CC BY
12УДК 622.331.2:622.023
Барков Н.С.
Барков Николай Сергеевич - студент специальности горное дело Тверского государственного технического университета (ТвГТУ), Тверь, наб. Аф. Никитина, 22. varfes0001@mail.ru
Отрезов А.А.
Отрезов Антон Андреевич - студент специальности горное дело Тверского государственного технического университета (ТвГТУ), Тверь, наб. Аф. Никитина, 22. varfes0001@mail.ru
Пухова О.В.
Пухова Ольга Владимировна - к. т. н., доцент кафедры горного дела, природообустройства и промышленной экологии Тверского государственного технического университета (ТвГТУ). owpuhova@ mail.ru
Barkov N.S.
Barkov Nikolay, student of specialty Mining of Tver State Technical University. varfes0001@mail.ru
Otrezov A.A.
Otrezov Anton, student of specialty Mining of Tver State Technical University. varfes0001@mail.ru
Puhova O.V.
Pukhova Olga V. PhD (engineering), Ass. Prof. of the Chair of Mining, Environmental Engineering, Industrial Ecology, Tver State Technical University. owpuhova@ mail.ru
исследование технологических параметров расстила при добыче торфа
Аннотация. В статье представлены результаты исследования технологии разработки торфяного месторождения с улучшением параметров расстила. Улучшение параметров расстила проводилось формированием его в виде искусственно сформированных частиц. Равномерность распределения сформованных укрупненных частиц по полю сушки характеризовали коэффициентом вариации расстила, который позволил оценить качество сформированного расстила. Нормализация расстила укрупненных частиц характеризовалась совокупностью действий, в результате которых расстил характеризовался параметрами: толщина, средний размер частиц, однородность по размерам, число слоев. Это способствовало интенсификации процесса сушки укрупненных частиц, и как следствие, повышение сборов торфа с единицы площади.
research of technological parameters of spread during peat extraction
Abstract. The article presents the results of a study of the technology for the development of a peat deposit with an improvement in the spreading parameters. The spreading parameters were improved by forming artificial particles. The uniformity of the distribution of particles over the drying field is characterized by the coefficient of variation of the spread. It allows you to evaluate the quality of the formed spread. Normalization of the spread of enlarged particles was characterized by a set of actions, as a result of which the spread was characterized by parameters (thickness, average particle size, uniformity in size, number of layers). This contributed to the intensification of the particle drying process. The collection of peat per unit area is increasing.
Ключевые слова: торф, расстил, цикловой сбор, параметры, технология.
Key words: peat, the distance, the cyclic collection, options, technology.
При открытой разработке торфяного месторождения добыча торфа зависит от м етеорологических и природных условий, а применение рациональной технологии приводит к повышению сборов торфа с единицы площади [1-3], что в конечном итоге приводит к увеличению прибыли предприятия.
Для исследования по повышению сборов торфа выбрана технология разработки торфяного месторождения с улучшением параметров расстила. Торф на протяжении многих лет добывается фрезерным способом [4-6], при котором торфяное сырье получается в виде фрезерной крошки, которая обладает недостатками.
1. Содержание большого количества мелких
пылевидных фракций.
2. Неоднородный фракционный состав.
3. Малая насыпная масса.
4. Изменение качества при длительном хранении, например, при саморазогревании.
Улучшение параметров расстила проводилось формированием его в виде искусственно сформированных частиц (укрупненных частиц) определенной формы и размеров: толщина расстила, средний размер частиц, однородность их по размерам, число слоев, коэффициент вариации толщины расстила.
Укрупненные частицы, сформированные в вальцовом формователе, характеризовали величиной и однородностью по размерам, которые определяются величиной пазов формо-вателя и степенью релаксации торфа.
Количество слоев сушки определялось по выражению
N = h / h
14 "сл / "част ,
где hсл - толщина слоя; ^аст _ размер частиц по высоте, может быть выбран оптимальным 1,2-1,5, так как скорость передвижения выдающего конвейера согласуется со скоростью формования, может регулироваться в зависимости от конкретных условий.
Физико-механические свойства [7, 8] укрупненных частиц отличаются от свойств обычной фрезерной крошки в лучшую сторону:
1) отсутствие мелких пылевидных фракций;
2) однородный фракционный состав;
3) увеличенная насыпная масса;
4) неизмененное качество при длительном хранении.
Равномерность распределения сформованных укрупненных частиц по полю сушки,
характеризовали коэффициентом вариации расстила, который позволил оценить качество сформированного расстила.
В табл. 1 приведены данные эксперимента по определению равномерности расстила укрупненных частиц.
Таблица 1. Влияние влажности и загрузки на равномерность частиц
Table 1. Effect of humidity and load on the uniformity of the particles
Влажность формования, % Загрузка, г С Равномерность расстила, a
80 751,2 133,6 0,178
79,4 718,3 92,6 0,129
77,1 677,1 94,5 0,139
75,3 682,7 108,9 0,160
74,1 648,9 160,0 0,247
73,9 760,4 96,2 0,127
71,8 354,7 45,0 0,127
70 576,0 124,0 0,214
Согласно данным таблицы 1, коэффициент равномерности расстила находится в пределах 0,127-0,214 при среднем значении 0,15, что в 3-4 раза меньше, чем в существующих технологических схемах добычи фрезерной крошки. Равномерность расстила в данном случае обеспечивается конструктивными особенностями формующего аппарата, который является дозирующим устройством, так как количество сформованных частиц в единицу времени строго зависит от окружной скорости формующих элементов. Подбирая скорости вращения вальцов в соответствии с поступательной скоростью передвижения выдающего конвейера, можно обеспечить равномерное распределение частиц по площади и организованную укладку их в любое количество слоев.
Все это способствует интенсификации процесса сушки в технологии разработки торфяного месторождения с улучшением параметров расстила. Характер расстила, то есть его толщина, размер и количество сформованных частиц, расположение их на поле сушки, число слоев зависят от многих факторов, но, в первую очередь, от физико-механических свойств формуемой торфяной массы и скоростных параметров механизма.
Результирующим показателем качества формирования расстила может стать коли-
чество сформованных укрупненных частиц на определенной площади (рис. 1).
Согласно рис. 1, при влажности, близкой к верхней [6] границе пластичности 84,5 %, (рис. 1, кривая 1) количество сформованных и сохранивших свою форму частиц в расстиле зависит от скорости формования и до скорости 1,1 м/с составляет 100 %, а затем с увеличением скорости сокращается до 63 %. Уменьшение влажности формования, близкой к нижней границе пластичности, сокращает количество сформованных и сохранивших свою форму частиц в расстиле до 63 %. Объясняется это ухудшением условий эвакуации воздуха, вследствие образования дополнительных воз-духопроводящих пор. Добавка сухой крошки до 30 % (рис. 1, кривые 3 и 4) отрицательно не сказывается на характере расстила.
Расположение укрупненных частиц в слое выгодно отличается от размещения частиц фрезерного торфа. Действию прямой солнечной радиации подвержены все укрупненные частицы (при расположении их в один слой) или большая их часть (при числе слоев, большем единицы). Воздушный поток обтекает их со всех сторон. Как показали проведенные исследования, гранулометрический состав сформованных укрупненных частиц улучшается (рис. 2). Однородность гранулометрического состава частиц по размерам способствует интенсификации процесса сушки укрупненных частиц.
Величина средневзвешенного диаметра укрупненных частиц после формования воз-
Рис. 1. Изменение количества частиц в зависимости от скорости формования и влажности формуемой массы: 1 - 84,5; 2 - 74,1; 3 - 72,6; 4 - 69,7 %
Fig. 1. Change in the number of particles from the molding speed and humidity of the molded mass: 1 -84,5; 2 - 74,1; 3 - 72,6; 4 - 69,7 %
растает в 2-3 раза по сравнению с исходной фрезерной крошкой и повышается однородность частиц по размерам. В составе расстила отсутствуют мелкие и пылеватые фракции, а частицы оптимального размера более 10 мм составляют по весу 70-90 %. Улучшение гранулометрического состава укрупненных частиц объясняется конструктивными особенностями формующего аппарата, а также способностью торфа сохранять приданную в результате обжатия форму.
Результаты исследования по влиянию загрузки площади поля сушки и влажности формования и подстила на цикловой сбор торфа представлены в табл. 2.
Таблица 2. Влияние загрузки и влажности на цикловой сбор частиц
Table 2. Dependence of the load and cyclic humidity on the collection efficiencies
Влажность укрупненных частиц, % Влажность подстила, % Загрузка площади поля сушки, кг/м2 Цикловой сбор,т/га
80,0 81,5 1,84 30,7
79,4 80,0 1,88 31,4
77,1 81,4 2,00 33,4
75,3 79,0 1,64 27,4
74,1 83,3 1,98 33,0
73,9 79,0 2,22 37,6
71,8 83,3 2,04 34,0
70 79,5 1,95 32,6
Рис. 2. Гранулометрический состав фрезерной крошки и укрупненных частиц
Fig. 2. Granulometric composition of the milling peat and the molded particles
Для расстила в один слой цикловой сбор колеблется от 27,4 до 37,6 т/га. Загрузка площади поля сушки (Рс) зависит только от влажности формуемой массы (w) и определяется по уравнению для верхового торфа степенью разложения 35 %:
Рс = 5,65 - 0,05 w ± 0,039.
Колебание величины загрузки объясняется неравномерной загрузкой бункера формовате-ля [8, 9], что устраняется при внедрении автоматического управления наполнения бункера формователя [10].
Таким образом, в результате исследования технологии разработки торфяного месторождения с улучшением параметров расстила установлено, что создание расстила из сформованных укрупненных частиц повышает качественные показатели готовой продукции и более надежное формирование расстила. Добавка сухой крошки до 30 % отрицательно не сказывается на характере расстила. Увеличивается однородность по размерам и средневзвешенный диаметр частиц, влажность формования уменьшается до 67 %. Это способствует интенсификации процесса сушки укрупненных частиц, и как следствие, повышению цикловых сборов торфа.
Библиографический список
1. Мисников О.С. О рациональном использовании энергетических и минеральных ресурсов торфяных месторождений / О.С. Мисников, А.Е. Тимофеев // Горный журнал. - 2008. - № 11. - С. 59-63.
2. Гамаюнов С.Н. Перспективные направления использования продукции на основе гранулированного торфа / С.Н. Гамаюнов, О.С. Мисников, О.В. Пухова // Горный журнал. - 1999. - № 10. - С. 41-44.
3. Misnikov, O.S. Use of peat ingredients for production of fire-extinguishing powders /
O.S. Misnikov, O.V. Dmitriev, E.Yu. Chertkova // Eurasian Mining. - Gornyi Zhurnal. - № 2 (24). - 2015. - P. 30-34.
4. Панов В.В., Мисников О.С., Купорова А.В. Проблемы и перспективы развития торфяного производства в Российской Федерации /
B.В. Панов, О.С. Мисников, А.В. Купорова // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2017. - № 5. - С. 105-117.
5. Панов В.В. Тенденции развития торфяной отрасли России / В.В. Панов, О.С. Мисников // Горный журнал. - 2015. - № 7. -
C. 108-112.
6. Мисников О.С. Анализ технологий разработки торфяных месторождений в странах дального и ближнего Зарубежья / О.С. Мисников, А.Е. Тимофеев, A.A. Михайлов // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ. - 2011. -Т. 9. - С. 84-92.
7. Королев И.О. Влияние технологических факторов на физико-механические свойства сырья в технологиях разработки торфяных месторождений / И.О. Королев, О.В. Пухова, Е.Ю. Черткова // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ - 2012. - Т. 10. - С. 181-184.
8. Шахматов К.Л. Реология композиционных материалов на основе торфа /К.Л. Шахматов // Вестник Тверского государственного технического университета. - 2005. -№ 7. - С. 10-13.
9. Патент на изобретение RUS 2379516 15.01.2008. Матрица формования / В.И. Суворов, Н.Л. Соловьев, К.Л. Шахматов
10. Лебедев В.В. Методика тестирования программного обеспечения автоматического управления производства торфяных питательных брикетов / В.В. Лебедев, О.В. Пухова // Все материалы. Энциклопедический справочник. - 2017. - № 9. - С. 58-63.
