Спосіб розділення вугільних відвалів шахт і збагачувальних фабрик на вугільний концентрат і будівельний матеріал

Спосіб розділення вугільних відвалів шахт і збагачувальних фабрик на вугільний концентрат і будівельний матеріал, що включає змішування вихідної сировини з водою з отриманням водновугільної суспензії, подальшу гідрокласифікацію з 3 класів В03В1/02, 7/00, опублікований 20.11.2005 року у Бюл. № 32]. Незважаючи на те, що відомий спосіб не вимагає використання хімічних реагентів, його суттєвим недоліком є велика енергоємність через наявність технологічної операції обробки водно-вугільної суспензії парою. Будучи і без того економічно не вигідною, відома технологія стає просто безглуздою при застосуванні її для збагачення високозольної вугільної сировини, зокрема відходів вуглезбагачення. Якщо вихідна сировина має зольність приблизно 80 % (приклад з опису до вказаного патенту), то відомим способом з 1 тонни можна отримати менше 200 кг збагаченого вугілля. Але саме стільки вугілля потрібно для отримання 100 кг водяного пару, яким, згідно з пропозицією, і повинна оброблятися 1 тонна вказаної сировини. Тобто витрати на здобуття пари сумірні із вартістю отриманого збагаченого вугілля. Отже, відомий спосіб є непридатним для вторинної переробки високозольних вугільних відвалів, оскільки дозволяє отримувати паливо для своєї ж реалізації, залишаючи споживачам лише забруднене довкілля. Основним споживчим недоліком обох вищезазначених способів збагачення є те, що технологічно вони не забезпечують повної переробки вугільних шламів. Зокрема, жодна з описаних технологій не передбачає вилучення із отриманих відходів виробництва корисних мінеральних компонентів, зокрема глини, незважаючи на те, що глина може використовуватися у різних галузях господарства, наприклад, у будівництві. У відомих способах відсутні необхідні технологічні операції, у обладнанні, - відповідно, вузли і механізми для вилучення глини із відходів, що зливаються у відвал. Найбільш близьким за своєю суттю і ефектом, що досягається, та який приймається за прототип, є спосіб розділення вугільних відвалів шахт і збагачувальних фабрик на вугільний концентрат і будівельний матеріал, що включає змішування вихідної сировини з водою з безперервним отриманням водно-вугільної суспензії, у співвідношенні Тв:Ж=40:60 шляхом постійного додання твердого компоненту вугільного шламу та води, подальшу гідрокласифікацію з наступним вивантажуванням відмитих крупних часток вугілля, та накопиченням водного розчину золи та дрібних часток вугілля, зневоднення дрібних часток вугілля і вилучення глини з поверненням відпрацьованої води до технологічного циклу. Комплекс обладнання для здійснення вказаного способу містить бак-змішувач зі зливом, у якому готують водновугільну суспензію, трибогідросепаратор, що містить обертовий циліндровий перфорований корпус, розташований майже горизонтально, всередині якого розміщений горизонтальний трубопровід з соплами для подавання технічної води на одну половину корпусу, вивантажувач відмитих крупних часток вугілля, бак-накопичувач водного розчину золи, розташований під трибогідросепаратором і з'єднаний транспортером з похилою решіткою для відокремлення відмитих часток дрібних фракцій вугілля від води [див. патент України № 40176 з класу В03В7/00, опублікований 25.03.2009 року у Бюл. № 6]. 58273 4 Основним недоліком відомих способу є те, що технологічно він не забезпечує ефективний і раціональний процес збагачення вугілля, оскільки не використовують повною мірою властивості речовин, що входять до складу компонентів вихідної сировини. Даний недолік пояснюється наступним чином. Як правило, у відходах вуглезбагачення, що є сировиною для реалізації відомої технології, завжди знаходиться велика кількість глини, яку у вигляді глиняної суспензії з успіхом можна використовувати як обважнювач для збагачення у важкому середовищі. Це дає можливість значно підвищити продуктивність технології без залучення будь-яких додаткових речовин. Але дотримуватися співвідношення Тв:Ж=40:60 дуже важко, оскільки у складі сировини може опинитися або більше глини, або породи, або вугілля, які мають власну масу, у той час як друга компонента для утворення суспензії - вода, має постійну масу. Тому об'єм «40 Тв», м'яко кажучи, не коректний: об'єм «40» може мати будь яку масу. Проте відомо, що однією з найважливіших складових якісного процесу збагачення у важкому середовищі є підтримання сталості заданої питомої ваги обважнювальної суспензії, яка при даному способі утворення водно-вугільної суспензії не дотримується взагалі. Зважаючи на це, одним з суттєвих недоліків відомого способу збагачення є відсутність засобу регулювання густини глиняної суспензії за щільністю. Також суттєвим недоліком відомих способу збагачення є відсутність в ньому операції механічного розділення вугільної суспензії на фракції перед етапом гідрокласифікації. Це негативно впливає на якість отриманих продуктів: вугільний концентрат містить значну кількість домішок дрібної породи і глини, сама глина не відмивається від породи і безповоротно губиться у відвалах. В основу корисної моделі поставлено завдання підвищення якості процесу розділення вугільних відвалів на вугільний концентрат і будівельний матеріал з одночасним підвищенням продуктивності комплексу обладнання для його здійснення за рахунок забезпечення можливості збагачення у важкому середовищі та зміни компоновки комплексу шляхом використання як обважнювача глиняної суспензії визначеної густини з щільністю розчину та оснащення додатковим обладнанням для якісно-кількісного розподілу за фракціями вилучених компонентів. Рішення поставленої задачі досягається тим, що у відомому способі розділення вугільних відвалів шахт і збагачувальних фабрик на вугільний концентрат і будівельний матеріал, що включає змішування вихідної сировини з водою з отриманням водно-вугільної суспензії, подальшу гідрокласифікацію з вивантажуванням відмитих крупних часток вугілля та накопиченням водного розчину золи, зневоднення дрібних часток вугілля і вилучення глини з поверненням відпрацьованої води до технологічного циклу, згідно пропозиції, при утворенні водно-вугільної суспензії здійснюють безперервний контроль щільності розчину та коре 5 гують його щільність шляхом додання води у розчин для дотримання сталої заданої густини, а перед гідрокласифікацією здійснюють механічну класифікацію вугільного концентрату з наступним збагаченням дрібних фракцій, шляхом відокремлення від дрібних фракцій породи. Завдяки технологічному забезпеченню процесу збагачення у важкому середовищі, тобто регулюванню густини глиняної суспензії за щільністю розчину та наявності гідроциклону, підвищується якість процесу розділення вугільних відвалів, забезпечується можливість регулювати зольність отриманого вугільного концентрату, а також зростає загальна продуктивність виробництва. Таким чином, уся сукупність суттєвих ознак запропонованого рішення стосовно способу розділення вугільних відвалів шахт і збагачувальних фабрик на вугільний концентрат і будівельний матеріал забезпечує досягнення технічного результату. Подальша сутність запропонованого технічного рішення пояснюється разом з ілюстративним матеріалом, на якому зображена схема запропонованого комплексу обладнання для розділення відвалів центральних збагачувальних фабрик на вугільний концентрат та будівельний матеріал. Комплекс обладнання для збагачення містить бак-змішувач 1 з похилим днищем 2 та верхніми краями стінок 3, скошеними у бік нахилу днища 2. У порожнині баку-змішувача 1 розташований похилий транспортер 4, опущений у нижню точку днища 2. Також у баці-змішувачі 1 встановлений пристрій регулювання густини суспензії будь-якої відомої конструкції, наприклад, у вигляді поплавка 5, сполученого з краном (не показаний, зважаючи на загальновідомість конструкції). Злив баказмішувача 1 спрямований на грохот 6 для відокремлення крупних фракцій, під яким встановлений бак-накопичувач водного розчину золи 7. Під трибогідросепаратором 8 розташований піддон 9 для збирання відпрацьованої води і мінеральних часток з відмитого вугільного концентрату. Бакнакопичувач водного розчину золи 7 зв'язаний через насос 10 з гідроциклоном 11, за яким розміщений грохот 12 для більш дрібних фракцій суміщений з накопичувальною ємністю 13 для води з глиною і відстійником 14. Подальша сутність запропонованого технічного рішення пояснюється спільно з принципом роботи запропонованого комплексу обладнання для розділення відвалів центральних збагачувальних фабрик на вугільний концентрат та будівельний матеріал. Водно-вугільну суспензію готують у бакунакопичувачі 1, безперервно змішуючи воду з вихідною вугільною сировиною у певному співвідношенні, дотримуючись сталого показника густини отриманої суспензії. За результатами практичних досліджень оптимальним є значення густини 1,49 кг/см3. Дотримання вказаного показника густини здійснюється автоматизовано будь-яким відомим способом, наприклад, за допомогою поплавка 5, зв'язаного з джерелом подачі води у бак-змішувач за принципом зливного бачка. Під час готування водно-вугільної суспензії, через інтенсивне пере 58273 6 мішування розчину у баці-накопичувачі 1 пуста порода відмивається від глини та під власною вагою осідає на днище 2, з якого вона, по мірі накопичення, видаляється за допомогою похилого транспортеру 4. Як тільки об'ємна кількість вугільної суспензії у баці-накопичувачі 1 досягне визначеного рівня, вона починає зливатися на похилий злив і потрапляти на грохот 6 звичайної конструкції, де розділяється, наприклад, на фракції +5 і -5. Крупна фракція із грохота 6 потрапляє в трибогідросепаратор 8, де остаточно відмивається і відвантажується. Відпрацьована технічна вода разом з мінеральними частками та з відмитим дрібним вугільним концентратом збирається у піддоні 9. Після відстоювання дана вода повертається у систему трибогідросепаратора, а мінеральні частки, що осіли, видаляються. Глиняна суспензія разом із дрібною фракцією вугільного концентрату та домішками породи потрапляє у бак-накопичувач водного розчину золи 7, після чого насосом 10 подається в гідроциклон 11, де дрібна порода як більш важка відділяється і направляється у відвал, а згущений вугільно-мінеральний продукт потрапляє на грохот 12, де відділяється дрібна фракція вугільного концентрату - 5. Із грохота 12 вода з глиною збирається у накопичувальну ємність 13, а потім у відстійник 14, де глина осідає. Глину з дна відстійника 14 вилучають будь-яким відомим способом та використовують як напівфабрикат для подальшого виготовлення будівельних матеріалів. Суттєва відмінність запропонованого способу розділення вугільних відходів, від раніш відомих, полягає у органічному поєднанні процесів механічного збагачення і збагачення у важкому середовищі глиняної суспензії з суворо витриманої щільності розчину без додавання сторонніх хімічних компонентів, а також у вдосконаленій конструкції обладнання, зокрема у використанні похилого відносно горизонтальної площини баку-змішувача, обладнаного транспортером і пристроєм регулювання густини суспензії. Вказані відмінності у сукупності забезпечують якісну переробку відходів вуглезбагачення з повним розділенням їх на компоненти та виділенням низькозольного вугільного концентрату й мінеральної складової - глини. Жодна відома технологія не може володіти вказаними відмінностями, оскільки не має у своєму складі всієї сукупності запропонованих технологічних і конструктивних ознак, які б забезпечували досягнення необхідного технічного результату. Запропоноване технічне рішення перевірене на практиці, складається із звичайних деталей і вузлів, не містить елементів або процесів, яких неможливо було б відтворити на сучасному етапі розвитку науки і техніки, з чого виходить, що воно промислово придатне. У відомих джерелах інформації не виявлено подібних способів збагачення аналогічного призначення з вказаними відмінними суттєвими ознаками та перевагами, що є підтвердженням досягнення зазначеного технічного результату, а тому вважається таким, що може одержати правовий захист. До технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, можна віднести підвищення якості процесу розділення 7 58273 вугільних відвалів за рахунок дотримання певної щільності розчину, забезпечення можливості регулювати зольність вугільного концентрату та підвищення кількості виділеного цінного мінерального компоненту - глини, за рахунок поєднання механічного збагачення і збагачення у важкому середовищі глиняної суспензії, а також завдяки удосконаленню конструкції обладнання та інтенсифікації процесу приготування розчину у баку-змішувачі. Економічний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з використанням прототипу, отримують за рахунок зростання продуктивності виробництва, що досягається завдяки комплексному технологічному і конструктивному удосконаленню, та рахунок зведення до мінімуму незворотних втрат корисних мінеральних компонентів у процесі виробництва. Після опису запропонованого способу розділення вугільних відвалів шахт і збагачувальних фабрик на вугільний концентрат та будівельний матеріал, фахівцям у даній галузі знань повинно бути наявним, що все вищеописане є лише ілюстративним, а не обмежувальним будучи представленим даним прикладом. Численні можливі модифікації елементів обладнання, зокрема конфігурація і кут нахилу баку-змішувача, тип конструкції транспортера, пристрою для регулювання густини суспензії або гідроциклону можуть змінюватися залежно від вихідної сировини, що Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 8 підлягає переробці та, зрозуміло, знаходяться в межах об'єму одного із звичайних і природних підходів в даній області знань і розглядаються такими, що знаходяться в межах об'єму запропонованого технічного рішення. Квінтесенцією запропонованого технічного рішення є те, що спосіб розділення вугільних відвалів шахт і збагачувальних фабрик на вугільний концентрат та будівельний матеріал забезпечує можливість збагачення попередньо розділеної за фракціями вугільної сировини у важкому середовищі глиняної суспензії з дотриманням сталої густини останньої без використання жодних сторонніх домішок, а комплекс обладнання містить додаткове обладнання для якісно-кількісного розподілу вилучених компонентів, і саме ця обставина дозволила надбати запропонованому технічному рішенню вищезазначені й інші переваги. Зміна запропонованої технології і/або обладнання на інше, природно, обмежує спектр зазначених переваг, і тому не може вважатися новим технічним рішенням в даній області знань, оскільки інше, подібне описаному, вже не вимагає будь-якого творчого підходу від конструкторів та інженерів, і не може вважатися результатами їх творчої діяльності або новими об'єктами інтелектуальної власності, відповідними до захисту охоронними документами. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601