EA012671B1

EA012671B1 - Способ и система для сбора мелочи утяжелителя

Info

Publication number: EA012671B1
Application number: EA200701079A
Authority: EA
Inventors: Нил Браун; Мукеш Капила
Original assignee: Эм-Ай Эл. Эл. Си.
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2006-01-30
Publication date: 2009-12-30
Also published as: NO335679B1; NO20073897L; EP1843853A4; CA2595217C; US20060169809A1; BRPI0607290A2; US7370820B2; WO2006083757A3; EA200701079A1; MX2007009117A; WO2006083757A2; CA2595217A1; EP1843853A2; AR059110A1; EP1843853B1

Abstract

Способ для сбора мелочи утяжелителя включает измельчение утяжелителя в мельнице на множество частиц, классификацию частиц по размеру для извлечения частиц, имеющих размер частиц меньше, чем допустимый максимальный диаметр, повторную классификацию частиц по размеру для извлечения частиц, имеющих размер частиц меньше, чем допустимый минимальный диаметр, сбор частиц, имеющих размер частиц между стандартными допустимыми минимальным и максимальным размерами, и сбор частиц, имеющих размер частиц меньше, чем допустимый минимальный диаметр. Система для сбора мелочи утяжелителя содержит мельницу для уменьшения размера частиц утяжелителя, первый классификатор для извлечения частиц, имеющих размер частиц меньше, чем допустимый максимальный диаметр, второй классификатор для извлечения частиц, имеющих размер частиц меньше, чем допустимый минимальный диаметр, место сбора мелких частиц и место сбора крупных частиц.

Description

Предпосылки создания изобретения

Для увеличения плотности жидкостей в стволах скважин используют разнообразные материалы. Жидкости в стволах скважин используют для обеспечения устойчивости ствола скважины и регулирования потока газа, нефти или воды из пласта для предотвращения, например, вытекания или выброса пластовых текучих сред или разрушения самого пласта. Обычные утяжелители, как например, порошкообразные бариты и карбонаты кальция (Й50 10-30 мкм), будут осаждаться за минуты на несколько дюймов, когда они смешаны с жидкостью-носителем, как например, водой или нефтью. Это можно предсказать, главным образом, по закону Стокса. Следовательно, для суспендирования частиц утяжелителя может быть использован загуститель, как например, бентонит или растворимый полимер типа ксантановой камеди с целью увеличения вязкости жидкости-носителя. Однако с добавлением больше загустителя для увеличения стабильности суспензии ненадлежаще увеличивается вязкость жидкости (пластическая вязкость), которая среди других механических свойств жидкости приводит к пониженной способности к перекачиванию.

Осаждение измельченных утяжелителей приобретает более важное значение в стволах скважин, пробуренных под большими углами от вертикали. Например, осаждение на один дюйм может привести к образованию непрерывного столба жидкости с пониженной плотностью вдоль верхней части стенки ствола скважины. Такие скважины с большим углом наклона часто бурят на большие расстояния для получения доступа к отдаленным частям нефтеносного пласта. В этом случае становится даже более важным сведение до минимума пластической вязкости бурового раствора для уменьшения потерь давления по длине ствола скважины. Это также имеет важное значение в глубоких скважинах высокого давления, где в стволах скважин требуются высокоплотные жидкости. Высокие вязкости могут привести к увеличению эффективной плотности, вызываемому циркулирующей жидкостью у пласта и являющемуся причиной падения давления выше рассматриваемого места, или эквивалентной плотности. Такие высокие вязкости могут привести к нарушению эксплуатационных качеств пласта и потерям текучей среды.

Согласно обычной точке зрения уменьшение размера частиц в буровых растворах привело бы к нежелательному увеличению вязкости. Однако, как было определено, очень тонкоизмельченные частицы (й50<2 мкм и й50<4 мкм), покрытые дефлоккулянтом или диспергатором, образовывали суспензии или шламы, которые уменьшали осаждение, при этом диспергант регулировал взаимодействия между частицами, что давало более низкие реологические профили. Таким образом, сочетание мелкого размера частиц и регулирования коллоидных взаимодействий обеспечивало достижение двух целей - более низкой вязкости и минимального осаждения.

До сих пор такие тонкоизмельченные покрытые частицы производили, используя мельницы с перемешиваемыми мелющими телами. Однако, как известно, такие тонкоизмельченные частицы являются естественным, хотя и нежелательным, побочным продуктом обычного производства утяжелителя по стандартам Американского нефтяного института (АНИ). Согласно действующим стандартам АНИ частицы, имеющие эффективный диаметр менее 6 мкм и известные также как «мелочь», могут составлять не более 30 вес.% всего утяжелителя, добавляемого к буровому раствору. Таким образом, хотя и является приемлемым иметь мелкие частицы в утяжелителе, предпочитается, чтобы относительное количество таких частиц было сведено до минимума. Было бы полезно производить утяжелитель по стандартам АНИ таким образом, чтобы собирать значительное количество мелких частиц, образующихся во время этого производства, для использования в другом продукте, в котором желательны такие мелкие частицы.

На фиг. 1 показан график распределения по размеру частиц баритового утяжелителя по стандартам АНИ, произведенного при типичном процессе. Как можно видеть в кружке 600, почти треть частиц имеет размер менее 6 мкм. При тщательном рассмотрении этого графика специалист в данной области техники может увидеть, что частицы размером менее 4 мкм составляют около 18% барита по стандартам АНИ, произведенного в этом конкретном случае. Таким образом, существует процентное содержание барита, которое пригодно в альтернативных буровых растворах, если мелкие частицы отделены от барита по стандартам АНИ. Такое отделение одновременно улучшило бы качество барита по стандартам АНИ, так как существование таких мелких частиц нежелательно в обычным буровых растворах.

Концентрация мелочи при обычных случаях бурения без отклонения ствола скважины создает проблемы. Увеличение мелочи приводит к увеличению расхода химических веществ для чистых буровых растворов, нежелательным реологическим свойствам во время бурения, увеличенному поглощению бурового раствора и к повышенным требованиям к механическому разделительному оборудованию и степени разбавления во время бурения. Это является общим для растворов как на водной основе, так и на нефтяной или синтетической основе. Следовательно, удаление мелочи является желательным. При такой низкой концентрации мелочи могли уменьшиться затраты на бурение, увеличиться скорость проходки скважины, уменьшиться случаи торможения и заклинивания трубы в скважине.

На фиг. 2 изображен обычный процесс 500 производства утяжелителя товарного сорта. Утяжелителем товарного сорта является утяжелитель, в котором максимальное содержание частиц размером менее 6 мкм составляет 30 вес.%, а максимальное содержание частиц остатка размером более 75 мкм составляет 3%. Минимальный эффективный диаметр, который допускается стандартами АНИ для частиц утяжелителя, далее будет называться «минимальным допустимым диаметром». Максимальный эффективный

- 1 012671 диаметр, который допускается стандартами АНИ для частиц утяжелителя, далее будет называться «максимальным допустимым диаметром». Как будет понятно, минимальный и максимальный допустимые диаметры определяются стандартами АНИ и не отражают пределы контроля, определяемые статистическим контролем технологического процесса.

На стадии 510 предварительного дробления сравнительно большие куски утяжелителя, обычно барита или карбоната кальция, подают в дробилку первичного дробления для уменьшения размера более крупных кусков и, тем самым, получения более однородных по размеру частиц, подаваемых к последующим процессам. Частицы, поступающие из дробилки первичного дробления, измельчают в мельнице на стадии 520. Для снижения влажности и еще большего уменьшения размера частиц утяжелителя используют тепло и дополнительные дробильные устройства. В дробилке вторичного дробления обычно используют тяжелые валки, которые измельчают утяжелитель у наружной стенки дробилки.

Измельченный утяжелитель классифицируют по размеру 530 в классификаторе в мельнице. Частицы, которые имеют размер, превышающий допустимый максимальный размер, остаются в мельнице для дополнительного измельчения на стадии 520. Частицы, которые меньше максимального размера, установленного для утяжелителя товарного сорта, из классификатора мельницы выгружают в циклон на стадии 540. Утяжелитель, входящий в циклон, имеет сравнительно низкую концентрацию частиц меньше номинального размера, известных как «мелочь».

В циклоне более крупные и более тяжелые частицы падают на дно циклона, где имеются вращающийся воздушный затвор, двойные перекидные шиберы или другие средства для выгрузки заданных количеств частиц утяжелителя на стадии 550, отделенных в циклоне. Некоторое количество мелких частиц меньше номинального размера или мелочь уносится к дну циклона более крупными частицами, к которым они прикреплены, или отдельно падает туда. Заданные количества утяжелителя выпускают из циклона внасыпную к конвейерной ленте или периодически, как например, посредством вращающегося затвора, или тогда, когда количество утяжелителя приобретает достаточный вес, как например, тот, который необходим для открывания двойных перекидных шиберов.

Большинство мелких частиц воздушными потоками уносится из циклона в тканевый рукавный фильтр, а не падает на дно циклона. Рукавный фильтр содержит ряд рукавных фильтровальных элементов, которые отфильтровывают мелкие частицы от воздуха, отводимого затем из технологического процесса, посредством чего происходит улавливание мелких частиц 560. Рукавные фильтровальные элементы заданными интервалами подвергают действию резкой силы, которая вызывает встряхивание уловленных на них мелких частиц к дну рукавного фильтра и на конвейерную ленту на стадии 570. Время приложения силы, необходимой для стряхивания мелких частиц, согласовано с выпуском более крупных частиц из циклона для обеспечения того, чтобы в общем количестве частиц утяжелителя - крупных и мелких - приемлемые мелкие частицы содержались до допустимого предела.

Подача более крупных частиц утяжелителя, выгружаемых на конвейер, составляет большую часть общей подачи частиц на конвейер, в то время как подача мелких частиц на конвейер составляет по массе очень небольшой процент от общей подачи частиц на конвейер. Хотя желательно исключить мелочь из утяжелителя товарного сорта, удаление мелочи прежде представляло собой экологическую и экономическую проблему. Утяжелитель товарного сорта, выпускаемый на конвейер, и мелочь, выпускаемую на конвейер, смешивают и транспортируют на стадии 580 к месту упаковывания, где их упаковывают на стадии 590 для распределения.

По мере того как открываются возможности по промышленному применению мелочи, рассматриваются технологические процессы получения мелочи из утяжелителя товарного сорта или необработанного утяжелителя. Учитывая тот факт, что мелкие частицы создаются на части технологического процесса при измельчении в мельнице и упаковывании утяжелителя товарного сорта, то было бы усовершенствованием, если можно было бы модифицировать существующие технологические процессы и оборудование так, чтобы собирать большинство мелких частиц из процесса производства утяжелителя товарного сорта, при этом производя продуктовый утяжелитель высшего качества, имеющий низкое содержание мелочи, вместо повторного ввода мелочи в утяжелитель товарного сорта.

Сущность изобретения

Заявленное изобретение в одном аспекте, в общем, направлено на способ сбора мелочи из процесса производства утяжелителя товарного сорта. Способ включает в себя измельчение в мельнице утяжелителя на множество частиц утяжелителя и затем классификацию по размеру частиц утяжелителя. Частицы, которые меньше допустимого максимального размера, выгружают в циклон, где часть частиц утяжелителя, имеющих размер меньше допустимого минимального диаметра для утяжелителя товарного сорта, удаляют центробежным способом из выгруженных частиц утяжелителя. Эти мелкие частицы утяжелителя или мелочь - смешивают в контролируемом соотношении с оставшимся утяжелителем. Смешанный утяжелитель направляют во второй классификатор, где его затем классифицируют второй раз для отделения крупнозернистой фракции от мелкозернистой фракции. Мелкозернистую фракцию улавливают в рукавном фильтре и периодически выпускают к месту сбора мелких частиц. Более 98% частиц в мелкозернистой фракции имеют размер частиц меньше допустимого минимального диаметра для утяжелителя товарного сорта. Крупнозернистую фракцию, выпускаемую из второго классификатора, собирают в мес

- 2 012671 те сбора крупных частиц. Менее 15% частиц в крупнозернистой фракции имеют размер меньше, чем допустимый минимальный диаметр для утяжелителя товарного сорта.

Крупнозернистая фракция может быть упакована для использования в качестве продуктового утяжелителя высшего качества. Аналогично этому мелкозернистая фракция может быть упакована для дальнейшей переработки или использования.

Отделенные более крупные частицы из циклона могут быть непосредственно собраны с удаленными в циклоне частицами утяжелителя, имеющими размер частиц меньше, чем допустимый минимальный диаметр для утяжелителя товарного сорта, и направляемыми во второй классификатор. Эти мелкие частицы могут содержать неотделенные крупные частицы, которые отделяют во втором классификаторе и собирают. Мелкозернистая фракция из второго классификатора может быть уловлена во втором рукавном фильтре и периодически выпускаться к месту сбора мелочи.

При альтернативном способе утяжелитель измельчают в мельнице и классифицируют по размеру первый раз, чтобы удерживать крупные частицы в мельнице и выгружать частицы, которые меньше, чем допустимый максимальный диаметр. Частицы, которые меньше, чем допустимый максимальный диаметр, снова классифицируют по размеру на крупнозернистую фракцию и мелкозернистую фракцию. Мелкозернистая фракция, которая содержит частицы, которые меньше допустимого минимального диаметра, направляют в высокоэффективный циклон, а особо мелкие частицы, имеющие размер меньше, чем заданный минимальный размер частиц для мелкозернистой фракции, улавливают в рукавном фильтре. Отделенную в циклоне мелкозернистую фракцию собирают для дальнейшего использования или переработки. Особо мелкие частицы могут быть контролируемым образом введены обратно в мелкозернистую фракцию так, чтобы отношение особо мелких частиц к мелким частицам находилось в заданных пределах. Крупнозернистую фракцию, частицы которой имеют диаметр в пределах между стандартным допустимым минимумом и стандартным допустимым максимумом, выгружают из второго классификатора к месту сбора крупных частиц.

В другом аспекте заявленное изобретение касается системы, которая во время производства утяжелителя товарного сорта применяется для сбора мелочи утяжелителя для ее дальнейшего использования, содержит мельницу, первый классификатор, циклон, второй классификатор и место сбора мелкозернистой фракции.

Мельница уменьшает частицы утяжелителя до размера частиц меньше, чем допустимый максимальный диаметр. Первый классификатор отделяет частицы утяжелителя, имеющие размер частиц меньше, чем допустимый максимальный диаметр, и направляет их ко второму классификатору.

Циклон отделяет более крупные частицы от мелких частиц и выпускает более крупные частицы к месту сбора или к транспортному устройству. Мелкие частицы улавливают в рукавном фильтре и периодически выпускают непосредственно ко второму классификатору или к транспортному устройству, где более крупные и более мелкие частицы смешивают в заданных пропорциях.

Второй классификатор отделяет мелкозернистую фракцию от крупнозернистой фракции. Мелкозернистая фракция содержит частицы утяжелителя, имеющие размер частиц меньше, чем допустимый минимальный диаметр. Мелкозернистую фракцию собирают для дальнейшего использования. Крупнозернистую фракцию, содержащую те частицы, размер которых находится в пределах между стандартными допустимыми минимальным и максимальным диаметрами, собирают для упаковывания.

Перед мельницей может быть помещена дробилка предварительного дробления для уменьшения кусков утяжелителя до кусков, меньших, более однородных размеров, подлежащих введению в мельницу.

Другие аспекты и преимущества заявленного изобретения будут очевидны из последующего описания и прилагаемой формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 изображает график распределения частиц по размеру для баритового утяжелителя по стандартам АНИ;

фиг. 2 - блок-схему последовательности стадий известного способа производства утяжелителя, используемого в буровом растворе;

фиг. 3 - блок-схему последовательности стадий способа сбора мелочи утяжелителя из производственного процесса;

фиг. 4 - блок-схему последовательности стадий альтернативного способа сбора мелочи утяжелителя из производственного процесса;

фиг. 5 - схему расположения оборудования для сбора мелочи утяжелителя из производственного процесса;

фиг. 6 - альтернативную схему расположения оборудования для сбора мелочи утяжелителя из производственного процесса;

фиг. 7 - альтернативную схему расположения оборудования для сбора мелочи утяжелителя из производственного процесса.

Подробное описание изобретения

Заявленное изобретение относится к сбору фракции мелочи утяжелителя из процесса производства утяжелителя товарного сорта. На фиг. 3 изображен первый способ 100 сбора мелочи.

- 3 012671

Способ 100 содержит стадию 110 измельчения в мельнице, на которой куски утяжелителя измельчают в мельнице на множество частиц 112 утяжелителя. На более поздней стадии эти частицы утяжелителя будут классифицированы по размеру диаметра частиц, который далее называется «размером частиц». Таким образом, на стадии 110 измельчения в мельнице добавляют в мельницу - либо периодически, либо непрерывно - утяжелитель для замещения частиц утяжелителя, отделенных классификатором.

Куски утяжелителя, вводимые на стадии 110 измельчения в мельницу, вначале могут быть подвергнуты предварительному дроблению на стадии 105. На стадии предварительного дробления утяжелитель разбивают на куски 107 утяжелителя, которые могут быть транспортированы и поданы в мельницу. Благодаря предварительному дроблению утяжелителя куски 107 утяжелителя, вводимые в мельницу, могут иметь более однородный размер, чем если бы утяжелитель не подвергался предварительному дроблению, что обеспечивает более эффективную стадию 110 измельчения в мельнице.

На стадии 120 классификации частицы 112 утяжелителя разделяют на менее крупные частицы 122 утяжелителя, имеющие размер частиц менее допустимого максимального размера, и более крупные частицы 124, которые остаются на стадии 110 измельчения в мельнице. Более крупные частицы 124 продолжают оставаться на стадии 110 измельчения в мельнице до тех пор, пока частицы 124 не будут достаточно уменьшены по размеру, чтобы быть классифицированы как менее крупные частицы 122.

Менее крупные частицы 122 утяжелителя выгружают в циклон на стадии 125. Затем менее крупные частицы 122 утяжелителя разделяют в циклоне по размеру на стадии 130, при этом более легкие, мелкие частицы 134 утяжелителя уносятся в рукавный фильтр, а более тяжелые частицы 132 утяжелителя падают на дно циклона. Большинство более тяжелых частиц 132 утяжелителя имеют размер частиц, превышающий допустимый минимальный диаметр, и менее допустимого максимального диаметра. Большинство мелких частиц 134 утяжелителя имеют размер менее допустимого минимального диаметра. Как понятно специалистам в данной области техники, некоторое количество мелких частиц утяжелителя может быть прикреплено к более крупным частицам 132 утяжелителя или в противном случае направлено к дну циклона вместе с более крупными частицами 132 утяжелителя.

В первом варианте осуществления способа более крупные частицы 132 утяжелителя могут быть периодически выгружены к шнеку или другому транспортному устройству на стадии 150. Затем транспортируемые частицы 152 утяжелителя направляют к классификатору на стадии 170.

Мелкие частицы 134, отделенные в циклоне, улавливают в рукавном фильтре на стадии 140. Уловленные мелкие частицы 142 утяжелителя периодически выпускают на стадии 160 к транспортному устройству. Транспортируемые мелкие частицы 162 утяжелителя добавляют к транспортируемым частицам 152 утяжелителя. Когда выпущенные мелкие частицы 162 усилителя смешивают на транспортном устройстве с крупнозернистыми частицами 152, то, как понятно специалистам в данной области техники, количество мелких частиц утяжелителя, присутствующих в смеси, находится в пределах требований стандарта АНИ или сходного стандарта на утяжелитель, а именно, мелкие частицы 162 утяжелителя составляют менее 30 вес.% смеси 172.

Затем смесь 172 из мелких частиц утяжелителя и крупных частиц утяжелителя подвергают разделению в дополнительном классификаторе, где второй раз классифицируют на стадии 180 частицы на мелкозернистую фракцию 184 и крупнозернистую фракцию 182. В общем, частицы в крупнозернистой фракции 182 имеют размер частиц больше, чем допустимый минимальный диаметр, в то время как частицы в мелкозернистой фракции 184 имеют размер частиц меньше, чем допустимый минимальный диаметр.

Мелкозернистую фракцию 184 собирают на стадии 190 в месте сбора мелочи, в то время как крупнозернистую фракцию 182, которая имеет мелочь в количестве достаточно меньше максимума, установленного стандартом АНИ, собирают отдельно и собранный крупнозернистый утяжелитель на стадии 195 упаковывают. На второй стадии классификации крупнозернистая фракция 182 предпочтительно содержит не более 15% неотделенной мелкозернистой фракции 184. Кроме того, мелкозернистая фракция 184 предпочтительно содержит не более 2% неотделенной крупнозернистой фракции 182.

При втором варианте осуществления способа, также показанном на фиг. 3, отделенные в циклоне крупные частицы 132' утяжелителя собирают вместо того, чтобы транспортировать и смешивать с мелкими частицами утяжелителя. Собранные крупные частицы утяжелителя могут быть упакованы на стадии 195. Упакованный крупнозернистый продуктовый утяжелитель будет иметь меньше мелочи в процентах от веса, чем стандартный продуктовый утяжелитель, производимый согласно известному способу, потому что мелкозернистую фракцию утяжелителя не будут периодически вводить обратно в крупнозернистую фракцию утяжелителя. Таким образом, производится продуктовый утяжелитель более высокого качества, имеющий меньше мелочи.

При третьем варианте осуществления способа 200, показанном на фиг. 4, утяжелитель измельчают в мельнице на стадии 210 до стандартного размера. Может быть также включена стадия 205 предварительного дробления для уменьшения размера кусков 207 утяжелителя, которые подают в мельницу. Измельченные в мельнице частицы 212 утяжелителя классифицируют по размеру на стадии 220, при этом частицы, размер которых больше максимального допустимого размера 224, остаются в мельнице для дальнейшего измельчения 210. Менее крупные частицы 227 из классификатора мельницы направляют к ста- 4 012671 дии второй классификации на стадии 230. На стадии 230 второй классификации менее крупные частицы 222 снова классифицируют, причем на этот раз в соответствии с минимальным размером. В общем, крупнозернистую фракцию 232, имеющую размер частиц больше, чем допустимый минимальный диаметр, отделяют от мелкозернистой фракции 234, имеющей размер частиц меньше, чем допустимый минимальный диаметр.

На стадии 230 второй классификации крупнозернистая фракция 232 предпочтительно содержит не более 15% неотделенной мелкозернистой фракции 234. Кроме того, мелкозернистая фракция 234 предпочтительно содержит не более 2% неотделенной крупнозернистой фракции 232. Таким образом, стадия 230 второй классификации приводит к получению крупнозернистой фракции 232, удовлетворяющей техническим условиям Американского нефтяного института даже без дополнительного удаления части мелкозернистой фракции 234.

Может быть включена стадия 225 подачи по объему, чтобы вводить менее крупные частицы 222 в стадию 230 второй классификации. На стадии 225 подачи по объему менее крупные частицы 222 выпускают к стадии 230 второй классификации при контролируемом расходе, равном расходу, при котором второй классификатор эффективно работает и имеет размер ошибки относительно классификации, который равен или меньше обсуждавшегося ранее размера ошибки из-за неполной классификации.

Из стадии 230 второй классификации мелкозернистую фракцию 234 направляют к высокоэффективному циклону, где улавливают на стадии 250 и временно накапливают мелочь утяжелителя. Способом, сходным со способом работы ранее описанного циклона, периодически выпускают на стадии 245 уловленную мелкозернистую фракцию 252. Фракция особо мелких частиц 254 не осаждается на дно высокоэффективного циклона, а направляется в рукавный фильтр, где улавливают на стадии 270 особо мелкие частицы. Уловленные особо мелкие частицы 272 можно собирать отдельно или периодически выпускать на стадии 280 и смешивать с мелкозернистой фракцией, периодически выпускаемой из высокоэффективного циклона. Мелкозернистую фракцию и особо мелкие частицы затем собирают на стадии 240 для дальнейшей переработки.

Часть особомелкозернистой фракции 272, уловленная в рукавном фильтре на стадии 270 фильтрования, проходит стадию 271 периодического выпуска. На стадии выпуска 271 большую часть уловленной особомелкозернистой фракции 272 удаляют из фильтра и направляют к месту сбора мелочи на стадии 240. Такое удаление обычно осуществляют приданием фильтру резкого линейного движения для встряхивания мелких частиц с фильтровальных элементов. Частицы обычно падают в бункер под фильтровальными элементами и затем направляются к месту сбора. Удаление мелкозернистой фракции 272 из рукавного фильтра может быть осуществлено другими средствами, как например, вакуумом, а также другими видами движения, придаваемыми к фильтровальным элементам, чем то, которое было описано ранее.

После стадии 230 второй классификации крупнозернистая фракция 232 и небольшая часть неотделенной мелкозернистой фракции 234 проходят стадию 260 выгрузки. На стадии 260 выгрузки крупнозернистую и неотделенную мелкозернистую фракции 232 и 234 выпускают на транспортное устройство. Фракцию 252 можно выпускать на конвейер периодически или непрерывно.

Выгруженную крупнозернистую фракцию 262 затем упаковывают на стадии 265 упаковывания. Такое упаковывание можно осуществлять в любые средства, пригодные для хранения и транспортировки частиц утяжелителя. Необходимо еще раз отметить, что частицы утяжелителя, упакованные на этой стадии 265, содержат по меньшей мере 85% частиц утяжелителя, размер которых находится в пределах между допустимым минимальным диаметром и допустимым максимальным диаметром. Менее 15% частиц утяжелителя имеют размер частиц меньше, чем допустимый минимальный диаметр.

На фиг. 5-7 изображены технологические схемы системы 300, 400 для сбора мелочи утяжелителя для ее дальнейшего использования. В каждой технологической схеме система 300, 400 для сбора мелочи из процесса производства утяжелителя товарного сорта содержит мельницу 310, 410, первый классификатор 320, 420, второй классификатор 380, 430 и место 390, 444 для сбора мелкозернистой фракции.

Как показано на фиг. 5, в первой технологической схеме системы 300 мельница 310 служит для уменьшения размера частиц утяжелителя, поступивших в нее. В мельнице 310 частицы утяжелителя уменьшают в размере так, что диаметр частиц или размер частиц становится меньше допустимого максимального диаметра. Частицы избыточного размера, которые еще недостаточно измельчены, чтобы достигать максимального допустимого размера частиц, оставляют в мельнице 310 и продолжают измельчать до тех пор, пока размер частиц не станет равным допустимому максимальному диаметру или меньше его.

Мельница 310 может быть любого типа, позволяющего достаточно уменьшать размер частиц. Для выполнения такого уменьшения размера частиц особенно подходящими оказались валковые мельницы.

Дробилка 305 для предварительного дробления может быть помещена до мельницы 310 для уменьшения размера кусков утяжелителя до более однородного размера и для увеличения производительности мельницы 310.

Первый классификатор 320 питается непосредственно из мельницы 310 и обычно выполнен за одно целое с мельницей 310. Первый классификатор 320 отделяет частицы утяжелителя, имеющие размер час

- 5 012671 тиц меньше, чем допустимый максимальный диаметр, от частиц утяжелителя избыточного размера. Этот стандарт может быть предписан организацией по стандартизации. Как отмечалось ранее, частицы утяжелителя избыточного размера остаются в мельнице 310 для дополнительного измельчения.

Частицы, которые имеют размер частиц, равный допустимому максимальному диаметру или меньше его, из первого классификатора 320 направляют к циклону 330. В циклоне 330 частицы подвергаются действию больших центробежных сил, в результате чего более тяжелые частицы осаждаются на дно циклона 330, в то время как мелкие частицы потоками воздуха уносятся в первый рукавный фильтр 340.

Частицы, которые осаждаются на дно циклона 330, являются, в основном, теми частицами, которые имеют размер частиц между допустимыми минимальным и максимальным размерами. Однако некоторое количество мелких частиц также уносится к дну циклона 330 или прикрепляется к более тяжелым частицам, которые осаждаются на дно циклона. Дно циклона 330 может быть снабжено вращающимся воздушным затвором или двойным перекидным шибером 350 для периодического выпуска осажденных частиц на транспортное устройство 370.

Мелкие частицы, которые унесены в первый рукавный фильтр 340, улавливаются расположенными в нем рукавными фильтровальными элементами 342. Эти фильтровальные элементы 342 периодически подвергают действию резкой, внезапной силы, что тем самым приводит к стряхиванию мелких частиц с поверхности фильтровальных элементов. Мелкие частицы могут быть снова введены в более крупные частицы на транспортном устройстве 370. Такое повторное введение мелких частиц регулируют таким образом, чтобы общее количество мелких частиц в смеси мелких и крупных частиц находилось в пределах заданных стандартов.

Смесь частиц на конвейере 370 вводят во второй классификатор 380. Из второго классификатора 380 мелкозернистую фракцию, которая содержит не более 2% частиц, имеющих размер больше, чем допустимый минимальный размер, направляют во второй рукавный фильтр 385. Мелкозернистая фракция затем может быть выпущена из второго рукавного фильтра 385 таким же самым образом, каким выпускают мелкие частицы из первого рукавного фильтра 340, и собрана в месте 390 сбора мелочи.

Из второго классификатора 380 крупнозернистую фракцию, которая содержит не более 15% частиц, имеющих размер меньше, чем допустимый минимальный размер частиц, направляют к месту 395 сбора крупнозернистой фракции, где она может быть упакована.

Как показано на фиг. 6, во второй технологической схеме системы 300 первый классификатор 320 питается непосредственно из мельницы 310. Из первого классификатора 320 частицы, имеющие размер частиц меньше, чем допустимый максимальный диаметр, направляют в циклон 330. В циклоне 330 более крупные частицы осаждаются на дно циклона и периодически выпускаются непосредственно к месту 370' сбора крупных частиц.

Мелкие частицы, не осажденные на дно циклона 330, направляют к первому рукавному фильтру 340'. Как описывалось ранее, периодически выпускают мелочь, уловленную в первом рукавном фильтре 340'. Мелкие частицы, которые выпущены из первого рукавного фильтра 340', транспортным устройством 370' направляют ко второму классификатору 380. Таким образом, в этой технологической схеме стадии второй классификации подвергается только мелкозернистая фракция.

Второй классификатор 380 используют для удаления неотделенных крупных частиц из мелкозернистой фракции. Частицы, имеющие размер частиц больше, чем допустимый минимальный размер частиц, направляют к второму месту 395' сбора крупных частиц.

Частицы, имеющие размер частиц меньше, чем допустимый минимальный размер частиц, из второго классификатора 380 направляют ко второму рукавному фильтру 385'. Мелкозернистая фракция затем может быть выпущена из второго рукавного фильтра 385' таким же самым образом, каким выпускают мелкие частицы из первого рукавного фильтра 340', и собрана в месте 390' сбора мелочи.

Как объяснялось ранее, мелкозернистая фракция должна иметь не более 2% частиц, имеющих размер частиц больше, чем допустимый минимальный размер частиц. Крупнозернистая фракция должна иметь не более 15% частиц, имеющих размер меньше, чем допустимый минимальный размер частиц.

Как показано на фиг. 7, в третьей технологической схеме системы 400 первый классификатор 420 питается непосредственно из мельницы 410, с которой он выполнен за одно целое. Перед мельницей 410 может быть помещена дробилка предварительного дробления 405 для снабжения мельницы 410 однородными кусками утяжелителя.

Частицы, которые имеют размер частиц, равный допустимому максимальному диаметру или меньше его, из первого классификатора 420 направляют ко второму классификатору 430. Второй классификатор 420 отделяет частицы, имеющий размер частиц менее стандартного допустимого минимального размера частиц, от тех частиц, размер которых равен минимальному стандартному размеру или больше его.

Кроме того, система 400 может содержать объемный питатель 425 между первым классификатором 420 и вторым классификатором 430. Объемный питатель 425 можно использовать для регулирования расхода, с которым частицы утяжелителя подают во второй классификатор 430. Такого регулирования можно достигнуть, выпуская частицы утяжелителя из бункера при постоянном потоке с заданной объемной скоростью потока или периодически выпуская заданный объем частиц утяжелителя во второй классификатор 430.

- 6 012671

После выхода из второго классификатора 430 крупнозернистая фракция, имеющая размер частиц в пределах между минимальным размером частиц, определяемым вторым классификатором 430, и максимальным размером частиц, определяемым первым классификатором 420, отделена от частиц как избыточного, так и недостаточного размеров. Второй классификатор 430 должен обеспечивать отделение по меньшей мере 50% мелкозернистой фракции, имеющей размер частиц меньше, чем допустимый минимальный диаметр, от всех частиц утяжелителя, введенных в классификатор 430. Крупнозернистая фракция может содержать вплоть до 15% мелких частиц.

Крупнозернистую фракцию выпускают к транспортному устройству 460, по которому ее направляют к месту 465 сбора крупнозернистой фракции. Как будет описано, место 465 сбора крупнозернистой фракции может содержать средство упаковывания крупнозернистой фракции для ее распределения.

Мелкозернистую фракцию направляют к высокоэффективному циклону 450. В высокоэффективном циклоне 450 мелкозернистая фракция подвергается воздействию больших центробежных сил, в результате чего более крупные частицы мелкозернистой фракции осаждаются на дно циклона 450. Осажденную мелкозернистую фракцию на дне высокоэффективного циклона 450 можно периодически выпускать к месту 440 сбора мелочи.

Особо мелкие частицы из высокоэффективного циклона уносятся к рукавному фильтру 470 и улавливаются рукавными фильтровальными элементами 472. Особо мелкие частицы обычно имеют размер частиц, который меньше, чем заданный минимальный размер частиц, установленный для мелкозернистой фракции. Фильтровальные элементы 472 периодически подвергают действию резкой, внезапной силы, достаточной для стряхивания особо мелких частиц с поверхности фильтровальных элементов. Особо мелкие частицы могут быть снова введены в мелкозернистую фракцию через бункер или второй объемный питатель 471. Особо мелкие частицы могут быть смешаны с мелкозернистой фракцией в заданных пропорциях и собраны в месте 440 сбора мелочи. С другой стороны, особо мелкие частицы могут быть отдельно собраны в месте сбора особо мелких частиц.

Как из высокоэффективного циклона 450, так и из рукавного фильтра 470 можно выпускать продуктовый утяжелитель к транспортному средству (не показано), на котором смешивают мелкозернистую фракцию и особо мелкие частицы до их направления к месту 440 сбора мелочи.

Для способствования транспорту частиц утяжелителя через систему используют как силу тяжести, так и воздушные потоки. Воздух, переносящий частицы, необходимо фильтровать или обрабатывать иным образом для предотвращения выброса частиц утяжелителя в атмосферу, когда воздух достигает конца системы 400. Воздух, протекающий через рукавный фильтр 470, обычно выпускают в атмосферу после прохождения через центробежный вытяжной вентилятор 448 и глушитель 446.

Хотя заявленное изобретение описано в отношении ограниченного числа вариантов его осуществления, специалистам в данной области техники, воспользовавшимся этим описанием изобретения, будет понятно, что могут быть придуманы другие варианты осуществления изобретения, которые не выходят за объем заявленного изобретения, описанного здесь. Таким образом, объем заявленного изобретения ограничивается только прилагаемой формулой изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ сбора мелочи утяжелителя из процесса производства утяжелителя товарного сорта, содержащий следующие стадии:

измельчение утяжелителя на множество частиц утяжелителя;

классификация измельченного в мельнице утяжелителя в первом классификаторе для отделения частиц утяжелителя, имеющих размер частиц меньше допустимого максимального диаметра для утяжелителя товарного сорта, от частиц утяжелителя, имеющих размер частиц, превышающий допустимый максимальный диаметр для утяжелителя товарного сорта;

выгрузка в циклон частиц утяжелителя, имеющих размер частиц меньше допустимого максимального диаметра для утяжелителя товарного сорта;

удаление в циклоне части мелких частиц утяжелителя от более крупных частиц утяжелителя, при этом мелкие частицы утяжелителя имеют размер частиц меньше допустимого минимального диаметра для утяжелителя товарного сорта;

улавливание мелких частиц утяжелителя в рукавном фильтре;

выпуск мелких частиц утяжелителя ко второму классификатору;

классификация по размеру выпущенных частиц утяжелителя на крупнозернистую фракцию и мелкозернистую фракцию, при этом более 98% частиц утяжелителя в мелкозернистой фракции имеют размер частиц меньше допустимого минимального диаметра для утяжелителя товарного сорта и менее 15% частиц утяжелителя в крупнозернистой фракции имеют размер частиц меньше допустимого минимального диаметра для утяжелителя товарного сорта.
2. Способ по п.1, дополнительно содержащий сбор более крупных частиц утяжелителя из циклона.
3. Способ по п.1, дополнительно содержащий выгрузку более крупных частиц утяжелителя из циклона для смешивания с мелкими частицами утяжелителя до стадии второй классификации и выпуск

- 7 012671 более крупных частиц утяжелителя с мелкими частицами утяжелителя ко второму классификатору.
4. Способ по п.1, дополнительно содержащий упаковку крупнозернистой фракции.
5. Способ по п.4, дополнительно содержащий упаковку мелкозернистой фракции.
6. Способ по п.1, дополнительно содержащий предварительное дробление утяжелителя до стадии измельчения.
7. Способ сбора мелочи утяжелителя для дальнейшей обработки из процесса производства утяжелителя товарного сорта, содержащий следующие стадии:

измельчение утяжелителя на множество частиц утяжелителя;

классификация измельченного в мельнице утяжелителя в первом классификаторе для отделения частиц утяжелителя, имеющих размер менее допустимого максимального диаметра для утяжелителя товарного сорта, от частиц утяжелителя, имеющих размер, превышающий допустимый максимальный диаметр для утяжелителя товарного сорта;

выгрузка во второй классификатор частиц утяжелителя, имеющих размер частиц менее допустимого максимального диаметра;

классификация по размеру частиц утяжелителя, имеющих размер частиц менее допустимого максимального диаметра, на крупнозернистую фракцию и мелкозернистую фракцию, при этом более 98% частиц утяжелителя в мелкозернистой фракции имеют размер частиц менее допустимого минимального диаметра для утяжелителя товарного сорта и менее 15% частиц утяжелителя в крупнозернистой фракции имеют размер частиц менее допустимого минимального диаметра для утяжелителя товарного сорта;

сбор крупнозернистой фракции в месте сбора крупных частиц;

выгрузка мелкозернистой фракции к высокоэффективному циклону;

удаление в циклоне особо мелких частиц из мелкозернистой фракции, при этом особо мелкие частицы имеют размер частиц менее заданного минимального размера частиц для мелкозернистой фракции;

улавливание особо мелких частиц в рукавном фильтре;

выпуск мелкозернистой фракции к месту сбора мелкозернистой фракции.
8. Способ по п.7, дополнительно содержащий предварительное дробление утяжелителя до стадии измельчения для образования множества частиц утяжелителя, по существу, с однородным размером частиц.
9. Способ по п.8, дополнительно содержащий введение частиц предварительно дробленого утяжелителя к стадии измельчения в виде по меньшей мере одной порции с заданным количеством.
10. Способ по п.7, дополнительно содержащий объемную подачу выгруженных частиц утяжелителя ко второму классификатору.
11. Способ по п.7, дополнительно содержащий периодический выпуск особо мелких частиц из рукавного фильтра к месту сбора мелких частиц.
12. Способ по п.7, дополнительно содержащий периодический выпуск особо мелких частиц из рукавного фильтра к месту сбора особо мелких частиц.
13. Система для сбора мелочи утяжелителя для дальнейшей переработки во время производства утяжелителя товарного сорта, содержащая мельницу для уменьшения частиц утяжелителя до размера частиц менее допустимого максимального диаметра для утяжелителя товарного сорта, первый классификатор, прикрепленный к мельнице и предназначенный для отделения частиц утяжелителя, имеющих размер частиц менее допустимого максимального диаметра для утяжелителя товарного сорта, от остальных частиц утяжелителя, циклон для отделения мелкозернистой фракции от крупнозернистой фракции, при этом по меньшей мере 75% крупнозернистой фракции содержит частицы, имеющие размер, превышающий допустимый минимальный диаметр для утяжелителя товарного сорта и меньший допустимого максимального диаметра для утяжелителя товарного сорта, первый рукавный фильтр для улавливания отделенной в циклоне мелкозернистой фракции, второй классификатор, предназначенный для отделения по меньшей мере 50% мелкозернистой фракции от остального утяжелителя, при этом мелкозернистая фракция имеет множество частиц утяжелителя с размером частиц менее допустимого минимального диаметра для утяжелителя товарного сорта, второй рукавный фильтр для улавливания мелкозернистой фракции из второго классификатора, место сбора мелкозернистой фракции в сообщении со вторым рукавным фильтром, место сбора крупных частиц для сбора крупнозернистой фракции из второго классификатора, при этом крупнозернистая фракция имеет по меньшей мере 85% частиц утяжелителя с размером, превышающим допустимый минимальный диаметр для утяжелителя товарного сорта.
14. Система по п.13, дополнительно содержащая транспортное устройство для смешивания отделенной в циклоне мелкозернистой фракции и крупнозернистой фракции до второго классификатора.