Спосіб відновлення сипучості матеріалів, що змерзлися

Винахід стосується галузі чорної та кольорової металургії, гірничо-збагачувальної, будівництва, та може застосовуватися для розвантаження вологих сипучих матеріалів, що змерзлися, з металевих ємностей різноманітного транспорту у зимовий період при від'ємних температурах оточуючого середовища. Відомі способи підготовки вологих сипучих матеріалів для транспортування їх у зимовий період (див. Смирнов Е.К., Носков Ю.П. Перевозка смерзающихся грузов по зарубежным железным дорогам. -Μ. транспорт, 1959, 112с.) - аналог. При завантаженні в залізничні вагони вологих сипучих матеріалів у зимовий період до них додають хлористий кальцій, хлорид натрію та інші реагенти. Ці речовини розчиняються у воді, яка становить вологість матеріалів, і запобігають змерзанню сипучих матеріалів. Але такі заходи повністю не запобігають примерзанню матеріалів до стінок ємності, призводять до корозії металу, шкодять навколишньому середовищу, потребують додаткових витрат. Найближчим за технічною суттю та результатом, що досягається, є існуючий спосіб відновлення сипучості матеріалів, що змерзлися у залізничних вагонах, який полягає у застосуванні гаражів для розморожування конвективною передачею теплової енергії до матеріалів, що змерзлися (див. Борьба со смерзаемостью металлургического сырья при перевозке по железным дорогам. -М.:Транспорт, 1974) - прототип. Відомий спосіб, який наведений у прототипі, полягає у наступному. Матеріали, що змерзлися, розморожують в спеціальних камерах гаража, в яких розміщують до 22 вагонів одночасно. Як джерело теплової енергії застосовують газоповітряну суміш (природний газ або суміш коксового та доменного газів). Продукти згоряння у спеціальній камері змішують з газоповітряною сумішшю, що рециркулює, чим досягається температура середовища 350°С. Надалі ця газоповітряна суміш подається ексгаустером до камер гаражу, де розподіляється по трубах для нагрівання матеріалів, що змерзлися, крізь стінки та підлогу вагону і верхню площину матеріалу. Для захисту самого вагона та його обладнання температуру розморожування встановлюють не більше 130°С, а також зрошують водою деталі та вузли вагону. Теплова енергія конвективним способом переходить до матеріалів, що знаходяться у вагоні. Внаслідок фазового перетворення льоду у рідину відновлюється сипучість заморожених матеріалів. Розморожені таким чином матеріали розвантажують грейфером, вагоноперекидачем або іншим способом. Основним недоліком відновлення сипучості матеріалів, що змерзлися, з використанням фазового перетворення льоду, що знаходиться у матеріалах із застосуванням конвективного теплового обміну, є низький коефіцієнт корисної дії використання теплової енергії у камерах гаража, тобто: - втрати теплової енергії у навколишнє середовище становлять 22%; - витрати теплової енергії на нагрівання та випаровування води для охолодження деталей та вузлів вагона 40%; - тривалий час розморожування - до 12 годин та більше; - велика металомісткість гаражів та енергоємність процесу розморожування; - значні викиди продуктів згоряння в атмосферу. В основу винаходу поставлена задача відновлення сипучості матеріалів, що змерзлися, внаслідок дії мікрохвильового випромінювання електромагнітного поля при розвантаженні їх через відкриту поверхню металічної ємності. Поставлена задача вирішується за рахунок підводу енергії мікрохвильового електромагнітного поля до матеріалів, що змерзлися, через відкриту поверхню металевої ємності. Руйнування суцільності зовнішнього шару матеріалів, що змерзлися, відбувається на глибині проникнення електромагнітного поля без фазового перетворення льоду у рідину. Шар за шаром матеріал з відновленою в такий спосіб сипучістю розвантажується під впливом гравітаційних сил при відповідному положенні вагоноперекидача. При частково відновленій сипучості в металевій ємності матеріали, що змерзлися, перевантажуються в іншу ємність, де під впливом дії мікрохвильового випромінювання електромагнітного поля остаточно відновлюється їх сипучість. Для перевірки запропонованого способу відновлення сипучості замороженого рудного концентрату Криворізького родовища були здійснені лабораторні дослідження на макеті залізничного вагону об'ємом 2,16куб. дм. В макеті вагону при температурі мінус 12,5°С повністю був заморожений рудний концентрат з кількістю вологи 7% та масою 2кг. При підводі мікрохвильової енергії, яка має плотність потужності 8,4.10-2кВт/кв.дм, через 5 секунд з нахиленої під кутом 50° поверхні почалося зсипання рудного концентрату, який через 32 секунди повністю висипався з макету вагону. Сипучість концентрату відновлювалась поступово і зсування його з макету вагону відбувалось прошарками. При цьому температура рудного концентрату була не вища 00 С. Тобто відновлення сипучості замороженого концентрату відбулось за рахунок руйнування кристалів льоду, який не встиг перетворитися в рідину. Таким чином, питомі витрати мікрохвильової енергії становлять 0,94Вт×ч/кг, а інтенсивність дорівнює 75,4Вт/(т×0С). Використовуючи експериментальні результати та дані ОАО "ММК им. Ильича" по розморожуванню концентрату в тепляках протягом трьох зимових місяців, розрахунковий економічний ефект за рахунок зниження витрат газу 5400,0тис. м.куб. та електроенергії 378кВт×ч дорівнює 2,33млн. грн. за цінами 2002 року.