Способ и устройство комбинированного сбора микросфер из золы уноса

Изобретение относится к технологиям сбора алюмосиликатных полых микросфер (ценосфер) для использования в строительстве, нефтяной и газовой промышленности. Способ сбора микросфер из золы уноса включает операции гидросепарации водной суспензии, извлечение микросфер и их обезвоживание. Причем сначала производят рыхление отложений золоотвала. Сбор всплывших микросфер производят с помощью плавающих бонов и тяговой лебедки. Для сбора микросфер с поверхности золоотвала используют центробежную мотопомпу. При этом на дамбе под фильтрующим контейнером устанавливают водоотводящий желоб, суспензия с которого поступает в дополнительный фильтрующий контейнер. После чего производят окончательный водоотжим и дополнительное бонирование зоны сброса водной суспензии. Способ осуществляется с помощью устройства, включающего землесосный снаряд, 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. Упрощается и усовершенствуется технология процесса, снижаются затраты на оборудование, уменьшаются потери при значительном увеличении объемов производства и соблюдаются экологические нормы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технологиям сбора для 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 - обусловливает широчайший спектр применений микросфер в современной промышленности. Микроферы 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 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 заявляемый способ, включающий 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, отличается 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. Поскольку большая часть микросфер оседает на дно золоотвала вместе с золой, то для увеличения объемов добычи микросферы из донных отложений поднимают на водную поверхность золоотвала с помощью средств гидромеханизации. Рыхление отложений золоотвала может производиться, к примеру, с помощью землесосного снаряда ЗГМД 400/20. Корпус земснаряда представляет собой катамаран, выполненный из двух понтонов. Понтоны соединены между собой межпонтонной рамой на корме, внутри которой находится топливный бак, и порталом в носовой части. Всплывающие микросферы собирают с помощью плавающих бонов и транспортируют к месту сбора.

Способ реализуется с помощью устройства комбинированного сбора микросфер, который включает землесосный снаряд для рыхления донного грунта, корпус земснаряда представляет собой катамаран, выполненный из двух понтонов, понтоны соединены между собой межпонтонной рамой на корме, внутри которой находится топливный бак, и порталом в носовой части. Включает также полипропиленовые боны длиной 30 м, шириной 0,5 м. Каждый 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» KTH-80X. 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 - землесосный снаряд ЗГМД 400/20;

15 - лодка;

16 - береговой рабочий;

17 - боны;

18 - деревянные щиты;

19 - деревянные лотки;

20 - деревянные мостки;

21 - механизм тяговый МТМ-1,6.02.

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 из донных отложений поднимают на водную поверхность золоотвала с помощью средств гидромеханизации. Рыхление донных отложений золоотвала может производиться с помощью землесосного снаряда 14, например ЗГМД 400/20. Рыхление производится параллельными заходками (прорезями земснаряда). В процессе рыхления донных отложений земснаряд периодически перемещается в новое рабочее положение. При траншейном способе разработки земснаряд перемещается по фронту разрабатываемой заходки, ширина которой устанавливается с учетом глубины и угла естественного откоса разрабатываемых пород. Длина заходки определяется конструктивными данными папильонажных лебедок землесосного снаряда. Первоначально пройденная выработка расширяется в дальнейшем параллельными траншеями. Исходя из конструкции землесосного снаряда перемещение земснаряда в прорези - тросовое. Кормовой трос закладывается один с забросом якоря на оси заходки. После продвижения снаряда на длину носовых тросов вперед он возвращается назад в исходное положение, переносится кормовой якорь на ось следующей заходки, землесосный снаряд перемещается в сторону, проходит следующую траншею и т.д. до разработки проектного участка на установленную ширину. Корпус земснаряда представляет собой катамаран, выполненный из двух понтонов. Понтоны соединены между собой межпонтонной рамой на корме, внутри которой находится топливный бак, и порталом в носовой части. Всплывающие микросферы собирают с поверхности воды плавающими бонами 17 и транспортируют к месту сбора. Сбор микросфер осуществляют с помощью насосной установки 13, например мотопомпы Koshin KTH-80X. 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 в месте 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. Выбранное для монтажа земснаряда место позволит обеспечить простую и надежную схему ведения работ по рыхлению донных отложений и сбору микросфер.

1. Способ сбора микросфер из золы уноса, включающий операции гидросепарации водной суспензии, извлечение микросфер и их обезвоживание, отличающийся тем, что производят рыхление отложений золоотвала, сбор всплывших 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 землесосный снаряд, 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.