СПОСОБ ОПРОБОВАНИЯ ДВИЖУЩЕГОСЯ ПОТОКА СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF LOOSE MATERIAL FLOW SAMPLING AND DEVICE TO THIS END

Изобретение относится к опробованию движущихся потоков сыпучих материалов и может быть использовано в горнорудной, строительной, металлургической промышленности или на объектах сельского хозяйства.
Известны способы опробования (Г.А.Хан. Опробование и контроль технологических процессов обогащения. М.: Недра, 1979) движущихся сыпучих материалов, использующие принцип продольных и поперечных сечений. Эти способы широко применяются при опробовании полезных ископаемых, добываемых из забоев карьеров или шахт, при разгрузке бункеров в железнодорожные вагоны и выгрузке из них, при складировании в штабеля на складах и отгрузке материалов потребителям. Эти способы применяются также при транспортировке минерального сырья и продуктов переработки конвейерным транспортом на обогатительных фабриках, в закрытых или открытых желобах или трубопроводах.
Сущность способа продольных сечений заключается в том, что продольный поток материала делится на ряд продольных полос, при этом в пробу отводят одну или несколько чередующихся полос (прототип).
Недостатками известного способа является его применимость исключительно для опробования однородного материала. При опробовании неоднородных потоков движущихся материалов, например магнетитовых концентратов, полученных при работе различных технологических секций, указанный способ не применим. Кроме того, указанный способ не применим для определения качественных характеристик сыпучего материала посредством приборов непрерывного действия.
Сущность способа поперечных сечений заключается в периодическом отсекании в пробу равных пропорций материала от движущегося потока через определенные и равные промежутки времени, причем при поперечном прямолинейном сечении потока и одинаковой его толщине в пробу будет отсекаться одинаковое количество материала от всех частей потока, а при разной толщине потока количество отбираемого материала пропорционально толщине потока.
Недостатками указанного способа является низкая точность оценки качественных характеристик дискретно полученной пробы опробуемого материала приборами непрерывного контроля.
Известно устройство пробоотбирающее (патент RU №2267766, кл. G01N 1/20, опубл. 2006.01.10) для отбора проб сыпучих материалов, включающее пробоотборник в виде трубы с прорезью, размещенный в нем шнек с приводом и редуктором, накопительную емкость. Пробоотборник выполнен в виде корпуса, на который накручивается насадка с верхним загрузочным пазом, дающая возможность регулировать положение его в пределах 45°. В насадке выполнен нижний разгрузочный паз, который имеет большую длину, сдвинутую в сторону безвитковой части реверсивного шнека, где реверсивный шнек выполнен с уменьшенным количеством витков в пробозаборной части для исключения попадания неоднородного материала с разной гравитационной силой. Нижний разгрузочный паз снабжен заслонкой, которая регулирует его размеры, а накопительная емкость выполнена в виде стакана с загнутыми боковыми стенками - полозьями. Включатели путевые снабжены колесиками, которые поджимаются полозьями стакана и исключают работу пробоотборника в его отсутствии, а блок управления выполнен в виде подвесного ящика, где размещены электрические элементы и схемы управления.
Недостатком указанного пробоотбирающего устройства является частичное пересечение потока опробуемого материала верхним загрузочным пазом устройства, а опробование различного по крупности и качеству сыпучего материала при наличии эффекта сегрегации будет осуществляться не достоверно. Кроме того, пробоотбирающее устройство затруднительно использовать при опробовании влажного материала, например железорудного материала.
По технической сущности и достигаемому результату, наиболее близким к заявленному является устройство (патент RU №2263890, кл. G01N 1/20, опубл. 2005.11.10) для отбора проб сыпучих материалов, содержащее пробоотборники, соединенные посредством пластин с установленной на валу втулкой, закрепленный к основанию привод, смонтированные над транспортерной лентой приемный лоток и отсекательные щиты. Плоскость вращения пробоотборников вокруг оси вала расположена под острым углом к направлению движения транспортерной ленты. Каждый пробоотборник соединен со втулкой телескопической пластиной, выполнен сменным и состоящим из засыпной полости и сообщающихся посредством отверстий полостями отвода пробы и сброса излишка сыпучего материала.
Недостатком этого устройства является низкая надежность при отборе проб влажных материалов, кроме того, дискретный отбор проб посредством пробоотборников указанного устройства не позволяет оценивать качественные параметры материала приборами непрерывного контроля.
Высокая эффективность определения качественных параметров сыпучего материала приборами непрерывного контроля достигается путем их установки на определенном фиксированном расстоянии от поверхности опробуемого материала с заданной толщиной слоя материала и его плотностью. Опробование качественных характеристик материала должно производиться в непрерывном режиме измерений без пропусков материалов, причем скорость движения самого материала должна быть фиксированной.
Технический результат изобретения состоит в повышении достоверности и безопасности отбора проб сыпучего материала с возможностью применения приборов непрерывного контроля качества материалов.
Достигается это тем, что способ опробования движущегося потока сыпучего материала, включающий деление продольного потока материала на ряд полос и отведение в пробу одной или несколько чередующих полос, причем первоначально поток сыпучего материала направляют на делитель по траектории свободного падения, при этом в движущемся потоке сыпучего материала выделяют полосу из центральной части путем продольного его сечения, затем формируют бесконечно движущийся с определенной скоростью поток материала заданной толщины, таким образом, что качественные характеристики полосы продольного сечения движущегося потока сыпучего материала определяют в поперечном направлении.
Поставленная задача решается также тем, что устройство для опробования движущегося потока сыпучего материала, содержащее смонтированный за транспортерной лентой пробоотборник, соединенный с приводом вращения посредством пластин и втулки, и отсекательный щит, при этом пробоотборник выполнен в виде вращающегося посредством привода плоского кольца или диска, или конвейера, над поверхностью которых установлен формирователь и сбрасыватель, кроме того, пробоотборник расположен перпендикулярно отсекательному щиту с противоположной стороны падающего потока материала, а отсекательный щит установлен перпендикулярно направлению движения транспортерной ленты, причем по оси падающего потока материала в отсекательном щите выполнена вертикальная щель, которая по длине равна или больше толщины потока, а ширина кратна крупности материала, отсекательный щит выполнен под углом к направлению движения транспортерной ленты.
Новым в способе по отношения к прототипу является то, что первоначально поток сыпучего материала направляют на делитель по траектории свободного падения, при этом в движущемся потоке сыпучего материала выделяют полосу из центральной части путем продольного его сечения, затем формируют бесконечно движущийся с определенной скоростью поток материала заданной толщины, таким образом, что качественные характеристики полосы продольного сечения движущегося потока сыпучего материала определяют в поперечном направлении, следовательно, изобретение на способ отвечает критерию «новизна».
Новым в устройстве по отношения к прототипу является то, что пробоотборник выполнен в виде вращающегося посредством привода плоского кольца или диска, или конвейера, над поверхностью которых установлен формирователь и сбрасыватель, кроме того, пробоотборник расположен перпендикулярно отсекательному щиту с противоположной стороны падающего потока материала, а отсекательный щит установлен перпендикулярно направлению движения транспортерной ленты, причем по оси падающего потока материала в отсекательном щите выполнена вертикальная щель, которая по длине равна или больше толщины потока, а ширина кратна крупности материала, отсекательный щит выполнен под углом к направлению движения транспортерной ленты, следовательно, изобретение на устройство отвечает критерию «новизна».
Указанная совокупность признаков в технической и патентной литературе не обнаружена, следовательно, изобретение на способ и устройство отвечает критерию «изобретательский уровень».
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показано устройство для опробования движущегося потока сыпучего материала, общий вид; на фиг.2 - отсекательный щит устройства, разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.3 - вид А на фиг.1; на фиг.4 - реализация способа; на фиг.5 - вид Д на фиг.4, на фиг.6 - разрез Е-Е на фиг.4.
Устройство для опробования движущегося потока сыпучего материала содержит установленный за транспортерной лентой пробоотборник 1 в виде плоского кольца или диска шириной «b», который посредством пластин 2 соединен со втулкой 3, закрепленной на валу 4 привода 5. Пробоотборник 1 может быть выполнен в виде конвейера шириной «b». Делитель потока выполнен в виде отсекательного щита 6, установлен перпендикулярно или под углом к направлению движения транспортерной ленты 7, на которой расположен перемещающийся по направлению движения ленты сыпучий материал 8. Отсекательный щит 6 установлен за транспортерной лентой 7 приводного барабана 9 на расстоянии L и обеспечивает полное касание падающего потока сыпучего материала 8 от точки В до точки Г на отсекательном щите 6. По оси потока сыпучего материала 8 на отсекательном щите 6 выполнена вертикальная щель 10 длинною Н, которая равна или больше ВГ, где ВГ - расстояние от верхней до нижней точки касания падающего потока сыпучего материала по траектории свободного падения с отсекательным щитом. Ширина «а» вертикальной щели 10 кратна максимальной крупности материала 8. Над пробоотборником 1 установлен формирователь 11, который формирует слой 12 сыпучего материала 8 на пробоотборнике заданной толщины «g». За формирователем 11 над пробоотборником 1 установлен прибор 13 непрерывного контроля качества материала (или другое устройство для ручного отбора), который обеспечивает оценку качества по всей ширине «b» сформированного слоя материала 12. Сбрасыватель 14 расположен над пробоотборником 1.
Согласно способу опробования движущегося потока сыпучего материала первоначально поток сыпучего материала 8 направляют по траектории свободного падения на делитель в виде отсекательного щита 6 с вертикальной щелью 10 и выделяют полосу центральной части посредством вертикальной щели путем продольного сечения потока. Затем формируют на поверхности пробоотборника 1 формирователем 11 бесконечно движущийся с определенной скоростью поток материала 12 заданной толщины. Качественные характеристики сыпучего материала 8 определяют в слое заданной толщины движущегося материала 12 на пробоотборнике 1 прибором непрерывного контроля 13 в поперечном направлении полосы продольного сечения центральной части движущегося потока.
Пример выполнения способа и работа устройства для опробования движущегося потока сыпучего материала.
Как правило, устройство для опробования движущегося потока сыпучего материала устанавливают на сборных транспортерных лентах, которые собирают сыпучий материал с различных технологических линий. Например, на предприятиях по переработке железорудных материалов на сборные конвейера направляют материал различных технологических секций с отличными друг от друга параметрами качества: влажности, массовой доли полезного компонента, крупности и т.д. В этом случае материал транспортируется в виде неоднородного потока сыпучего материала по вертикали.
Способ был реализован на транспортерной ленте, на которую подают сыпучий материал трех технологических секций. Условно движущийся поток сыпучего материала представлен неоднородным материалом и разделен по вертикали на три слоя (I, II, III).
Сыпучий материал 8, движущийся по транспортерной ленте 7, после приводного барабана 9 сбрасывают в свободном падении. На расстоянии L от барабана 9 и транспортерной ленты 7 устанавливают отсекательный щит 6, вертикальную щель 10 выполняют по оси движущегося потока материала 8 и выделяют полосу центральной части потока движущегося материала в продольном его направлении по траектории свободного падения от точки В до точки Г, причем при этом выполняют условие: длина щели Н больше или равна ВГ, где ВГ - ширина потока падающего материала 8 в точках касания от точки В до точки Г на отсекательном щите 6. Делитель потока выполняют в виде отсекательного щита 6 с вертикальной щелью 10 и устанавливают перпендикулярно или под углом к направлению движения транспортерной ленты 7 и обеспечивают выделение всех трех неоднородных слоев полосы центральной части движущегося потока материала в продольном направлении по всей его высоте. Ширину щели 10 выполняют такой величины, которая обеспечивает свободное перемещение полосы центральной части движущегося материала 8 по траектории свободного падения до поверхности пробоотборника 1. Ширина щели 10 кратна максимальной крупности кусков потока сыпучего материала, при этом размер ширины щели выбирают экспериментально для каждого вида сыпучего материала. Пробоотборник 1 устанавливают за отсекательным щитом 6.
Посредством делителя выделяют полосу центральной части движущегося неоднородного слоя сыпучего материала 8, перемещают материал через вертикальную щель 10 и размещают его на всю ширину «b» пробоотборника 1. Посредством привода 5, втулки 3 и вал 4 обеспечивают вращение пробоотборника 1 в виде кольца или диска и создают бесконечно перемещающуюся поверхность слоя материала 12. При этом продольный неоднородный по высоте слой материала 8, движущийся по транспортерной ленте 7, укладывают на поверхность пробоотборника 1, выполненного в виде кольца или диска, или конвейера, соответствующими тремя неоднородными слоями. На определенном расстоянии от вертикальной щели 10 по ходу вращения пробоотборника 1 устанавливают формирователь 11 для создания слоя материала 12 заданной толщины «g». По ходу вращения пробоотборника 1 над бесконечной поверхностью движущегося материала 12 устанавливают прибор 13 для непрерывного контроля качества сыпучего материала (или другое устройство для ручного отбора проб). Прибор 13 устанавливают на высоте, обеспечивающей оценку качества по всей ширине сформированного слоя материала 12. Качественные характеристики сыпучего материала 7 определяют в движущемся материале 12 прибором непрерывного контроля 13 в поперечном направлении полосы продольного сечения центральной части движущегося потока по транспортерной ленте 7. После оценки качественных характеристик материала сформированный слой 12 сбрасывают в падающий поток материала сбрасывателем 14. При последующем вращении пробоотборника 1 его бесконечную поверхность перемещают к вертикальной щели 10 отсекательного щита 6 и процесс отбора материала, его формирования, оценки качества и подготовки к последующей загрузки материала на пробоотборник повторяют.
Использование предлагаемого способа опробования движущегося потока сыпучего материала и устройство для его реализации позволит обеспечить безопасный отбор проб и подготовку сыпучего материала к производству достоверной оценки качества с последующим повышением эффективности технологии переработки минерального сырья.