Струнный классификатор Российский патент 2023 года по МПК B07B1/28 B01J2/18 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для классификации по крупности, как сухих, так и влажных материалов с орошением и может быть использовано в горнорудной, угольной промышленности и в других отраслях народного хозяйства. Устройство позволяет совмещать технологические задачи классификации по крупности и обогащению минералов по упругости в струнном модуле в режиме потока.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен струнный грохот, раскрыты в SU 778818 С1, опубл. 15.11.1980. Грохот содержит загрузочное и разгрузочное устройства, наклонный короб с гребенкой для крепления струнной просеивающей поверхности и вибратор направленного действия.

Недостатком раскрытого выше технического решения является низкая производительность просеивания из-за продольного направления передачи вибрации на сито, отсутствие кругового инерционного движения струн. Ограниченность продольными колебаниями сита, не позволяет совмещать процессы обогащения и классификации.

Кроме того, из уровня техники известен ударно-упругостный сепаратор раскрытый в RU 2609271 С1, опубл. 01.02.2017, прототип. Ударно-упругостный сепаратор для обогащения мелких классов угля сухим способом, имеющий раму, разгрузочное устройство продуктов обогащения, бункеры для продуктов обогащения. При этом сепаратор представляет собой двухстороннюю двухстадиальную роликовую систему вращающихся с определенной скоростью роликов, над которыми установлены по всей ширине отбойные плиты с зазорами, соответствующими крупности обогащаемого угля.

Недостатком раскрытого выше технического решения является наличие гумминизированного покрытия роликов, которое при изменении температуры окружающей среды и наличия на покрытии загрязнений, приводит к изменению коэффициента упругости покрытий и величину отскока, обеспечивающих снижение качества разделения.

В рассматриваемой ударно-упругостной системе, используется разно вариантность перераспределения кинетической энергии по контактной площади одной из плоскостей или гранью частицы по контактной площади деки, такое техническое решение снижает величину отскока частицы и соответственно селективные возможности технологии.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей заявленного изобретения является разработка устройства, которое позволяет совместить технологию классификации и обогащения в одном модуле в режиме потока, без потери производительности и качества рассева, а также получить обогащенный классифицированный материал на каждом модуле.

Техническим результатом изобретения является повышение качества обогащенного продукта.

Указанный технический результат достигается за счет того, что реализована возможность передачи сконцентрированной кинетической энергии в точке контакта с поверхностью инерционно движущихся по окружности струн с контактной точкой динамически движущейся частицы, что увеличивает в 3-5 раз эффективную селективность высоты отскока, в отличии от перераспределенной энергии динамического контакта по площади частицы и плоскости деки.

Струнный классификатор содержит последовательно установленные узел подачи сырья, модуль струнного классификатора, содержащий по крайней мере один вибрирующий наклонный лоток со струнными ситами, приемный бункер низкозольного продукта с дозирующим флажком, приемный бункер высокозольного продукта, при этом модуль струнного классификатора выполнен с возможностью увеличения амплитуды вибрации струн в конце последней трети сита по сравнению с первой третью сита и разделения надситового материала по зольности на основе различной высоты отскока.

Модули струнного классификатора расположены друг над другом.

Приемные бункеры низкозольного продукта и высокозольного продукта оснащены проходными весами.

Вибрирующий лоток со струнными ситами наклонен под углом 10-30° к горизонту.

Струнный классификатор содержит автоматическую систему управления (АСУ), выполненную с возможностью управления дозировкой подачи сырья, амплитуды вибрации модуля струнного классификатора и положения дозирующего флажка.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

Фиг. 1 - Заявленный струнный классификатор.

1 - узел подачи сырья; 2 - модуль струнного классификатора; 3 - вал дебалансов; 4 - приемный бункер низкозольного продукта; 5 - приемный бункер высокозольного продукта; 6 - проходные весы высокозольного продукта; 7- проходные весы низкозольного продукта; 8 - АСУ; 9 - блок управления двигателем транспортера; 10 - блок управления двигателем струнного модуля; 11 - сервопривод флажка.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Струнный классификатор содержит последовательно установленные узел (1) подачи сырья, модуль (2) струнного классификатора, содержащий по крайней мере один вибрирующий наклонный лоток со струнными ситами, приемный бункер (4) низкозольного продукта с дозирующим флажками, приемный бункер (5) высокозольного продукта, при этом модуль (2) струнного классификатора выполнен с возможностью увеличения амплитуды вибрации струн в конце последней трети сита по сравнению с первой третью сита и разделения надситового материала по зольности на основе различной высоты отскока.

Модули (2) струнного классификатора расположены друг над другом.

Приемный бункер (4) низкозольного продукта оснащен проходными весами (7) низкозольного продукта, а приемный бункер (5) высокозольного продукта оснащен проходными весами (6) высокозольного продукта.

Вибрирующий лоток со струнными ситами наклонен под углом 10-30° к горизонту.

Струнный классификатор содержит автоматическую систему управления (АСУ), выполненную с возможностью управления дозировкой подачи сырья, амплитуды вибрации модуля (2) струнного классификатора и положения дозирующего флажка.

Заявленный классификатор работает следующим образом. Для получения классифицируемого материала, например, угля фракции 2,5-6 мм, уголь после дробилки с размером частиц 0-6 мм порционно поступает в узел (1) подачи сырья, например, ленточный транспортер, в модуль (2) струнного классификатора, содержащий один вибрирующий наклонный лоток со струнными ситами, при этом расстояние между смежными струнами в зависимости от угла наклона сита, составляет 2,5-6 мм. По мере продвижения угля и пустой породы по вибрирующему лотку, уголь и пустая порода с размером частиц менее 2,5 мм просеивается в подситовое пространство и далее по индивидуальной транспортной схеме, поступает на магнитную сепарацию. Из-за снижения загруженности классифицированным материалом в конечной трети сита и разницы масс в начале и конце сита, амплитуда струн в конце сита, возрастает. Высвобожденная кинетическая энергия динамических колебаний и автоколебаний струн в конце сита, при соударении с частицами угля и пустой породы в зависимости от характеристик упругости и масс частиц, в равных долях энергия колебаний передается не одинаковым по плотности и массе частицам при точечном контакте частиц и поверхности струн, вызывая неодинаковую реакцию высоты отскока частиц. За счет не одинаковой зольности, подобного по размерам просеянного надситового материала, частицы с низкой зольностью обладают большей упругостью и отскакивают от струн выше, чем частицы с повышенной зольностью. Не одинаковая упругость, одинаковых по размерам частиц, позволяет сепарировать классифицируемый материал по высоте траекторий отскока, на низкозольный в верхней части траектории и высокозольный (в том числе пустую породу) в нижней части надситового пространства, отделяя более 50% угольного материала с товарной зольностью в приемный бункер (4) низкозольного продукта. Управляемое положение разделяющего флажка, позволяет регулировать поступление классифицируемых частиц (за счет перелета разделяющего флажка) в приемный бункер (4) низкозольного продукта, имеющих значения, близкие к материнским, или значения с приемлемой товарной зольностью, а также поступление классифицируемых частиц с повышенной зольностью, которые движутся по более низкой траектории и отскакивают от разделяющего флажка, попадая в приемный бункер (5) высокозольного продукта. Заявленное изобретение позволяет дополнительно к классификации материала осуществить его обогащение, обогащенный материал собирается в приемном бункере (4) низкозольного продукта. По окончанию классификации разделенные продукты в бункерах (4, 5) направляют по целесообразности на дальнейшие стадии обработки.

Для классификации горной массы на несколько фракций, например, 1,5-2,5 мм и 2,5-6,0 мм в модуле (2) струнного классификатора применяют два вибрирующих наклонных лотка со струнными ситами, установленных друг под другом. Процесс классификации идентичен процессу классификации с одним лотком, за исключением того, что материал с первого сита поступает в приемные бункера низкозольного и высокозольного продуктов фракции 2,5-6,0 мм, материал со второго сита поступают в соответствующие бункера низкозольного и высокозольного продуктов для фракции 1,5-2,5 мм, а подситовый материал 0-1,5 мм отправляется на магнитную сепарацию.

Низкозольный и высокозольный материал поступают через соответствующие приемные бункеры (4, 5) на соответствующие им проходные весы (6) высокозольного продукта и проходные весы (7) низкозольного продукта.

Данные с проходных весов (6, 7) позволяют регулировать величину отскока от сита частиц классифицируемого материала, т.к. величина отскока низкозольных и высокозольных частиц (при одинаковой крупности частиц, в частности, угля), находится в пределах 150-400 мм, при средней частоте колебаний струнного сита около 25 Гц, сечении струн 2 мм и усилии натяжки каждой из струн в пределах 10-100 кг. Величина натяжки струн зависит от индивидуальных физических свойств сырья (массы и упругости частиц), а также влияет на частотные характеристики сита и величину амплитудных колебаний.

При помощи АСУ (8) и сервопривод (11), который управляет углом наклона дозирующего флажка приемного бункера (4) низкозольного продукта, по сигналам с проходных весов (6, 7) осуществляют управление балансом масс высокозольного и низкозольного материала, поддерживая задачу, поставленную оператором к балансу качественных показателей низкозольного и высокозольного продукта (соотношения масс низкозольного и высокозольного продукта).

Контроль и управление процессами подачи, классификации и обогащения, рассчитывается в АСУ (8), за счет получения модулем АСУ данных вольт амперных характеристик от двигателей приводов подающего узла (1) подачи сырья, двигателя привода вала с дебалансами (3) и данных о балансах масс низкозольного и высокозольного продуктов с проходных весов (6, 7).

АСУ управляет дозировкой подачи сырья узла (1) подачи сырья на модуль классификации посредством управления АСУ через блок (9) управления двигателем транспортера на основе вольт-амперных характеристик, тем самым сырье с транспортера дозированно поступает на начальный участок сита, это позволяет организовать контролируемо не равномерную загрузку сырья по балансу масс в начале и конце сита. Контролируемо не равномерная загрузка сырья на сито необходима для стабилизации амплитудно-частотных характеристик струн в конце сита и управления двигателями сита и транспортера, по обратным вольт амперным характеристикам двигателей, передаваемым в АСУ.

Далее по ходу прохождения сырья по ситу, уровень сырья уменьшается, за счет просеивания мелких частиц. В последней трети сита, процесс просева мелких частиц завершается, амплитуда струн возрастает, из-за снижения загруженности сырьем. Вибрирующие струны последней трети сита, за счет кинетической избыточности динамических колебаний и автоколебаний, соударяясь с частицами угля и пустой породы в зависимости от характеристик упругости и масс частиц, передают не одинаковым по плотности и массе частицам, приблизительно одинаковую кинетическую энергию.

Баланс масс в начале и конце сита - критично влияющий на амплитуду высоты отскока частиц, в том числе поддерживается за счет контроля датчиками тока в цепи двигателя привода вала (3) дебалансов струнного модуля, управляя оборотами двигателя через блок управления двигателем струнного модуля, что позволяет регулировать амплитуду колебаний вибрирующего лотка со струнными ситами.

Контроль динамики колебаний тока в цепи двигателя привода вала (3) дебалансов струнного модуля совместно с проходными весами, позволяет корректировать амплитудно-частотные характеристики струнного сита по обратной связи с проходными весами (6, 7) для поддержки заданных оператором через АСУ (8) качественных показателей низкозольного и высокозольного материала. Контролируемое АСУ (8) управление частотными и соответственно амплитудными характеристиками сита в пределах 1500 об/мин ±20% по данным вольт амперных характеристик двигателей приводов подающего транспортера, двигателя привода дебалансов струнного модуля, положения дозирующего флажка, регулирующего балансы потоков, данных проходных весов, необходимо для стабилизации заданного оператором качества продуктов рассева, при не штатной разбалансировке массы сырья в начале и конце сита.

Архивация данных в АСУ вольт амперных характеристик двигателей приводов - подающего транспортера, двигателя привода дебалансов струнного модуля, данных проходных весов, положения дозирующего флажка, поддерживающего по заданию оператора, балансы потоков низкозольного и высокозольного продуктов и результаты аналитических исследований в лаборатории низкозольного и высокозольного продуктов, позволяют создавать аналитические продукты в виде алгоритмов, для получения из конкретного сырья, качественных товарных продуктов с заранее спрогнозированными параметрами вольт амперных характеристик двигателей, углов наклона дозирующего флажка и балансов масс товарных продуктов.

Как показали эксперименты, заявленное изобретение позволило совместить процессы классификации и обогащения в режиме потока классов 0-13 мм и обеспечить повышение качества обогащенного продукта (низкозольного), а именно получить более 50% низкозольного товарного продукта от исходной массы на этапе классификации.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как оно раскрыто в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для классификации по крупности как сухих, так и влажных материалов с орошением, и может быть использовано, например, в горнорудной и угольной промышленности. Струнный классификатор содержит последовательно установленные узел подачи сырья, модуль струнного классификатора, содержащий по крайней мере один вибрирующий наклонный лоток со струнными ситами, приемный бункер низкозольного продукта с дозирующим флажком, приемный бункер высокозольного продукта. При этом модуль струнного классификатора выполнен с возможностью увеличения амплитуды вибрации струн в конце последней трети сита по сравнению с первой третью сита и разделения надситового материала по зольности на основе точечной передачи кинетической энергии от струн к частице при динамическом контакте частиц с точечной поверхностью, инерционно движущихся по окружности струн. Техническим результатом является повышение качества обогащенного продукта. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Струнный классификатор, содержащий последовательно установленные узел подачи сырья, модуль струнного классификатора, содержащий по крайней мере один вибрирующий наклонный лоток со струнными ситами, приемный бункер низкозольного продукта с дозирующим флажком, приемный бункер высокозольного продукта, при этом модуль струнного классификатора выполнен с возможностью увеличения амплитуды вибрации струн в конце последней трети сита по сравнению с первой третью сита и разделения надситового материала по зольности на основе точечной передачи кинетической энергии от струн к частице при динамическом контакте частиц с точечной поверхностью, инерционно движущихся по окружности струн.

2. Струнный классификатор по п. 1, отличающийся тем, что вибрирующие лотки расположены друг над другом.

3. Струнный классификатор по п. 1, отличающийся тем, что приемные бункеры низкозольного продукта и высокозольного продукта оснащены проходными весами.

4. Струнный классификатор по п. 1, отличающийся тем, что вибрирующий лоток со струнными ситами наклонен под углом 10-30° к горизонту.

5. Струнный классификатор по п. 1, отличающийся тем, что содержит автоматическую систему управления, выполненную с возможностью управления дозировкой подачи сырья, амплитудой вибрации модуля струнного классификатора и положения дозирующего флажка.