Модуль стационарного водоотделения горной массы и способ водоотделения горной массы
STATIONARY ROCK MASS WATER SEPARATION MODULE AND ROCK MASS WATER SEPARATION METHOD

Техническое решение относится к горной промышленности и может быть использовано в системах влагоотделения с последующим осушением горной массы.
Из уровня техники известен способ подземной комплексной переработки угля, включающий транспортировку, обезвоживание и обработку технологической воды, при котором осуществляют комплексную переработку сыпучего материала, при этом обезвоживание осуществляют посредством подачи на наклонную плоскость продольно установленных шпальтовых сит порций влажного сыпучего материала с помощью скребков армированных гибкой резиной. Тем самым, создаются условия для распределения динамических и статических нагрузок, действующих на влагу, находящуюся в порционной массе сыпучего материала, которые с одной стороны действуют на гравитационную влагу и интенсифицируют процесс ее дренирования через шпальтовые сита, а с другой стороны, преодолевают силы поверхностного натяжения в пленочной влаге находящейся в массе угля и в ячейках шпальтовых сит, что также интенсифицирует процесс ее отделения. Заявка на патент РФ № 99125992, МПК B03B 5/00, опубликована 20.10.2001.
Известна установка для обезвоживания угольного шлама, содержащая устройство для подачи влажного шлама, дозатор для подачи цеолита, устройство для смешивания влажного шлама с цеолитом, устройство для отделения обезвоженного угольного шлама от цеолита представляющее собой вибрационный грохот с ситом ячейкой 5 мм, устройство для сушки цеолита и устройство для подачи высушенного цеолита в дозатор. Устройство для сушки цеолита выполнено в виде сушильного барабана с газогенератором. Устройство для смешивания влажного шлама с цеолитом выполнено в виде устройства для пересыпа шлама с цеолитом на конвейер для обеспечения требуемого времени контакта шлама с цеолитом. Патент РФ № 130235, МПК B01D 43/00; F26B 20/00; B07B 1/00.
Известно устройство для сушки горной массы, выполненное в виде вращающегося ситового барабана, внутри которого размещен вращающийся относительно барабана шнек для транспортировки массы в горизонтальном направлении, при этом, шнек может вращаться как в одном направлении с направлением барабана, так и в противоположном. Патент США № 4541929, МПК B01D33/067; B01D35/31; C10L9/02; F26B17/32, опубликован 17.09.1985.
Задачей заявляемого технического решения является создание надежного устройства, позволяющего эффективно осуществлять обработку больших потоков горной массы с целью ее влагоотделения.
Технический результат заявляемого технического решения проявляется в обеспечении безопасности оборудования и технологического процесса, в повышении эффективности водоотделения, а также в достижении долговечности и технологичности элементов оборудования.
Технический результат достигается тем, что модуль стационарного водоотделения горной массы содержит водоотделительную секцию, секцию для подачи горной массы в водоотделительную секцию и секцию промежуточного перегруза, при этом водоотделительная секция выполнена с возможностью перемещения относительно секции промежуточного перегруза посредством привода, водоотделительная секция, с одной стороны включает желоб для приема крупной фракции горной массы, установленный на раме, выходная часть которого направлена к секции промежуточного перегруза, с другой стороны, включает сито для приема мелкой фракции горной массы и водоприемное отделение, при этом водоотделительная секция ориентирована своей стороной с ситом к секции для подачи горной массы. Технический результат также достигается тем, что способ водоотделения горной массы характеризуется тем, что поток горной массы разделяют посредством гравитации на поток с фракцией 50-200 мм и на поток с фракцией 0,001-50 мм, при этом поток с фракцией 50-200 мм направлен на приёмный лоток-формирователь потока, по которому поступает на рабочее полотно конвейера для дальнейшей транспортировки, а поток с фракцией 0,001-50 мм попадает на шпальтовое сито, прохождение по которому обеспечивает отделение воды и мелкой фракции 0,001 – 1 мм, а частично обезвоженная горная масса фракцией от +1 мм до + 50 мм поступает со шпальтового сита на движущееся рабочее полотно.
Модуль стационарного водоотделения горной массы является элементом ленточного конвейера и предназначен для уменьшения содержания влажности в транспортируемом угле и горной массе. Элементы системы водоотделения устанавливаются и монтируются в транспортной горной выработке непосредственно на конвейерной установке.
Водоотделительная секция, секция для подачи горной массы и секция промежуточного перегруза являются основными элементами модуля стационарного водоотделения горной массы, осуществляющими подачу, разделение ее потоков с последующим отделением от нее влаги
Водоотделительная секция, с одной стороны включает желоб для приема крупной фракции горной массы, установленный на раме, выходная часть которого направлена к секции промежуточного перегруза, выполняющий функцию формирователя потока, с другой стороны, включает сито для приема мелкой фракции горной массы и водоприемное отделение, при этом водоотделительная секция ориентирована своей стороной с ситом к секции для подачи горной массы. Такая конструкция водоотделительной секции и ее расположение относительно других секций способствует тому, что разделение потока горный массы на крупные и мелкие фракции разделяется под действием гравитационных сил: частицы крупной фракции (50-200 мм), за счет большего импульса, достигают сразу входной части желоба, не попадая на сито. Импульс частиц мелкой фракции (0.001-50 мм), насыщенной влагой, недостаточен для задания им траектории пути в желоб: они попадают сразу на сито.
В предпочтительном варианте, сито является радиальным шпальтовым, с шириной пропускной щели шпальта 1 мм. Применение такой конструкции сита обеспечивает отделение твердого вещества от жидкости на щелевой дуге, позволяет осуществлять подачу суспензии (мелкой фракции, насыщенной влагой) по всей ширине сита, при этом жидкость проникает через щели, а твердый остаток перемещается к основанию сита. Таким образом, сепарация осуществляется без дополнительного воздействия на поток. Предпочтительно, щели сита выполнены клинообразными и образованы посредством профильных проволок треугольной формы. Такое исполнение щелей способствует самоочистке сита, что исключает его забивание твердым материалом. Съемная конструкция сита позволяет, в случае изменения параметров процесса или износа, заменить его на соответствующее.
Водоприемное отделение необходимо для аккумулирования и водоотведения скопившейся жидкости от горной массы, пройденной через сито, что обеспечивает надежность модуля и безопасность осуществления процесса. Предпочтительно, водоприемное отделение оснащено форсунками для очистки сита от штыба, обеспечивающими долговечность сита и качественную сепарацию потока горной массы.
Водоотделительная секция, в предпочтительном варианте, включает водоприемный короб с водоприемным отделением, в верхней части которого установлено сито, создающий целостность конструкции, обеспечивающей удобство и безопасность ее эксплуатации.
Предпочтительно, желоб выполнен бронированным и/или включает съемное бронированное покрытие, что дополнительно обеспечивает долговечность конструкции и безопасность процесса за счет исключения риска возникновения аварийной ситуации, связанной с повреждением водоотделительной секции массивом крупных частей горной массы. Съемное покрытие позволяет его заменить в случае износа и продлить срок эксплуатации модуля.
Водоотделительная секция может содержать отсекатель, дополнительно обеспечивающий эффективность разделения потоков горной массы.
Водоотделительная секция выполнена с возможностью перемещения относительно секции промежуточного перегруза посредством привода для регулирования улавливания потока горной массы. В случае, если горная масса не имеет повышенной влажности, то водоотделительная секция перемещается к разгрузочной секции, при этом, горная масса, минуя радиальное шпальтовое сито, попадает через бронированный формирователь потока на ленточное полотно. Этой операцией обеспечивается защита от износа и увеличение срока службы радиального шпальтового сита.
Предпочтительно, секция промежуточного перегруза выполнена с направляющими для обеспечения точности перемещения по ним водоотделительной секции, являющейся важным фактором для достижения безопасности всего оборудования и технологического процесса.
Секция промежуточного перегруза может включать приемный лоток формирователя потока для приема всего потока горной массы из желоба без потери твердых частиц из него.
Также заявлен способ водоотделения горной массы при котором поток горной массы разделяют посредством гравитации на поток с фракцией 50-200 мм и на поток с фракцией 0,001-50 мм, при этом поток с фракцией 50-200 мм направлен на приёмный лоток-формирователь потока, по которому поступает на рабочее полотно конвейера для дальнейшей транспортировки, а поток с фракцией 0,001-50 мм попадает на шпальтовое сито, прохождение по которому обеспечивает отделение воды и мелкой фракции 0,001 – 1 мм, а частично обезвоженная горная масса фракцией от +1 мм до + 50 мм поступает со шпальтового сита на движущееся ленточное полотно. Такой способ удаления влаги из потока горной массы является эффективным и максимально автоматизированным. Разделение потока на фракции разных размеров за счет гравитационных сил делает весь технологический процесс простым и безопасным, не требующим дополнительного оборудования для механической сепарации потока, и позволяет осуществлять непрерывную обработку потока. Заявленный способ позволяет осуществить снижение влажности горной массы, снизить загрязнения ленточных конвейеров и транспортных горных выработок, уменьшить количество шлама в шахтовых водосборниках.
Заявляемое техническое решение далее поясняется с помощью фигур, на которых представлена конструкция одного из возможных вариантов исполнения модуля стационарного водоотделения горной массы.
На фиг. 1 изображен общий вид модуля стационарного водоотделения горной массы.
На фиг. 2 изображен общий вид секции для подачи горной массы.
На фиг. 3 изображен общий вид водоотделительной секции со стороны сита и входной части желоба.
На фиг. 4 изображен общий вид водоотделительной секции со стороны выходной части желоба.
На фиг. 5 изображен общий вид секции промежуточного перегруза.
На фиг. 6 изображен привод водоотделительной секции.
На фиг. 1-6 отмечены следующие элементы:
- водоотделительная секции (1);
- секция (2) для подачи горной массы;
- секция (3) промежуточного перегруза;
- сито (4) для приема мелкой фракции горной массы;
- желоб (5) для приема крупной фракции горной массы;
- привод (6) водоотделительной секции (1);
- обводной барабан (7);
- отклоняющий барабан (8);
- устройство (9) для очистки ленты барабана;
- система (10) централизованной смазки барабанов;
- отсекатель (11) для разделения потоков горной массы;
- отбойники (12);
- водоприемное отделение (13);
- катковые опоры (14) водоотделительной секции (1);
- направляющие балки (15) для установки и передвижения водоотделительной секции (1);
- роликоопоры (16) верхние секции (3) промежуточного перегруза;
- роликоопоры (17) верхние секции (3) промежуточного перегруза;
- борты (18) секции (3) промежуточного перегруза;
- карданный вал (19) привода (6);
- рейки (20);
- зубчатые колеса (21).
Далее со ссылками на фигуры описан один из возможных примеров осуществления модуля стационарного водоотделения горной массы.
Модуль стационарного водоотделения горной массы содержит водоотделительную секцию (1), секцию (2) для подачи горной массы в водоотделительную секцию (1) и секцию (3) промежуточного перегруза.
Водоотделительная секция (1), с одной стороны включает желоб (5), установленный на раме, выполненный, предпочтительно, со съемным бронированным покрытием, для приема крупной фракции горной массы. Выходная часть желоба (5) направлена к секции (3) промежуточного перегруза.
С другой стороны водоотделительной секции (1), ориентированной к секции (2) для подачи горной массы, выполнено сито (4), предпочтительно, радиальное шпальтовое, с шириной щели шпальта 1 мм, для приема мелкой фракции горной массы и водоприемное отделение (13) для поступления жидкости, отделенной от горной массы, пройденной через сито (4). Предпочтительно, щели сита (4) выполнены клинообразными и образованы посредством профильных проволок треугольной формы.
Предпочтительно, водоотделительная секция (1) включает водоприемный короб с водоприемным отделением (13), в верхней части которого установлено сито (4), оснащенным форсунками для очистки сита (4) от штыба.
Водоотделительная секция (1) может содержать в своей верхней части отсекатель (11) для разделения потоков горной массы разных фракций, а в нижней части, со стороны сита (4), отбойники (12), обеспечивающие прием обводненной горной массы мелкой фракции без потерь. Предпочтительно, элементы секции (1) связаны болтовым соединением.
В предпочтительном варианте, секция (2) для подачи горной массы оснащена связанными обводным и отклоняющим барабанами (7) и (8), соответственно, установленными на сборной раме, представляющей собой систему из стоек, промежуточных и упорных балок, выносных проставок, стяжек, бортов и ограждений. На отклоняющем барабане (8) может быть установлено устройство (9) для очистки ленты от налипших частиц транспортируемого груза.
Предпочтительно, секция (2) для подачи горной массы комплектуется системой (10) централизованной смазки барабанов, позволяющей, во время работы конвейера, безопасно производить пополнение подшипниковых узлов смазкой.
Водоотделительная секция (1) выполнена с возможностью перемещения относительно секции (3) промежуточного перегруза, посредством привода (6). Предпочтительно, на раме водоотделительной секции (1) установлены катковые опоры (14) для ее перемещения.
Предпочтительно, секция (3) промежуточного перегруза представляет собой сборную конструкцию из стоек, балок, направляющих балок (15), листов перекрытия, верхних и нижних роликоопор (16) и (17), соответственно, бортов (18) и т.д. Дополнительно, для формирования потока горной массы на ленточном полотне, конструкция секции (3) промежуточного перегруза может быть укомплектована надставными бортами.
Предпочтительно, секция (3) промежуточного перегруза включает приемный лоток формирователя потока для приема горной массы из желоба (5). В конструкции секции (3) промежуточного перегруза могут быть предусмотрены направляющие балки (15) для установки и передвижения по ним водоотделительной секции (1) с приемным лотком формирователя потока.
В предпочтительном варианте, привод (6) содержит две направляющие для перемещения по ним водоотделительной секции (1), состоящие из зубчатых реек (20), расположенных на секции (3) промежуточного перегруза, карданный вал (19), передающий крутящий момент от вала редуктор на зубчатые колеса (21), соединенные с зубчатыми рейками (20).
Пример осуществления водоотделения горной массы на модуле стационарного водоотделения представлен далее.
Поток горной массы поступает с ленты, перемещающейся под действием вращения барабанов (7) и (8) секции (2) для подачи горной массы в водоотелительную секцию (1), при этом, траекторией движения потока является парабола. Здесь происходит естественное разделение потока под действием гравитации: более крупная фракция (50-200 мм) имеет больший импульс движения и проходит больший путь: попадая в желоб (5), и, далее, на приёмный лоток-формирователь потока секции (3) промежуточного перегруза, по которому поступает на рабочее полотно конвейера для дальнейшей транспортировки. Более мелкая фракция (0,001-50 мм) проходит меньший путь, так как, ввиду недостаточного импульса, ее поток не достает до желоба (5), и попадает сразу на радиальное шпальтовое сито (4). Здесь происходит отделения воды и фракции горной массы, размером 0,001 – 1 мм, которые скапливаются в водоприемном отделении (13) и, далее, по трубопроводу поступает в промежуточный пульпосборник, из которого пульпа насосами подаётся на скребковый конвейер со шпальтовыми ситами модуля обезвоживающего устройства, где происходит окончательное разделение твёрдой и жидкой фракции. Частично обезвоженная горная масса, размером 1-50 мм поступает с радиального шпальтового сита (14) на движущееся ленточное полотно.
Заявленные модуль и способ водоотделения могут быть использованы в системах обезвоживания в горных выработках угольных шахт в составе ленточных конвейеров.
Представленные фигуры, описание конструкции модуля не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения и использования в объеме заявляемой формулы.