способ подготовки и активации вяжущего для твердеющей закладки и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ подготовки и активации вяжущего для твердеющей закладки, включающий накопление компонентов вяжущего, их дозирование и подачу в емкость для смешения и активации, отличающийся тем, что смешение и активацию компонентов вяжущего осуществляют циклично при одновременной дозированной их подаче в емкость с непрерывно движущейся водной или воздушной средой под давлением при влажности компонентов в последнем случае до 2 - 3% по массе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешение и активацию компонентов вяжущего проводят в водной среде с расходом воды, равным содержанию ее в твердеющей закладке, или воздушной среде с аэрированием компонентов вяжущего диспергированным воздухом с удельным расходом 3 - 5 м³/т, при этом выдачу вяжущего производят напорным потоком.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что компоненты вяжущего дозируют и накапливают порциями перед каждой подачей их в емкость для смешения и активации.

4. Устройство для подготовки и активации вяжущего для твердеющей закладки, включающее индивидуальные накопители компонентов вяжущего, дозаторы, емкость с крышкой и ротором для смешения и активации, загрузочные и разгрузочные патрубки емкости с запорной арматурой, отличающееся тем, что оно снабжено патрубком для подачи воды в емкость и аэратором, индивидуальные накопители расположены на крышке емкости над загрузочными патрубками, а разгрузочный патрубок расположен в боковой части емкости у днища.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что ротор для смешения и активации выполнен в виде рабочего колеса открытого типа, состоящего из бронедиска и закрепленных на нем радиальных лопаток, при этом лопатки изогнуты с образованием угла 30 - 35^o между плоскостями, проведенными через боковые стороны лопатки и ось вращения колеса, а внутренняя поверхность лопаток футерована, причем ротор имеет радиус бронедисков меньше 1/2 радиуса лопаток и количество закрепленных лопаток больше двух.

6. Устройство по пп.4 и 5, отличающееся тем, что аэратор выполнен в виде воздушного коллектора с радиальными патрубками-диспергаторами, расположенными у днища емкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для закладки выработанного пространства на подземных горных предприятиях и в шахтостроении.

Известны способа и устройство для подготовки и активации закладочной смеси. Способ включает накопление и дозирование вяжущего, смешение компонентов с затворителем с последующим вибрационным воздействием или доизмельчением крупной фракции цемента. Устройство включает транспортно-складское оборудование, струйный или двухвалковый смеситель и вибраторы на доставочном трубопроводе, обеспечивающем активацию (разжижение) смеси [1] Недостатками этих способа и устройства являются: проведение активации вяжущего при наличии мелкодисперсного заполнителя, при наличии глинистых материалов, угнетающих эффект гидратации цемента; использование кондиционного вяжущего (цемента) при расходе до 150-200 кг на 1 м³ смеси; непригодность способа при использовании полидисперсного заполнителя с крупными классами; неэффективность применения вибраторов на трубопроводах (как по надежности их работы, так и дороговизне); доизмельчение цемента требует специальной технологии.

Известны также способ и устройство для приготовления и активации вяжущего для твердеющей закладочной смеси. Способ включает накопление компонентов, дозирование и активацию за счет градиента скоростей смеси. Устройство включает корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, активатор турбинного типа со скоростью вращения активного органа в виде диска со штырями порядка 1500 об/мин [2] Недостатками этих способа и устройства являются: технологическая неприспособленность к приготовлению и активации сложного вяжущего; осуществление процесса "на проход", т. е. без возможности перемещения (усреднения) компонентов; быстрый износ корпуса и ротора; большой расход энергии.

Цель изобретения заключается в использовании различных клинкерных отходов промышленных производств в виде сложного вяжущего и снижении цемента в твердеющих закладочных смесях.

Поставленная цель заключается в том, что в способе подготовки и активации вяжущего для твердеющей закладки, включающем накопление компонентов вяжущего, их дозирование и подачу в емкость для смешения и активации, смешение и активацию компонентов вяжущего осуществляют циклично при одновременной дозированной их подаче в емкость с непрерывно движущейся водной или воздушной средой под давлением при влажности компонентов в последнем случае до 2-3% по весу. При этом смешение и активацию компонентов вяжущего производят в водной среде с расходом воды, равным содержанию ее в твердеющей закладке, или воздушной среде с аэрированием компонентов вяжущего диспергированным воздухом с удельным расходом 3-5 м³/т, при этом выдачу вяжущего производят напорным потоком. Кроме того, компоненты вяжущего дозируют и накапливают порциями перед каждой подачей их в емкость для смешения и активации.

Достигается это также тем, что устройство для осуществления способа подготовки и активации вяжущего для твердеющей закладки, включающее индивидуальные накопители компонентов вяжущего, дозаторы, емкость с крышкой и ротором для смешения и активации, загрузочные и разгрузочные патрубки емкости с запорной арматурой, снабжено патрубком для подачи воды в емкость и аэратором, индивидуальные накопители расположены на крышке емкости над загрузочными патрубками, а разгрузочный патрубок расположен в боковой части емкости у днища. При этом ротор для смешения и активации выполнен в виде рабочего колеса открытого типа, состоящего из бронедиска и закрепленных на нем радиальных лопаток, при этом лопатки изогнуты с образованием угла 30-35^о между плоскостями, проведенными через боковые стороны лопатки и ось вращения колеса, а внутренняя поверхность лопаток футерована, причем ротор имеет радиус бронедисков меньше 1/2 радиуса лопаток и количество закрепленных лопаток больше двух. Кроме того, аэратор выполнен в виде воздушного коллектора с радиальными патрубками-диспергаторами, расположенными у днища емкости.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1.

Способ осуществляют следующим образом.

На чертеже представлено устройство.

Оно включает корпус 1, в котором расположен ротор 2 с аэратором 3. Под корпусом размещены электродвигатель 4 и ременная передача 5. Сбоку днища корпуса расположены разгрузочный патрубок 6 с затвором 7, а на корпусе загрузочные патрубки 8 с накопителями 9 и затворами 10. Над корпусом расположен бункер 11, а сбоку корпуса труба 12. Ротор содержит лопатки 13 и опорный диск 14.

Способ и устройство работают в ПМК "Ачполиметалл". В бункерах 11 аккумулируют клинкерные отходы в составе: золы-уноса, цементная пыль и измельченные фосфорные шлаки; в 1 м³ закладочной смеси: золы 200 кг, цементной пыли 50 кг, шлаков 100 кг. При полезной емкости смесителя активатора 1,7 м³ в емкость объемом 3 м³ корпуса 1 из отрегулированных на указанные дозы накопителей 9 загружается в процессе четырех опорожнений накопителя 800 кг золы, 400 кг шлака и 200 кг цементной пыли. Загрузку ведут при непрерывном вращении ротора 2, который запускают перед компонентом. Эффект активации достигается за счет механического воздействия частиц друг на друга, взаимодействия с ротором и стенками корпуса, а для сухих материалов и за счет аэрации. Подача компонентов отдельными дозами способствует процессу их усреднения и активации. После достижения заданного объема загрузки производят окончательное его промешивание, а затем его выпуск. Подготовка порций производится в течение 5 мин. Выдачу вяжущего осуществляют при открытии затвора 7, который срабатывает в противофазе с нижними затворами 10 через заданный на подготовку порции интервал времени. Опорожнению смесителя способствует непрерывное вращение ротора и давление среды, которое выше атмосферного.

Устройство работает следующим образом. Регулирование скорости вращения осуществляют с помощью ременной передачи (сменой шкивов) при максимальной скорости вращения ротора до 720 об/мин. Для осуществления одного цикла подготовки порции сложного вяжущего производят срабатывание затворов по заданной программе. Скорости вращения подбирают для конкретных условий. Ротор для смешения и активации выполнен в виде рабочего колеса открытого типа с радиальными изогнутыми лопатками 13, расположенными под углом 30-35^о к горизонтальной оси вращения. Износ лопастей оказывается минимальным при указанных углах поворота лопаток. Упрочнению рабочего колеса служат футерование внутренних поверхностей радиальных лопаток и использование бронедисков 14, принимающих на себя наибольшее воздействие потока. Их радиус должен быть не более 1/4 или 1/2 радиуса лопаток, поскольку при большей их величине резко уменьшается площадь активного контакта лопаток со смесью. В устройстве предусмотрен воздушный коллектор 3 с радиальными патрубками-диспергаторами, расположенными в днище емкости корпуса 1. Аэрирование по опытам с цементом способствует расщеплению частиц на контактах их, особенно при слеживании, замедляющем и ослабляющем гидратацию вяжущего. В емкости поддерживают давление на 10-15% выше атмосферного.

Данные способ и устройство обеспечивает снижение расхода, а то и полную замену цемента наиболее дефицитного материала. Может быть сокращен расход цемента на 30 тыс. т в год.