Способ выборки глины и очистки гравия и песка и устройство для выборки глины и очистки гравия и песка

Изобретение относится к технологии производства нерудных строительных материалов из песчано-гравийных пород с содержанием большого количества трудноразмываемой комовой глины. В способе выборки и очистки гравия и песка промывку соответствующего потока осуществляют во вращающемся барабане, подачу смеси в который осуществляют по спиральным траекториям в каскадном режиме перемешивания, с помощью напорных струй воды, направляемых на перемешивающийся во вращающемся барабане очищаемый поток гравия или песка, при этом подачу струй воды осуществляют через патрубки, установленные соосно вдоль оси вращения барабана и соединенные между собойс возможностью относительного соосного углового смещения, водяные сопла которых расположены в ряд, причем вымытые частицы и расшламованные, а также растертые куски глины удаляют через расположенные по длине барабана окна с калиброванными ситами, выгрузку очищенного гравия или песка осуществляют через устройство для выгрузки, расположенное на верхнем конце барабана и выполненное в виде неподвижно связанной с рамой колосниковой решетчатой насадки из металлических прутьев, свернутых в кольца и охватывающих верхний конец барабана, а также установленных с зазором вдоль оси последнего, причем спирали барабана выполняют выходящими за пределы последнего со стороны выгрузки и вращающимися в решетчатой насадке устройства выгрузки. Технический результат - повышение эффективности выборки глины и очистки гравия и песка, получение высококачественного гравия и песка, а также снижение затрат энергии на технологические операции. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к технологии производства нерудных строительных материалов из песчано-гравийных пород с содержанием большого количества трудноразмываемой комовой глины.

Известен способ выработки глины и очистки гравия и песка, заключающийся в дроблении и грохочении исходной породы с получением песчано-гравийной смеси, выборки комовой глины сухим способом за счет использования разной упругости зерен песчано-гравийной смеси и комовой глины и различия в траекториях их разлета при ударе о билы вращающегося ротора, разделении песчано-гравийной смеси на два потока, отличающийся тем, что песчано-гравийную смесь направляют на вращающиеся с критической скоростью барабаны, в которых потоку песка и гравия обеспечивают «водопадный» режим перемещения с вибрационными колебаниями по круговой траектории и его подвергают размыву режущим воздействием напорных быстровращающихся струй воды в форме «ерша», при этом песчано-глинистую пульпу отделяют от потока очищенного гравия для дальнейшей очистки песка и его сортировки [1].

Недостатком известного способа выборки глины и очистки гравия и песка является значительная энергоемкость процесса, связанная с созданием критических режимов вращения сортировочно-моечных барабанов, обеспечивающих «водопадный» режим перемещения песчано-гравийной смеси в сочетании с ее вибрационными колебаниями, а также с затратами энергии на создание значительного давления в режущих струях воды в сочетании с их вращением вокруг оси сортировочно-моечных барабанов. Инерционное сухое удаление комовой глины на этапе получения из исходной породы песчано-гравийной смеси также достаточно энергоемкий технологический процесс.

Наиболее близким по технологической сути к предлагаемому является способ выборки и очистки гравия и песка, включающий грохочение, разделение смеси на два предварительно очищенных от глинистых частиц потока, разделенную подачу каждого потока гравия и потока песка на промывку, транспортировку очищенного гравия и песка на склады (в отвал) и шлама в отстойник [2].

Недостаток известного способа выборки глины и очистки гравия и песка заключается в неэффективности размыва комков глины и разделения налипших частиц от гравия и песка произвольно ориентированными струями воды водовода, а также в значительной энергоемкости процесса очистки смеси от частиц налипшей глины и ее кусков при создании высоких давлений в водоводе.

Низкое качество очистки обусловлено выносом шлама воды и глины противотоком вдоль всей длины барабана из-за отсутствия дополнительного отвода шлама по всей длине барабана, из-за чего для получения качественной очистки гравия и песка требуется точная наладка режима работы установок, реализующих известный способ: находится сочетание расхода воды с частотой вращения барабана, с углом его наклона, диаметром барабана, шагом и высотой реборд его спиральной внутренней навивки как для гравия, так и песка.

Технический результат по предлагаемому способу выборки глины и очистки гравия и песка, включающему грохочение, разделение смеси на два предварительно очищенных от глинистых частиц потока, раздельную подачу каждого потока гравия и потока песка на промывку, выгрузку и транспортировку очищенного гравия и песка в отвал и шлама в отстойники, достигается тем, что промывку соответствующего потока осуществляют во вращающемся барабане, подачу смеси в который осуществляют по спиральным траекториям в каскадном режиме перемешивания, с помощью напорных струй воды, направляемых на перемешивающийся во вращающемся барабане очищаемый поток гравия или песка, при этом подачу струй воды осуществляют через патрубки, установленные соосно вдоль оси вращения барабана и соединенные между собой с возможностью относительного соосного углового смещения, водяные сопла которых расположены в ряд, причем вымытые частицы и расшламованные, а также растертые куски глины удаляют через расположенные по длине барабана окна с калиброванными ситами, выгрузку очищенного гравия или песка осуществляют через устройство для выгрузки, расположенное на верхнем конце барабана и выполненное в виде неподвижно связанной с рамой колосниковой решетчатой насадки из металлических прутьев, свернутых в кольца и охватывающих верхний конец барабана, а также установленных с зазором вдоль оси последнего, причем спирали барабана выполняют выходящими за пределы последнего со стороны выгрузки и вращающимися в решетчатой насадке устройства выгрузки.

Технический результат в получении высококачественного гравия и песка, употребляемых в качестве строительного материала, достигается за счет низких затрат энергии на технологические операции по их очистке от налипших частиц и комков глины. Так, не требуется создавать критические скорости вращения барабанов для очистки потока песка и потока гравия в режиме каскадного перемешивания и возможно использовать барабаны большого диаметра для наибольшей производительности процесса очистки и получения качественного гравия и песка. Качество очистки в этих режимах вращения барабана и подачи исходного материала по спирали вдоль оси барабана при получении максимальной производительности достигается за счет резания и размывки кусков и отмывки частиц глины направленными струями воды на козырек каскада перемещающегося в барабане материала. При этом не требуются и большие затраты на создание высокого напора этих струй за счет избирательной их направленности, когда глинистые частицы и комки вскрываются из смеси навстречу водным струям на козырьке каскада. При очистке песчано-гравийных смесей известными методами это избирательное вымывание глины отсутствует, а производится менее эффективное поверхностное орошение каскада смеси с вымыванием глины. Еще больший эффект очистки песка и гравия во вращающемся барабане происходит за счет устранения грязной воды с отмытой глиной сразу через сита в окнах барабана по мере ее спуска сверху-вниз противотоком вдоль полости барабана, тем самым снижается степень загрязненности смеси по длине барабана и достигается полная очистка ее на выходе.

Известно устройство сортировочно-моечной установки С - 213 [3] для промывки гравия от примесей глины, содержащее привод и основной вращающийся барабан с моечной секцией и двумя сортировочными секциями, и сортировочный барабан, охватывающий среднюю часть основного барабана, установленные на раме с возможностью регулирования угла наклона к линии горизонта, отличающееся тем, что сортировочный барабан выполнен с калибровочными отверстиями, а моечная секция снабжена полками для захвата гравия, кольцеобразными перегородками - порогами и водоводом с патрубком, установленным вдоль оси секции, с отверстиями, причем основной барабан снабжен бандажом и выполнен вращающимся на опорных катках рамы.

Недостатком известного устройства является низкое качество отмывки гравия от налипших комков и частиц глины, а также невысокая производительность при получении качественно очищенного гравия.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является устройство для выборки глины и очистки гравия и песка, содержащее электромеханический привод, опорную раму с ведущими и ведомыми катками и вращающийся на них промывочный барабан, установленный с возможностью регулирования скорости вращения и угла наклона к продольной оси рамы, выполненный с плавающими бандажами и внутренними спиралями, обеспечивающими равномерную загрузку и выгрузку песка или гравия, устройства для загрузки и выгрузки песчаной или гравийной смеси, а также патрубок с отверстиями водяных сопел, установленный неподвижно внутри полости барабана и соединенный с напорным водоводом [4].

Недостатком известного устройства является низкая производительность получения чистого песка или гравия, некачественно отмытого от комков и частиц трудноразмываемой глины, так как присутствует разнонаправленность струй воды в патрубке при самофутеровке барабана промывочным материалом. Загрязненная вода с вымытой глиной, спускаясь по барабану сверху-вниз, существенно загрязняет подаваемый для мытья материал на выходе, не обеспечивая качество мытья или снижая производительность технологического процесса при качественном режиме промывки.

Технический результат по устройству для выборки глины и очистки гравия и песка, содержащему электромеханический привод, опорную раму с ведущими и ведомыми катками и вращающийся на них промывочный барабан, установленный с возможностью регулирования скорости вращения и угла наклона к продольной оси рамы и выполненный с плавающими бандажами и внутренними спиралями, обеспечивающими равномерную загрузку и выгрузку песка или гравия, устройства для загрузки и выгрузки песчаной или гравийной смеси, а также патрубок с отверстиями водяных сопел, установленный неподвижно внутри полости барабана и соединенный с напорным водоводом, достигается тем, что оно снабжено дополнительными патрубками с отверстиями водяных сопел, причем патрубки установлены соосно вдоль оси вращения барабана и соединены между собой с возможность относительного соосного углового смещения, а водяные сопла расположены в ряд, при этом на внутренней полости барабана вдоль оси вращения выполнены окна с калиброванными ситами, а устройство для выгрузки расположено на верхнем конце барабана и выполнено в виде неподвижно связанной с рамой колосниковой решетчатой насадки из металлических прутьев, свернутых в кольца и охватывающих верхний конец барабана, а также установленных с зазором вдоль оси последнего, причем спирали барабана выполнены выходящими за пределы последнего со стороны выгрузки и вращающимися в решетчатой насадке устройства выгрузки.

На фиг.1 представлена схема сортировочно-моечной установки песчано-гравийной смеси, на фиг.2 - конструкция устройства для выборки глины и очистки гравия и песка, на фиг.3 - сечение А-А фиг.2, на фиг.4 - вид Б фиг.2.

Передвижная сортировочно-моечная установка (фиг.1) состоит из бункера-накопителя 1 песчано-гравийной смеси, регулируемой заслонки 2 подачи смеси, пластинчатого питателя 3 с транспортером 4 равномерной подачи смеси на моечно-сортировочный ситовой инерционный грохот 5 с лотками 6 и 7 соответственно подачи гравийной и песчаной смеси с неотмытыми комками и частицами трудноразмываемой глины в моечные барабаны 8 и 9, транспортеры 10, 11 выгрузки очищенного гравия и песка в отвалы, электромеханические приводы 12 с пультом управления и насосную станцию (не показана) с напорным водоводом 13, лотки 14 и 15 для отвода шлама в отстойник.

Устройство для выборки глины и очистки гравия и песка (фиг.2) состоит из вращающегося барабана 8 и 9, установленного на опорной раме 17 с возможностью регулирования угла наклона ψ оси своего вращения относительно продольной оси рамы с помощью винтовых домкратов 18. Опорная рама 17 оснащена ведущими 19 и ведомыми 20 катками, взаимодействующими с плавающими бандажами 21 барабана с возможностью регулирования скорости вращения последнего. Барабан 8, 9 с нижнего конца снабжен устройством 22 загрузки гравийной или песчаной смеси и на верхнем конце оснащен устройством 23 выгрузки очищенного гравия или песка, а также лотком 15 для удаления глинистого шлама в отстойники. При этом на внутренней поверхности барабана выполнены спирали 24, обеспечивающие равномерное перемещение смеси, загрузку и выгрузку гравия или песка, а также технологические окна с встроенными калибровочными ситами 25. Во внутренней полости барабана 8, 9 соосно установлены патрубки 26 с однонаправленным рядом отверстий 27 водяных сопел, связанные между собой и напорным водоводом 28 с возможностью относительного соосного смещения. Устройство 23 выгрузки (фиг.2, 3) неподвижно связано с рамой 17 и выполнено в виде решетчатой насадки, охватывающий верхний конец барабана, из металлических прутьев 29, свернутых в кольца и установленных с зазором вдоль оси вращения барабана, а спирали 24 барабана выходят за пределы последнего и выполнены вращающимися в решетчатой насадке устройства выгрузки. Электромеханический привод 12 и насосная станция (не показана) обеспечивают нормальный режим работы передвижной сортировочно-моечной установки.

Способ выборки глины и очистки гравия и песка в предлагаемом устройстве реализуется следующим образом. Просеянная от валунов песчано-гравийная смесь из кузова самосвала поступает через решетку в бункер-накопитель 1 и дозируемая с помощью регулируемой заслонки 2 подается пластинчатым питателем 3 на ленточный транспортер 4 и далее на сито инерционного грохота 5, где подвергается интенсивной предварительной промывке от глинистых частиц и грязи, просеивается и после разделения на песчаную и гравийную смеси в два потока поступает по соответствующим лоткам 6 и 7 гравийная и песчаная смесь в загрузочные устройства моечных барабанов 8 и 9, вращающихся на бандажах 21 с заданной частотой с помощью электромеханического привода 12 на опорных ведущих 19 и ведомых катках 20 под углом ψ к горизонтальной продольной оси рамы 17, выставляемым винтовыми домкратами 18. Спирали 24 на внутренней поверхности барабана 8, 9 обеспечивают равномерную загрузку, транспортировку, мойку и выгрузку чистого гравия и песка на ленточные транспортеры 10 и 11 в отвалы. При этом отмытые частицы и комки глины с водой самотеком поступают из загрузочного окна барабанов 8, 9 в лотки 14 и 15 и удаляются в виде шлама в отстойники 16. Транспортируемая противотоком смесь гравия и песка в барабанах 8 и 9 перемешивается в каскадном режиме и подвергается интенсивной резке и мойке струями воды, поступающими из насосной станции по водоводу в патрубки 26, соединенные между собой с возможностью относительного соосного углового смещения, в ряды отверстий 27 водяных сопел, направленными на верхней гребень козырька каскада перемешиваемой смеси. При этом открывающиеся из смеси частицы и комья глины интенсивно вышламываются и с водой самотеком направляются вдоль барабана к лоткам 15, причем по мере движения вдоль барабана глинистые частицы с водой и более мелкие частицы песка удаляются дополнительно через калиброванные сита 25 в окнах барабана, очищаемые струями воды из отверстий 27 водных сопел. Вымытый гравий и песок из барабанов 8 и 9 выносится спиралями 24 в устройство выгрузки 23 и просеивается через металлические прутья 29.

Предлагаемый способ и устройство позволяют легко подобрать режим качественной промывки гравийной и песчаной смеси при их каскадном перемешивании во вращающихся моечных барабанах. При этом появляется возможность использования максимально больших наиболее производительных диаметров барабанов. При высокой производительности качество выборки глины и очистки гравия и песка обеспечивается направленным потоком ряда струй воды (при незначительных затратах энергии насосной станции), ударяющим и режущим козырек каскада перемешивающейся смеси, на верхнем гребне которого вскрываются комки и частицы глины. Технологические окна с калибровочными ситами вдоль оси барабана позволяют сразу выносить глину из барабана, снижая степень загрязненности смеси на выходе в барабан и позволяя усилить процесс интенсивного удаления глины. Опытный образец передвижной сортировочно-моечной установки создан и успешно работает в г.Торжке, при этом высокая производительность устройства для выработки глины из смеси сочетается с высоким качеством очистки гравия и песка мокрым методом в каскадном режиме.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки

1. Авторское свидетельство СССР №1532076, кл. В 03 В 9/00, В 02 С 21/00, 1988, БИ № 48 от 1989 г. (аналог по способу).

2. Кн. Олюнин В.В. Переработка нерудных строительных материалов. - М.: Недра, - с.189-190, рис.69 (прототип по способу).

3. Л.А.Фейгин. Дробильные, сортировочные и транспортирующие машины. /Учебн. для подг. рабочих на пр-ве / Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1977, - стр.95-96 (аналог по устройству).

4. В.В.Троицкий. Промывка и обесшламливание полезных ископаемых. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1988, - стр.86-88 (прототип по устройству).

1.Способ выборки и очистки гравия и песка, включающий грохочение, разделение смеси на два предварительно очищенных от глинистых частиц потока, раздельную подачу каждого потока гравия и потока песка на промывку, выгрузку и транспортировку очищенного гравия и песка в отвал и шлама в отстойники, отличающийся тем, что промывку соответствующего потока осуществляют во вращающемся барабане, подачу смеси в который осуществляют по спиральным траекториям в каскадном режиме перемешивания, с помощью напорных струй воды, направляемых на перемешивающийся во вращающемся барабане очищаемый поток гравия или песка, при этом подачу струй воды осуществляют через патрубки, установленные соосно вдоль оси вращения барабана и соединенные между собойс возможностью относительного соосного углового смещения, водяные сопла которых расположены в ряд, причем вымытые частицы и расшламованные, а также растертые, куски глины удаляют через расположенные по длине барабана окна с калиброванными ситами, выгрузку очищенного гравия или песка осуществляют через устройство для выгрузки, расположенное на верхнем конце барабана и выполненное в виде неподвижно связанной с рамой колосниковой решетчатой насадки из металлических прутьев, свернутых в кольца и охватывающих верхний конец барабана, а также установленных с зазором вдоль оси последнего, причем спирали барабана выполняют выходящими за пределы последнего со стороны выгрузки и вращающимися в решетчатой насадке устройства выгрузки.

2. Устройство для выборки глины и очистки гравия и песка, содержащее электромеханический привод, опорную раму с ведущими и ведомыми катками и вращающийся на них промывочный барабан, установленный с возможностью регулирования скорости вращения и угла наклона к продольной оси рамы и выполненный с плавающими бандажами и внутренними спиралями, обеспечивающими равномерную загрузку и выгрузку песка или гравия, устройства для загрузки и выгрузки песчаной или гравийной смеси, а также патрубок с отверстиями водяных сопел, установленный неподвижно внутри полости барабана и соединенный с напорным водоводом, отличающееся тем, что снабжено дополнительными патрубками с отверстиями водяных сопел, причем все патрубки установлены соосно вдоль оси вращения барабана и соединены между собой с возможностью относительного соосного углового смещения, а водяные сопла расположены в ряд, при этом на внутренней поверхности барабана вдоль оси вращения выполнены окна с калиброванными ситами, а устройство для выгрузки расположено на верхнем конце барабана и выполнено в виде неподвижно связанной с рамой колосниковой решетчатой насадки из металлических прутьев, свернутых в кольца и охватывающих верхний конец барабана, а также установленных с зазором вдоль оси последнего, причем спирали барабана выполнены выходящими за пределы последнего со стороны выгрузки и вращающимися в решетчатой насадке устройства выгрузки.