Плавучий обогатительный комплекс
Плавучий обогатительный комплекс относится к конструкции плавучего сортировочно-классификационного комплекса и может быть использовано при освоении и разработке подводных месторождений нерудных материалов: песка, песчано-гравийной смеси, гравия. Сущность полезной модели заключается в том, что блок гидроциклонов выполнен в виде установленных на плавательном средстве последовательно соединенных трех гидроциклонов и спирального классификатора, выход спирального классификатора связан с ленточным классификатором, выход первого гидроциклона связан с входом второго гидроциклона, второй выход первого гидроциклона с обогащенной песчаной смесью фракции 0,63-0,8 мм, соединен с входом спирального классификатора, песчаный выход которого связан с ленточным конвейером, выход второго гидроциклона связан со входом третьего гидроциклона, второй выход второго гидроциклона с обогащенной смесью фракции 0,63-0,315 мм, соединен со входом спирального классификатора, песчаный выход связан с ленточным конвейером, выход третьего гидроциклона с обогащенной песчаной смесью менее 0,315 мм, соединен с погрузочно-разгрузочным механизмом, второй выход третьего гидроциклона связан с выбросом замутненной воды с мелкими частицами песка. Технический результат достигается тем, что плавучий обогатительный комплекс позволяет исключить затраты на транспортировку промежуточных продуктов для их дальнейшей переработки на берег, на обезвоживания промежуточных продуктов. За счет концентрации добывающих и перерабатывающих средств в районе разработки транспортные суда могут быть ориентированы на доставку формовочных песков к местам их потребления.
Полезная модель относится конструкции плавучего сортировочно-классификационного комплекса и может быть использовано при освоении и разработке подводных месторождений нерудных строительных материалов: песка, песчано-гравийной смеси, гравия.
Известно комбинированное устройство - комплекс, установленный на барже для классификации и обогащения полезных ископаемых, добываемых на реках и водоемах см. описание изобретения «Комбинированное устройство для классификации и обогащения полезных ископаемых» к патенту РФ 
2189862, МПК 7 В03В 5/00, опубл. 2002.09.27. Комплекс содержит землесос с патрубком для пульпы, классификатор в виде отстойно-обогатительных камер в трюме баржи. Режим классификации и обогащения начинается с момента подачи пульпы через приемный патрубок, заканчивается по мере заполнения отстойно-обогатительных камер ископаемыми материалами. Комплекс позволяет повысить степень промывки материалов, но баржа после заполнения отводиться на разгрузку известными способами и дальнейшую переработку обогащенных фракций ископаемых материалов производиться уже на берегу. Таким образом, плавучий комплекс не перерабатывает полностью поднятый со дна грунт до готовности к использованию. Необходимо транспортировать обогащенную песчано-гравийную смесь к берегу на окончательную переработку. При добыче песчано-гравийной смеси и ее переработке проводят сортировку и классификацию материала на гравий крупной фракции, более мелкий чистый гравий, обогащенную песчано-гравийную смесь, обогащенный песок, соответствующий ГОСТ 8736-93 для дальнейшего использования в строительстве, что описанный комплекс не позволяет сделать. Таким образом, грунт, поднятый со дна реки, водоема, в известным комплексе лишь обогащенный отстоем, классифицируемый всего на две фракции - 1) замутненную воду - слив и 2) все остальное, требует транспортировки к берегу для дальнейшей обработки. После окончательной переработки на берегу отдельные фракции строительного материала будут грузиться у берега на транспортные баржи и отправляться потребителю. Такой многоэтапный способ обработки пульпы с промежуточным транспортированием к берегу отстоявшейся фракции является крайне неэкономичным и непроизводительным. Отходы переработки пульпы остаются на берегу, заиливают и запесочивают берег, что является неэкологичным и требует дополнительные затрат на разработку отвалов.
Известен «Плавучий комплекс для переработки подводного грунта (его варианты)», (см. описание изобретения к патенту 54820, МПК B03В 9/00, E02F 3/88, В63В 35/44, публ. 27.07.2006 г. Комплекс содержит последовательно связанные и установленные на барже землесос, гидроклассификатор, гидроциклон, спиральный классификатор, а также грохот, вход которого соединен с выходом гидроклассификатора или с выходом землесоса для четвертого варианта комплекса, дробилку, вход которой связан с выходом грохота или вообще отключен в зависимости от варианта исполнения комплекса. Гидроклассификатор, гидроциклон, спиральный классификатор, грохот, дробилка связаны между собой и с транспортными баржами и/или лотками, лебедками. Выход грохота для пульпы с песком без гравия связан с входом спирального классификатора или не связан, когда грохот не работает.
Комплекс начинает работать следующим образом: включается землесос и его насос начинает подавать на вход комплекса - гидроклассификатор пульпу, содержащую заборную воду, грунт из песка, камней, гравия, других твердых материалов, ила, глинистых частиц. Гидроклассификатор в водной среде производит разделение частиц, содержащих в пульпе, на классы по крупности, в результате чего на два его выхода поступает обогащенная песчано-гравийная смесь и песок с пульпой без гравия. Одновременно за счет сброса отработанной пульпы за борт общая мощность напора пульпы после гидроклассификатора уменьшается.
Песок с пульпой без гравия представляет собой промежуточный продукт, который поступает на дальнейшую переработку в гидроциклон или сразу в спиральный классификатор при соизмеримости мощностей потока пульпы и спирального классификатора. Обогащенная песчано-гравийная смесь является одновременно и конечным продуктом - строительным материалом, и может идти на дальнейшую переработку для отделения крупных твердых материалов - гравия от остальной массы. Если необходима обогащенная песчано-гравийная смесь, она после гидроклассификатора поступает для погрузки на транспортную баржу через лоток, минуя грохот. Это возможно сделать, установив наклонный лоток на решетку отключенного грохота либо установив отдельный лоток, благодаря чему обогащенная песчано-гравийная смесь скатывается в транспортную баржу. Если необходим гравий, то обогащенная песчано-гравийная смесь с гидроклассификатора поступает на грохот, куда поступает и вода с помощью насоса. На грохоте с помощью колосников, решеток, сит или иных устройств в зависимости от конструкции грохота производится разделение ОПГС на крупный гравий фракции свыше 20 мм, чистый гравий фракции 5-20 мм и пульпу с песком без гравия. Чистый гравий фракции 5-20 мм является конечным продуктом, используемым в строительстве, поэтому поступает для погрузки на баржу. Крупный гравий также является конечным продуктом, и полуфабрикатом поступает для дальнейшей его переработки. Со второго выхода грохота пульпа с песком без гравия поступает на дальнейшую переработку на спиральный классификатор. Тем временем с гидроклассификатора песок с пульпой без гравия поступает на гидроциклон, который обезвоживает песок, отправляя отходы в виде отработанной пульпы - воды с илистыми, глинистыми частицами, частицами песка на сброс в акваторию добычи через трубу, вваренную в корпус судна. Обезвоженный песок поступает на дальнейшую переработку в спиральный классификатор, куда может поступать и пульпа с песком без гравия. Таким образом, при всех, описанных положительных характеристик плавучего комплекса, он имеет недостаток в том, что обладает незначительной производительностью по пульпе и для размещения всей массы оборудования необходимо судно в виде баржи площадью от 500 тонн и выше в зависимости от размещения различных обслуживающих рабочих площадок. Описанный аналог является наиболее близким к заявленной полезной модели. Задачей полезной модели является создание высокопроизводительного малогабаритного плавучего комплекса с возможностью переработки подводного грунта конкретных месторождений для получения формовочных песков непосредственно на плавательном средстве, с возможностью их погрузки после переработки с плавучего комплекса сразу на транспортные баржи для доставки потребителю, с выгрузкой отходов переработки в акваторию добычи. Тем самым снизились бы расходы на ненужное транспортирование полуфабрикатов к берегу, снизилась себестоимость готовой продукции, повысилась рентабельность производства формовочных песков.
Поставленная задача решается тем, что на барже площадке установлены шаровые турбулизаторы и соединенные с ними блок гидроциклонов. Блок гидроциклонов отличие от прототипа выполнен в виде установленных на этом плавучим обогатительном комплексе последовательно соединенных трех гидроциклонов и спирального классификатора, выход спирального классификатора связан с ленточным конвейером и погрузочно-разгрузочным механизмом, а выход обогащенной пульпы с песком последнего гидроциклона связан с погрузочном - разгрузочным механизмом, другой с выбросом замутненной воды и мелких частиц песка. Известны гидроциклоны для разделения в водной среде (пульпе) частиц по крупности и их обезвоживанию (см., например, новый политехнический словарь. Научное издательство «Большая Российская Энциклопедия», Москва, 2000 год (4); патент РФ 2173583 «Гидроциклон», МПК 7 В04С 5/085, публ. 20.09.2001. (6)).
Известны спиральные классификаторы, предназначенные для разделения материалов на классы по крупности, форме, плотности (см., Новый политехнический словарь. Научное издательство «Большая Российская Энциклопедия», Москва, 2000 г.(4)), использующие в качестве механизма спираль. Эти классификаторы широко используются для обогащения песка, доводки его фракций средней и крупной. Мелкий песок в строительстве не используется и с водой уходит в слив.
Однако широкое их использование неизвестно в составе единого сортировочно-классификационного комплекса на плавучем средстве: судне, барже и др., кроме указанного прототипа. Предложенный вариант конструкций комплекса предназначен в основном для переработки формовочных песков и представляет компактную конструкцию, установленную на плавучем средстве. Комплекс позволяет полностью переработать поднятый со дна водоема песок, получив весь спектр песка различных фракций. На фиг.1 изображена схема комплекса по полной переработке поднятого со дна водоема песка, установленного на плавучем средстве. Пространственное положение элементов оборудования, барж показано условно. На фиг.2 показан чертеж плавучего обогатительного комплекса вместе с землесосным снарядом. Комплекс включает последовательно связанные и установленные на барже площадке 1 шаровые турбулизаторы 2, гидроциклоны 3, 4, 5, спиральный классификатор 6, ленточный конвейер 7, баржа сухогрузная 8, баржа наливная 9.
Устройство комплекса работает следующим образом.
Включается землесосный снаряд, производительностью 2500 м3/чac. (не показан) и начинает подавать на вход комплекса, установленного на барже площадке 1 в шаровые турбулизаторы 2 пульпу, содержащую заборную воду, грунт из песка, различных включений, ила, глинистых частиц. В шаровых турбулизаторах 2 под влиянием интенсивного трения между частицами, создаваемого специальными перемешивателями и высокой плотности пульпы с поверхности удаляются загрязняющие пленки и дезинтегрируются аглометрические структуры. В процессе оттирки разрушаются зерна малой прочности. Обогащенная пульпа поступает на тангенциальный вход гидроциклона 3, где она приобретает вращательное движение. Пульпа перемешивается в потоке и за счет центробежных сил осуществляется отделение мелкой песчаной смеси от крупной с одновременной мокрой оттиркой зерен от илистых включений и органических продуктов. Крупные зерна, имея большую инерционную массу и за счет большого давления по сечению конуса начинают прижиматься к стенкам конуса, где они теряют скорость и под действием сил тяжести оседают вниз со скоростью их гидравлической крупности. Внутри конуса образуется разряжение за счет разницы давлений в центре и по краям, где частицы, например 0,63 мм и меньше, как более легкие поднимаются вверх и выносятся по трубопроводу ко второму гидроциклону 4, а частицы 0,8 и крупнее начинают оседать вниз, где через шиберную задвижку попадают в спиральный классификатор 6. Шиберная задвижка (открывание и закрывание) позволяет классифицировать выделенные зерна песка. В спиральном классификаторе 6 создается взвесь частиц классифицируемого материала и происходит их разделение по крупности за счет осаждения частиц в зависимости от их размеров и плотности. В классификаторах с погруженной спиралью для выдачи в слив (отход) производится материал номинальной крупности от 0,07 до 0,3 мм. Остальные более крупные частицы песка поднимаются с помощью спирального шнека в верхнюю часть спирального классификатора 6. При этом спиральный шнек, медленно вращаясь, не производя сильного взмучивания пульпы, производит его обезвоживание. Со спирального классификатора 6 обезвоженный песок подается на ленточный конвейер 7. В дальнейшим песок подают непосредственно на погрузку в транспортную баржу сухогруза 9. Обогащенная пульпа фракции 0,63 мм и меньше с гидроциклона 3 поступает на тангенциальный вход гидроциклона 4, где частицы меньше, чем 0,315 мм, как более легкие поднимаются вверх и выносятся по трубопроводу к третьему гидроциклону 5, а частицы 0,315 мм и крупнее начинают оседать вниз, где через шиберную задвижку попадают на спиральный классификатор 6 и ленточный конвейер 7.
Обогащенная пульпа фракции менее 0,315 мм с гидроциклона 4 поступает на тангенциальный вход гидроциклона 5, где частицы фракции менее 0,315 мм, как более тяжелые начинает оседать вниз, где через шиберную задвижку посредством погрузочно разгрузочного механизма поступает на баржу наливную 8, а второй выход третьего гидроциклона связан с выбросом замутненной воды с мелкими частицами песка. Таким образом, в результате размещения высокопроизводительного малогабаритного комплекса по переработке подводного грунта (песка) на судне были исключены затраты на транспортировку промежуточных продуктов для их дальнейшей переработки, на обезвоживание промежуточных продуктов, их транспортировки на берег для дальнейшей переработки. За счет концентрации добывающих и перерабатывающих средств в районе разработки транспортные суда могут быть ориентированы на доставку формовочных песков к местам их потребления.
Плавучий обогатительный комплекс для переработки песка, включающий шаровые турбулизаторы и соединенный блок гидроциклонов, отличающийся тем, что блок гидроциклонов выполнен в виде установленных на плавательном средстве последовательно соединенных трех гидроциклонов и спирального классификатора, выход спирального классификатора связан с ленточным конвейером, выход первого гидроциклона связан с входом второго гидроциклона, второй выход первого гидроциклона с обогащенной песчаной смесью фракции 0,63-0,8 мм, соединен с входом спирального классификатора, песчаный выход которого связан с ленточным конвейером, выход второго гидроциклона связан со входом третьего гидроциклона, второй выход второго гидроциклона с обогащенной смесью фракции 0,63-0,315 мм, соединен с входом спирального классификатора, песчаный выход которого связан с ленточным конвейером, выход третьего гидроциклона с обогащенной песчаной смесью фракции менее 0,315 мм, соединен с погрузочно-разгрузочным механизмом, второй выход третьего гидроциклона связан с выбросом замутненной воды с мелкими частицами песка.
