Способ и устройство сбора микросфер из золы-уноса

Изобретение относится к способам и устройствам, предназначенным для сбора алюмосиликатных полых микросфер для использования в строительстве, нефтяной и газовой промышленности. Технический результат заключается в упрощении и совершенствовании технологии, снижении затрат на оборудование, снижении потерь, в значительном увеличении объемов производства, соблюдении экологических норм. Для реализации сбора микросфер не требуется проведения специальных подготовительных работ, подключения линий электропередачи. Сбор микросфер производится с помощью скрепленных друг с другом бонов, в нижней части снабженных приспособлением для удержания утяжелителя, а центробежной помпы и тягового механизма. Это позволяет увеличить площадь сбора микросфер и уменьшить трудоемкость. На дамбе под МКР устанавливается специальный водоотводящий желоб, суспензия с которого поступает в дополнительный МКР, что позволяет более эффективно вести сбор микросфер в щадящем экологию режиме. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области производства алюмосиликатных полых микросфер (ценосфер) для использования в строительстве, нефтяной и газовой промышленности. Микросферы используются в качестве наполнителей, например, при производстве изделий из пластмасс, гипса, керамики, облегченных цементов и других строительных материалов.

Микросфера - это инновационный промышленный материал, который образуется в составе золы уноса при сжигании углей на ТЭС. Микросферы имеют форму, близкую к сферической, и гладкую внешнюю поверхность. Диаметр варьируется от 5 до 500 мкм. Газовая фаза, законсервированная внутри микросфер, состоит, в основном, из азота, кислорода и оксида углерода.

Совокупность уникальных свойств микросфер: низкая плотность, малые размеры, сферическая форма, высокая твердость и температура плавления, химическая инертность обусловливают широчайший спектр применений микросфер в современной промышленности. Микросферы являются превосходными наполнителями при производстве строительных материалов. Изделия, изготовленные из материалов с добавлением микросфер, обладают повышенной износостойкостью, легкостью, высокими изоляционными свойствами. Кроме того, использование микросфер в качестве наполнителей значительно снижает себестоимость продукции. Сырьем для извлечения алюмосиликатной микросферы служит зола-унос, образующаяся при сжигании каменного угля. Зола-унос - тонкодисперсный материал, образующийся из минеральной части сжигаемого топлива и улавливаемый специальными устройствами. Размер частиц золы-уноса - от 3-5 мм до 100-150 мм.

Из уровня техники известны различные способы сбора микросфер. Наиболее близким аналогом по назначению и получаемому техническому результату нам представляется описанный в патенте RU 2236905 способ получения микросфер из летучей золы тепловых электростанций, который включает гидросепарацию водной суспензии микросфер, извлечение микросфер и их обезвоживание. В известном способе для гидросепарации формируют зону концентрации микросфер высотой 50-150 мм, извлечение ведут путем забора их водной суспензии на глубине 30-100 мм, а обезвоживание осуществляют в емкости из пористого материала, размер пор которого меньше минимального размера микросфер (20 мкм).

Недостатки ближайшего аналога в том, что в процессе обезвоживания микросфер теряется до 20% от исходного объема, а также невысокая производительность и эффективность технологического процесса. Возникает проблема с размывом дамбы.

Задачей заявляемого изобретения является разработка эффективной и недорогой технологии сбора микросфер. Технический результат заключается в упрощении и усовершенствовании технологии, снижении затрат на оборудование, снижении потерь до минимума, значительном увеличении объемов производства, соблюдении экологических норм. Для реализации ручного сбора микросфер не требуется проведения специальных подготовительных работ, подключения линий электропередачи. В отличие от ближайшего аналога сбор производится с помощью лодки и тягового механизма, увеличивается площадь сбора микросфер, уменьшается трудоемкость, на дамбе под МКР устанавливается специальный водоотводящий желоб, суспензия с которого поступает в дополнительный МКР, что позволяет более эффективно вести сбор микросфер в щадящем экологию режиме.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом способе, включающем операции гидросепарации водной суспензии, извлечение микросфер и их обезвоживание для операции гидросепарации водной суспензии в золоотвальном водоеме формируют зону концентрации микросфер высотой 50-150 мм от поверхности зеркала золоотвального водоема, отделение микросфер ведут путем забора водной суспензии микросфер из зоны концентрации микросфер на глубине 30-100 мм, а обезвоживание микросфер осуществляют в емкости из пористого материала, отличающемся тем, что сбор микросфер производят с помощью плавающих бонов. Водоотжим производится в конечном итоге через МКР, а не сбрасывается в зону концентрации. Также производится дополнительное бонирование зоны сброса водной суспензии из систем гидрозолоудаления радиусом до 100 м, что исключает разветривание микросфер по поверхности золоотвала.

Способ реализуется с помощью устройства сбора микросфер, который включает полипропиленовые боны длиной 30 м, шириной 0,5 м. Бон снабжен в верхней части полипропиленовым тросом для связки бонов. В нижней части бон снабжен полипропиленовым шпагатом для удержания утяжелителя, например, якорной цепью. Бон заполняется пустой пластиковой тарой объемом 5 л. Между собой боны связываются с помощью троса. Бонирование производится при помощи тяговой лебедки. Для придания конструкции устойчивости на воде на нижний полипропиленовый шпагат навешивается якорная цепь. Собранная конструкция транспортируется к месту проведения работ по сбору микросфер. С помощью бонов микросферы концентрируются к месту сбора. Для сбора микросфер с поверхности золоотвала используют центробежную мотопомпу, например «Koshin» КТН-80Х. Центробежные мотопомпы представляют собой самовсасывающие насосы с бензиновым двигателем, смонтированные на раме. Указанная мотопомпа предназначена для постоянной подачи сильнозагрязненных вод. Для отгрузки собранных микросфер на склад предприятия используют автокран, например автокран «Челябинец» КС-45721 с базовым шасси Урал-4320. Автокран устанавливается рядом с сухими откосом дамбы золоотвала таким образом, чтобы в пределах длины вылета стрелы находилась площадка с наполненными контейнерами МКР и площадка для загрузки автомашин. Для подъема и перемещения бонов с микросферами с поверхности золоотвала на берег используется механизм тяговый монтажный МТМ-1,6.02.

На чертеже представлена принципиальная схема производства работ по сбору микросферы, где

1 - уровень воды в золоотвале;

2 - откос дамбы;

3 - рукав напорный;

4 - тренога;

5 - дамба;

6 - оператор 1;

7 - машинист насосной установки;

8 - оператор 2;

9 - заполняемые контейнеры МКР-1,0;

10 - заполненные контейнеры МКР-1,0;

11 - приемное устройство всасывающего патрубка насосной установки;

12 - рукав всасывающий;

13 - насосная установка - мотопомпа «Koshin» KTH-80X;

14 - механизм тяговый МТМ-1,6.02;

15 - лодка;

16 - береговой рабочий;

17 - боны;

18 - деревянные щиты;

19 - деревянные лотки;

20 - деревянные мостки.

Совокупность указанных существенных признаков позволяет получить заявляемый технический результат.

Заявляемый способ сбора микросфер отличается простотой и небольшими затратами на приобретение оборудования. Для реализации сбора микросфер не требуется проведения специальных подготовительных работ, проведения линий электропередачи. Микросферы собирают с поверхности воды плавающими бонами 17 и транспортируют к месту сбора. Сбор микросфер осуществляют с помощью насосной установки мотопомпы 13. Мотопомпу 13 на дамбе 5 золоотвала устанавливают так, чтобы рядом можно было оборудовать площадку для размещения контейнеров МКР 10. Береговой рабочий 16 с лодки 15 с помощью бонов 17 концентрирует микросферы к месту установки мотопомпы 13. Оператор 1 собирает микросферы с поверхности золоотвала и подает их лопатой в приемное устройство 11 насосной установки 13. Оператор 2 устанавливает специальную треногу 4 для удержания контейнера МКР 9 в вертикальном положении. На установленную треногу 4 развешиваются пустые контейнеры 9, под контейнер устанавливается желоб, после желоба ставится МКР, и оператор 2 следит за их наполнением. По мере заполнения он переставляет напорный рукав 3 в новый контейнер и следит за процессом фильтрации воды из пульпы через пропиленовую ткань МКР. После заполнения всех МКР контейнеров тренога разбирается и устанавливается на новом месте вместе с желобом, подвешиваются новые контейнеры. Операция повторяется. После наполнения контейнера и фильтрации воды через стенки контейнера в течение 1-2 суток их автокраном КС-45721 грузят в автотранспорт и транспортируют на склад предприятия.

Заявляемое изобретение реализуется на золоотвале №2 Рефтинской ГРЭС. Для сбора микросфер с поверхности указанного золоотвала определены три места сбора микросфер. В этих местах микросферы концентрируются в процессе циркуляции воды в золоотвале.

1. Способ сбора микросфер из золы-уноса, включающий операции гидросепарации водной суспензии, извлечение микросфер и их обезвоживание, отличающийся тем, что сбор микросфер производят с помощью плавающих бонов и тяговой лебедки, для сбора микросфер с поверхности золоотвала используют центробежную мотопомпу, на дамбе под фильтрующим контейнером устанавливают водоотводящий желоб, суспензия с которого поступает в дополнительный фильтрующий контейнер, производят окончательный водоотжим и дополнительное бонирование зоны сброса водной суспензии.

2. Устройство сбора микросфер из золы-уноса, включающее скрепленные между собой полипропиленовые боны длиной около 30 м и шириной около 0,5 м, снабженные в нижней части приспособлением для удержания утяжелителя, тяговую лебедку и центробежную мотопомпу, на дамбе под фильтрующим контейнером установлен водоотводящий желоб, с возможностью поступления суспензии в дополнительный фильтрующий контейнер.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что приспособление для удержания утяжелителя представляет собой полипропиленовый шпагат.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве утяжелителя используется якорная цепь.