СЕПАРАТОР ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ В ТЯЖЕЛОЙ СРЕДЕ СУХИМ СПОСОБОМ, В КОТОРОМ ПРИМЕНЯЕТСЯ СЛОЙ ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ В ТЯЖЕЛОЙ СРЕДЕ СУХИМ СПОСОБОМ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ
SEPARATOR FOR DRY SEPARATION IN HEAVY MEDIUM IN WHICH A LAYER FOR DRY SEPARATION IN HEAVY MEDIUM IS USED AND SEPARATION DEVICE

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[001] Настоящее изобретение относится к области отделения сухим способом, и, в частности, оно относится к сепаратору для отделения в тяжелой среде сухим способом, в котором применяется слой для отделения в тяжелой среде сухим способом, а также к устройству для отделения в тяжелой среде сухим способом, которое особенно подходит для отделения угля от других минералов с разными плотностями и относится к оборудованию для отделения твердых материалов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] Сегодня сепараторы для отделения в тяжелой среде сухим способом, применяемые в промышленном производстве внутри страны и за границей, в основном представляют собой пневматическую отсадочную машину и пневматический стол, в которых вместо воды в качестве среды для отделения применяется воздух. Из-за неудовлетворительного результата отделения, низкой производительности и высокого требования в отношении давления воздуха от них постепенно отказались.
[003] С 60-х годов двадцатого века ученые, такие как E. Douglas из Америки и J. M. Beeckmans из Канады, независимо друг от друга проводят исследования отделения сухим способом на основании общего псевдоожиженного слоя газ–твердое вещество, и его принцип отделения заключается в том, что при применении тонкодисперсного материала (такого как магнетитовый порошок) в качестве плотной среды под действием однородного восходящего потока воздуха образуется двухфазный псевдоожиженный слой газ–твердое вещество с определенной плотностью, при этом подлежащие отделению материалы (такие как уголь) располагаются слоями согласно плотности псевдоожиженного слоя после подачи в слой. Тем не менее эти ученые, основываясь только на принципе замены материала псевдоожиженного слоя в химической промышленности, не проводили глубоких исследований характеристик псевдоожижения при концентрированной фазе с высокой плотностью (таких как приспособление для распределения воздуха и гранулометрический состав плотной среды), подходящих для отделения угля, и, следовательно, их исследования не нашли применения в промышленности.
[004]  Китайский университет горного дела и технологий занимается исследованием получения угля с ожижением сухим способом с 80-х годов двадцатого века и разработал двухфазный поток газ–твердое вещество посредством оборудования и технологий для отделения сухим способом. Применяемый для псевдоожижения газ и плотная среда (такая как магнетитовый порошок) с определенным размером частиц образуют псевдоожиженный слой с концентрированной фазой; за счет выталкивающей силы, обеспечиваемой общей плотностью псевдоожиженного слоя, полученного в слое из двухфазного потока газ–твердое вещество, подлежащие отделению материалы располагаются слоями согласно плотности слоя; материал, у которого плотность ниже, чем плотность слоя, всплывает, тогда как материал, у которого плотность выше, чем плотность слоя, опускается; поэтому может быть осуществлено эффективное отделение подлежащих отделению материалов. Псевдоожиженный слой для отделения в тяжелой среде газ–твердое вещество обеспечивает новый, эффективный подход к чистому отделению сухим способом для угля в мире и обладает широкими возможностями применения и существенным практическим значением. На основании своих исследований теории и процесса отделения в тяжелой среде сухим способом с 2006, проанализировав большую часть исследовательских данных в отношении отделения в тяжелой среде сухим способом, компания Tangshan Shenzhou Machinery Co., Ltd. успешно провела и разработала новое поколение устройств для отделения в тяжелой среде сухим способом и успешно внедрила их в промышленность.
[005] Тем не менее у проведенных в прошлом работ относительно сепараторов для отделения в тяжелой среде сухим способом есть следующие недостатки: трудно повысить точность и эффективность отделения угля, который трудно отделить, поскольку плотность при псевдоожижении не стабильна и распределение потока воздуха не равномерно в процессе псевдоожижения; более того, из-за таких недостатков, как низкая эффективность отделения сред у существующих грохотов для отделения сред для мелкозернистых материалов и высокое содержание магнитных сред в мелкозернистых материалах, подвергаемых отделению сред, эффективность отделения сред в случае мелкозернистых материалов не может быть улучшена.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[006] (I) Цель изобретения
[007] Для решения проблем аналогов, известных из уровня техники, согласно настоящему изобретению предложен сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом, в котором применяется слой для отделения в тяжелой среде сухим способом, и устройство для отделения в тяжелой среде сухим способом, посредством которых решаются проблемы, связанные с тем, что плотность при псевдоожижении не стабильна, распределение потока воздуха не равномерно в процессе псевдоожижения, эффективность отделения сред у существующих грохотов для отделения сред для мелкозернистых материалов низкая, содержание магнитных сред в мелкозернистых материалах, подвергаемых отделению сред, высокое и т. п., и эффективность отделения сред в случае мелкозернистых материалов может быть значительно улучшена.
[008] (II) Техническое решение согласно изобретению
[009] Далее описано техническое решение согласно настоящему изобретению.
[0010] Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом, в котором применяется слой для отделения в тяжелой среде сухим способом. Сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом содержит резервуар для сжатого воздуха, барабанный грохот для среды на стороне для всплывающего материала, трубопровод пылеуловителя, элемент для впуска материала, основную установку для отделения в тяжелой среде, магнитный сепаратор, рукавный пылеуловитель, ковшовый элеватор для среды, воздуходувку Рутса, вытяжной вентилятор, возбуждаемый рукавным пылеуловителем, барабанный грохот для среды на стороне для осадка, а также трубы для воздуха под высоким давлением, при этом барабанный грохот для среды на стороне для всплывающего материала и барабанный грохот для среды на стороне для осадка расположены под стороной для выведения всплывающего материала и стороной для выведения осадка сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом и применены для отделения продуктов отделения от сред; рукавный пылеуловитель применен для улавливания пыли; трубопровод пылеуловителя расположен в верхней части сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом; объем выводимого воздуха больше, чем объем подаваемого воздуха во время работы сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом, так что внутренняя часть сепаратора пребывает в режиме отрицательного давления, и поэтому пыль в сепараторе для отделения в тяжелой среде сухим способом не может попасть наружу; на барабанном грохоте для среды на стороне для всплывающего материала, барабанном грохоте для среды на стороне для осадка и магнитном сепараторе предусмотрены всасывающие трубы; и вся система пребывает в режиме полностью закрытой работы.
[0011] Кроме того, система подачи воздуха в сепараторе для отделения в тяжелой среде сухим способом состоит из резервуара для сжатого воздуха, воздуходувки Рутса и труб для воздуха под высоким давлением и обеспечивает стабильный источник воздуха во время работы сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом.
[0012] Кроме того, три потока обладающих текучестью материалов (воздух, плотная среда и уголь), применяемые в слое для отделения в тяжелой среде сухим способом, встречаются в слое для отделения; плотные среды находятся в камере для псевдожижения и отделения; и сжатый воздух поступает в камеры для воздуха для предварительного выравнивания давления и затем поступает в камеру для псевдожижения и отделения для псевдоожижения плотных сред с целью получения псевдоожиженного слоя, подходящего для отделения.
[0013] Кроме того, скребковый конвейер с двумя цепями двигается против часовой стрелки соответственно с разными скоростями; уголь для отделения поступает с одной стороны в верхней части основной части слоя; верхняя цепь обеспечивает перемещение подаваемых материалов влево и расположение слоями во время перемещения; скребок больше не перемещает осадок и постепенно опускается на нижнюю часть камеры для псевдожижения и отделения; и нижняя цепь выгружает осадок с хвостовой стороны; верхняя цепь выгружает всплывающий материал над псевдоожиженным слоем со стороны для чистого угля; верхнее пространство внутри основной установки для отделения пребывает в режиме отрицательного давления; после отделения сред барабанными грохотами остатки на сите могут быть перемещены в определенное место посредством транспортировочного устройства; плотные среды с мелкими частицами падают на нижний слой среды, а затем загружаются в ковшовый элеватор и возвращаются в основную установку для отделения посредством желоба; и функция устройств для отделения сред в виде барабанных грохотов состоит в том, что чистый уголь и пустая порода, полученные после отделения посредством слоя для отделения, выгружаются из выходного отверстия для чистого угля и выходного отверстия для пустой породы соответственно и затем поступают в соответствующие устройства для отделения сред в виде барабанных грохотов для отделения сред, и барабанные грохоты приводят рабочие поверхности грохотов во вращение за счет вращения центральных валов, так что материалы подвергаются отделению сред на вращающихся рабочих поверхностях. Предпочтительно, на двух сторонах основной установки для отделения предусмотрены устройство для выгрузки на стороне для всплывающего материала и устройство для выгрузки на стороне для осадка, применяемые для выгрузки продуктов и блокирования воздуха.
[0014] Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен способ, в котором применяется сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом и который в основном включает следующие этапы:
[0015] этап 1: уголь фракции 6—100 мм подают в сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом и в сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом также добавляют плотную среду, при этом материалы, подаваемые в сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом, равномерно подают по ширине сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом, и объем подачи, а также добавление плотных сред необходимо непрерывно регулировать;
[0016] этап 2: система подачи воздуха состоит из воздуходувки Рутса, резервуара для сжатого воздуха и нескольких труб для воздуха, верхнюю часть сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом соединяют с системой для улавливания пыли в выводимом воздухе, и во время работы сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом сжатый воздух подают во внутреннюю часть сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом посредством системы подачи воздуха, и он образует двухфазный псевдоожиженный слой газ–твердое вещество вместе с плотными средами в определенном соотношении для дополнительного осуществления отделения по слоям на основании разных плотностей;
[0017] этап 3: поскольку продукты, выходящие из сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом, несут на себе определенное количество сред, под стороной для выведения всплывающего материала и стороной для выведения осадка сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом предусматривают и располагают барабанные грохоты для среды, применяемые для отделения продуктов отделения от сред; отделенные среды поднимают в магнитный сепаратор в верхней части сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом посредством ковшового элеватора для среды, пылевидный уголь в средах удаляют посредством магнитного сепаратора, а затем чистые среды загружают внутрь сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом, так что среды можно повторно использовать для снижения потребления сред; и
[0018] этап 4: в верхней части сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом располагают трубопровод пылеуловителя и соединяют его с рукавным пылеуловителем, что снижает загрязнение окружающей среды во время работы сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом.
[0019] Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложено устройство для отделения, в котором применяется слой для отделения в тяжелой среде сухим способом, при этом в устройстве для отделения применяется указанный выше сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом, и оно представляет собой непрерывно функционирующую, эффективную систему для отделения угля сухим способом, выполненную для интегрированного осуществления на одной платформе подготовки необработанного угля, отделения, очистки и рециркуляции сред, подачи воздуха и улавливания пыли. Устройство для отделения работает на основании следующих принципов.
[0020] (1) Процесс псевдоожижения и отделения
[0021] Плотная среда с мелкими твердыми частицами образует двухфазный поток газ–твердое вещество с жидкостными характеристиками под действием восходящего потока воздуха после равномерного распределения воздуха; за счет выталкивающей силы, обеспечиваемой общей плотностью псевдоожиженного слоя в слое из двухфазного потока газ–твердое вещество, подлежащие отделению материалы располагаются слоями согласно плотности слоя; материал, у которого плотность ниже, чем плотность слоя, всплывает, тогда как материал, у которого плотность выше, чем плотность слоя, опускается; расположенные слоями легкие и тяжелые продукты соответственно выгружаются посредством скребкового конвейера, вследствие чего процесс отделения прекращается. Сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом, в котором применяется слой для отделения в тяжелой среде сухим способом, предназначен для отделения подлежащих отделению материалов с применением указанного выше принципа для получения чистого угля и отходов.
[0022] (2) Процесс работы системы для отделения
[0023] Последовательность операций в системе следующая: сжатый воздух образует равномерно распределенный восходящий поток воздуха посредством камеры для предварительного распределения воздуха и приспособления для распределения воздуха и воздействует на плотные среды в сепараторе для отделения в тяжелой среде сухим способом для получения псевдоожиженного слоя с определенной плотностью; подлежащий отделению необработанный уголь, после того как его (высушенным) разделили на фракции (100—6 мм), равномерно подается в сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом посредством устройства подачи; легкие и тяжелые продукты, расположенные слоями согласно плотности псевдоожиженного слоя, выгружаются посредством устройств для выгрузки; легкие и тяжелые продукты соответственно подвергаются отделению сред посредством грохотов для отделения сред с целью получения чистого угля и отходов; часть плотных сред, отделенных грохотами для отделения сред, поступает в магнитный сепаратор для удаления немагнитных материалов (пылевидного угля), содержащихся в ней, а другая часть рециркулируется для использования; и объем отведения циркулирующих сред и объемы подачи магнитного концентрата и циркулирующих сред регулируются на основании высоты и плотности псевдоожиженного слоя в сепараторе для отделения в тяжелой среде сухим способом, вследствие чего осуществляется контроль в отношении высоты и плотности псевдоожиженного слоя. Пыль, возникающая во время работы системы для отделения, улавливается и циркулирует посредством пылеуловителя для выводимого воздуха.
[0024] (3) Преимущества изобретения
[0025] Следовательно, согласно настоящему изобретению слой для отделения в тяжелой среде сухим способом может применяться для осуществления высокоточного отделения угля, трудного для отделения, с относительно высокой производительностью. Посредством псевдоожиженного слоя для отделения, в котором применяются плотные среды и среды, смешанные с пылевидным углем, можно преодолеть такие недостатки аналогов, известных из уровня техники, как нестабильность плотности при псевдоожижении и неравномерное распределение потока воздуха, вследствие чего улучшаются точность и эффективность отделения угля, трудного для отделения. Кроме того, сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом, в котором применяется слой для отделения в тяжелой среде сухим способом, и устройство для отделения решают такие проблемы, как низкая эффективность отделения сред у существующего грохота для отделения сред для мелкозернистых материалов и высокое содержание магнитных сред в мелкозернистых материалах, подвергаемых отделению сред, вследствие чего улучшается эффективность отделения сред в случае мелкозернистых материалов. Слой для отделения в тяжелой среде сухим способом согласно настоящему изобретению может применяться для эффективного псевдоожижения и расположения слоями подлежащих отделению материалов на основании плотности в двухфазном псевдоожиженном слое газ–твердое вещество из газа под высоким давлением и тяжелых сред.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0026] Фиг. 1-1 — вид спереди сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом согласно настоящему изобретению;
[0027] фиг. 1-2 — вид слева сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом согласно настоящему изобретению;
[0028] фиг. 1-3 — вид сверху сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом согласно настоящему изобретению;
[0029] фиг. 2 — схема технологического процесса сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом согласно настоящему изобретению;
[0030] фиг. 3 — схематическое изображение конструкции основной установки для отделения в тяжелой среде в сепараторе для отделения в тяжелой среде сухим способом согласно настоящему изобретению;
[0031] фиг. 4-1 — схематическое изображение решетки из нержавеющей стали в механизме для отделения в тяжелой среде сухим способом;
[0032] фиг. 4-2 — схематическое изображение в продольном разрезе решетки из нержавеющей стали в механизме для отделения в тяжелой среде сухим способом;
[0033] фиг. 4-3 — схематическое изображение в поперечном разрезе решетки из нержавеющей стали в механизме для отделения в тяжелой среде сухим способом;
[0034] фиг. 5-1 — вид спереди механизма для очистки прижимного колеса скребкового конвейера;
[0035] фиг. 5-2 — вид слева прижимного колеса скребкового конвейера;
[0036] фиг. 6-1 — вид спереди изнашиваемого элемента скребкового конвейера;
[0037] фиг. 6-2 — вид в разрезе изнашиваемого элемента скребкового конвейера;
[0038] фиг. 7-1 — вид справа скребка;
[0039] фиг. 7-2 — вид спереди скребка;
[0040] фиг. 8-1 — схематическое изображение деталей камеры для воздуха под высоким давлением;
[0041] фиг. 8-2 — схематическое изображение деталей другой камеры для воздуха под высоким давлением.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0042] Техническое решение в вариантах осуществления настоящего изобретения точно и полностью описано ниже со ссылкой на прилагаемые графические материалы в вариантах осуществления настоящего изобретения. Безусловно, варианты осуществления, описанные в настоящем документе, представляют собой скорее лишь часть, а не все варианты осуществления настоящего изобретения. Основанные на вариантах осуществления настоящего изобретения все другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области техники без творческих усилий, находятся в пределах объема защиты настоящего изобретения.
[0043] С целью решения проблем, существующих у аналогов, известных из уровня техники, автор, для исследования и разработки нового поколения сепараторов для отделения в тяжелой среде сухим способом, дополнительно проводит фундаментальное исследование, разработку и пилотную разработку в основном по следующим аспектам.
[0044] (1) Фундаментальное лабораторное исследование и испытание модели
[0045] На основании исследовательских данных, собранных за несколько лет, проводятся фундаментальное лабораторное исследование и испытание модели в отношении псевдоожиженного слоя для отделения в тяжелой среде сухим способом для получения теории отделения сухим способом, в которой применяется псевдоожижение с помощью газа и твердых веществ в концентрированной фазе и с высокой плотностью, применяется принцип распределения воздуха и разбиения на фракции плотных сред большой зернистости и выдвигается динамическая модель отделения многокомпонентного материала большой зернистости в псевдоожиженном слое газ–твердое вещество при концентрированной фазе с высокой плотностью.
[0046] (2) Разработка нового поколения сепараторов для отделения в тяжелой среде сухим способом, в которых применяется псевдоожиженный слой для отделения в тяжелой среде сухим способом
[0047] На основании теоретических исследований, испытаний моделей и пилотных испытаний разработано новое поколение сепараторов для отделения в тяжелой среде сухим способом. На основании специального требования к процессу, согласно принципу, акцентированному на перепад давления, и концепции малого числа псевдоожижения и комплексного распределения воздуха с высоким перепадом давления дизайн ключевых частей и вся конструкция сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом оптимизированы и обновлены.
[0048] Далее настоящее изобретение описано подробно со ссылками на прилагаемые графические материалы.
[0049] На фиг. 1-1—1-3 представлен соответственно вид спереди, вид слева и вид сверху сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом согласно настоящему изобретению, при этом номера ссылочных позиций в прилагаемых графических материалах, в частности, означают следующее: 1— резервуар для сжатого воздуха; 2 — барабанный грохот для среды на стороне для всплывающего материала; 3 — трубопровод пылеуловителя; 4 — элемент для впуска материала; 5 — основная установка для отделения в тяжелой среде; 6 — магнитный сепаратор; 7 — рукавный пылеуловитель; 8 — ковшовый элеватор для среды; 9 — воздуходувка Рутса; 10 — вытяжной вентилятор, возбуждаемый рукавным пылеуловителем; 11 — барабанный грохот для среды на стороне для осадка; и 12 — труба для воздуха под высоким давлением.
[0050] Поскольку продукты, выходящие из сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом, несут на себе определенное количество сред, под стороной для выведения всплывающего материала и стороной для выведения осадка сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом предусмотрен барабанный грохот 2 для среды на стороне для всплывающего материала и барабанный грохот 11 для среды на стороне для осадка, применяемые для отделения продуктов отделения от сред.
[0051] Для предотвращения загрязнения окружающей среды, вызываемого пылью, возникающей в процессе работы сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом, для улавливания пыли применяется рукавный пылеуловитель 7, при этом трубопровод 3 пылеуловителя расположен в верхней части сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом, объем выводимого воздуха больше, чем объем подаваемого воздуха во время работы сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом, внутренняя часть сепаратора пребывает в режиме отрицательного давления, и поэтому пыль в сепараторе для отделения в тяжелой среде сухим способом не может попасть наружу; в тоже время на барабанном грохоте 2 для среды на стороне для всплывающего материала, барабанном грохоте 11 для среды на стороне для осадка и на магнитном сепараторе 6 также предусмотрены всасывающие трубы, и вся система пребывает в режиме полностью закрытой работы.
[0052] Система подачи воздуха сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом состоит из резервуара 1 для сжатого воздуха, воздуходувки 9 Рутса и труб для воздуха под высоким давлением 12 и обеспечивает стабильный источник воздуха во время работы сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом.
[0053] На фиг. 2 представлена схема технологического процесса сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом согласно настоящему изобретению. В случае применения сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом в основном применяют следующие этапы:
[0054] этап 1: уголь фракции 6—100 мм подают в сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом и в сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом также добавляют плотную среду, при этом материалы, подаваемые в сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом, равномерно подают по ширине сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом, и объем подачи, а также добавление плотных сред необходимо непрерывно регулировать;
[0055] этап 2: система подачи воздуха состоит из воздуходувки Рутса, резервуара для сжатого воздуха и нескольких труб для воздуха, верхнюю часть сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом соединяют с системой для улавливания пыли в выводимом воздухе, и во время работы сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом сжатый воздух подают во внутреннюю часть сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом посредством системы подачи воздуха, и он образует двухфазный псевдоожиженный слой газ–твердое вещество вместе с плотными средами в определенном соотношении для дополнительного осуществления отделения по слоям на основании разных плотностей;
[0056] этап 3: поскольку продукты, выходящие из сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом, несут на себе определенное количество сред, под стороной для выведения всплывающего материала и стороной для выведения осадка сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом предусмотрены и расположены барабанные грохоты для среды, применяемые для отделения продуктов отделения от сред; отделенные среды поднимают в магнитный сепаратор в верхней части сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом посредством ковшового элеватора для среды, пылевидный уголь в средах удаляют посредством магнитного сепаратора, а затем чистые среды загружают внутрь сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом, так что среды можно повторно использовать для снижения потребления сред; и
[0057] этап 4: в верхней части сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом располагают трубопровод пылеуловителя и соединяют его с рукавным пылеуловителем, что снижает загрязнение окружающей среды во время работы сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом.
[0058] На фиг. 3 представлено схематическое изображение конструкции основной установки для отделения в тяжелой среде в сепараторе для отделения в тяжелой среде сухим способом согласно настоящему изобретению, при этом номера ссылочных позиций в прилагаемых графических материалах, в частности, означают следующее: 501— устройство для выгрузки на стороне для всплывающего материала; 502 — цепное колесо скребкового конвейера для всплывающего материала; 503 — прижимное колесо скребкового конвейера для всплывающего материала; 504 — смотровое окно; 505 — смотровой люк; 506 — цепной скребковый конвейер для всплывающего материала; 507 — винтовой конвейер для порошкообразной среды; 508 — цепное колесо скребкового конвейера для осадка; 509 — устройство для выгрузки на стороне для осадка; 510 — прижимное колесо скребкового конвейера для осадка; 511 — опорная стойка основной установки для отделения; 512 — скребковый конвейер для осадка; 513 — камера для воздуха под высоким давлением, 514 — стеклянный расходомер; и 515 — корпус основной установки для отделения.
[0059] Устройство 501 для выгрузки на стороне для всплывающего материала и устройство 509 для выгрузки на стороне для осадка расположены на двух сторонах основной установки для отделения и применяются для выгрузки продуктов и блокирования воздуха. Вся основная установка для отделения согласно настоящему изобретению полностью закрыта, и применение устройств для выгрузки может обеспечить постоянное давление воздуха в основной установке для отделения без утечки воздуха.
[0060] Как показано на фиг. 3, система для отделения в основной установке для отделения состоит из цепных колес 502 скребкового конвейера для всплывающего материала, прижимных колес 503 скребкового конвейера для всплывающего материала, цепного скребкового конвейера 506 для всплывающего материала, цепных колес 508 скребкового конвейера для осадка, устройства 509 для выгрузки на стороне для осадка, прижимных колес 510 скребкового конвейера для осадка и скребкового конвейера 512 для осадка; разделенные всплывающий материал и осадок соответственно перемещаются к отверстиям для выгрузки на двух сторонах основной установки для отделения и затем выгружаются посредством устройств для выгрузки.
[0061] Стеклянный расходомер 514 расположен в нижней части сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом и применяется для определения относительной плотности двухфазной смеси газ–твердое вещество в сепараторе для отделения в тяжелой среде сухим способом, чтобы пользователи, видя, как происходит отделение, могли осуществить его более точно.
[0062] Винтовой конвейер 507 для порошкообразной среды расположен ниже выходного отверстия скребкового конвейера для осадка и может применяться для перемещения выводимых сред на стороне для осадка в основную установку для отделения. Смотровые окна 504 и смотровые люки 505 представляют собой окна для наблюдения и осмотра оборудования и выполнены в корпусе 515 основной установки для отделения. Камеры для воздуха под высоким давлением могут применяться для более равномерного распределения воздуха под высоким давлением, подаваемого из воздуходувки Рутса в основную установку для отделения.
[0063] На фиг. 4-1 представлено схематическое изображение решетки из нержавеющей стали в механизме для отделения в тяжелой среде сухим способом, тогда как на фиг. 4-2 представлено ее схематическое изображение в продольном разрезе, а на фиг. 4-3 представлено ее схематическое изображение в поперечном разрезе. Решетка из нержавеющей стали состоит из круглых соединительных стрежней 41 и прутьев 42 решетки.
[0064] Решетки из нержавеющей стали распределены по камерам для воздуха под высоким давлением и применяются для предотвращения попадания крупнозернистых материалов в камеры для воздуха под решетками. Выбор решеток из нержавеющей стали обусловлен хорошей износостойкостью и коррозионной стойкостью, высокой жесткостью и стабильными рабочими характеристиками.
[0065] На фиг. 5-1 представлен вид спереди механизма для очистки прижимного колеса скребкового конвейера, а на фиг. 5-2 представлен вид слева прижимного колеса скребкового конвейера, при этом номерами ссылочных позиций, в частности, обозначено следующее: 51 — регулировочный болт; 52 — очищающий зубец; и 53 — прижимное колесо. Очищающий зубец 52 представляет собой остроконечную стальную пластину, выполненную с возможностью вращения по определенной траектории; при опоре на регулировочный болт 51 предусмотрен зазор в 2 мм в направлении диаметра вневписанной окружности канавки прижимного колеса, и остроконечный зубец нормально функционирует для соскребания материалов, приставших к прижимному колесу, в результате чего предотвращается изменение траектории работы скребкового конвейера.
[0066] На фиг. 6-1 представлен вид спереди изнашиваемого элемента скребкового конвейера, а на фиг. 6-2 представлен вид в разрезе изнашиваемого элемента скребкового конвейера. Изнашиваемый элемент представляет собой специальную часть скребкового конвейера в основной установке для отделения и выполняет функцию промежуточного звена, соединяющего скребки и цепи. Во время работы изнашиваемый элемент скользит по направляющей в основной установке для отделения, поэтому в отношении изнашиваемого элемента (например, в отношении поверхности A, показанной на фигуре) необходимо осуществить обработку, обеспечивающую износостойкость, и износоустойчивость должна быть HRC55 или выше.
[0067] На фиг. 7-1 представлен вид справа скребка, а на фиг. 7-2 представлен вид спереди скребка, при этом номера ссылочных позиций в прилагаемых графических материалах, в частности, обозначают следующее: 71 — нижняя пластина скребка; 72 — усилительная дугообразная пластина; и 73 — вертикальное ребро. Когда поверхность слоя для отделения в основной установке для отделения превышает определенную величину, то для повышения жесткости и сопротивления изгибу и для исключения лишнего веса скребковый конвейер может быть выполнен такой конструкции, как показанная на фигурах, вследствие чего экономятся материалы и не снижается его жесткость.
[0068] На фиг. 8-1 представлено схематическое изображение деталей камеры для воздуха под высоким давлением, а на фиг. 8-2 представлено схематическое изображение деталей другой камеры для воздуха под высоким давлением, при этом номера ссылочных позиций в прилагаемых графических материалах, в частности, обозначают следующее: 801 — боковая пластина камеры для воздуха; 802 — решетка из нержавеющей стали; 803 — приспособление для распределения воздуха; 804 — пластина основания камеры для воздуха; и 805 — труба для впуска воздуха. Камера для воздуха состоит из боковых пластин 801 камеры для воздуха и нижней пластины 804 камеры для воздуха, при этом приспособление 803 для распределения воздуха расположено над нижней пластиной; в нижней пластине выполнено отверстие для трубы для впуска воздуха; и решетка из нержавеющей стали 802 расположена над камерой для воздуха. Камеры для воздуха применяются для более равномерной подачи воздуха без мертвой зоны.
[0069] Сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом согласно настоящему изобретению обеспечивает решение таких проблем существующего скребкового конвейера с одной цепью, как одна скорость, низкая эффективность в отношении перемещения угля на верхней стороне, низкая эффективность в отношении соскребания пустой породы на нижней стороне, наличие мертвых зон и т. п.
[0070] В случае применения сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом согласно изобретению может быть предоставлен сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом, в котором применяется псевдоожиженный слой для отделения в тяжелой среде сухим способом. Сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом содержит псевдоожиженный слой для отделения, с помощью которого можно преодолеть недостатки аналогов, известных из уровня техники, а также содержит скребковые конвейеры для рациональной выгрузки и характеризуется рационально регулируемой скоростью выгрузки, рациональной длиной секций для эффективного отделения и высотой слоя для отделения. Кроме того, сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом снабжен устройствами для рационального отделения сред для улучшения эффекта отделения сред и повышения уровня повторного применения продуктов.
[0071] Более того, в случае применения сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом может быть предоставлено устройство для отделения, в котором применяется псевдоожиженный слой для отделения в тяжелой среде сухим способом и в котором могут сочетаться отделение и улавливание пыли, а также подача воздуха и подача материала в целом; в отношении его канавки для отделения устранены недостатки канавки для отделения у аналогов, известных из уровня техники.
[0072] В сущности, для преодоления недостатков аналогов, известных из уровня техники, в сепараторе для отделения в тяжелой среде сухим способом согласно настоящему изобретению сначала обеспечивается псевдоожиженный слой для отделения в тяжелой среде, а именно: три потока обладающих текучестью материалов (воздух, плотная среда и уголь), применяемые в слое для отделения, встречаются в слое для отделения; плотные среды находятся в камере для псевдожижения и отделения; и сжатый воздух поступает в камеры для воздуха, чтобы сначала выровнять давление, а затем поступает в камеру для псевдожижения и отделения для псевдоожижения плотных сред, чтобы получить псевдоожиженный слой, подходящий для отделения. Скребковый конвейер с двумя цепями двигается против часовой стрелки, соответственно, с разными скоростями; уголь для отделения поступает с одной стороны в верхней части основной части слоя; верхняя цепь обеспечивает перемещение подаваемых материалов влево, и они ложатся слоями во время перемещения; осадок больше не перемещается скребковым конвейером и постепенно спускается на нижнюю часть камеры для псевдожижения и отделения, и нижняя цепь выгружает осадок с хвостовой стороны; верхняя цепь выгружает всплывающий материал над псевдоожиженным слоем со стороны для чистого угля. Псевдоожижение представляет собой процесс, в котором воздух выводится непрерывно; после того как газ поднимается от границы раздела с твердыми частицами, он должен находиться в состоянии избыточного давления, тогда как верхнее пространство в основной установке для отделения пребывает в состоянии отрицательного давления, и пыль на сторонах для выгрузки угля и в других местах не выйдет наружу, поскольку объем выводимого воздуха для улавливания пыли больше, чем объем воздуха для псевдоожижения. Всплывающий материал и осадок при выгрузке несут на себе часть плотных сред, и после отделения сред барабанными грохотами, остатки на сите могут перемещаться в определенное место посредством транспортировочного устройства; плотные среды с мелкими частицами падают на нижний слой среды, а затем загружаются в ковшовый элеватор и возвращаются в основную установку для отделения посредством желоба.
[0073] Функция устройств для отделения сред в виде барабанных грохотов заключается в том, что чистый уголь и пустая порода, полученные после отделения посредством слоя для отделения, соответственно выгружаются из выходного отверстия для чистого угля и выходного отверстия для пустой породы и затем поступают в соответствующие устройства для отделения сред в виде барабанных грохотов для отделения сред, и барабанные грохоты приводят рабочие поверхности грохотов во вращение за счет вращения центральных валов, так что материалы подвергаются отделению сред на вращающихся рабочих поверхностях грохотов. В случае применения таких устройств возможно получить относительно высокую эффективность отделения сред.
[0074] Для эффективного отделения материалов в псевдоожиженном слое отделенный материал с низкой плотностью в достаточной мере всплывает, тогда как материал с высокой плотностью полностью опускается; более того, в случае применения устройства для выгрузки с пластинами цепи и двумя цепями пластина цепи для верхнего слоя может применяться для перемещения материала с низкой плотностью, так что два материала могут быть отделены в достаточной мере.
[0075] Один из патентоспособных признаков настоящего изобретения заключается в том, что на основании оптимизации и обновления дизайна ключевых частей и всей конструкции сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом разработанный сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом, в котором применяется псевдоожиженный слой для отделения в тяжелой среде сухим способом, значительно улучшен в отношении однородности и стабильности псевдоожиженного слоя и эффекта отделения, характеризуется снижением объема работ и времени на техническое обслуживание оборудования, и может быть обеспечена долговременная, непрерывная, стабильная и эффективная работа сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом.
[0076] Другой патентоспособный признак настоящего изобретения заключается в новом приспособлении для распределения газа и легко отсоединяемом устройстве для распределения воздуха. Приспособление для распределения газа является ключевым фактором, оказывающим влияние на характеристики псевдоожижения и отделения слоя, и к его основным параметрам относятся материал, конструкция, перепад давления, занимаемая отверстиями площадь, диаметр отверстий и т. п. Для непрерывной выгрузки продуктов отделения из сепаратора в псевдоожиженном слое расположен скребковый конвейер; под действием тяги приспособления для распределения воздуха, осадок с высокой плотностью и с высокой твердостью прижимается и трется о приспособление для распределения воздуха и поэтому разрушается на разных уровнях для образования мелкозернистого осадка; в тоже время верхняя поверхность приспособления для распределения воздуха подвергается износу различной степени. Поэтому приспособление для распределения воздуха должно иметь превосходные отверстия для предотвращения закупорки, легко очищаться и обладать сопротивлением износу. На основании специального требования к процессу и критерия количества Cp перепадов давления большая часть теоретических и экспериментальных исследований проводится для разработки двух типов составного приспособления для распределения газа: один представляет собой составное приспособление для распределения из волокон на основе стали, полученное в основном путем комбинирования и прессования вместе пластины из волокон на основе стали и слоя волокон и характеризующееся плоской поверхностью, износостойкостью и сопротивлением попаданию массивного материала, равномерным распределением воздуха и т. п., при этом пластина из материала на основе стали применяется для обеспечения опоры материалам слоя и сопротивления ударам и износу, а слой волокон применяется для регулирования перепада давления и равномерного распределения воздуха; и другой представляет собой двухсекционное составное приспособление для распределения газа с высоким перепадом давления, полученное в основном путем совмещения перфорированной защитной пластины на основе стали и прессованного картона с проволочной сеткой или тканью и характеризующееся легкостью очистки, плоской поверхностью, износостойкостью и т. п., при этом перфорированная защитная пластина на основе стали применяется для обеспечения опоры материалам слоя и сопротивления ударам и износу и может быть отсоединена для очистки при необходимости, и, кроме того, для эффективного увеличения периода отсутствия закупорки могут применяться конические отверстия, а также необходимо выбрать надлежащее отношение высоты к диаметру; прессованный картон с проволочной сеткой или ткань применяются для регулирования перепада давления и равномерного распределения воздуха, а также способны противостоять попаданию массивного материала и способствовать обеспечению опоры материалам слоя.
[0077] В процессе отделения угля скребковый конвейер сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом должен непрерывно выгружать отделенные продукты из сепаратора; под действием тяги скребкового конвейера осадок с высокой твердостью, скопившийся в нижней части слоя, все время прижимается и трется о приспособление для распределения воздуха, что приводит к разрушению осадка и износу верхней поверхности приспособления для распределения воздуха, и раздробленные мелкие частицы, скорее всего, заблокируют впускное отверстие для газа, что отразится на рабочих характеристиках и сроке службы приспособления для распределения воздуха. Приспособление для распределения воздуха трудно заменить после его повреждения, и объем работ по его замене большой и занимает 5—7 дней. Для решения этой проблемы предложено выдвижное отсоединяемое устройство для распределения воздуха, и поскольку для его демонтажа и монтажа необходимо лишь 3—5 часов, устройство для распределения воздуха легко ремонтировать и настраивать, вследствие чего обеспечивается долговременная, непрерывная и стабильная работа сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом без какого-либо влияния на производственную задачу.
[0078] Устройство для рециркуляции плотных сред с коротким циклом
[0079] В процессе отделения из сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом выводится часть плотных сред; если циркулирующий объем плотных сред большой, то увеличивается сложность регулирования в отношении псевдоожиженного слоя, что отражается на результате отделения. Для уменьшения циркулирующего объема плотных сред, в процессе проектирования сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом добавляется устройство для рециркуляции плотных сред с коротким циклом, как показано на фиг. 5-1 и 5-2 и фиг. 6-1 и 6-2. В случае применения устройства для рециркуляции с коротким циклом циркулирующий объем плотных сред снаружи уменьшается на 80%, стоимость и потребление энергии для работы значительно снижаются, регулирование в отношении псевдоожиженного слоя облегчается, и результат отделения улучшается.
[0080] Еще один патентоспособный признак настоящего изобретения заключается в оптимизации конструкции технологической системы.
[0081] Модульная система для отделения угля с псевдоожиженным слоем для отделения в тяжелой среде сухим способом представляет собой непрерывно функционирующую, эффективную систему для отделения угля сухим способом, выполненную для интегрированного осуществления на одной платформе подготовки необработанного угля, отделения, очистки и рециркуляции сред, подачи воздуха и улавливания пыли. Работа системы для отделения основана на следующих принципах.
[0082] (1) Процесс псевдоожижения и отделения
[0083] Плотные среды с мелкими твердыми частицами образуют двухфазный поток газ–твердое вещество с жидкостными характеристиками под действием восходящего потока воздуха после равномерного распределения воздуха; за счет выталкивающей силы, обеспечиваемой общей плотностью псевдоожиженного слоя в слое из двухфазного потока газ–твердое вещество, подлежащие отделению материалы располагаются слоями согласно плотности слоя; материал, у которого плотность ниже, чем плотность слоя, всплывает, тогда как материал, у которого плотность выше, чем плотность слоя, опускается; и расположенные слоями легкие и тяжелые продукты соответственно выгружаются посредством скребкового конвейера, вследствие чего процесс отделения прекращается. Сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом, в котором применяется слой для отделения в тяжелой среде сухим способом, предназначен для отделения подлежащих отделению материалов с применением указанного выше принципа для получения чистого угля и отходов.
[0084] (2) Процесс работы системы для отделения
[0085] Последовательность операций в системе следующая: сжатый воздух образует равномерно распределенный восходящий поток воздуха посредством камеры для предварительного распределения воздуха и приспособления для распределения воздуха и воздействует на плотные среды в сепараторе для отделения в тяжелой среде сухим способом для получения псевдоожиженного слоя с определенной плотностью; подлежащий отделению необработанный уголь, после того как его (высушенным) разделили на фракции (100—6 мм), равномерно подается в сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом посредством устройства подачи; легкие и тяжелые продукты, расположенные слоями согласно плотности псевдоожиженного слоя, выгружаются посредством устройств для выгрузки; легкие и тяжелые продукты соответственно подвергаются отделению сред посредством грохотов для отделения сред с целью получения чистого угля и отходов; часть плотных сред, отделенных грохотами для отделения сред, поступает в магнитный сепаратор для удаления немагнитных материалов (пылевидного угля), содержащихся в ней, а другая часть рециркулируется для использования; и объем отведения циркулирующих сред и объемы подачи магнитного концентрата и циркулирующих сред регулируются на основании высоты и плотности псевдоожиженного слоя в сепараторе для отделения в тяжелой среде сухим способом, вследствие чего осуществляется контроль в отношении высоты и плотности псевдоожиженного слоя. Пыль, возникающая во время работы системы для отделения, улавливается и циркулирует посредством пылеуловителя для выводимого воздуха.
[0086] (3) Прорыв в виде сепаратора для отделения в тяжелой среде сухим способом
[0087] За счет ухода от теории отделения угля традиционным мокрым способом создана теория отделения сухим способом, в которой применяется псевдоожижение с помощью газа и твердых веществ в концентрированной фазе и с высокой плотностью, и предложен принцип распределения воздуха и разбиения на фракции плотных сред большой зернистости. Разработано двухсекционное составное приспособление для распределения газа с высоким перепадом давления, характеризующееся равномерным распределением воздуха, легкостью демонтажа и устойчивостью к закупорке и износу; устройство для рециркуляции с коротким циклом предназначено для снижения циркулирующего объема плотных сред на 80%; и за счет применения плотных сред большой зернистости диапазон основных размеров расширен в 2,5 раза, и поэтому стоимость эксплуатации значительно снижается.
3
3
[0088] В новое поколение сепараторов для отделения в тяжелой среде сухим способом, в которых применяется псевдоожиженный слой для отделения в тяжелой среде сухим способом, интегрированы и встроены в виде модулей относящиеся к ним вспомогательные устройства, чтобы предоставить модульную систему и устройство для отделения угля с псевдоожиженным слоем для отделения в тяжелой среде сухим способом с производительностью 40~60 т/ч, точностью отделения (величина возможного отклонения E) 0,05—0,08 г/см, размером подаваемого материала 100—6 мм, диапазоном регулирования плотности отделения 1,3—2,2 г/см, при этом количественная эффективность отделения составляет больше 90%, а потребление сред на тонну угля составляет меньше 0,5 кг. Объем выводимого воздуха в модульной системе для отделения угля с псевдоожиженным слоем для отделения в тяжелой среде сухим способом больше, чем объем подаваемого воздуха; система пребывает в режиме отрицательного давления; система для улавливания пыли рационально подобрана для обеспечения низкого уровня пыли; и система постоянно работает с низким уровнем шума, что отвечает требованию в отношении защиты окружающей среды.
[0089] На основании вышеизложенного было подробно описано техническое решение, обеспечиваемое настоящим изобретением. Несмотря на то, что настоящее изобретение было подробно описано и объяснено посредством предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники все же должно быть понятно то, что многочисленные изменения в отношении формы и деталей могут быть предложены без отклонения от объема и сути настоящего изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения.