СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩАЯ УСТАНОВКА
METHOD OF PROCESSING MINERAL MATERIALS AND PROCESSING APPARATUS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу переработки минеральных материалов и перерабатывающей установке.
Уровень техники
Минеральный материал, например, твердую породу, добывают из земли в целях переработки, применяя при этом взрывание или выемку грунта. Минеральный материал может также представлять собой естественную породу, гравий или строительные отходы, такие как бетон, кирпич или асфальт. При дроблении применяются передвижные дробилки и неподвижные дробильные устройства. Экскаватор или колесный погрузчик загружает подлежащий дроблению материал в питательный бункер дробилки, откуда подлежащий дроблению материал попадает в щеку дробилки или питатель перемещает обломочный материал к дробилке.
Перерабатывающая установка для минеральных материалов содержит одну или несколько дробилок и, возможно, другие устройства, такие как грохоты. Перерабатывающая установка может быть стационарной или передвижной.
На фиг. 1 показано устройство для переработки минерального материала, передвижная дробильная установка 200, содержащая в качестве основного перерабатывающего устройства щековую дробилку 100 для дробления минерального материала. Дробильная установка 200 содержит питатель 103 для подачи перерабатываемого материала в щековую дробилку 100 и ленточный транспортер 106 для перемещения раздробленного материала дальше от дробильной установки.
Ленточный транспортер 106, показанный на фиг. 1, содержит ленту 107, выполненную с возможностью перемещения вокруг по меньшей мере одного ролика 108. Дробильная установка 200 содержит также двигатель 104 и блок 105 управления. Двигатель 104 может представлять собой, например, дизельный двигатель, обеспечивающий энергию для технологических блоков и гидравлических контуров.
Питатель 103, дробилка 100, двигатель 104 и транспортер 106 прикреплены к корпусу 101 дробильной установки, дополнительно содержащему в данном варианте осуществления гусеничную платформу 102 для перемещения дробильной установки 200. Известна также перерабатывающая установка, которая может быть полностью или частично колесной, или перерабатывающая установка, перемещаемая на опорах. Кроме того, известна перерабатывающая установка для минеральных материалов, перемещаемая/буксируемая при помощи грузовика или другого внешнего источника энергии.
Переработка минеральных материалов, включая подачу, грохочение, дробление и транспортировку, вызывает нагрев исполнительных механизмов перерабатывающей установки. Исполнительные механизмы, такие как двигатель, устройство смазывания и гидравлика, представляют собой источники тепла, охлаждаемые при помощи охладителя. На фиг. 2 показан известный комбинированный элемент 10, присоединенный к охладителю перерабатывающей установки. Комбинированный элемент 10 имеет многослойную структуру, такую, что в пределах одной конструкции один на другом расположены охлаждающий элемент 11 наддувочного воздуха для охлаждения 1 наддувочного воздуха, охлаждающий элемент 12 топлива для охлаждения 2 топлива, охлаждающий элемент 13 охлаждающей жидкости двигателя для охлаждения 3 двигателя и охлаждающий элемент 14 гидравлики для охлаждения 4 гидравлического масла гидравлической системы.
Производительность перерабатывающей установки пытаются использовать с максимальной экономической эффективностью, непрерывно загружая дробилку с большим дробящим усилием. Время непрерывной работы перерабатывающих установок ограничивается административными распоряжениями из-за шумового излучения, особенно в городской среде.
Значительный шум создает нагнетательный вентилятор, соединенный с комбинированным элементом 10, при этом вентилятор интенсифицирует охлаждение, продувая воздух через комбинированный элемент. Согласно оценкам, половину шума, излучаемого двигателем, составляет шум вентилятора. Высокую скорость вращения, требующуюся от вентилятора, трудно обеспечить в случае охлаждения с использованием гидравлического привода, у которого скорость вращения определяется максимальной потребностью в охлаждении. Определяющим фактором, как правило, является потребность в охлаждении наддувочного воздуха, хотя процентная доля комбинированного элемента 10 относительно невелика (20-25%). Таким образом, крупногабаритный вентилятор охладителя может вращаться при полной скорости, несмотря на отсутствие требований к охлаждению гидравлики и двигателя.
При обработке минеральных материалов поток воздуха перемещает генерируемые мелкие частицы, при этом генерацию выбросов пыли пытаются ограничить при помощи связывания пыли. Защита от пыли перерабатывающих установок, таких как дробильные установки, часто основана на распылении воды. Воду распыляют в зоне пылеобразования технологического процесса, такой как дробильная камера дробилки, например, при высоком давлении 200-300 л/ч, или без высокого давления, приблизительно в три раза превышающего давление до распыления. В холодных условиях связывание пыли, основанное на использовании воды, вызывает дополнительные расходы и требует применения решений по нагреву и, возможно, дополнительных присадок. Известно использование электрического резистора или использование обратного потока масла или утечки гидравлической системы в качестве нагревателя. Если вода находится в баке для воды передвижной перерабатывающей установки, типовое решение заключается в использовании электрического резистора для предотвращения замораживания воды. Однако решение по подаче электропитания не является очевидным, при этом выработка электроэнергии в передвижной перерабатывающей установке не всегда возможна.
Целью изобретения является создание способа переработки и перерабатывающей установки, позволяющих устранить или по меньшей мере уменьшить недостатки, связанные с известным уровнем техники. Одной из конкретных целей изобретения является интенсификация охлаждения перерабатывающей установки. Еще одной из конкретных целей изобретения является обеспечение как можно более продолжительного времени переработки.
Сущность изобретения
Согласно первому аспекту изобретения предлагается способ переработки минеральных материалов, содержащий переработку минерального материала в перерабатывающей установке для минеральных материалов, охлаждение в охладителе перерабатывающей установки тепла, образующегося в источниках тепла перерабатывающей установки, и/или топлива, используемого в двигателе перерабатывающей установки, направление смачивающей воды (внешней по отношению к охладителю) к минеральному материалу (например, путем распыления) для связывания пыли, образующейся в ходе переработки, и, кроме того, способ содержит передачу смачивающей воде тепла по меньшей мере одного источника тепла перерабатывающей установки и/или тепла топлива, прежде чем смачивающая вода будет использована для связывания пыли.
Предпочтительно, смачивающую воду, до связывания пыли, направляют к теплообменнику для приема тепла смачивающей водой, после чего направляют смачивающую воду на связывание пыли.
Предпочтительно, охлаждают смачивающей водой одно из следующего: гидравлическую жидкость гидравлической системы, наддувочный воздух двигателя, топливо двигателя, охлаждающую жидкость двигателя перерабатывающей установки. Предпочтительно, охлаждают смачивающей водой наддувочный воздух двигателя в охлаждающем элементе.
Источник тепла означает в настоящем описании устройство, прямо или косвенно участвующее в образовании тепла в перерабатывающей установке, такое как двигатель, устройство смазывания, гидравлика.
Предпочтительно, передают тепло, передаваемое смачивающей воде, целевому объекту в перерабатывающей установке, требующему нагревания и/или выравнивания тепла, после чего направляют смачивающую воду на связывание пыли. Предпочтительно передают тепло, передаваемое смачивающей воде, конструкциям грохота перерабатывающей установки. Предпочтительно направляют нагретую смачивающую воду через днище грохота для предотвращения замораживания грохота. Предпочтительно передают тепло, передаваемое смачивающей воде, конструкциям питателя/транспортера перерабатывающей установки. Предпочтительно направляют нагретую смачивающую воду через конструкции питателя/транспортера для предотвращения замораживания питателя/транспортера.
Предпочтительно, направляют охлаждающую жидкость двигателя и/или гидравлическую жидкость гидравлической системы, охлаждаемую(-ые) смачивающей водой, к дополнительному охладителю. Предпочтительно направляют гидравлическую жидкость гидравлической системы, охлаждаемую смачивающей водой, к первому дополнительному охладителю, например, к первому дополнительному охлаждающему элементу. Предпочтительно направляют гидравлическую жидкость двигателя, охлаждаемую смачивающей водой, ко второму дополнительному охладителю, например, ко второму дополнительному охлаждающему элементу.
Предпочтительно, переработка, формирующая требования к охлаждению, представляет собой грохочение и/или дробление и/или перемещение при помощи транспортера минерального материала.
Предпочтительно, сохраняют тепло, передаваемое смачивающей воде, в тепловом аккумуляторе, после чего направляют смачивающую воду на связывание пыли. Предпочтительно направляют нагретую смачивающую воду через второй теплообменник, расположенный в объеме жидкости теплового аккумулятора, отдавая тепло смачивающей воды жидкости теплового аккумулятора, после чего направляют смачивающую воду на связывание пыли. Предпочтительно обеспечивают объем жидкости в тепловом аккумуляторе в диапазоне от 200 до 1000 литров. Предпочтительно изолируют объем жидкости в тепловом аккумуляторе. Тепловой аккумулятор позволяет сохранять тепло, когда перерабатывающая установка не используется. Предпочтительно отдают тепло, сохраняемое в тепловом аккумуляторе, целевому объекту в перерабатывающей установке, требующему нагревания и/или выравнивания тепла, например, для нагревания гидравлического масла в холодных условиях и/или в связи с запуском машины. Отдача тепла может быть реализована при помощи теплообменника, расположенного в объеме жидкости, или путем циркуляции жидкости объема жидкости. В объеме жидкости предпочтительно предусмотрена морозостойкая жидкость.
Согласно второму аспекту изобретения предлагается перерабатывающая установка для минеральных материалов, содержащая двигатель и охладитель для отведения тепла, образующегося в источниках тепла перерабатывающей установки, и/или охлаждения топлива, используемого в двигателе перерабатывающей установки, средства связывания пыли для направления смачивающей воды (внешней по отношению к охладителю) к минеральному материалу (например, путем распыления) и для связывания пыли, образующейся в ходе переработки, кроме того, перерабатывающая установка содержит средства передачи тепла, через которые смачивающая вода может течь в ходе эксплуатации перерабатывающей установки до направления смачивающей воды к средствам связывания пыли, при этом средства передачи тепла выполнены с возможностью передачи смачивающей воде тепла по меньшей мере одного источника тепла перерабатывающей установки и/или тепла топлива.
Предпочтительно, средства передачи тепла содержат первый теплообменник, расположенный перед средствами связывания пыли в направлении потока смачивающей воды.
Предпочтительно, в перерабатывающей установке предусмотрена возможность охлаждения смачивающей водой по меньшей мере одной из следующих сред: гидравлической жидкости гидравлической системы, наддувочного воздуха двигателя, топлива двигателя, охлаждающей жидкости двигателя перерабатывающей установки.
Предпочтительно, тепло, передаваемое смачивающей воде, может быть передано целевому объекту в перерабатывающей установке, требующему нагревания и/или выравнивания тепла (например, грохоту, питателю, транспортеру), после чего смачивающая вода получает возможность течь к средствам связывания пыли.
Предпочтительно, перерабатывающая установка содержит дополнительный охладитель (например, охлаждающий элемент, который может быть оснащен нагнетательным вентилятором), выполненный с возможностью дополнительного охлаждения охлаждающей жидкости двигателя и/или гидравлической жидкости гидравлической системы в средствах передачи тепла после охлаждения.
Предпочтительно, перерабатывающая установка содержит тепловой аккумулятор для приема и хранения тепла, передаваемого смачивающей водой в средствах передачи тепла, перед средствами связывания пыли.
Предпочтительно, теплообменник расположен в тепловом аккумуляторе для передачи тепла смачивающей воды объему жидкости теплового аккумулятора, который предпочтительно изолируют. Теплообменником теплового аккумулятора может быть указанный первый теплообменник или отдельный второй теплообменник. Тепловой аккумулятор может располагаться в днище грохота.
Не ограничивая каким-либо образом объем, интерпретацию или возможные применения настоящего изобретения, одно из технических преимуществ различных вариантов осуществления изобретения состоит в снижении энергопотребления и генерации шума перерабатывающей установкой. Другим техническим преимуществом различных вариантов осуществления изобретения является увеличение времени эффективного производства перерабатывающей установки.
Охлаждение источника тепла перерабатывающей установки, такого как двигатель и устройство смазывания, можно интенсифицировать, если смачивающую воду, применявшуюся раньше только для связывания пыли, использовать комплексно, в нескольких целевых объектах, требующих охлаждения. Это обеспечит как значительное сокращение использования гидроприводного охладителя перерабатывающей установки, так и снижение уровня шума двигателя. Создаются лучшие предварительные условия для полного использования производительности перерабатывающей установки, поскольку можно будет уменьшить шум нагнетательного вентилятора, применяемого для охлаждения перерабатывающей установки. Скорость вращения нагнетательного вентилятора может стать значительно меньшей, при этом снижается уровень шума и уменьшается энергопотребление.
В качестве дополнительного преимущества отметим, что передача тепла смачивающей воде, используемой при связывании пыли, улучшает рабочие условия распыления, особенно в зимний период. «Избыточная энергия» источников тепла, преобразуемая в тепло, может передаваться воде для связывания пыли. Энергию источников тепла, преобразуемую в тепло, можно хранить в тепловом аккумуляторе и использовать позднее в случае необходимости. При несколько другом варианте реализации «тепловой аккумулятор» может быть «аккумулятором холода» для работы в летних условиях. Тепловой аккумулятор можно в некоторых случаях использовать дополнительно к внешнему нагревателю.
Обработку минеральных материалов можно реализовать с большей экономической эффективностью по сравнению с известным способом, если использовать избыточную энергию, генерируемую в ходе технологического процесса. Внешний нагрев в холодных условиях смачивающей воды можно исключить или уменьшить, при этом энергопотребление снижается.
Различные варианты осуществления настоящего изобретения будут или были раскрыты только в связи с несколькими аспектами изобретения. Специалисту ясно, что любой вариант осуществления одного аспекта изобретения может применяться в том же аспекте изобретения и в других аспектах отдельно или в сочетании с другими вариантами осуществления.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет теперь описано только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 представлен вид сбоку дробильной установки, подходящей для дробления минерального материала.
На фиг. 2 представлен известный комбинированный элемент охладителя.
На фиг. 3 показан первый пример перерабатывающей установки в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 4 показан второй пример перерабатывающей установки в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 5 показан третий пример перерабатывающей установки в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное раскрытие изобретения
В нижеследующем описании сходные номера обозначают сходные элементы. Следует понимать, что приведенные чертежи не полностью показаны в реальном масштабе, и что они служат, главным образом, для иллюстрации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 показана схема охлаждения, в которой охлаждение 4 гидравлики перерабатывающей установки 200 осуществляется отдельно от комбинированного элемента 10 охладителя перерабатывающей установки. Охлаждение 4 гидравлики связано с первым теплообменником 5, при этом (холодная) смачивающая вода, используемая для связывания пыли минерального материала, течет к первому входу 6 первого теплообменника. Смачивающая вода (нагретая) течет из выхода 7 к средствам 20 связывания пыли перерабатывающей установки, чтобы использоваться при связывании пыли. Смачивающая вода распыляется средствами 20 связывания пыли в целевом объекте перерабатывающей установки, таком как дробильная камера дробилки.
Охлаждающий элемент 11 наддувочного воздуха, охлаждающий элемент 12 топлива и охлаждающий элемент 13 охлаждающей жидкости двигателя расположены один на другом в виде многослойного комбинированного элемента 10' в составе такой же конструкции в радиусе действия нагнетательного вентилятора (не показан на чертеже). Охлаждающий элемент 11 наддувочного воздуха и охлаждающий элемент 13 охлаждающей жидкости двигателя 104 можно значительно увеличить, если оставить без изменения основные размеры охладителя. Скорость вращения нагнетательного вентилятора может стать значительно меньшей, при этом снижается уровень шума и уменьшается энергопотребление.
На фиг. 4 показана схема охлаждения, в которой источниками тепла, передаваемого смачивающей воде, являются как система охлаждения двигателя, так и гидравлическая система. Смачивающая вода, поступающая из внешнего источника, нагревается в первом теплообменнике 5, содержащем три пары входов и выходов.
(Холодная) смачивающая вода, используемая для связывания пыли минерального материала, подключена так, чтобы ее поток поступал на первый вход 6. Как можно видеть, различие со схемой, показанной на фиг. 3, заключается в том, что теплосодержание смачивающей воды используется до связывания пыли, когда смачивающая вода течет из первого выхода 7 к средствам 20 связывания пыли через конструкции питателя 8. Тепло смачивающей воды передается до связывания пыли конструкциям питателя 8 перерабатывающей установки для предотвращения их замораживания. Соответственно, прежде чем смачивающая вода будет использована в целях связывания пыли, тепло можно передать, например, конструкциям грохота или транспортера перерабатывающей установки.
Охлаждающий контур 4 гидравлики присоединен ко второму входу 9 теплообменника 5. Охлажденное гидравлическое масло вытекает из второго выхода 15 теплообменника, поступая, при необходимости, в первый дополнительный охладитель 16, например, первый дополнительный охлаждающий элемент.
Охлаждающий контур 3 охлаждающей жидкости двигателя присоединен к третьему входу 17 теплообменника 5. Охлажденная охлаждающая жидкость двигателя вытекает из второго выхода 18 теплообменника, поступая, при необходимости, во второй дополнительный охладитель 19, например, второй дополнительный охлаждающий элемент.
Первый и второй дополнительные охлаждающие элементы 16, 19 могут быть выполнены в составе комбинированного элемента 10′ типа, показанного на фиг. 3, но, вследствие сниженных требований к охлаждению, их размеры могут быть значительно меньше.
На фиг. 5 показана схема охлаждения, в которой источниками тепла, передаваемого смачивающей воде, являются как система охлаждения двигателя, так и гидравлическая система. Смачивающая вода, поступающая из внешнего источника, нагревается в первом теплообменнике 5, содержащем три пары входов и выходов 6, 7; 9, 15; 17, 18, как показано на фиг. 4.
В примере, показанном на фиг. 5, часть тепла смачивающей воды сохраняется в тепловом аккумуляторе 30 вторым теплообменником 31. Эта схема позволяет сохранять тепло, когда перерабатывающая установка не используется. Нагретую смачивающую воду направляют через второй теплообменник 31, расположенный в объеме 32 жидкости теплового аккумулятора 30, смачивающая вода отдает тепло жидкости теплового аккумулятора, после чего смачивающую воду направляют к средствам 20 связывания пыли. Тепло, сохраняемое в тепловом аккумуляторе 30, может быть отдано целевому объекту в перерабатывающей установке, требующему нагревания и/или выравнивания тепла, например, для нагревания гидравлического масла в связи с запуском машины.
Варианты осуществления, показанные на фиг. 3, 4 и 5, можно, естественно, соединять в соответствии с изобретением при этом, помимо прочего, различные комбинации источников тепла и/или охлаждающий контур 2 топлива могут быть присоединены к первому теплообменнику 5 в качестве компонентов, отдающих тепло. Кроме того, тепло, передаваемое смачивающей воде в первом теплообменнике 5, можно использовать в одном или нескольких целевых объектах, требующих нагревания, после чего смачивающая вода может использоваться в связи со связыванием пыли. Первый теплообменник 5 может также располагаться в тепловом аккумуляторе 30.
Варианты осуществления системы теплообмена, показанной на фиг. 3-5, можно использовать, например, в дробильной установке 200, представленной на фиг. 1.
Приведенное выше описание содержит неограничивающие примеры некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения. Специалисту понятно, что изобретение не ограничивается приведенными деталями и может быть реализовано с помощью других эквивалентных средств. Некоторые из признаков раскрытых выше вариантов осуществления могут успешно использоваться без применения других признаков.
По существу, приведенное выше описание должно рассматриваться просто в качестве иллюстрации принципов изобретения, но не в качестве его ограничения. Таким образом, объем настоящего изобретения ограничивается только прилагаемой формулой изобретения.