Способ добычи торфа в зимний период Российский патент 2020 года по МПК E21C49/02 C10F5/00 

Область техники.

Изобретение относится к добыче торфа, а именно к способу экскавации в зимний период торфяной залежи, находящейся в районах недоступных для добывающей техники в весеннее-летне-осенний период года.

Уровень техники.

Известен способ сушки торфа зимой [1], в котором из замерзшей торфяной массы выпиливаются или вырубаются куски (кирпичи) и направляют в помещение с температурой от плюс 5 до 6°С. После того, как лед превращается в воду (5 – 6 часов) и вместо мерзляка получается мягкая торфяная губка, напитанная водой, кирпичи направляются на открытый воздух и выдерживаются несколько дней (3 – 4 дня) на морозе. После их замерзания они вновь поступают в помещение для оттаивания и т.д. Такие операции производятся до тех пор, пока кирпичи будут иметь влажность, требующуюся для торфа, пригодного к сжиганию.

Недостатками способа являются трудоемкость выпиливания или вырубки кусков торфа (кирпичей) из замерзшей торфяной массы, большая продолжительность процесса сушки, высокие эксплуатационные затраты от многочисленных операций транспортировки торфа в помещение для оттаивания и обратно на открытый воздух для заморозки.

Известен способ добычи фрезерного торфа [2]. Способ включает предзимнее рыхление торфяной залежи на глубину 100 – 200 мм, освобождение поверхности задежи от снежного покрова в период весеннего оттаивания, создание в мерзлом слое вертикальных фильтрационных отверстий, фрезерование верхнего слоя на глубину, позволяющую создать аэрированный расстил толщиной 80 – 100 м, с одновременным планированием поверхности, сушку торфа с активным ворошением на промороженной залежи и уборку с одновременным рыхлением расстила на полную глубину слоя.

К недостаткам способа можно отнести предзимнее рыхление торфяной залежи, что требует материальных и трудовых затрат на проведение данных подготовительных работ, применение специализированного оборудования для создания вертикальных фильтрационных отверстий в мерзлом слое залежи и планирование слоя промороженной торфяной крошки.

Известен способ разработки торфа в зимний период [3]. Способ заключается в уплотнении разрыхленного слоя торфяной залежи (перед промерзанием), очистке производственной площади от снежного покрова, послойной экскавации (фрезерование) залежи в мерзлом состоянии, сепарация и сублимация торфяной крошки на месте добычи, транспортировки торфяной крошки к месту переработки с помощью транспортного саморазгружающегося средства и пневмопровода.

Недостатками способа разработки торфа в зимний период можно назвать необходимость использования для осуществления добычи большого количества специализированных машин и оборудования, использование процесса сепарации льда из торфа в полевых условиях, что приведет к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат и скажется на себестоимости конечного продукта. Применение процесса уплотнения производственной площади неприменимого к торфяным залежам, находящимся в местах труднодоступных для проезда техники в весеннее-летне-осенний период года.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ зимней добычи торфа ненарушенной структуры [4] (прототип), согласно которому блоки торфа нарезаются из мерзлой залежи машинным способом на всю глубину промерзания залежи, извлекаются из залежи и грузятся на подвижное основание санного транспортного средства, при этом первый ряд блоков укладывается влажной поверхностью границы промерзания вверх, которое вывозится на суходол или специально подготовленную площадку сушки, где производится разгрузка. Ряды блоков, погруженные на санное транспортное средство образуют фигуру сушки. Для разгрузки транспортного средства подвижное основание поднимается, устанавливаясь в наклонном положении, и фигура сушки скатывается с основания, сохраняя целостность. Блоки торф, уложенные в фигуры сушки, подвергаются интенсивному морозному выветриванию.

Недостатками способа, выбранного за прототип изобретения, являются: отсутствие операции по освобождению торфяной залежи, суходола или специально подготовленной площадки сушки от снежного покрова, сложность процессов формирования фигур сушки и их загрузки для транспортировки для дальнейшей переработки на предприятии.

Раскрытие изобретения.

Задача изобретения – разработка технологии добычи торфа, обеспечивающей возможность добычи торфа в недоступных для этого районах в весеннее-летне-осенний период года, снижение трудоемкости, эксплуатационных и капитальных затрат при его добыче.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение энергетических, финансовых и временных ресурсов при добыче торфа.

Это достигается тем, что после промерзания торфяной залежи на глубину около 30 см, когда залежь способна выдерживать нагрузки от экскаватора, бульдозера-болотохода, выполняют освобождение поверхности торфяной залежи от снежного покрова. Затем приступают к эскавации торфа из залежи, при этом глубина отбора торфа составляет не менее 2,5 м, а его влажность 56 – 60%. Добытый кусковой торф складывают на волокуши или санные транспортные средства, которые вывозятся за пределы производственной площади, где подвергаются интенсивному низкотемпературному выветриванию и сублимационной сушке, в течении 3 – 4 суток. Кусковой торф, сложенный на волокуши или на санные транспортные средства образуют фигуры сушки, высотой не менее 2 м. Обезвоженный за счет сублимационной сушки жидкой фазы, торф (фигуры сушки) с содержанием влаги 50% и менее транспортируют по зимнему снеговому проезду, бульдозерами-болотоходами в сцепке с волокушами до места перегрузки, где перегружается в грузовой автомобиль и транспортируется до места переработки. В результате различной формы кусков торфа в фигурах сушки образуется большое количество воздухопроницаемых полостей, которые способствуют интенсификации выветриванию торфа и сублимационной сушки. При этом торф находится в криогенном, трехфазном состоянии – твердом, жидком и пластическо-цементирующем (лед). При замораживании происходит реакция полимеризации органической части торфа, что способствует обезвоживанию торфа и интенсифицирует процесс сушки.

В сравнении с прототипом изобретения, где торф добывается на глубину промерзания залежи, в заявляемом изобретении рациональная глубина отбора составляет 2,5 м, где зольность торфа минимальна при максимальной теплоте сгорания. Кроме того, как установлено специальными исследованиями, влажность торфа с глубиной падает. Поэтому отбор торфа с рациональной глубины снижает последующие затраты энергетических, финансовых и временных ресурсов. Кроме этого при добыче торфа в заявляемом изобретении может быть использована стандартная техника, не требуется применять специализированные для добычи торфа экскаваторы, машины и тракторы.

К положительным особенностям карьерной добычи торфа относятся также малые (5%) потери при добыче, минимальные пожарные и природоохранные риски, а также отсутствие необходимости рекультивации выработанных карьеров, поскольку после экскавации торфа на всю глубину происходит естественное повторное заболачивание и восстановление месторождения.

Заявляемая технология добычи кроме экологической безопасности имеет следующие дополнительные преимущества – добыча торфа производится с наименьшей влажностью в разрезе года, не требует значительных капитальных затрат на строительство летних проездов или дорог в условиях практически недоступной болотистой местности, затраты на осушение производственных площадей, в отличии от традиционных способов добычи торфа, отсутствуют. Добыча торфа в зимний период года даст возможность организации новых, недоступных до этого в весеннее-летне-осенний период года сырьевых баз.

Осуществление изобретения.

Изобретение работает следующим образом.

Пример 1.

При достижении глубины промерзания торфяной залежи не менее 30 см, выполняют освобождение поверхности торфяной залежи, поверхности для низкотемпературного выветривания фигур сушки, от снежного покрова бульдозером-болотоходом. Далее прямой экскавацией отбирают торф из залежи на глубине не менее 2,5 м, с влажностью 56 – 60%. Добытый кусковой торф складывают на волокуши или санные транспортные средства, с образованием фигур сушки, высотой не менее 2 м. Фигуры сушки вывозятся за пределы производственной площади, где подвергаются интенсивному низкотемпературному выветриванию, полимеризации и сублимационной сушке. Продолжительность сушки составляет 3 – 4 суток. Обезвоженный торф (фигуры сушки) с содержанием влаги 50% и менее транспортируют по зимнему снеговому проезду, без нарушений растительного покрова и почв, бульдозерами-болотоходами в сцепке с волокушами до места перегрузки, где перегружается в грузовой автомобиль и транспортируется до места переработки. При этом торф находится в криогенном, трехфазном состоянии – твердом, жидком и пластическо-цементирующем (лед).

Пример 2.

Поверхности торфяной залежи освобождают от снежного покрова, торф складывается на волокуши, вывозится, транспортируется, перегружается по приемам и операциям примера 1, но отбирают торф на глубине 1,5 м, с влажностью 87%. Продолжительность сушки составляет 19 – 22 суток. При отборе торфа с влажностью 87% продолжительность сушки возрастет в 5,5 – 6,3 раза, что снизит сроки и объемы сезонной добычи и переработки торфа.

Пример 3.

Поверхности торфяной залежи освобождают от снежного покрова, торф складывается на волокуши, вывозится, транспортируется, перегружается по приемам и операциям примеров 1 – 2, но отбирают торф на глубине 1 м, с влажностью 97%. Продолжительность сушки составляет 26 – 32 суток. При отборе торфа с влажностью 97% продолжительность сушки возрастет в 8 – 8,7 раза, что как и в примере 2 снизит сроки и объемы сезонной добычи и переработки торфа.

Пример 4.

Поверхности торфяной залежи освобождают от снежного покрова, торф отбирается, складывается на волокуши, вывозится, транспортируется, перегружается по приемам и операциям примера 2 с влажностью 87%, но сублимационная сушка производится до влажности 70%. Тогда продолжительность сушки снижается до 12 – 14 суток, однако при таком способе добычи существенно вырастут энергозатраты при переработке торфа, например при производстве торфяных топливных гранул.

Пример 5.

Поверхности торфяной залежи освобождают от снежного покрова, торф отбирается, складывается на волокуши, вывозится, транспортируется, перегружается по приемам и операциям примера 1 с влажностью 56 – 60%, но низкотемпературное выветривание и сублимационная сушка производятся до влажности 40%. С одной стороны при таком способе снизятся энергозатраты при переработке торфа, но продолжительность сублимационной сушки возрастет до 16 – 18 суток, что как и в примерах 2 и 3 снизит сроки и объемы сезонной добычи и переработки торфа.

Изобретение простое при осуществлении и может быть применено на существующей технике и оборудовании. Апробация разработанной технологии добычи торфа в зимний период на существующем месторождении торфа, предлагаемым способом, доказывает его практическую значимость.

Источники информации.

1. SU 38622, A1, опубл. 30.09.1934.

2. SU 1463924, A1, Бюл. № 9, опубл. 07.03.1989.

3. SU 1467191, A1, Бюл. № 11, опубл. 23.03.1989.

4. RU 2001275, С1, Бюл. № 37 – 38, опубл. 15.10.1993 (досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе, извещение опубликовано: 10.10.2000 г.).

Изобретение относится к добыче торфа, а именно к способу экскавации в зимний период торфяной залежи, находящейся в районах, недоступных для добывающей техники в весеннее-летне-осенний период года. Способ включает добычу торфа из залежи, формирование фигур сушки на основании транспортного средства, вывоз фигур сушки на площадку сушки. Добычу кускового торфа из залежи производят экскаватором при глубине отбора не менее 2,5 м и влажности торфа 56 – 60%, в волокуши или санные транспортные средства, образуя фигуры сушки высотой не менее 2 м, которые вывозят за пределы производственной площади на площадку сушки, где торф в фигурах сушки подвергают интенсивному низкотемпературному выветриванию и сублимационной сушке в течение 3–4 суток, а высушенный торф в фигурах сушки с содержанием влаги 50% и менее транспортируют до места перегрузки, где перегружают в грузовой автомобиль и транспортируют до места переработки. 5 пр.

Способ добычи торфа в зимний период, включающий добычу торфа из залежи, формирование фигур сушки на основании транспортного средства, вывоз фигур сушки на площадку сушки, отличающийся тем, что добыча кускового торфа из залежи производится экскаватором при глубине отбора не менее 2,5 м и влажности торфа 56–60% в волокуши или санные транспортные средства, образуя фигуры сушки высотой не менее 2 м, которые вывозятся за пределы производственной площади на площадку сушки, где торф в фигурах сушки подвергается интенсивному низкотемпературному выветриванию и сублимационной сушке в течение 3–4 суток, а высушенный торф в фигурах сушки с содержанием влаги 50% и менее транспортируют до места перегрузки, где перегружается в грузовой автомобиль и транспортируется до места переработки.