)  odzież ochronną.
d)  ochrony przeciwodblaskowe.

3. Naturalne wady bloku kamiennego decydują o zaliczeniu go do odpowiedniej

a)  grupy.
b)  klasy.
c)  odmiany.
d)  rodzaju.

4. Do kruszyw łamanych zwykłych, grubych zalicza się

a)  żwir.
b)  grys z otoczaków.
c)  kliniec.
d)  pospółkę.

5. Nie stosuje się cechowania kamienia w postaci

a)  płyt surowych przycinanych.
b)  płyt surowych łupanych.
c)  formaków.
d)  bloków.

6. Piłowanie bloków zalicza się do

a)  obróbki udarowej.
b)  obróbki ściernej.
c)  obróbki termicznej.
d)  przeróbki mechanicznej.

7. Gradzina i szczeliniak to narzędzia kamieniarskie zaliczane do

a)  dłut.
b)  odbijaków.
c)  grotów.
d)  dłutowników.

8. Do utworzenia minerałów klinkieru cementowego potrzebna jest temperatura

a)  ~1650°C.
b)  ~1450°C.
c)  ~1250°C.
d)  ~1050°C.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9. Wapno palone i gaszone metodą przemysłową nazywa się wapnem

a)  palonym.
b)  hydraulicznym.
c)  hydratyzowanym.
d)  gaszonym.

10. Wartość opałowa paliwa to

a)  strata ciepła podczas spalania.
b)  ilość paliwa zużytego podczas spalania.
c)  koszt paliwa zużytego podczas spalania.
d)  ilość ciepła uzyskanego podczas spalania jednostki paliwa.

11. Wyroby silikatowe powstają z połączenia

a)  wapna niegaszonego i piasku.
b)  wapna gaszonego i piasku.
c)  gipsu i piasku.
d)  cementu portlandzkiego i piasku.

12. Głównym składnikiem betonów jest

a)  wapno hydrauliczne.
b)  wapno hydratyzowane.
c)  gips budowlany.
d)  cement portlandzki.

13. Spoiwo cementowe wiąże wtedy, gdy dodana do niego jest

a)  drobna frakcja kamienia.
b)  gruba frakcja kamienia.
c)  woda.
d)  inna porcja spoiwa.

14. Przeróbka termiczna kamienia wapiennego przedstawiana reakcją

CaCO3 ↔ CaO + CO

– 176,6kJ nazywa się

a)  hydratacją.
b)  dekarbonatyzacją.
c)  dehydratacją.
d)  karbonizacją.

15. Kalcynator obrotowy służy do prażenia kamienia gipsowego w celu

a)  uzyskania z niego grudek.
b)  wydzielenia z niego wody krystalizacyjnej.
c)  szybkiego jego wysuszenia.
d)  maksymalnego jego rozdrobnienia.

16. Rysunek przedstawia zasadę działania

a)  kruszarki szczękowej.
b)  młyna.
c)  cyklonu.
d)  klasyfikatora płytowego.

Rysunek do zadania 16

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

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

Przetwarzanie kopalin

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

1.  Ahrends I.: Przeróbka termiczna kopalin. PWSZ, Warszawa 1966
2.  Blaschke S.: Przeróbka mechaniczna kopalin. Wyd. Śląsk, Katowice 1984
3.  Budownictwo ogólne. Praca zbiorowa. Arkady, Warszawa 2005
4.  Burnat  B.,  Korzeniowski  J.I.:  Prowadzenie  ruchu  zakładu  górniczego.  WiSG,  Burnat

&Korzeniowski, Wrocław 2003

5. Czeżowski A.: Kamieniołomy. Obróbka i przeróbka kamienia. IBB, Warszawa 1946
6. Glapa W., Korzeniowski J.I.: Mały leksykon górnictwa odkrywkowego. WiSG, Burnat

&Korzeniowski, Wrocław 2005

7.  Grzelak E.: Kruszywa mineralne. COIB, Warszawa 1995
8.  Jędruch J., Sierakowski R.: Górnictwo kamienne. WG-H, Katowice 1958
9.  Parczewski W.: Materiały budowlane. PWN, Warszawa 1977
10.  Prace  Naukowe  Instytutu  Górnictwa  Politechniki  Wrocławskiej.  Nr  91  Konferencje

28/2000

11. Wolski Z.: Zarys materiałoznawstwa budowlanego. WSiP, Warszawa 1994
12. Żeńczykowski W. Budownictwo ogólne t.1. Materiały i wyroby budowlane. Arkady.

Warszawa 1992

13.  BN-84/6740-02
14.  BN-84/6747-13
15.  PN-84/B-01080
16.  PN-B-11200:1996
17.  PN-B-11210:1996
18.  PN-B-11215:1998
19.  PN-EN 12670:2002
20.  PN-EN 12620:2004
21.  PN-EN 13373:2004
22.  PN-EN 1467:2005
23.  PN-G-97001:1982
24.  PN-G-97002:1982
25.  www.ing.uni.wroc.pl
26.  www.lhoist.pl
27.  www.mechko.pl
28.  www.muratorplus.pl
29.  www.nowadolina.pl
30.  www.polskicement.pl
31.  www.polskigips.pl