Технологический комплекс для обжига и дообогащения вермикулитовых концентратов

Полезная модель относится к области строительных материалов, а именно, к технологическому оборудованию для производства вспученного вермикулита. Технологический комплекс включает 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 и 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. Технический результат полезной модели заключается в дообогащении концентратов с высоким содержанием инертного материала и отходов обогатительного производства путем обеспечения режима виброразделения зерен вермикулито-песочной смеси. 1 н.п. ф-лы, 3 ил.

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).

Известен технологический комплекс и печь для обжига вермикулита (патент РФ 47082, МПК⁷ 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.

Поток вермикулито-песочной смеси, выходя из направляющей воронки печи, поступает в центральную часть бункера первичного разделения, где из-за разных плотностей песка (15001600 кг/м³) и вспученного вермикулита (100-125 кг/м³), 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 и амплитудой А, при которых пиковое значение виброускорения (перегрузка) - A² 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 A² 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 лотка 8 (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 . 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 (фиг.3), а относительно стенок лотка 8 с не большим зазором , 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.

При вращении двигателем 15 эксцентрикового вала 14 упругая оболочка 13 генератора колебаний попеременно сжимается-разжимается относительно своего начального поджатия h, создавая пульсирующий поток жидкости W₁, воздействующий на поршень гидротолкателя 10, который вынуждает колебательные движения лотка 8 под углом , 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): A²=(1,25-1,5) g,

где A - амплитуда колебаний в м., - частота колебаний в рад/с., g - ускорение свободного падения в м/с².

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 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.

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 P₀, 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 достигается изменение начального поджатия упругой оболочки 13 пластиной 16 (фиг.2). Уменьшение h приводит к увеличению ширины D_об опорной поверхности упругой оболочки 13 и при неизменном значении эксцентриситета е, за счет большей опорной площади, объем жидкости W₁, 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 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.

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 вермикулитопесочной смеси, размещенным в центре бункера первичного разделения и сообщенным с пневморазделительным устройством, и бункер-осадитель вермикулита с вытяжным вентилятором, отличающийся тем, что он 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.