RU2052131C1

RU2052131C1 - Process of preparation and activation of binder for hardening filling and gear for its implementation

Info

Publication number: RU2052131C1
Authority: RU
Inventors: Леонид Георгиевич Лебедев; Арнольд Моисеевич Карпман; Анатолий Евтихиевич Смолдырев; Валерий Николаевич Габченко; Вилли Карлович Гердт; Гергардт Владимирович Саутер
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1996-01-10

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: preparation of components of complex binder includes simultaneous metering of their delivery into continuously moving water or air medium under pressure depending on water content of components, mixing and activation. Gear for its implementation has mixer-activator manufactured as one structure to work in hydro-and-air activation, collectors of doses of separate components working in step with specified program by shutters across loading and discharge branches. Rotor is made in the form of impeller with parts ensuring least wear-out of blades and is installed inside mixer. EFFECT: increased productivity and prolonged service life of gear, reduced cost of process. 7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для закладки выработанного пространства на подземных горных предприятиях и в шахтостроении. The invention relates to mining and can be used to lay the developed space in underground mining enterprises and in mining.

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.A known method and device for the preparation and activation of the filling mixture. The method includes the accumulation and dosing of a binder, mixing the components with a filling agent, followed by vibration exposure or regrinding of a large fraction of cement. The device includes transport and storage equipment, a jet or twin roll mixer, and vibrators on the delivery pipeline, which ensures activation (liquefaction) of the mixture [1] The disadvantages of this method and device are: activation of the binder in the presence of fine aggregate, in the presence of clay materials that inhibit the effect of cement hydration ; the use of conditioned binder (cement) at a flow rate of up to 150-200 kg per 1 m ^{3 of the} mixture; unsuitability of the method when using a polydisperse aggregate with large classes; inefficiency of the use of vibrators in pipelines (both in terms of reliability of their work and high cost); regrinding of cement requires special technology.

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. Also known is a method and apparatus for preparing and activating a binder for a hardening backfill mixture. The method includes the accumulation of components, dosing and activation due to the speed gradient of the mixture. The device includes a housing with loading and unloading nozzles, a turbine-type activator with an active organ rotational speed in the form of a disk with pins of the order of 1500 rpm [2] The disadvantages of this method and device are: technological inability to prepare and activate a complex binder; the implementation of the "on-pass" process, that is, without the possibility of moving (averaging) components; rapid wear of the housing and rotor; high power consumption.

Цель изобретения заключается в использовании различных клинкерных отходов промышленных производств в виде сложного вяжущего и снижении цемента в твердеющих закладочных смесях. The purpose of the invention is the use of various clinker wastes of industrial production in the form of a complex binder and a decrease in cement in hardening filling mixtures.

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.The goal is that in the method of preparation and activation of a binder for a hardening bookmark, including the accumulation of binder components, their dispensing and feeding into a container for mixing and activation, mixing and activation of the binder components is carried out cyclically while feeding them into a container with continuously moving water or air under pressure at a moisture content of the components in the latter case up to 2-3% by weight. In this case, the mixing and activation of the binder components is carried out in an aqueous medium with a water flow equal to its content in the hardening tab, or in an air medium with aeration of the binder components with dispersed air with a specific flow rate of 3-5 m ³ / t, while the binder is dispensed with a pressure stream. In addition, the components of the binder are dosed and accumulated in portions before each supply to a container for mixing and activation.

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.This is also achieved by the fact that the device for implementing the method of preparing and activating a binder for a hardening bookmark, including individual binder component storage devices, dispensers, a container with a lid and a rotor for mixing and activation, loading and unloading pipes of the container with shut-off valves, is equipped with a pipe for supplying water into the tank and aerator, individual drives are located on the cover of the tank above the loading nozzles, and the discharge nozzle is located in the side of the tank at the bottom. In this case, the rotor for mixing and activation is made in the form of an open impeller, consisting of an armored disk and radial blades attached to it, while the blades are bent to form an angle of 30-35 ^about between the planes drawn through the sides of the blade and the axis of rotation of the wheel, and the inner surface of the blades is lined, and the rotor has a radius of armor plates less than 1/2 of the radius of the blades and the number of fixed blades is more than two. In addition, the aerator is made in the form of an air collector with radial nozzles-dispersants located at the bottom of the tank.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1. In FIG. 1 presents the proposed device; in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

На чертеже представлено устройство. The drawing shows a device.

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. It includes a housing 1, in which a rotor 2 with an aerator 3 is located. An electric motor 4 and a belt drive 5 are located under the housing. A discharge nozzle 6 with a shutter 7 is located on the side of the bottom of the housing, and loading nozzles 8 with drives 9 and locks 10 are located on the housing. Above the housing a hopper 11 is located, and a pipe 12 is on the side of the housing. The rotor contains blades 13 and a support disk 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.The method and device work in PMK "Achpolymetal". In bunkers 11 accumulate clinker wastes consisting of: fly ash, cement dust and crushed phosphoric slag; in 1 m ³ filling mixture: ash 200 kg, cement dust 50 kg, slag 100 kg. With a useful capacity of the activator mixer 1.7 m ³ , a capacity of 3 m ^{3 of the} casing 1 of the accumulators 9 adjusted for the indicated doses is loaded during four emptying of the accumulator 800 kg of ash, 400 kg of slag and 200 kg of cement dust. The loading is carried out with continuous rotation of the rotor 2, which is launched in front of the component. The activation effect is achieved due to the mechanical effect of particles on each other, interaction with the rotor and the walls of the body, and for dry materials due to aeration. The supply of components in separate doses contributes to the process of their averaging and activation. After reaching the specified volume of the load, its final mixing is carried out, and then its release. Servings are prepared within 5 minutes. The issuance of a binder is carried out when the shutter 7 is opened, which is triggered in antiphase with the lower shutters 10 after a time interval set for preparing the portion. Continuous rotation of the rotor and a medium pressure that is above atmospheric pressure contribute to the emptying of the mixer.

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.The device operates as follows. The rotation speed is controlled by a belt drive (by changing pulleys) at a maximum rotor speed of up to 720 rpm. To carry out one cycle of preparing a portion of a complex binder, the shutters are triggered according to a given program. Rotational speeds are selected for specific conditions. The rotor for mixing and activation is made in the form of an open impeller with radial curved blades 13 located at an angle of 30-35 ^about the horizontal axis of rotation. The wear of the blades is minimal at the indicated angles of rotation of the blades. The strengthening of the impeller is the lining of the inner surfaces of the radial blades and the use of armored disks 14, which take on the greatest impact of the flow. Their radius should be no more than 1/4 or 1/2 of the radius of the blades, since with a larger value, the area of active contact of the blades with the mixture decreases sharply. The device has an air manifold 3 with radial nozzles-dispersants located in the bottom of the container body 1. Aeration based on experiments with cement helps to split particles at their contacts, especially when caking, which slows down and weakens the hydration of the binder. The pressure in the tank is 10-15% higher than atmospheric.

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. These method and device provides a reduction in consumption, and even complete replacement of cement of the most scarce material. Cement consumption can be reduced by 30 thousand tons per year.

Claims

1. A method of preparing and activating a binder for a hardening bookmark, including the accumulation of binder components, their dosing and feeding into a container for mixing and activation, characterized in that the mixing and activation of the binder components is carried out cyclically while simultaneously dosing them into a container with continuously moving water or air pressure under the moisture content of the components in the latter case up to 2 - 3% by weight.

2. The method according to claim 1, characterized in that the mixing and activation of the binder components is carried out in an aqueous medium with a water flow equal to its content in the hardening tab, or in an air environment with aeration of the binder components with dispersed air with a specific flow rate of 3-5 m ³ / t, while the issuance of a binder is produced by a pressure stream.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the components of the binder are dosed and accumulated in portions before each supply to a container for mixing and activation.

4. A device for preparing and activating a binder for a hardening bookmark, including individual binder component storage devices, dispensers, a container with a lid and a rotor for mixing and activation, loading and unloading pipes of a container with shut-off valves, characterized in that it is equipped with a pipe for supplying water to tank and aerator, individual drives are located on the cover of the tank above the loading nozzles, and the discharge nozzle is located in the side of the tank at the bottom.

5. The device according to claim 4, characterized in that the rotor for mixing and activation is made in the form of an open type impeller, consisting of an armored disk and radial blades fixed to it, while the blades are bent to form an angle of 30 - 35 ^o between the planes drawn through the sides of the blade and the axis of rotation of the wheel, and the inner surface of the blades is lined, and the rotor has a radius of the armored discs less than 1/2 of the radius of the blades and the number of fixed blades is more than two.

6. The device according to PP.4 and 5, characterized in that the aerator is made in the form of an air collector with radial nozzles-dispersants located at the bottom of the tank.