ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОБЖИГА И ДООБОГАЩЕНИЯ ВЕРМИКУЛИТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

Полезная модель относится к области строительных материалов, а именно, к технологическому оборудованию для производства вспученного вермикулита, применяющегося в качестве засыпного утеплителя и пористого заполнителя для легких бетонов и растворов в строительстве.
Заявляемое техническое решение соответствует приоритетному направлению развития науки и технологий - «Технологии переработки и утилизации техногенных образований и отходов» и относится к устройствам для дообогащения отходов обогатительного производства вермикулитовых концентратов, так называемых вермикулитовых «хвостов».
Известна печь для обжига вермикулита (варианты), (патент РФ №85993, МПК F27В 15/00, опубликовано 20.08.2009, БИ №23), которая может работать в составе технологических комплексов для обжига и дообогащения вермикулитовых концентратов.
Общим признаком с заявляемым технологическим комплексом является сама печь, предназначенная для обжига вермикулитовых концентратов, в том числе с высоким содержанием инертного материала и отходов обогатительного производства, так называемых «хвостов».
Недостатком технологических комплексов для обжига и дообогащения вермикулитовых концентратов, имеющих в своем составе печь по патенту №85993, является не возможность дообогащения вермикулитовых концентратов и отходов обогатительного производства («хвостов») в процессе обжига, путем выделения инертного материала (песка).
7
Известен технологический комплекс и печь для обжига вермикулита (патент РФ №47082, МПК F27В 15/00, опубликовано 10.08.2005, БИ №22), содержащий печь обжига и грохот для фракционирования вермикулитового концентрата, установленный на многосекционном бункере для отсортированного концентрата и бункер с валковым питателем, размещенным под многосекционным бункером и подающим отсортированный вермикулитовый концентрат в печь.
Общими признаками заявляемой полезной модели с аналогом является печь для обжига вермикулита и бункер с валковым питателем (дозатором).
Указанный технологический комплекс обладает следующим недостатком. При фракционировании вермикулитового концентрата происходит разделение на фракции не только вермикулитового концентрата, но и присутствующего в его массиве инертного материала, а дообогащения вермикулита и выделения из него инертного материала (песка) не происходит.
В тех случаях, когда на обжиг поступают вермикулитовые концентраты с высоким весовым содержанием инертного материала (до 4-5%) или отходы обогатительного производства, так называемые вермикулитовые «хвосты» (весовое содержание песка 48-73%), во вспученном вермикулите, выходящем из печи, присутствует указанный инертный материал, который увеличивает объемный вес вспученного вермикулита и снижает его качество.
Наиболее близким по технической сущности является технологический комплекс для подготовки и обжига вермикулитовых концентратов с высоким содержанием инертного материала (Нижегородов А.И. Адаптированный технологический комплекс для подготовки и обжига вермикулитовых концентратов с высоким содержанием инертного материала. «Строительные и дорожные машины», 2009, №2, г.Москва, с.28-31).
Общими признаками заявляемого технологического комплекса с прототипом являются дозатор, печь обжига с направляющей воронкой, наклонное пневморазделительное устройство с патрубками и поперечными прорезями в днище, бункер первичного разделения с приемником вермикулито-песочной смеси, размещенным в центре бункера первичного разделения и сообщенным с пневморазделительным устройством, и бункер-осадитель вермикулита с вытяжным вентилятором.
Как показал производственный опыт, недостатком указанного технологического комплекса является то, что, не смотря на двухстадийное разделение компонентов вермикулито-песочной смеси: предварительное - в бункере первичного разделения и основное - в пневморазделительном устройстве, полного разделения вспученного вермикулита и песка не происходит, как при переработке вермикулитовых концентратов с высоким содержанием инертного материала, так и при переработке «хвостов», с исходным весовым содержанием песка 48-73%. Объемное содержание вспученного вермикулита в выделенном инертном материале достигает 6-10%, поэтому такой технологический комплекс является технически не совершенным.
Заявляемая полезная модель направлена на создание технологического комплекса, обеспечивающего возможность полного дообогащения вермикулитовых концентратов с высоким содержанием инертного материала и отходов обогатительного производства - вермикулитовых «хвостов» и обеспечивающего максимальное ресурсосбережение при переработке вермикулита.
Технический результат полезной модели заключается в дообогащении концентратов с высоким содержанием инертного материала и отходов обогатительного производства (вермикулитовых «хвостов») при полном разделении вермикулита и песка вермикулито-песочной смеси, выходящей из печи после обжига и в получении чистого вспученного вермикулита без примеси инертного материала, путем обеспечения режима виброразделения зерен вермикулито-песочной смеси.
Указанный технический результат достигается тем, что технологический комплекс для обжига и дообогащения вермикулитовых концентратов, включающий дозатор, печь обжига с направляющей воронкой, наклонное пневморазделительное устройство с патрубками и поперечными прорезями в днище, бункер первичного разделения с приемником вермикулито-песочной смеси, размещенным в центре бункера первичного разделения и сообщенным с пневморазделительным устройством, и бункер-осадитель вермикулита с вытяжным вентилятором, согласно полезной модели, дополнительно содержит гидротолкатель и генератор колебаний, выполненный в виде упругой оболочки, заключенной между эксцентриковым валом и пластиной, связанной с регулировочным винтом, причем днище с поперечными прорезями выполнено в виде лотка, установленного на пружинах и сопряженного с гидротолкателем, который соединен с упругой оболочкой посредством гидролинии, а патрубки пневморазделительного устройства установлены с зазором относительно днища лотка, с возможностью его регулирования.
3
3
2
2
Поток вермикулито-песочной смеси, выходя из направляющей воронки печи, поступает в центральную часть бункера первичного разделения, где из-за разных плотностей песка (1500…1600 кг/м) и вспученного вермикулита (100-125 кг/м), наиболее легкие зерна вермикулита, обладающие высокой «парусностью» оседают в периферийных зонах приемного бункера. Песок в смеси с более мелкими и тяжелыми зернами вермикулита, падая отвесно вниз, попадает в приемник вермикулито-песочной смеси, размещенный в центральной части бункера первичного разделения и поступает на лоток пневморазделительного устройства. Гидротолкатель сообщает лотку колебания с частотой ω и амплитудой А, при которых пиковое значение виброускорения (перегрузка) - Aω превышает значение ускорения свободного падения g на 25-50%, что вызывает виброразделение зерен вермикулито-песочной смеси при котором зерна находятся в состоянии постоянных подскоков и разобщения. Поток воздуха, создаваемый разряжением работающего вытяжного вентилятора бункера-осадителя, поступает через прорези днища лотка и уносит зерна вермикулита в патрубки, расположенные над лотком. Режим потока воздуха в каналах днища лотка и патрубках обеспечивает скорость воздуха, превышающую скорость витания зерен вермикулита в 1,5-2 раза и не превышающую скорость витания частиц песка. В зависимости от размерности дообогащаемых концентратов с высоким содержанием инертного материала и «хвостов», вытяжным вентилятором бункера-осадителя обеспечиваются различные режимы потока воздуха в каналах днища лотка и патрубках. Для изменения значений виброускорения Aω и амплитуды А колебаний лотка с помощью регулировочного винта изменяется начальное поджатие упругой оболочки генератора колебаний.
Установка приемника в центральной части бункера первичного разделения позволяет наиболее легким зернам вермикулита, осесть в периферийных частях бункера первичного разделения минуя приемник (первичное разделение), а более тяжелым зернам вместе с песком поступить в пневморазделительное устройство с лотком, совершающим колебания за счет генератора колебаний с регулируемой амплитудой и виброускорением. Установка патрубков с регулируемым зазором над вибрирующим лотком, посредством разряжения, создаваемого вытяжным вентилятором бункера-осадителя, обеспечивает поток воздуха через прорези в днище лотка и выделение зерен вермикулита из вермикулито-песочной смеси, находящейся в режиме виброразделения и постоянных подскоков и разобщения.
Отличительными признаками заявляемой полезной модели от прототипа является наличие гидротолкателя и генератора колебаний, выполненного в виде упругой оболочки, заключенной между эксцентриковым валом и пластиной, связанной с регулировочным винтом, лотка, в днище которого выполнены поперечные прорези, установленного на пружинах и сопряженного с гидротолкателем, соединенным с упругой оболочкой генера-тора колебаний посредством гидролинии, и патрубки пневморазделительного устройства, установленые с зазором относительно днища лотка, с возмож-ностью его регулирования, что доказывает соответствие заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».
На фиг.1 показана схема технологического комплекса для обжига и дообогащения вермикулитовых концентратов.
На фиг.2 показано поперечное сечение генератора колебаний.
На фиг.3 показано поперечное сечение лотка и одного из патрубков.
Технологический комплекс для обжига и дообогащения верми-кулитовых концентратов состоит из дозатора 1, печи обжига 2 с направляющей воронкой 3, бункера первичного разделения 4 с размещенным внутри него приемником вермикулито-песочной смеси 5, пневморазделительного устройства, бункера-осадителя 6 и вытяжного вентилятора 7. Пневморазделительное устройство, показанное на фиг 1, состоит из наклоненного к горизонту под углом α лотка 8 (α≈20°), установленного на пружинах 9. В днище лотка 8, сопряженного с гидравлическим толкателем 10, выполнены наклонные прорези 11. Гидравлический толкатель 10 соединен гидролинией 12 с упругой оболочкой 13 генератора колебаний. Упругая оболочка 13 генератора колебаний заключена между эксцентриковым валом 14, соединенным с двигателем 15, и пластиной 16 (фиг.2) с регулировочным винтом 17, обеспечивающим возможность изменения начального поджатия h упругой оболочки 13 за счет поворота винта 17 на угол φ. Упругая оболочка 13 (фиг.1) соединена через обратный клапан 18 с ручным гидравлическим насосом 19, а через дроссель 20 с гидропневмоаккумулятором 21 и манометром 22.
Таким образом, упругая оболочка 13, эксцентриковый вал 14, дви-гатель 15, пластина 16, регулировочный винт 17, обратный клапан 18, ручной гидравлический насос 19, дроссель 20, гидропневмоаккумулятор 21 и манометр 22, образуют генератор колебаний.
Патрубки 23 установлены над поверхностью днища лотка 8 с регулируемым зазором δ (фиг.3), а относительно стенок лотка 8 с не большим зазором χ, равным 2-3 мм, обеспечивающим возможность коле-баний лотка 8 относительно патрубков 23 без трения.
Над лотком 8 установлена нижняя часть приемника вермикулито-песочной смеси 5 (фиг.1).
Технологический комплекс для обжига и дообогащения вермику-литовых концентратов работает следующим образом.
Вермикулитовый концентра вместе с содержащимся в нем инертным материалом или вермикулитовые «хвосты» из бункера дозатора 1, фиг.1, поступает в печь обжига 2, где подвергается обжигу и вспучивается. Вместе со вспученным вермикулитом из печи обжига 2 через направ-ляющую воронку 3 выходит инертный материал (песок). Вермикулито-песочная смесь за счет собственного веса поступает в бункер первичного разделения 4. Поток зерен песка, обладающего значительно большей массой и кинетической энергией, устремляется вертикально вниз, оттесняя наиболее легкие зерна вспученного вермикулита к периферии бункера первичного разделения 4 и направляется в приемник 5, а затем на лоток 8 пневморазделительного устройства. Это первая стадия выделе-ния песка из общего потока вермикулито-песочной смеси.
Вместе с песком значительная часть вспученного вермикулита так же попадает в приемник 5 и на лоток 8 пневморазделительного устрой-ства. Разряжение, создаваемое вытяжным вентилятором 7 в бункере-осадителе 6, создает поток воздуха в патрубках 23 и поперечных прорезях 11 днища лотка 8.
1
2
При вращении двигателем 15 эксцентрикового вала 14 упругая оболочка 13 генератора колебаний попеременно сжимается-разжимается относительно своего начального поджатия h, создавая пульсирующий поток жидкости W, воздействующий на поршень гидротолкателя 10, который вынуждает колебательные движения лотка 8 под углом β, причем ход вправо-вверх происходит за счет гидротолкателя 10, а возврат - за счет пружин 9. Вермикулито-песочная смесь подается из приемника 5 на лоток 8 и подвергается вибрации с пиковым в иброускорением (перегрузкой): Aω=(1,25-1,5) g,
2
где A - амплитуда колебаний в м., ω - частота колебаний в рад/с., g - ускорение свободного падения в м/с.
Это обеспечивает режим виброразделения, постоянных подскоков и разобщения зерен вермикулита и песка (фиг.3).
В таком состоянии поток воздуха, поступающий через поперечные прорези 11 в днище лотка 8, подхватывает легкие зерна вермикулита и уносит их через образовавшиеся зазоры между разобщенными зернами вермикулита и песка в патрубки 23 (фиг.3). При этом скорость потока воздуха в прорезях 11 и патрубках 23 в 1,5-2 раза превышает скорость витания зерен вермикулита, но существенно меньше скорости витания зерен песка, поэтому зерна песка не уносятся воздухом в патрубки 23.
Так как угол приложения вибрации β составляет 45°, то поток вермикулито-песочной смеси постепенно перемещается по днищу лотка 8. Вермикулитовые зерна уносятся потоком воздуха, а зерна песка, подпрыгивая под действием вибрации продвигаются вправо по лотку 8 и выводятся из пневморазделительного устройства. Наклон прорезей 11 в днище лотка 8 исключает возможность просыпания песка через прорези 11 вниз.
0
об
1
Для заполнения упругой оболочки 13 генератора колебаний и гидротолкателя 10 жидкостью предназначен ручной насос 19 с обратным клапаном 18 (фиг.1). Гидропневмоаккумулятор 21 поддерживает среднее начальное давление жидкости P, созданное ручным насосом 19, а дроссель 20 исключает передачу пульсирующего потока жидкости в гидропневмоаккумулятор 21 и контрольный манометр 22. При необходимости изменения амплитуды и виброускорения колебаний, например при переработке концентратов или «хвостов» другой размерной группы, используется регулировочный винт 17 (фиг.2), поворотом которого на угол φ достигается изменение начального поджатия упругой оболочки 13 пластиной 16 (фиг.2). Уменьшение h приводит к увеличению ширины D опорной поверхности упругой оболочки 13 и при неизменном значении эксцентриситета е, за счет большей опорной площади, объем жидкости W, вытесняемый за один полуоборот эксцентрикового вала 14 увеличивается, что приводит к увеличению амплитуды и виброускорения колебаний. При увеличении амплитуды и виброускорения колебаний, высота подскоков зерен вермикулито-песочной смеси повышается, что требует увеличения зазора δ между патрубками 23 и днищем лотка 8 (фиг.3).
Этот процесс является второй и заключительной стадией разделения зерен песка и вермикулита при дообогащении.
Таким образом, достигается технический результат полезной модели - дообогащение концентратов с высоким содержанием инертного материала и отходов обогатительного производства (вермикулитовых «хвостов») при полном разделении вермикулита и песка вермикулито-песочной смеси, выходящей из печи после обжига и получение чистого вспученного вермикулита без примеси инертного материала.