RU2030592C1

RU2030592C1 - Method for preparation of fill mix from slime wastes and substandard materials and device for its realization

Info

Publication number: RU2030592C1
Authority: RU
Inventors: А.Е. Смолдырев; М.Ф. Худолеев; Серикбай Макулбекович Бекбаев; Вилли Карлович Гердт; Абибулла Жаркинбаевич Куштаев
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1992-03-10
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: mining. SUBSTANCE: method is based on use of current wastes (various slimes) which are brought to moisture content of 18-20% by weight by adding plastic materials and subjected to briquetting with subsequent treatment with hardener jet and conveying compacted members in flow of binding suspension. For briquetting is used roller press which forms briquettes of regular shape and eliminates material sticking. EFFECT: saved deficient filler in cementing fill mixture and required strength of fill mass due to increased concentration of solid component in mixture and strengthened surface of compacted member from slimes. 7 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано преимущественно для ведения закладочных работ и в шахтостроении. The invention relates to mining and can be used mainly for bookmarking and in mining.

Цель изобретения - разработка технического решения, дающего возможность использовать в качестве закладочных компонентов шламовые отходы и некондиционные диспергируемые материалы. The purpose of the invention is the development of a technical solution that makes it possible to use sludge waste and substandard dispersible materials as filling components.

Известен способ закладки выработанного пространства и устройство для его осуществления. Способ включает приготовление твердеющей смеси, ее уплотнение, формирование отдельных уплотненных брикетированных порций заданных размеров и их транспортирование по закладочному трубопроводу. Его отличительные признаки - уплотнение твердеющей смеси пpодавливанием и формирование уплотненных порций заданных размеров путем регулируемого периодического отсекания выдавливаемой смеси. Устройство состоит из механизма уплотнения и формирования уплотненных брикетированных порций смеси. Его отличительным признаком является использование бетононасоса и шлюзопотока, а также шибера-отсекателя [1]. Недостатками способа и устройства является невозможность их применения на обводненных глинистых шлаках, текущих хвостах и пластичных материалах без специальных технологических решений. Материалы, содержащие в мелких фракциях глинистые минералы, склонны к диспергированию. Уплотненные порции в виде брикетов из таких материалов при транспортировании их с повышенными скоростями могут измельчаться. Для указанных условий необходимы специальные технологические и технические решения. A known method of laying a mined-out space and device for its implementation. The method includes preparing a hardening mixture, its compaction, the formation of individual compacted briquetted portions of a given size and their transportation through the filling pipeline. Its distinguishing features are the compaction of the hardening mixture by pressing and the formation of compacted portions of a given size by means of an adjustable periodic cutting off of the extruded mixture. The device consists of a sealing mechanism and the formation of compacted briquetted portions of the mixture. Its distinguishing feature is the use of a concrete pump and a flood lock, as well as a gate-shutter [1]. The disadvantages of the method and device is the impossibility of their use on flooded clay slag, current tails and plastic materials without special technological solutions. Materials containing clay minerals in fine fractions are prone to dispersion. Sealed portions in the form of briquettes from such materials can be crushed when transported at increased speeds. For these conditions, special technological and technical solutions are needed.

Известен способ закладки выработанного пространства, включающий элементы подготовки несущей среды для гидрозакладки и специальных капсул в виде эластичных резинотканевых оболочек, заполненных тиксотропным расширяющимся при затвердении гелем. Предварительно капсулы подвергают вибрационному воздействию. Затем по трубопроводу гидросмесь с капсулами подается в выработанное пространство. Твердеющая тиксотропная смесь в капсулах при твердении обладает свойством расширяться, создавая монолитный (связанный) закладочный массив [2]. Недостатками способа следует назвать: трудность создания твердеющей смеси, расширяющейся в статическом состоянии и дающей связанный массив с водной несущей средой (названной гидрозакладочной смесью, что весьма неопределенно по содержанию в ней воды; обычно гидрозакладка даже песками характеризуется Т:Ж = 1:3 и более по объему, что исключает возможности твердения из-за обводнения без использования специальных марок цемента); капсулы в изготовлении окажутся недоступными по затратам для любой шахты; осуществление способа проблематично в отношении возможности создания устойчивого массива, а по возможным затратам неосуществимо. Применение его при использовании обводненных шламов и некондиционных материалов не представляется возможным. There is a known method of laying a mined-out space, including elements for preparing a carrier medium for hydraulic filling and special capsules in the form of elastic rubber-fabric shells filled with a thixotropic gel expanding upon hardening. Pre-capsules are subjected to vibration. Then, through a pipeline, a hydraulic mixture with capsules is fed into the worked-out space. The hardening thixotropic mixture in capsules during curing has the property of expanding, creating a monolithic (bonded) backfill array [2]. The disadvantages of the method should be called: the difficulty of creating a hardening mixture, expanding in a static state and giving an associated array with an aqueous carrier medium (called a hydro-filling mixture, which is very uncertain in its water content; usually a hydraulic filling even with sand is characterized by T: L = 1: 3 or more by volume, which eliminates the possibility of hardening due to flooding without the use of special grades of cement); capsules in the manufacture will not be affordable for any mine; the implementation of the method is problematic with respect to the possibility of creating a sustainable array, and at a possible cost is not feasible. Its use when using waterlogged sludge and substandard materials is not possible.

Известны различные способы и устройства для гранулирования и брикетирования различных пластичных материалов. Они требуют выполнения по ГОСТам подбора сырьевых источников (обычно два-четыре) как в строительной, так и в химической и других смежных отраслях. Для решения нашей задачи они не предназначены. Various methods and devices are known for granulating and briquetting various plastic materials. They require GOST selection of raw materials (usually two to four) in the construction, as well as in the chemical and other related industries. They are not intended to solve our problem.

Известно устройство для приготовления закладочной смеси, включающие для изготовления формированных элементов погрузочно-транспортное оборудование с дозаторами питателями и валковый пресс [3]. Недостатками устройства является отсутствие оборудования для изготовления суспензии и несовершенство конструкции валкового пресса. A device for the preparation of filling mixtures, including for the manufacture of the formed elements of the handling equipment with dispensers feeders and roller press [3]. The disadvantages of the device are the lack of equipment for the manufacture of slurry and the imperfection of the design of the roller press.

Целью изобретения является использование для закладочных работ шламовых отходов и некондиционных материалов в виде уплотненных элементов (гранул, брикетов), т. е. экономия инертного заполнителя и повышение надежности, т. е. эффективности закладочного процесса. The aim of the invention is the use for filling operations of sludge waste and substandard materials in the form of compacted elements (granules, briquettes), i.e., saving inert aggregate and increasing reliability, i.e., the efficiency of the filling process.

Достигается это тем, что в техническом решении авторы используют ряд отличительных существенных признаков. Так, по способу: шламы класса меньше 43-25 мкм брикетируют (гранулируют) до крупности более 10 мм; в брикетируемую массу шламов при их повышенной влажности добавляют естественной влажности инертный пластичный материал; брикеты вводят в закладочную суспензию вяжущего; брикетируемую массу смешивают с вяжущим и предварительно пропускают через уплотнитель, а уплотненную ленту материала обрабатывают струей отвердителя поверхности; закладочную суспензию вяжущего образуют из различных заменителей цемента; вводят в суспензию добавки ПАВ и диспергированный воздух. This is achieved by the fact that in the technical solution, the authors use a number of distinctive essential features. So, according to the method: sludge of class less than 43-25 microns briquettes (granulate) to a particle size of more than 10 mm; in the briquetted mass of sludge with their increased humidity add inert plastic material to natural moisture; briquettes are introduced into the filling binder suspension; the briquetted mass is mixed with a binder and pre-passed through the sealant, and the sealed tape of the material is treated with a surface hardener jet; binder suspension filling is formed from various substitutes for cement; surfactant additives and dispersed air are introduced into the suspension.

В свою очередь по устройству предложение содержит следующие отличительные существенные признаки от прототипа: отверстия на наружной поверхности ведущего валка смещены вдоль осей валков относительно отверстий на наружной поверхности ведомого валка; каждое отверстие снабжено вытеснителем (толкателем) для выброса брикета из отверстия, причем движение последнего на выброс брикета осуществляется за счет контакта с неподвижным нажимным роликом, который обкатывается по "головкам" толкателей; ведомый валок вращается за счет трения о ведущий в процессе их контакта, обеспечиваемого пружинным прижимом с помощью зубчато-винтового домкрата. In turn, the device proposal contains the following distinctive essential features from the prototype: the holes on the outer surface of the drive roll are offset along the axis of the rolls relative to the holes on the outer surface of the driven roll; each hole is equipped with a displacer (pusher) for ejecting the briquette from the hole, and the latter moves to eject the briquette due to contact with a stationary pressure roller, which is rolled around the "heads" of the pushers; the driven roller rotates due to friction against the leading one in the process of their contact, which is provided by a spring clip using a gear-screw jack.

Сущность предложения и пример осуществления способа и устройства иллюстрируем схемами на фиг. 1-4. The essence of the proposal and an example implementation of the method and device are illustrated by the diagrams in FIG. 1-4.

По способу шламы горно-металлургического производства поступают после сгущения, а различные компоненты закладочной смеси - после обработки в процессе транспортно-складских операций (фиг. 1). Инертный пластичный материал через приемный бункер 1, питатель 2, элеватор 3 накапливают в расходном бункере 4. Используемые сгущенные шламы из сгустителя 5 через точку 6 поступают в агитатор 7. Требуемое для повышения твердости вяжущее (отвердитель) поступает в бункер 8. В свою очередь для подготовки закладочной суспензии производят аналогичные указанным выше транспортно-складским операции: шлаки и известь накапливают в бункерах 9 и 10, измельчают в мельнице 11, работающей на проход. Измельченные компоненты суспензии аккумулируют в сухом виде или смешанном с водой в емкостях 12. Далее процесс ведут по двум технологическим линиям: для образования из шламов гранул (брикетов), которыми обычно называют уплотненные элементы под разным давлением при размерах более 40 мм, закладочной суспензии. И в том и в другом случаях компоненты дозируют весовыми дозаторами 13 в шнековые (или другие) конвейеры 14. Для регулирования подачи пластичного материала служит индикатор плотности 15. Предназначенные потоки материала для брикетирования и создания суспензии проходят смешение и дезинтеграцию в смесителях 16. В первом случае шламы направляют через уплотнитель 17 в валковый пресс 18, а через дозатор 19 - в смесительную воронку 20, а из воронки 20 - в шнековый питатель или бетононасос 21 для дальнейшей доставки закладочной смеси в шахту. According to the method, the sludge of mining and metallurgical production comes after thickening, and the various components of the filling mixture after processing in the process of transport and storage operations (Fig. 1). An inert plastic material is collected through the receiving hopper 1, feeder 2, and elevator 3 in the supply hopper 4. Used thickened sludge from the thickener 5 passes through point 6 to the agitator 7. The binder (hardener) required to increase hardness enters the hopper 8. In turn, for the preparation of the filling slurry is carried out similar to the above-mentioned transport and storage operations: slags and lime are accumulated in the bins 9 and 10, crushed in a mill 11 operating on the passage. The crushed components of the suspension are accumulated in dry form or mixed with water in containers 12. Next, the process is carried out along two production lines: for the formation of granules (briquettes) from sludge, which is usually called compacted elements under different pressures with sizes greater than 40 mm, filling slurry. In both cases, the components are dispensed by weighing batchers 13 into the screw (or other) conveyors 14. The density indicator 15 is used to control the supply of plastic material. The intended material flows for briquetting and creating slurry undergo mixing and disintegration in mixers 16. In the first case sludge is sent through a compactor 17 to a roller press 18, and through a batcher 19 to a mixing funnel 20, and from a funnel 20 to a screw feeder or concrete pump 21 for further delivery of the filling mixture to the shaft.

По устройству предложение включает транспортно-складской и дозирующий комплекс оборудования, в котором оригинальным звеном является валковый пресс 18. На фиг. 2 приведена конструктивная схема данного устройства. According to the device, the proposal includes a transport and storage and dosing complex of equipment in which the roller press 18 is the original link. In FIG. 2 shows a structural diagram of this device.

Устройство состоит из ведущего валка 22, закрепленного на раме 23 в неподвижных подшипниковых узлах 24. К нему прижат ведомый валок 25, закрепленный в подвижных относительно рамы 23 подшипниковых узлах 26. Прижатие ведомого валка 25 к ведущему валку 22 осуществляется мощной пружиной 27, опертой через шайбу 28 на упорный подшипник 29, закрепленный в гайке 30. Поджатие пружины 27 производится зубчато-винтовым домкратом, состоящим из гайки 30, навернутой на винт 31, закрепленный в упоре 32, приболченным к раме 23, причем гайка дополнительно снабжена зубьями, находящимися в зацеплении с шестерней 33, насаженной на ось 34, имеющую резьбу. Ось 34 своей резьбовой частью закреплена в гайке 35, жестко соединенной с упором 32, другой - гладкой частью, опирается на подшипниковый узел 36, закрепленный на упор 32. Кроме того, резьбовой конец оси 34 заканчивается головкой под гаечный ключ для осуществления вращения оси 34. Шаг резьбы 34 во столько раз меньше шага резьбы гайки 30, во сколько раз числа зубьев шестерни 33 меньше число зубьев, т. е. ZшSш = Zг Sг, где число Zш и Sш - число зубьев шестерни 34 и ее шаг, Zг и Sг - число зубьев гайки 30 и ее шаг. The device consists of a drive roll 22, mounted on the frame 23 in the stationary bearing assemblies 24. A driven roller 25 is pressed against it, fixed in bearings movable relative to the frame 23 of the bearing assemblies 26. The driven roller 25 is pressed against the drive roller 22 by a powerful spring 27 supported through a washer 28 to the thrust bearing 29 fixed in the nut 30. The spring 27 is preloaded by a toothed screw jack consisting of a nut 30, screwed onto a screw 31, fixed in a stop 32, attached to the frame 23, and the nut is additionally equipped with teeth odyaschimisya meshed with the pinion 33 is fitted on the axle 34 having threads. The axis 34 with its threaded part is fixed in a nut 35, rigidly connected to the stop 32, the other, the smooth part, rests on the bearing assembly 36, mounted on the stop 32. In addition, the threaded end of the axis 34 ends with a wrench head to rotate the axis 34. The thread pitch 34 is so many times smaller than the thread pitch of the nut 30, how many times the number of gear teeth 33 is less than the number of teeth, i.e., ZшSш = Zг Sг, where the number Zш and Sш is the number of gear teeth 34 and its pitch, Zг and Sг - the number of teeth of the nut 30 and its pitch.

Наружные поверхности ведущего валка 22 и ведомого 25 облицованы съемными перфорированными секторами 37 из листового материала, прикрепленными к валкам болтами 38, причем отверстия в секторах 37 должны совпадать с отверстиями в поверхностях валков 22 и 25 в пределах их диаметров (диаметры отверстий в секторах 37 больше диаметров отверстий в поверхностях валков 22 и 25). В эти отверстия вставлены толкатели 39, имеющие буртики, упирающиеся в планки 40, прикрепленные к внутренней поверхности валков 22 и 25. Как вариант на толкатели 39 могут быть надеты пружины сжатия 41, постоянно поджимающие толкатели 39 к планкам 40. The outer surfaces of the drive roll 22 and the driven 25 are lined with removable perforated sectors 37 of sheet material, bolted to the rolls 38, and the holes in the sectors 37 must coincide with the holes in the surfaces of the rolls 22 and 25 within their diameters (the diameters of the holes in sectors 37 are larger than the diameters holes in the surfaces of the rolls 22 and 25). Pushers 39 are inserted into these holes, having flanges abutting against the slats 40, attached to the inner surface of the rolls 22 and 25. Alternatively, pushers 39 can be fitted with compression springs 41, constantly pushing the pushers 39 to the slats 40.

Для обеспечения движения толкателей 39 в направлении от центров вращения валков (на выброс брикетов) внутри валков со стороны их торцов вставлены ролики 42, смещая которые можно заставить толкатели двигаться от центра вращения валков, обеспечивая выброс содержимого, попавшего в отверстия перфорированных секторов 37. Так как оси роликов 42 неподвижны относительно осей вращающихся валков 22 и 25, то при вращении валков 22 и 25 будет происходить движение всех толкателей на выброс. To ensure the movement of the pushers 39 in the direction from the centers of rotation of the rolls (to eject briquettes), rollers 42 are inserted inside the rolls from the side of their ends, displacing which can make the pushers move from the center of rotation of the rolls, allowing the contents to fall into the holes of the perforated sectors 37. Since the axes of the rollers 42 are stationary relative to the axes of the rotating rolls 22 and 25, then when the rolls 22 and 25 rotate, all of the pushers will be ejected.

Комплекс для закладки по данному предложению может работать в нескольких технологических циклах в зависимости от используемых сырьевых ресурсов и предъявляемых требований к прочности закладочного массива. Если шламы длительно накапливались и содержат влаги до 18-20^о, то они направляются на брикетирование без добавок пластичного материала по схеме фиг. 1. В брикетируемую массу могут вводится вяжущие добавки или используют только упрочнение поверхности (распылитель отвердителя на схеме не показаны). Суспензия вяжущего приготавливается из тех или иных компонентов, преимущественно из отходов клинкерных металлургического производства.The bookmarking complex for this proposal can work in several technological cycles, depending on the raw materials used and the requirements for the strength of the stowing array. If the accumulated sludge is long and contain moisture up to ^about 18-20, they are directed to the briquetting of plastic material without additives according to the scheme of FIG. 1. Cementing additives can be introduced into the briquetted mass or only surface hardening is used (hardener atomizer is not shown in the diagram). A binder suspension is prepared from various components, mainly from clinker metallurgical waste.

Устройство работает следующим образом. Шламовая масса из смесителя направляется в уплотнитель 17, а затем на пресс 18. До его запуска в работу обеспечивается заданное сжатие пружин 27 с целью принятого прижима ведомого валка 25 к ведущему валку 22, привод которого на принципиальной схеме не показан. Для этого, вращая гаечным ключом ось 34, вращаем шестеренку 33, которая благодаря зубчатому зацеплению с гайкой 30 проворачивает последнюю. Гайка 30, вращаясь на винте 31, через упорный подшипник 29 и шайбу 28 сжимает пружину 27, продвигаясь вдоль винта 31 за один оборот на определенный шаг. Точно на эту же величину, продвинется вдоль оси 34 и шестерня 33. Поэтому зубчатое зацепление между шестерней 33 и гайкой 30 никогда не нарушается - шестерня 33 и гайка 30 перемещаются вдоль винта 31 и оси 34 синхронно, оставаясь все время в зацеплении. The device operates as follows. The slurry mass from the mixer is sent to the seal 17, and then to the press 18. Prior to its start-up, the specified compression of the springs 27 is provided with the purpose of the adopted clamping of the driven roll 25 to the drive roll 22, the drive of which is not shown in the circuit diagram. To do this, rotating the axis 34 with a wrench, we rotate the gear 33, which, thanks to the gearing with the nut 30, rotates the latter. The nut 30, rotating on the screw 31, through the thrust bearing 29 and the washer 28 compresses the spring 27, moving along the screw 31 in one revolution by a certain step. Exactly the same amount, the gear 33 will move along the axis 34. Therefore, the gearing between the gear 33 and the nut 30 is never violated - the gear 33 and the nut 30 move synchronously along the screw 31 and the axis 34, remaining engaged all the time.

После подготовки устройства к работе включают привод, обеспечивая вращение валков 22 и 25. Смесь подается на стык валков и увлекается валками, сжимается, заполняя собой отверстия в секторах 37, одновременно сдвигая толкатели 39 в сторону центра вращения валков. В том месте, где установлены ролики 42, толкатели отжимаются в направлении от центра осей вращения валков и уплотненные элементы (брикеты, гранулы) выбрасываются из отверстий на транспортное устройство для их транспортирования в узел приготовления закладочной смеси. After preparing the device for operation, the drive is turned on, providing rotation of the rolls 22 and 25. The mixture is fed to the roll joint and carried away by the rolls, compressed, filling holes in sectors 37, while shifting the pushers 39 toward the center of rotation of the rolls. In the place where the rollers 42 are installed, the pushers are squeezed out from the center of the axes of rotation of the rolls and the compacted elements (briquettes, granules) are thrown out of the holes on the transport device for transportation to the assembly unit for filling the filling mixture.

По предлагаемому способу создается твердеющая смесь из искусственного заполнителя, которым служат уплотненные элементы тонкодисперсных материалов (шламов), утилизация которых встречает пока непреодолимые трудности. Распыление таких материалов не только не обеспечивает требуемого ресурсосбережения, но и наносит большой ущерб среде обитания людей. Заметим, что в горнометаллургическом производстве (особенно по цветной металлургии) основные отходы в количестве до 96% от перерабатываемой массы минерального сырья имеют тенденцию к измельчению до класса меньше 43 мкм - 90-95%. The proposed method creates a hardening mixture of artificial aggregate, which are compacted elements of finely dispersed materials (sludge), the disposal of which meets insurmountable difficulties. The spraying of such materials not only does not provide the required resource saving, but also causes great damage to the human environment. Note that in mining and metallurgy production (especially in non-ferrous metallurgy), the main waste in an amount of up to 96% of the processed mass of mineral raw materials has a tendency to grind to a class of less than 43 microns - 90-95%.

Доставка смеси по трубам осуществляется подобно крупнопористым бетонам в вязкопластичном потоке вяжущего с дефицитом мелкого заполнителя (если он отсутствует). В зависимости от компонентов вяжущего заменителя портландцемента, например, в золошлаковых суспензиях при концентрациях более 0,6-0,7 по весу резко возрастают гидравлические сопротивления даже при перемещении смесей в структурных режимах (при скоростях порядка 0,4-0,6 м/с). Поэтому создаются условия для введения в вязкие суспензии с крупным заполнителем (брикетами), например, крупностью порядка 10-20 мм, ПАВ или других разжижающих добавок обычно в сотых долях от 1 кг на 1 м³ смеси. Указанные смеси обеспечивают создание закладочных массивов прочностью до 4 МПа.The mixture is delivered through pipes like coarse-porous concrete in a viscoplastic flow of a binder with a deficiency of fine aggregate (if it is absent). Depending on the components of the binder Portland cement substitute, for example, in ash and slag suspensions at concentrations of more than 0.6-0.7 by weight, hydraulic resistances sharply increase even when the mixtures are moved in structural conditions (at speeds of the order of 0.4-0.6 m / s ) Therefore, conditions are created for introducing into viscous suspensions with coarse aggregate (briquettes), for example, fineness of the order of 10-20 mm, surfactants or other thinning additives, usually in hundredths of 1 kg per 1 m ^{3 of} mixture. These mixtures provide the creation of filling arrays with a strength of up to 4 MPa.

Claims

METHOD FOR PREPARING MORTGAGE MIXTURE FROM SLUDGE WASTE AND NON-CONDITIONAL MATERIALS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION.

1. A method of preparing a filling mixture from sludge waste and substandard materials, including loading and conveying operations with the components of the mixture, preparing filling slurry and molded elements and transporting them together to the place of laying, characterized in that the molded elements are prepared with a particle size of 10-40 mm by briquetting the mass of waste and substandard materials of class less than 43 - 25 microns, while the moisture content of the briquetted mass is adjusted to 18 - 20% by weight by adding an inert plastic mat rial of natural humidity.

2. The method according to claim 1, characterized in that the briquetted mass is mixed with a binder, before briquetting is passed through a sealant, and the compacted mass is treated with a surface hardener jet.

3. The method according to PP.1 and 2, characterized in that the filling slurry is prepared from crushed slag and lime.

4. The method according to PP. 1 to 3, characterized in that surfactant additives are introduced into the backfill suspension and aerated.

5. A device for preparing a filling mixture of slurry waste and substandard materials, including at least for the manufacture of molded elements, handling equipment with dispenser-feeders and a roller press, characterized in that it is equipped with handling equipment for the manufacture of slurry, pusher rollers for ejection of the molded elements, the roll press is made in the form of a master and driven rolls with holes, and the holes on the surface of the master roll are offset from relative to the holes on the surface of the driven roll, and the pushers are installed inside the rolls with the possibility of placement in these holes.

6. The device according to claim 5, characterized in that it is provided with a spring with a toothed screw jack to ensure contact of the driven roll with the lead, and the dimensions of the holes in the rolls and the profiles of the pushers are made according to the shape and size of the formed elements.