Трибогідросепаратор для переробки, переважно, вугільних териконів

Трибогідросепаратор, який має корпус, нескінченну стрічку з привідним та веденим барабанами, завантажувальний та 3 пристрої, дві співмісно розташовані більшими основами одна до одної конусні поверхні різних діаметрів, які встановлено з зазором відносно одна одній. Верхня конусна поверхня є розподільною, а нижня є днищем корпуса з відводами, в які встановлено штуцери, через які під тиском подається технічна вода. Розділення початкового матеріалу по густині здійснюється в псевдо-ущільненому шарі, який утворено розкритими зонтами висхідних струменів води та важким продуктом, який підпирається та ущільнюється, тому що його розвантаження проводиться тільки при досягненні вмісту твердого, який потрібен [див. статтю: Кирнарский А.С., Полулях А.Д. «Об еффективной работе гидросайзеров» // Наук.-техн. Збірник «Збагачення корисних копалин. Дніпропетровськ: НГА України, 2001, вип.11 (52), С.47-53]. Суттєвим недоліком відомого гідросепаратора є низька ефективність його роботи через неможливість створювання суцільності псевдоущільненого шару, який створено зонтами висхідних струменів води, в результаті у розриви між зонтами провалюється нерозділений вихідний матеріал, що приводить до втрати горючої маси з відходами виробництва. Цей недолік усунений в гідросепараторі «Аджибай», який містить корпус, завантажувальний пристрій, розміщений коаксіально корпусу, зливну камеру, яка встановлена по периметру верхньої частини корпусу, напірну трубу для подання технічної води з роздільним конусом та розвантажувальний патрубок. Роздільний конус встановлений в зливній камері і обладнаний днищем, закріпленим до конусу з зазором, який зменшується від центра до периферії, і встановленим в одній площині з верхньою кромкою корпусу. Цей гідросепаратор працює таким чином. Вихідний матеріал у вигляді водно-вугільної суспензії через завантажувальний патрубок подається на роздільний конус, на якому розтікається, утворюючи відцентровий конічний потік, який зменшується на висоті. Одночасно через напірну трубу під тиском подається технічна вода в кільцевий зазор, утворений днищем та нижньою частиною роздільного конусу з ребрами. Цей зазор зменшується від центру до периферії конуса, що створює ефект сопла, виходячи з якого технічна вода створює гідроповерхню, яка являє собою горизонтальний відцентровий потік, швидкість якого регулюється за допомогою засувки. При просування водновугільної суспензії по гідроповерхні випадають всі менш крупніші важкі частини, тому що швидкісний потік гідроповерхні та її транспортуюча спроможність у результаті її розширення зменшується, а величина гравітаційної сили частинок стає порівняною з ними. Легкі частинки переносяться потоком водновугільної суспензії до стінок зливної камери та через патрубок виводяться із гідросепаратора [див. деклараційний патент України на корисну модель №17367 з класу В03В5/62 опублікований 15.09.2006 року у недоліком Суттєвим Бюл. №9]. цього відомого гідросепаратору є те, що він має вертикально розташовану конструкцію. Це ускладнює 31456 4 подавання великої кількості початкового матеріалу на значну висоту, потребує підйомно-транспортних засобів спеціального призначення. Крім того, вертикальне розташування обладнання значної висоти потребує робити міцний фундамент для його закріплення, що ще в більшій мірі, з одного боку, збільшує складність пристрою, а, з іншого боку суттєво збільшує його вартість. Цей гідросепаратор має обмежену сферу використання, оскільки вихідним матеріалом для нього є водновугільна суспензія. Ця обставина передбачає попередньо зробити цю суспензію з попереднього «сухого» матеріалу, тобто саме такого, якій частіш за все зустрічається і потребує збагачення. Отже, це потребує відповідного ускладнення гідросепаратору або використання додаткового обладнання. Найбільш близьким за своєю сутністю та ефекту, що досягається, і який приймається за прототип, являється трибогідросепаратор, який має нерухомий корпус коробчатого типу, нахилену нескінченну стрічку з привідним та веденим барабанами, завантажувальний та розвантажувальний пристрої легкого та важкого продуктів, при цьому нахилена нескінченна рухома стрічка встановлена з можливістю зміни кута нахилу, а на стрічці закріплені поперечні рифлі у вигляді зрізаних прямокутних пластин, а в корпусі встановлені верхні та нижні ряди сопел для подавання технічної води. Цей трибогідросепаратор працює таким чином. Вихідний матеріал самопливом у вигляді вільнопадаючого шару подається до завантажувального пристрою, розподіляється по ширині нахиленої еластичної стрічки. Попадаючи у момент контакту зі стрічкою під дією гідродинамічних струменів першого ряду верхніх сопел, легкі частинки вимиваються із шару і спочуваються потоком води до розвантажувального пристрою легкого продукту. Частинки, які залишилися у шарі, лягають на стрічку між рифлями та переміщуються угору до верхніх рядів сопел, де гідродинамічні струмені більш високого тиску продовжують вимивання легких частинок. Важкі частинки, які утримуються на стрічці, підіймаються угору до приводного барабану, а потім розвантажуються в пристрій для розвантажування важкого продукту. Важкі частинки, які не відділились від стрічки, змиваються гідродинамічними струменями нижнього ряду сопел. Легкі частинки разом з потоком води переміщуються до веденого барабану і далі до розвантажувального пристою легкого продукту [див. деклараційний патент України на корисну модель №17057 з класу В03В5/62 опублікований 15.09.2006 року у Бюл. №9]. оловним Г недоліком відомого трибогідросепаратора є неефективність окремих його вузлів, зокрема, корпусу. Корпус призначений лише для обмеження розсипання матеріалу, що збагачується та ніяким чином безпосередньо не приймає участі у його очищенні. Це покликане, насамперед, тим, що він має коробчату конструкцію, тобто не осесиметричного тіла обертання, а по-друге, що він закріплений нерухомо та немає змоги обертатися. Тобто корпус використовується не раціонально. 5 Другим суттєвим недоліком відомого трибогідросепаратора є те, що під час очищення матеріалу можливо налипання важких його часток до стрічку, через що потребується застосувати нижній ряд сопел, що ускладнює трибогідросепаратор у цілому та невиправдано підвищує витрату технічної води. Все це загалом, ускладнює конструкцію відомого трибогідросепаратора, що негативно відбивається, як на якості збагачення матеріалу, що оброблюється, так і на собівартості збагачення. В основу корисної моделі поставлено завдання спрощення конструкції трибогідросепаратора з одночасним підвищенням функціональних можливостей його корпусу та зниження витрати технічної води через використання корпусу безпосередньо у якості сепаратору за рахунок зміни його конструкції на тіло обертання та виконання його рухомим відносно поздовжньої йогозадачі вирішується тим, Рішення поставленої осі. що трибогідросепаратор, який має корпус, нескінченну стрічку з привідним та веденим барабанами, завантажувальний та розвантажувальний пристрої, при цьому в корпусі встановлені сопла для подавання технічної води, згідно з пропозицією, корпус виконаний у вигляді циліндру з вікнами, вкритими сітками та розташований під кутом з можливістю обертання відносно його поздовжній осі до горизонту на роликоопорі, під якою розташована нескінчена стрічка, а сопла для випуску технічної води встановлені всередині поздовж корпусу та можуть перемикатися групами за допомогою звичайного водопровідного крану. При такому виконанні корпусу трибогідросепаратора, він вже не тільки обмежує просипання початкового матеріалу, але безпосередньо приймає участь у його збагаченні, оскільки при обертанні, завдяки вікнам з сітками, відбувається очищення матеріалу від забруднень струменями технічної води. Обертання корпусу дозволяє перемішувати матеріал, що очищується, а нахил корпусу - забезпечує самостійне його пересування вздовж корпусу до розвантажувального пристрою. Таким чином, корпус становиться головним вузлом збагачення матеріалу, а нескінченна стрічка лише відводить забруднення від корпусу. Можливість вмикати/вимикати сопла групами дозволяє враховувати істотний стан початкового матеріалу та, завдяки цьому, з економічно використовувати технічну воду. Запропонована конструкція трибогідросепаратору дозволяє здійснювати безперервний цикл збагачення матеріалу, тобто без зупинки на його завантаження та розвантаження, що скорочує час технологічного циклу. Подальша сутність корисної моделі пояснюється ілюстративним матеріалом, на якому зображено загальний вигляд запропонованої конструкції трибогідросепаратору. Запропонований трибогідросепаратор виконаний у вигляді циліндрового корпусу 1, встановленого горизонтально з нахилом у бік розвантажувального пристрою 2 (може мати будьяку відому конструкцію, але доцільно виконати у вигляді нескінченої стрічки) під деяким кутом 31456 6 (доцільно 3-5°) до горизонту. За всією довжиною корпусу 1 на його поверхні виконані наскрізні вікна 3, вкриті сіткою 4, розмір комірок якої не перевищує розміри часток початкового матеріалу. Корпус 1 встановлений на роликоопору 5, яка забезпечує його обертання відносно його поздовжній осі. Під корпусом 1 встановлена нескінченна стрічка 6 з привідним та веденим барабанами, яка призначена для відводу бруду 7 за межи корпусу 1. Всередині корпусу 1, поздовж його поздовжньої осі розташований трубопровід 8 для підведення технічної води із соплами 9 по всій його довжині. Всередині трубопроводу 8 розміщений водопровідний кран 10, який дозволяє виключати частку сопел 10 з процесу очищення початкового матеріалу. Завантажувальний пристрій 11 (може мати будь-яку відому конструкцію, але доцільно виконати у вигляді нескінченої стрічки) розташований безпосередньо перед корпусом 1. Подальша сутність корисної моделі пояснюється спільно з принципом роботи запропонованого трибогідросепаратора. Початковий матеріал у корпус 1 подається за допомогою завантажувального пристрою 11. Як тільки перша порція початкового матеріалу потрапила у корпус 1, останній, за допомогою роликоопорі 5, починає обертатися. При цьому, завдяки нахилу корпусу 1, початковий матеріал починає самостійно пересуватися до протилежного кінця корпусу 1, до розвантажувального пристрою 2. У корпусі 1, під час його обертання відбувається ворушіння початого матеріалу, який зі всіх боків відмивається струменями технічної води, яка потрапляє у корпус 1 через сопла 9 із трубопроводу 8. Через тертя між собою часток початкового матеріалу та їх промивання водою, корисна його частка (наприклад, вугілля) очищуються від бруду, який, разом з водою виходить через вікна 3 та потрапляє на нескінченну стрічку 6. При цьому, завдяки сітці 4, очищений (вважай, збагачений) матеріал залишається у корпусі 1 та пересувається до розвантажувального пристрою 2. В міру переміщення вздовж корпусу 1, початковий матеріал постійно очищується та промивається, що дозволяє на виході з корпусу мати лише повністю очищений корисний матеріалу, У залежності від стану початкового матеріал. використовують різні схеми подавання технічної води у сопла 9. Якщо початковий матеріал вологий, то технічна вода подається за всією довжиною трубопроводу 8, оскільки налиплий бруд від матеріалу самостійно видаляється погано. Якщо початковий матеріал сухий, то технічна вода подається лише у половину трубопроводу 8, розташованого з боку розвантажувального пристрою 2, оскільки сухий бруд, під час тертя матеріалу при обертанні корпусу, самостійно видаляється та висипається через сітку 4 на нескінченну стрічку 6. При такій схемі подавання технічної води, надглядається раціональна її витрата. Підключення груп сопел 9 до технічної води здійснюється за допомогою водопровідного крану 10, встановленого всередині трубопроводу 8. Для зручності, зазначений кран 10 7 може мати дистанційний перемикач, наприклад, електромагнітний, конструкції яких розповсюджені й загально відомі. Запропонований трибогідросепаратор доцільно використовувати для переробки старих (20-30років) вугільних териконів. У таких териконах до 40% є дрібна фракція вугілля, решта переважно глина та пісок, які легко вимиваються технічною водою. Це дозволяє не тільки отримати додатковий енергоносій, але знищити терикони, які, як відомо, лише заважають та забруднюють довкілля. Суттєва відмінність запропонованого технічного рішення, у порівнянні з раніш відомими, полягає у особливій конструкції корпусу, яка дозволяє йому безпосередньо приймати участь у очищенні матеріалу від бруду, а також можливість дозовано за ділянками подавати технічну воду. Вказані відмінності, у сукупності, дозволяють, повністю автоматизувати процес очищення, розширити функцій ні можливості вузлів трибогідросепаратора, економно витрачати технічну воду. Жодний з відомих пристроїв аналогічного призначення не можуть володіти зазначеними властивостями, оскільки мають корпуси, які виконують лише функцію обмеження, але не очищення, мають нерухомі корпуси, до того ж, більшість яких розташовується вертикально, що взагалі не дозволяє їх інакше використовувати. До технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: - розширення функціональних можливостей корпусу за рахунок наявності на його поверхні вікон, вкритих сіткою; підвищення ефективності очищення початкового матеріалу за рахунок обертання корпусу; - самостійне пересування матеріалу вдовж корпусу за рахунок його нахилу відносно горизонту у бік розвантажувального пристрою; - раціональна витрата технічної води за рахунок врахування стану (вологості) початкового матеріалу та можливості виключати групу сопел; спрощення конструкції за рахунок покладання на корпус декілька функцій одночасно: обмежувач, очищувач, пересувач матеріалу. 31456 8 Економічний ефект від впровадження корисної моделі, у порівнянні з використанням прототипу, отримують за рахунок зниження собівартості збагачення матеріалу внаслідок раціонального використання технічної води, якості очищення матеріалу від бруду, відсутності окремих засобів пересування матеріалу вздовж корпусу. Соціальний ефект від впровадження корисної моделі, у порівнянні з використанням прототипу, отримують за рахунок переробки вугільних териконів - їх повного знищення та використання як додаткового джерела ефективного енергоносія. Після опису вищезазначеного варіанту трибогідросепаратора фахівцям в даній області повинно бути наявно, що все вищеописане є лише ілюстративним, а не обмежувальним, будучи представленим даним прикладом. Численні можливі модифікації і інші варіанти виконання елементів трибогідросепаратора, наприклад, розмір вікон, сіток, їх розташування, кут нахилу, розміри корпусу, конструкція приводу обертання корпусу, контракції завантажувального і розвантажувального пристроїв тощо, можуть змінюватися у різному співвідношенні та конструктивно і, 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 даного технічного рішення. Ключовим моментом запропонованого технічного рішення є те, що в його конструкції корпус виконаний обертовим, встановлений з нахилом і виконує функцію очищувача і не має значення яким чином це досягається, і саме ця обставина дозволяє надбати йому перераховані і інші переваги. Виготовлення, зміна і використання лише окремих вузлів іншими, природно, обмежує спектр переваг, перерахованих вище, і не може вважатися новими технічними рішеннями в даній області знань, оскільки інше подібне описаному виконання трибогідросепаратору вже не вимагає будь-якого творчого підходу від конструкторів і інженерів, а тому і не може вважатися результатами їх творчої діяльності або новими об'єктами інтелектуальної власності, відповідними до захисту охоронними документами. 9 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 31456 Підписне 10 Тираж 26 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