УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ КВАРЦЕВОГО ПЕСКА
QUARTZ SAND ENRICHMENT DEVICE

Изобретение относится к технике обогащения сухого кварцевого песка, поставляемого на стекольные заводы автомобильным и железнодорожным транспортом, и может использоваться для обогащения различных сыпучих материалов в строительной, химической и других отраслях промышленности.
Кварцевый песок, используемый для производства стекольной шихты, применяется на стекольных заводах либо в виде кондиционного сырья, не требующего глубокой переработки и обогащения, либо в виде материала, который необходимо дополнительно сушить, просеивать и сепарировать непосредственно в составных цехах данных предприятий. И в том, и другом случаях при производстве бесцветной стеклянной тары и бесцветного листового стекла из кварцевого песка необходимо удалять не только частицы песка размером более 0,63-0,8 мм, но и железосодержащие примеси. Для этого песок сушат, если он имеет влажность более 0,5-1%, классифицируют по гранулометрическому составу с помощью сит, грохотов и других устройств, а также подвергают магнитной сепарации для повышения марки песка и выделения из него сильномагнитных и слабомагнитных включений.
Поскольку кондиционный кварцевый песок поставляется на стекольные заводы в сухом виде, он не требует дополнительной сушки в сушильных барабанах или в установках виброкипящего слоя. Но, учитывая то, что отгрузка подобного песка часто производится в вагоны, в которых перевозятся другие сыпучие и мелкокусковые материалы (например, щебень), возможно загрязнение кварцевого песка посторонними примесями. Эти примеси необходимо удалять с помощью просева на полигональных ситах, вибрационных грохотах и других технологических агрегатах. Во время просева на сетке грохота в зависимости от технологических требований и размеров просеивающих отверстий от песка отделяются частицы повышенной крупности, которые постоянно направляются в соответствующий бункер осевов. Но при этом вместе с отсевами в бункер отсевов попадает и кондиционный песок с частицами заданной гранулометрии. Это объясняется тем, что при частичном засорении (забивании) отверстий сетки надрешетный продукт из нижних слоев толщи песка экранирует и блокирует полный просев вышележащих слоев просеиваемого песка, потери которого в данном случае могут составлять 200-300 кг и более при разгрузке только одного хоппер-вагона. Общие же суточные потери кондиционного песка, отправляемого в отвал, для крупнотоннажного производства листового стекла измеряются несколькими тоннами. В то же время количество отсевов укрупненной фракции песка и посторонних включений может быть значительно меньше данных потерь кондиционного сырья. Поэтому необходимо либо уменьшать производительность операции просева, что увеличивает время простоя вагонов при их одновременной разгрузке, совмещенной с просевом кварцевого песка, либо увеличивать площадь просеивающей сетки и постоянно контролировать степень ее засорения, что не всегда возможно.
Известна схема обогащения кварцевого песка [1], содержащая отсек хранения песка, выгружаемого из вагонов, грейферный кран, приемный бункер с питателем разгрузки, сушильный барабан, подъемно-транспортный механизм, сито, бункер сухого просеянного песка и бункер отсевов укрупненной фракции материала и посторонних включений. Недостатком данной схемы является отсутствие магнитной сепарации кварцевого песка и частичный унос кондиционного материала в бункер отсева вместе с надрешетным продуктом.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является схема обогащения кварцевого песка [2], состоящая из приемного бункера с питателем разгрузки, сушильного барабана, ленточного конвейера, сита, подъемно-транспортного механизма в виде ковшового элеватора, магнитного сепаратора и бункера обогащенного кварцевого песка. Данная схема позволяет дополнительно удалять из обогащаемого песка железосодержащие примеси, что в дальнейшем значительно повышает качество бесцветной стекломассы. Но так же, как и в других известных решениях, в этой линии не исключаются потери сухого просеянного песка, попадающего в бункер отсевов из сита вместе с надрешетным продуктом.
Подобные недостатки присущи большинству технологических линий обогащения как сухого, так и влажного кварцевого песка и связаны обычно с засорением просевных отверстий сеток классифицирующих агрегатов при непрерывном процессе обогащения, в течение которого из бункера отсевов необходимо периодически удалять накопившиеся примеси для дальнейшей их утилизации. При этом закупоривание просевных отверстий сеток часто происходит при поставках на стекольные заводы кварцевого песка с разных обогатительных фабрик, так как частицы песка разных месторождений имеют разную форму. Эти же недостатки свойственны и линиям периодического действия, в которых обогащение сухого кварцевого песка осуществляется в процессе разгрузки и дальнейшего транспортирования сырьевого материала, поставляемого в составной цех в железнодорожных вагонах или автомобильным транспортом. Подобные недостатки есть и в линиях просева песка, в которых просеиваемый материал периодически транспортируется из накопительных силосов большого объема к надвесовым расходным бункерам дозировочно-смесительных линий.
Решаемая задача - сокращение потерь сухого кварцевого песка при его обогащении в линиях периодического действия.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для обогащения кварцевого песка, состоящее из расходного бункера необогащенного кварцевого песка, оборудованного питателем разгрузки, подъемно-транспортного механизма, подающего необогащенный кварцевый песок из расходного бункера на вход вибрационного сита, магнитного сепаратора, вход которого соединен с подрешетным выходом вибрационного сита, а выход подключен к бункеру обогащенного кварцевого песка, и бункера отсевов кварцевого песка, дополнительно снабжено реверсивным питателем разгрузки бункера отсевов кварцевого песка и переключателем потока, вход которого соединен с надрешетным выходом вибрационного сита, при этом первый выход переключателя потока связан с входом подъемно-транспортного механизма, а второй выход переключателя потока подключен к бункеру отсевов кварцевого песка, связанного своим выходом с входом реверсивного питателя разгрузки, первый выход которого соединен с входом подъемно-транспортного механизма, а со второго выхода осуществляется отгрузка отсевов на утилизацию.
Отличием данного технического решения от известного уровня техники является наличие переключателя потока, вход которого соединен с надрешетным выходом вибрационного сита. Причем первый выход переключателя потока связан с входом подъемно-транспортного механизма, а второй выход подключен к бункеру отсевов кварцевого песка. Наличие переключателя потока позволяет при незначительной засоренности разгружаемого из вагонов или автомобильного транспорта сухого кварцевого песка осуществлять его просев без постоянного сброса закрупненных фракций и посторонних включений из надрешетного выхода вибрационного сита. На начальной стадии просева, которая осуществляется в течении разгрузки всей партии песка из вагона или автомобиля, отсевы и захватываемые ими порции кварцевого песка циркулируют по линии: надрешетный выход вибрационного сита - вход переключателя потока - первый выход переключателя потока - вход подъемно-транспортного механизма - вход вибрационного сита. Сброс отсевов в бункер отсева на этой стадии не производится.
По завершении разгрузки и просева всей партии сырья отсевы в течении двух-четырех циклов циркуляции (количество циклов может изменяться в зависимости от количества примесей в песке) продолжают дополнительно просеиваться по указанной цепочке. В ходе этого дополнительного просева от отходов отделяется кварцевый песок, после чего переключатель потока переключается и отходы, очищенные от песка, через второй выход переключателя направляются в бункер отсевов. Это обеспечивает сокращение потерь сухого кварцевого песка при его обогащении в составных цехах стекольных заводов.
Другим отличием является то, что при повышенной засоренности исходного сырья или повышенной склонности к закупориванию отверстий сетки вибрационного сита частицами просеиваемого кварцевого песка многократная рециркуляция отсевов песка во время просева основной разгружаемой массы сырья не производится. В этом случае отсевы с частичной порцией полезного продукта в течение всего цикла разгрузки и обогащения направляются переключателем потока в бункер отсевов кварцевого песка. А по окончании разгрузки сырья из вагона или автомобильного транспорта реверсивный питатель разгрузки направляет отсевы с частью полезного продукта из бункера отсевов на вход подъемно-транспортного механизма. Поскольку дополнительный просев накопившихся в этом бункере отходов в процессе рециркуляции производится с меньшей производительностью, то от них более эффективно отделяется полезный продукт, что также сокращает потери кварцевого песка.
Принцип работы поясняется чертежами, на Фиг. 1 которых изображена схема устройства в режиме рециркуляции малого количества отходов; на Фиг. 2 изображена схема устройства в режиме рециркуляции повышенного количества отходов; на Фиг. 3 изображена схема отгрузки отходов на утилизацию.
Устройство для обогащения кварцевого песка содержит: расходный бункер 1 необогащенного кварцевого песка, оборудованный питателем 2 разгрузки; подъемно-транспортный механизм 3; вибрационное сито 4; магнитный сепаратор 5; бункер 6 обогащенного кварцевого песка; переключатель 7 потока; бункер 8 отсевов кварцевого песка и реверсивный питатель 9 разгрузки бункера отсевов кварцевого песка. Загрузка расходного бункера 1 необогащенным кварцевым песком осуществляется из вагона 10 типа хоппер или из автомобильного транспорта (не показан). Отгрузка отсевов кварцевого песка на утилизацию производится с помощью реверсивного питателя 9 разгрузки в кузов автомобиля 11.
Устройство работает следующим образом. Разгружаемый из вагона 10 типа хоппер (Фиг. 1) сухой кварцевый песок самотеком поступает в расходный бункер 1, оборудованный питателем 2 разгрузки, выполненным в виде ленточного конвейера. Далее в процессе разгрузки вагона (возможна аналогичная разгрузка из автомобиля) песок с помощью подъемно-транспортного механизма 3, в качестве которого может использоваться ковшовый ленточный элеватор, направляется на вход вибрационного сита 4. Вибрационное сито 4 (также могут использоваться барабанные сита) снабжено сеткой, размер ячеек которой задается технологическими требованиями к гранулометрии обогащаемого кварцевого песка, применяемого для стекловарения. Подрешетный продукт (песок, который прошел через сетку) из вибрационного сита 4 попадает на вход магнитного сепаратора 5, отделяющего от обогащаемого кварцевого песка железосодержащие примеси. Песок без этих примесей после магнитного сепаратора 5 направляется в бункер 6 обогащенного кварцевого песка, а все железосодержащие включения ссыпаются в небольшой контейнер или биг-бэг (на схеме не показан).
Надрешетный продукт, содержащий посторонние включения размером больше, чем размер ячеек сетки вибрационного сита 4, а также часть полезного продукта в виде частиц песка, не прошедших через сетку в ходе просеивания, с надрешетного выхода вибрационного сита 4 поступает на вход переключателя 7 потока. Попадание в надрешетный продукт части кварцевого песка с требуемой для стекловарения гранулометрией часто бывает обусловлено экранированием верхних слоев просеиваемого материала его нижними слоями, контактирующими непосредственно с сеткой. Это происходит либо при повышенной скорости подачи на вход вибрационного сита просеиваемого материала, либо при частичном закупоривании отверстий сетки. Поэтому, если надрешетный продукт, состоящий из укрупненных частиц, других посторонних включений, а также части полезного сырьевого материала, сразу сбрасывать в бункер 8 отсевов кварцевого песка, при утилизации отсевов будут и заметные потери кондиционного кварцевого песка.
При малом количестве укрупненных фракций и других посторонних включений (камни, ветки, пленка и пр.) можно в процессе просева песка, поступаемого в данное устройство при разгрузке, например, одного вагона, не сбрасывать отсевы в бункер 8 отсевов кварцевого песка в течение всей операции просева кварцевого песка, объем которого ограничен объемом вагона. В этом случае отсевы через первый выход переключателя 7 потока многократно подаются на вход подъемно-транспортного механизма 3 и циркулируют по цепочке «подъемно-транспортный механизм 3 - вибрационное сито 4 - вход переключателя 7 потока - первый выход переключателя 7 потока - подъемно-транспортный механизм 3» до окончания просева основной массы кварцевого песка. По окончании этой операции отсевы песка еще несколько циклов транспортируются по данной цепочке, в ходе чего порция кварцевого песка, попавшая в отсевы при просеивании основной массы сырьевого материала, окончательно просеивается. Это дополнительное просеивание отсевов песка не снижает общей производительности разгрузки вагонов и не приводит к их дополнительному простою, так как осуществляется во время подачи очередного вагона на позицию разгрузки при проталкивании железнодорожного состава.
Далее по команде системы управления (не показана) переключатель 7 переключается, а очищенные от кондиционного кварцевого песка отсевы через второй выход переключателя 7 потока направляются в бункер 8 отсевов кварцевого песка.
При повышенном содержании посторонних примесей в обогащаемом кварцевом песке переключатель потока 7 остается в положении, при котором его второй выход соединен с бункером 8 отсевов кварцевого песка. В этом случае отсевы песка, включая некоторую часть вовлеченного в отсевы кондиционного кварцевого песка, постоянно сбрасываются в процессе просева партии материала, выгружаемой из вагона, в бункер 8 отсевов кварцевого песка. В конце разгрузки вагона, когда на позицию разгрузки начинают устанавливать другой вагон, существует свободный от основного просева интервал времени (2-3 минуты), в течение которого можно осуществить дополнительный просев отсевов песка. В зависимости от заполнения бункера 8 дополнительный просев можно выполнять и после разгрузки нескольких вагонов. Подобная операция выполняется следующим образом.
Реверсивный питатель 9 разгрузки бункера отсевов кварцевого песка по команде системы управления (не показана) включается таким образом, что его транспортерная лента начинает двигаться в сторону первого выхода питателя, связанного со входом подъемно-транспортного механизма (Фиг. 2). Отсевы песка при этом выгружаются из бункера 8 и поступают на дополнительный просев по цепочке «бункер 8 - вход реверсивного питателя 9 - первый выход реверсивного питателя 9 - вход подъемно-транспортного механизма 3 - вибрационное сито 4 - вход переключателя 7 потока - второй выход переключателя 7 потока - бункер 8 отсевов». Количество циклов рециркуляции этих отсевов и производительность реверсивного питателя 9 разгрузки регулируется в зависимости от общего количества отсевов, накопленных в бункере 8.
Дополнительно просеянные отсевы по мере их накопления выгружаются в автомобильный транспорт 11 (Фиг. 3) и увозятся на утилизацию. Для этого переключается направление движения ленты реверсивного питателя 9 и накопленные отсевы со второго выхода данного механизма перегружаются в кузов автомобиля.
Таким образом, дополнительное наличие переключателя потока и реверсивного питателя разгрузки бункера отсевов кварцевого песка позволяет дополнительно просеивать отсевы кварцевого песка, разгружаемого из вагонов, без снижения общей производительности разгрузки, что сокращает потери полезного продукта.
Источники информации
1. Химическая технология стекла и ситаллов. Учебник для вузов, под редакцией Н.М. Павлушкина. М. Стройиздат. 1983, с. 96-97.
2. Лозин А.А., Кубай Л.В., Нитяговский В.В. Применение магнитных сепараторов в стекольной промышленности // Стеклянная тара. 2008. №8. С. 34-40.