Главы из книги Микова А.Г

                        ВВЕДЕНИЕ

 

Историческая справка

 

Исследованию процессов естественного и искусственного образования и использования  микросфер посвящено много работ. В первую очередь можно привести материалы диссертации В.С. Дрожжина [ 4 ] и библиографию в этой диссертации.

 (начало цитаты).

При сжигании углей в котлах энергоустановок электростанций образуется легкая фракция золы-уноса с насыпной плотностью 0,35 – 0,5 г/см3, состоящая из полых частиц сферической формы, получившая название «микросферы из зол-уноса», керамические микросферы или в зарубежной литературе – «cenospheres» («ценосферы»).

Впервые термин «ценосферы» был введен учеными в 20-х годах прошлого века для полых сферических частиц, обнаруженных в продуктах сжигания углей [ 9, 10 ]. Впоследствии этот термин был использован специалистами Англии для обозначения частиц, найденных в промышленных дымовых выбросах угольных станций, а также частиц, плавающих на поверхности водных бассейнов золоотвалов электростанций. Эти частицы представляют собой полые микросферы алюмосиликатного состава [ 11 ]. В процессе формирования таких частиц участвует некоторая часть минеральных примесей к углю, основная же часть примесей образует тяжелые фракции золы и шлака.

Количество образовавшейся микросферы различно на каждой электростанции и зависит от природы минерального вещества в сжигаемом угле, от способа сжигания угля, конструкции системы золоудаления и ее состояния. Такие зольные микросферы встречаются почти во всех сортах летучих зол, образующихся при использовании измельченного каменного угля и в небольших количествах бурого угля. В британских золах по данным разных авторов содержится 0,1 – 6% (вес.) микросфер, а в польских золах содержится 0,4 – 8,6% микросфер. Процесс образования зольных микросфер был исследован E. Raask и опубликован в работе [ 12 ]. Исходный материал располагался на углеродной пластине и нагревался. По мере нагревания частицы увеличивались в объеме, при этом происходила непрерывная генерация газа. Оказалось, что при нагревании частицы, содержащие оксид железа увеличиваются в объеме, а частицы без оксида железа сохраняют свой первоначальный размер. Исходя из этих опытов сделаны выводы, что выделение газов (в основном монооксида и диоксида углерода), вызывающих вспенивание расплавленных частиц, происходит благодаря присутствию в них оксида железа. Количество зольных микросфер будет не превышать 0,1%, если в исходном продукте содержится менее 5% оксида железа и резко возрастает, если в угле оксида железа содержится более 8%. Однако в других исследованиях приведены противоречащие сведения.

В странах бывшего СССР работы по изучению возможности использования микросфер из зольных отходов начали проводиться в конце 80-х годов прошлого века. Наиболее полно представлены результаты работ специалистов Ростовского государственного университета [ 13 ]. Ими проведены исследования ресурсов микросфер на некоторых электростанциях Украины и России, определены основные свойства микросфер и исследовано применение зольных микросфер в качестве наполнителей композиционных материалов на органической и неорганической основе.  В работе [ 14 ] сотрудников Института Горючих Ископаемых на основе большой выборки угольных бассейнов и электростанций рассмотрены некоторые вопросы, связанные с образованием микросфер, долевым содержанием их в золе уноса, приведены данные о составах и свойствах зольных микросфер.

Сотрудники Сибирского отделения РАН (ИХХТ, г. Красноярск [ 15 ]  , ИТ, г. Новосибирск [ 16 ] , Томского государственного архитектурно-строительного университета [ 17 ] исследовали применимость зольных микросфер для очистки жидких радиоактивных отходов, сенсибилизации эмульсионных взрывчатых составов, создания обжиговых строительных материалов. Разработкой теплоизоляционных материалов на основе зольных микросфер занимались сотрудники Владимирского государственного университета и Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН.

Первый практический опыт сбора микросфер на российских электростанциях относится к началу 90-х годов  [ 18,19 ]. Такие работы были проведены различными инициативными группами  на ТЭЦ-22, Томь-Усинской, Беловской, Рефтинской и Троицкой  ГРЭС. На Усть-Каменогорской ГРЭС была разработана плавающая понтонная установка с всасывающим устройством для сбора микросфер с поверхности воды и их обезвоживания. Львовским отделением Генпланпроекта для Бурштынской ГРЭС предложен способ сбора микросферы из обводного канала.  

 (конец цитаты).

На территории Казахстана на естественном озере золосброса Экибастузских ГРЭС-1 и ГРЭС-2 микросфера собиралась с 2000 года самыми примитивными методами, в основном по береговой линии. В небольших «лагунах» за счет приливных волн, поднимаемых ветром, скапливалось годами значительное количество микросферы. Эта микросфера грузилась в обычные мешки и отправлялась потребителю, в основном в г. Асбест.

С 2012 года проектируется первая на постсоветском пространстве опытная стационарная установка для получения микросферы непосредственно из золопровода ТЭС. Эта установка будет работать круглогодично, забирая практически всю микросферу, образовавшуюся при сжигании углей. Финансирует проект и строительство польская компания АО «Eko Export». Проект разработан под руководством автора настоящей книги Микова А.Г.

 

 

Описание продукта – алюмосиликатная микросфера.

 

      Описанию характеристик алюмосиликатных микросфер посвящено много публикаций в статьях и диссертациях. На взгляд автора, наиболее полное описание приводится в статье сайта ГК ИНОТЭК  [ 1 ]

(ниже приведены цитаты из статьи, начало цитаты).

 Исследованные в лаборатории этой компании микросферы обладают следующими характеристиками: микросферы имеют форму, близкую к сферической, и гладкую внешнюю поверхность. Насыпная плотность микросферы - 320÷370 кг/м3. Плотность материала оболочки микросферы - 2 450 кг/м3. Отличается тем, что микросферы даже дисперсностью до 100 мкм имеют насыпную плотность не выше 370 кг/м. Это достигается тем, что цикл сжигания углей имеет на 35% более продолжительную высокотемпературную фазу, а скорость охлаждения увеличена на 60% за счет прохождения дымовых газов через специальный холодильник. При таких показателях процесса толщина стенки микросферы практически уменьшается на 40÷55%. В то же время прочность стенки не уменьшается, так как сама стенка имеет очень мало дефектов.  Диапазон размеров находится в пределах 40÷500 мкм. Состав внутренней газовой фазы:  СО~ 70%, N~ 30%., Теплопроводность микросфер 0,08  Вт/м׺К. при 20 ºС., отличается лучшим на 25÷30% сопротивлением теплопередачи. Это происходит из-за того, что в сравнимых размерах микросфера нашего производства имеет более тонкую оболочку и большую степень разрежения газов внутри оболочки. Предел прочности на сжатие - 15÷29 МПа. Микросферы после процесса флотации проходят специальную термическую обработку при температуре 1 600ºС. Это позволяет произвести разрушение герметичных, но непрочных из-за поверхностных дефектов микросфер, а их обломки выделить и устранить из состава смеси. Таким образом, достигается постоянство физических параметров микросферы при дальнейшей работе с ней. Кроме того, после такой термообработки микросферы не разрушаются при введении даже в высоковязкие среды. Твердость оболочки по шкале Мооса - 5÷6. Микросферы отличаются низкой степенью загрязнения пылевидной фракцией (см.фото).  Это позволяет получать значительно более качественные полимерные композиции, так как отпадает необходимость связывать или нейтрализовывать пылевидную фракцию. Микросферы не теряют свойств до температур, превышающих 1 300 ºС. Температура плавления - не ниже 1 400 ºС. Отличаются тем, что поскольку специальная термообработка уже произведена, то даже при резком нагревании при заливке металлами разрушения микросфер не происходит. Химический состав в %: SiO- 52,2÷64,3; Al2O- 23,5÷29,0; Fe2O- 6,0÷10,0; CaO - 0,1÷5,8; MgO - 1,0÷2,0; K2O - 1,0÷2,3; TiO- 0,6÷1,0; Na2O - 0,3÷1,0; Р2O- 0,2÷1,0. Не имеет каких-либо особенностей и соответствует в основном составу примесей сжигаемых углей.

Ниже приводятся паспорта качества микросфер, производимых на этом предприятии.

Микросфера алюмосиликатная тонкостенная – ценосфера

 ПАСПОРТ КАЧЕСТВА                  МИКРОСФЕРА БЕЛАЯ

Описание: ИНОТЭК лого                                      

  Микросфера алюмосиликатная - марка Урал Экибастуз. Полые микросферы, свободно флотирующие, темно-белого цвета, высокое  содежание глинозёмов. Получены как продукт сжигания углей на энергетическом объекте.

Описание: ИНОТЭК УралЭкибастуз 

Физические характеристики (основные)   

Форма, внешний вид

Сфера, флотирующее сыпучее

Размер частиц

0-500 микрон

Плотность

0.6-0.8 g/cc (42 lbs/ft3)

Насыпная плотность

0.35-0.45 g/cc (24 lbs/ft3)

Удельная масса

0.45-0.75

Прочность на сжатие

2500-5000 psi

Твёрдость, по Моосу

5-7

Точка плавления

1350 - 1400°C

Теплопроводность

8 x 10 -6(°K)

Влажность

0,5 % max

Осадки

5% max

Толщина стенки, от диаметра микросферы

               5%-10%

PH в воде

  6 - 7

Маслопоглощение,  гр на 100 гр

16-18 g oil/100g

      Химический состав

  Silica (SiO2)

58-68%

Alumina (AL2O3)

32-38%

Iron (Fe3O2)

1.4 - 2 %

CaO

1,9%

MgO

1%

K2O+Na2O, не более

 

1,5%

 

 

                                                       

ПАСПОРТ КАЧЕСТВА        МИКРОСФЕРА СЕРАЯ

Описание: ЛОГОТИП                                                                                       

              

Микросфера алюмосиликатная - марка Северная Инта. Полые микросферы, свободно флотирующие, темно-серого цвета. Получены как продукт сжигания углей на энергетическом объекте.

Описание: 0-100

Физические характеристики (основные)

Форма

Флотирующее сыпучее

Размер частиц

0-500 микрон

Плотность

0.6-0.8 g/cc (42 lbs/ft3)

Насыпная плотность

0.35-0.45 g/cc (24 lbs/ft3)

Удельная масса

0.45-0.75

Прочность на сжатие

2500-5000 psi

Твёрдость, по Моосу

5-7

Точка плавления

1350 - 1400°C

Теплопроводность

8 x 10 -6(°K)

Влажность

0,5 % max

Осадки

5% max

Толщина стенки, от

диаметра микросферы

       5%-10%

PH в воде

         6 - 7

Маслопоглощение,  гр 

на 100 гр

16-18 g oil/100g

 

Химический состав

  

Silica (SiO2)

58 - 62%

Alumina (AL2O3)

18,3 - 25%

Iron (Fe3O2)

5 - 7%

CaO

1 - 6%

MgO

0,5 - 1,8%

Na2O

   0,2 - 1,7%

              K2O

     0,5 - 2,5%

 

Микросфера алюмосиликатная толстостенная - ALUMINOSILICATE THICK-WALLED MICROSPHERE  

Микросфера алюмосиликатная толстостенная - новый, перспективный, обладающий сочетанием полезных свойств наполнитель - полая толстостенная силикатная микросфера с насыпной плотностью 0,7 - 0,9 г/см3 и удельным весом 2 - 2,2 г/см3, выделенная из сухой золы уноса (Фото). Технология ее производства представляет собой очистку исходного сырья от магнетитов (до 3%), кокса и несгоревшего угля (до 5%), дальнейшую классификацию по фракциям с заданными размерами частиц.

Сочетание уникальных свойств и способность группы компаний ИНОТЭК производить её в огромном количестве (от 1000 тонн/месяц и запасы сырья в России миллионы тонн) делает неограниченными возможности и перспективы использования микросферы алюмосиликатной толстостенной в нефтяной, газовой, химической промышленности, в автомобилестроении, при производстве огнеупорной керамики и в строительстве.

Описание: http://inoteck.net/d/91126/d/1888005_5.jpg

Фото. Фотография микросферы алюмосиликатной толстостенной, сделана при помощи микроскопа МИКМЕД - 6.
Фотосъемка при 1000-кратном увеличении.

Сферическая форма является идеальной для наполнителя, поскольку микросфера - сыпучий материал, обладает повышенной текучестью и обеспечивает компактную укладку. При высокой концентрации сферы уплотнены, но дальнейшего уплотнения не происходит, как это может случиться с наполнителями неправильной формы. Таким образом, использование сфер снижает усадку при отверждении, что очень важно при производстве мастик для герметизации трещин и швов, герметиков и т.д. Сферический наполнитель легко разбрызгивать, подавать самотеком, нагнетать насосом или пневмотранспортом. За счет сферической формы, микросфера легко поддается окраске.

Zeeosphere - толстостенные алюмосиликатные микросферы до десяти раз более прочны, чем большинство легких тонкостенных микросфер и полых стеклянных сфер, которые получают из расплавов промышленными методами. В отличие от стеклянных сфер, они имеют более высокий предел прочности при сжатии (150 - 280 кг/см2) благодаря более прочной оболочке. Толщина оболочки сферы - 10% от диаметра. Толстые стенки делают микросферу сопоставимой по твердости с кварцем (твердость по Моосу 7) и обеспечивают высокую устойчивость к эрозии, непроницаемость для жидкостей и газов. Изделия с добавлением толстостенной алюмосиликатной микросферы  обладают повышенной износостойкостью, что делает их незаменимыми при изготовлении высокопрочных покрытий для промышленных полов. Поверхности с ее содержанием дольше сохраняются и хорошо выглядят в течение длительного времени.

Толстостенные микросферы не теряют свойств до температур, превышающих 1000°С. Высокая температура плавления свыше 1200°C, что значительно выше, чем температура плавления сфер из синтетического стекла, дает возможность широкого применения в производстве высокотемпературных изолирующих покрытий, огнеупорной керамики.

Микросферы относятся к инертным золам, обладают очень низкой реакционной способностью, обеспечивает высокую устойчивость к кислотам и щелочам.

Основные показатели свойств и преимущества использования микросферы силикатной толстостенной

Наименование показателя

Фактические данные

Преимущества

Форма

Полые сферы с толстыми стенками

Идеальная форма для наполнителя, позволяет снизить расход смол и крепителя, а также снижает усадочную деформацию.

Цвет

Серый, белый

Возможность использования в медицинских целях  (слепочные и формовочные массы в стоматологии).

Размер частиц

10 микрон

Возможна классификация по фракциям с заданными размерами частиц.

20 микрон

50 микрон

70 микрон

150 микрон

250 микрон

Истинная плотность

2,0 - 2,2 г/см3

Необычайно легкий наполнитель, его вес - 25% веса других минеральных наполнителей, что обеспечивает удобство использования, снижает транспортные затраты.

Плотность вещества оболочки

2,4 - 2,5 г/см3

 

Влажность

Не более 1 %

 

Твердость по Моосу

5 - 7

Обеспечивает высокую устойчивость к эрозии, непроницаемость для жидкостей и газов.

Температура плавления

13000C

Дает возможность широкого применения в производстве высокотемпературной изолирующей огнеупорной керамики, а также огнеупорных покрытий.

Температура размягчения

10200С

рН в воде

6 - 8

 

Морозостойкость

Высокая

Морозоустойчивость характеризует способность материала выдерживать циклические нагрузки, возникающие при переходе через 00С.

Диэлектрическая постоянная (Диэл. проницаемость ε=1,8-2,26)

3,7 - 4,6

Превосходно подходит для производства теплоизоляционной радиопрозрачной керамики повышенной прочности.

Теплопроводность при 200С

0.08Вт/м∙К

Эффективный теплоизолятор. Низкая теплопроводность дает возможность использования микросферы в качестве идеального изоляционного материала для нефтепроводов и изоляции внешних стен зданий.

Химическая стойкость

Высокая

Обеспечивает высокую устойчивость к кислотам и щелочам

Растекаемость

Свободная

Позволяет легко использовать материал в заводских условиях. Вследствие высокой растекаемости, их легко разбрызгивать, нагнетать насосом, наносить шпателем и т.д.

Адгезия

Хорошая

Хорошая адгезия к различным видам связующих (неорганических и органических).

Водопоглощение

 

Низкая гигроскопичность и водопоглощение учитываются при расчетах влагоизоляции, оценки долговечности конструкций, а также при определении условий хранения и транспортировки.

Гигроскопичность

(набор массы)

0,26 масс. %

Содержание кокса

5 масс. %

 


Химический состав микросферы силикатной.

Химический состав

Массовая доля, %

SiO2

55 - 65 %

Al2O3

25 - 33 %

Fe2O3

1 - 6 %

CaO

0,2 - 0,6 %

MgO

1 - 2 %

K2O

0,2 - 4 %

Na2O

0,3 - 2 %

TiO2

0,5 - 1 %

 

(конец цитаты из статьи сайта ИНОТЭК).

Характеристики микросферы, полученной в лаборатории Экибастузского научно-технического центра под руководством автора.

Химический состав определялся в лаборатории ГРЭС-1

SiO2

59%

AL2 O3

35%

Fe3 O2

1.4 - 2 %

CaO

1,9%

MgO

1%

K2O+Na2O, не более

1,5

 

Физические характеристики

Размер                    5 – 500 мкм 

Цвет                       серо-белый

Форма                    сфера

Насыпная плотность   0,35 – 0,6 г/см3

Твердость по Моосу     5 – 7

Точка плавления      1350 – 14000С

Влажность                 0,5 %

РН в воде                    7

 

 

Области применения продукта – алюмосиликатная микросфера.

Наиболее интересные области применения микросфер описаны в той же статье ГК ИНОТЭК [ 1 ]

(начало цитаты).

В связи с интенсивным развитием инновационного подхода в бизнесе, возросли требования к созданию новых композиционных материалов, способных к длительной эксплуатации в жестких условиях - под действием высоких температур, больших и разнообразных механических нагрузок, химически активных сред, излучений и т.д.

Любая техническая проблема, где требуется снижение веса при низкой теплопроводности, высокой прочности и экономии объема, повышенной устойчивости к эрозии и агрессивным средам может быть решена с применением микросфер алюмосиликатных.

Нефтегазовая промышленность: добавка микросфер к бурильным растворам не только интенсифицирует процесс бурения скважин, но и существенно увеличивает срок службы бурильного оборудования. Кроме этого, наполнение цементных растворов микросферами позволяет получить безусадочный, теплоизолирующий, быстро твердеющий материал, обеспечивающий надежную связь пласта с обсадными трубами.

Огнеупорная промышленность: производство легковесов, шамотные изделия

Строительство: сверхлегкие бетоны, сухие строительные смеси, известковые растворы, жидкие растворы, цементы, штукатурка, покрытия, изоляционные кровельные покрытия и звукозащитные материалы

Керамика: огнеупорные материалы, легкие огнеупоры , покрытия, изоляционные материалы,
абразивные высокопористые материалы

Пластмассы: нейлоновые, полиэтиленовые, полипропиленовые и др. материалы различных плотностей, синтактические пены

Машиностроение: композиты, ремонтные шпатлевки, шины, бамперы и панели, комплектующие, звукозащитные материалы, грунтовки. Плавсредства, спортивный инвентарь, подошвы для обуви.

Химическая промышленность: дробильные материалы, пеногасители, катализаторы

 

В настоящее время становится достаточно распространенным применение нетрадиционных в области строительства теплоизолирующих материалов.

Как правило, подобные материалы являются композицией полых стеклянных или керамических микросфер диаметром до нескольких микрон и акриловых смол. Акриловые смолы - это, в данном случае, связующее вещество. Основным теплоизолятором можно считать стеклянные или керамические микросферы. Такой теплоизолирующий материал при очень малой толщине (от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров) обладает высокими теплоизолирующими качествами, хорошей адгезией и прочностью.

Термопластичный состав для разметки дорог

Применяется для разметки автомобильных дорог и аэродромов с асфальтовым или асфальтобетонным покрытием. Использование термопластичного состава для разметки дорог позволяет повысить морозостойкость, трещиностойкость и солестойкость покрытий за счет введения в композицию состава полиэфирной смолы на основе диметил- или полиэтилентерефтолата, этиленгликоля и фталиевого ангидрида, полиэфирной смолы на основе адипиновой смолы и этиленгликоля, двуокиси титана, трансформаторного масла, кварцевого песка, алюмосиликатных полых микросфер размером частиц 80-100 мкм.

Состав для защиты поверхности от налипания сварочных брызг

В качестве защитного покрытия используется состав, главным компонентом которого являются полые алюмосиликатные микросферы. Состав включает следующие компоненты: алюмосиликатные полые микросферы, крахмал, воду. Защитное покрытие на основе микросфер обладает улучшенными технологическими характеристиками, позволяющими использовать его для защиты различно расположенных поверхностей (вертикальные, потолочные и горизонтальные) и достаточно простым способом снимает его с изделий после проведения процесса сварки. Состав может быть использован в машиностроении и котлостроении, при изготовлении стальных конструкций сложных форм сварочным способом.

Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона

В качестве заполнителя легкого бетона применяются алюмосиликатные полые микросферы (известный состав легкого бетона, который изготовляется с использованием цемента и полых микросфер (патент RU N°2154619 Cl, "Лeгкий бетон", C04B38/08, 20.08.2000).  Легкий бетон на основе микросферы обладает улучшенными технологическими характеристиками: повышенной прочностью при уменьшении объемной массы. Сырьевая смесь для приготовления легкого бетона содержит алюмосиликатные полые микросферы, глиноземлистый цемент и каолин. По сравнению с известными легкими бетонами, бетон на основе микросфер в 1,2 раза легче и в 3 раза прочнее. Разработанный легкий бетон может использоваться для футеровки промышленных печей, работающих при температурах до 1200°С

Ячеистый бетон 

Ячеистые бетоны, приготовленные с использованием микросфер, могут быть применены для производства теплоизоляционных плит, имеющих намного большую прочность в сравнении с другими плитными утеплительными материалами (плиты из минеральных волокон, плиты из пенопластов или полиуретанов)! Использование микросфер в производстве теплоизоляционно-конструкционных и конструкционных ячеистобетонных изделий даёт возможность повышения их прочности при сохрании плотности, и, соответсвенно, получения прочных изделий с пониженной плотностью, что в конечном итоге приводит к улучшению теплотехнических характеристик изделия (патент CELLULAR CONCRETE WO/2006/121419 20061116).

В зависимости от вида ячеистого бетона, а соответственно и от толщины стенки между воздушными порами, микросферические частички либо находятся внутри плотной матрицы стенки воздушных пор бетона, либо частично выходят в сами воздушные поры, значительно увеличивая таким образом площадь внутренней поверхности воздушной поры, которая в свою очередь более эффективно задерживает тепловой поток.

Отличные тепло- и звукоизолирующие качества ячеистого бетона аналогичны по параметрам существующим плитным изоляционным материалам. При этом, в отличие от большинства традиционных изоляционных материалов он обеспечивает:

- возможность обустройства «дышaщиx» однослойных стен (хорошая паропроницаемость);

- уменьшение стоимости строительства за счет уменьшения толщины стены до необходимой конструкционно-несущей толщины и уменьшения нагрузки на фундамент;

- уменьшение стоимости строительства за счет отсутствия сложных технологических операций по обустройству дополнительной теплоизоляции, а также сокращения сроков строительства;

- универсальность - возможность применения как для внутренних, так и для внешних работ, устройства теплозвукоизоляции полов и перекрытий;

- технологичность - высокая прочность в сравнении c существующими теплоизоляционными материалами (волоконные, вспученные пластики).

 

Наполненные и армированные материалы

Полиацетали с наполнителями волокнистого типа, например со стеклянными микросферами, отличаются повышенным по сравнению с основным материалом модулем упругости, а также меньшей и практически независимой от направления литья усадкой. Поэтому они служат для изготовления жестких формованных деталей со стабильными размерами. Появился ряд продуктов с минеральными наполнителями для изготовления деталей с повышенной стабильностью размеров. В качестве наполнителей используются рубленное стекловолокно, тальк, мел или волластонит с необработанной и покрытой поверхностью для улучшения сшиваемости.
Композиции со стекловолокнистым наполнителем содержат от 10 до 40% стекловолокна, иногда применяются смеси стекловолокно - микросферы. Это позволяет повысить прочность при разрыве путем применения стекловолокна со специально разработанными аппретами или соответствующих химических связующих. Это в одинаковой мере касается гомо- и сополимеров.

Новые полимерные материалы

Жесткость однородных полимерных материалов можно повысить введением наполнителя. Исследования показали, что наполнитель значительно повышает модуль упругости материала. Повышение вибропоглащающих свойств можно получить, вводя в полимер анизогеометрические наполнители, т. е. наполнители слоистой или чешуйчатой (несферической) формы. Кроме того, два наполнителя (особенно микросферы порофорные), введенные в связующее в определенной пропорции, вместе дают больший демпфирирующий эффект, чем каждый в отдельности.
Анализ источников литературы привел к разработке виброгасящей тиксотропной полимерной композиции "Орион-65", состоящей из сополимера эпоксидной и полиуретановой смол (их релаксационные максимумы расположены на разных участках шкалы температур) и смеси наполнителей - чешуйчатого нитрида бора и стеклянных микросфер, подобрана ее оптимальная толщина. Эта композиция использована для приклейки электрических элементов на многослойные печатные платы и их герметизации в ФПУ, что позволило обеспечить виброзащиту в требуемом (5-2000 Гц) диапазоне частот.

Синтактный пенопласт
В процессе формования часто бывает необходимо заполнить небольшие впадины и труднодоступные пространства. Сплошной стеклопластик достаточно тяжел (объемная масса составляет 1,5 г/см3) и дорог. Обычные шпаклевки на основе смол дешевле, но тяжелее (объемная масса 2,0 г/см3). Кроме того, и стеклопластик и шпаклевки, взятые в достаточно больших объемах, обладают резко выраженными экзотермическими свойствами, т. е. вскоре после отверждения они становятся горячими. Возникающие термические напряжения могут вызвать интенсивное растрескивание, а также повредить прилегающие участки стеклопластиковой конструкции.
Синтактный пенопласт представляет собой шпаклевку на основе смолы с легковесным наполнителем. Обычно это микросферы из фенолформальдегидной смолы, стеклянные эккосферы и т. п. Применяют гранулы пенополистирола с эпоксидной смолой. Можно использовать и такие легкие материалы, как вермикулит, пемзу, диатомит, древесные опилки, однако пористые материалы впитывают смолу и превращаются в тяжелые и дорогие.

Для обеспечения легкости и экономии средств они должны быть гранулированными. Крупные гранулы приводят к получению тяжелой шпаклевки. Мелкие гранулы облегчают массу используемой для заполнения смолы. Решающую роль играет точность соблюдения пропорции в процессе смешения.
При избытке смолы шпаклевка делается жидкой и тяжелой, при недостатке - сухой и нелипкой.
По сравнению с другими пенопластами синтактные пенопласты являются относительно тяжелыми (объемная масса 0,3-0,4 г/см3 случае использования микросфер из фенолформальдегидной смолы), но они очень удобны в обращении, могут быть быстро приготовлены и легко принимают необходимую форму, поскольку прямо наносятся на нужное место. Для заполнения больших объемов целесообразнее использовать легкий и дешевый вспениваемый в изделии полиуретан.
Синтактный пенопласт нередко используют для заделки скошенных кромок заполнителя трехслойной формованной конструкции, особенно криволинейного профиля. Прочность на сжатие этого материала обычно высока, и он может быть применен для изготовления вкладышей, которые вставляются в трехслойную конструкцию после ее изготовления.

Высокопористые шлифовальные круги с закрытой структурой

Разработан и успешно внедряется в промышленность принципиально новый вид абразивного инструмента - высокопористые шлифовальные круги закрытой структуры повышенной производительности и с широким спектром технологических свойств при рабочих скоростях до 120 м/с.

В авиамоделизме при склейке несущих конструкций фюзеляжа  в смолу добавляют микросферу - она сильно уменьшает массу эпоксидной смолы не уменьшая ее прочности на разрыв

 (конец цитаты).

 

Крупнейшие поставщики зольных микросфер.

Материал использован из работ [ 4]

По данным на 2006 год мировой рынок потреблял зольной микросферы до 80 тысяч тонн в год, а крупнейшими поставщиками являлись «Omega Minerals» (Германия), «Microfine Minerals Ltd» (Великобритания),  «Sphere Services» (США). В дальнейшем к этим компаниям добавились польские компании, крупнейшей из которых является «Eko Export», а также российские и украинские компании.

Фирма «Emerson and Cumming, Inc» выпускает зольные микросферы марки «microballons FA-A». Аналогичная продукция фирмы  «Filite USA, Inc» носит название  «Filite 52/7S», а продукция фирмы «Sphere Servise, Inc» называется  «Recyclospheres».

На территории России действуют три крупных предприятия-производителя зольных микросфер: ОАО «НИИпроектасбест» (г. Асбест Свердловской области), ООО «Урал-Сфера» (г. Челябинск) и МГК «Omega Minerals». Эти предприятия поставляют микросферу преимущественно на экспорт в страны Евросоюза и США.

(конец цитаты).

 

 

                                     Глава 1.  Существующие золохранилища Казахстана, имеющие микросферу

 
 Процесс образования микросферы.
 
Вопрос образования алюмо-силикатной микросферы изучался многими учеными. В целом, не вдаваясь в подробности, образование АСМ можно охарактеризовать так, как это представлено Л. Кизильштейном в его статье [ 8 ]
(начало цитаты). 
При сжигании углей минеральные компоненты преобразуются в золу и шлак, которые складируются как отходы энергетического производства в золоотвалах. Накопленная к настоящему времени масса золоотвалов огромна.Процесс сжигания угля на теплоэлектростанциях идёт при высоких температурах — от 1500 до 1800°С в зависимости от качества угля и способа сжигания. При этих температурах минеральные компоненты углей распадаются или плавятся. В состав золы и шлака входят зёрна кварца и глинистых минералов, частицы стекловидного материала, сходного с вулканическим стеклом, частицы новообразованных минералов — муллита, магнетита, ферросилиция и других. Присутствуют и частицы несгоревшего угля; их особенно много при сжигании антрацита.
Самые оригинальные и, пожалуй, самые ценные компоненты золы — алюмосиликатные полые микросферы (АСПМ). Представляют собой полые, почти идеальной формы силикатные шарики с гладкой поверхностью, диаметром от 10 до нескольких сотен микрометров, в среднем около 100 мкм. Толщина стенок от 2 до 10 мкм, температура плавления 1400—1500°С, плотность 580— 690 кг/м3.
Образование микросфер происходит следующим образом. При высоких температурах силикатный минеральный материал углей плавится и в газовом потоке продуктов сгорания дробится на мельчайшие капли. Газовые включения в минеральных частицах при нагреве расширяются и раздувают отдельные капли расплава. Те капли, в которых внутреннее давление газа уравновешивается силами поверхностного натяжения, образуют полые шарики. В остальных происходит разрыв капель (внутреннее давление больше сил поверхностного натяжения), либо они остаются просто силикатными шариками, сплошными или пористыми (поверхностное натяжение больше внутреннего давления). Содержание АСПМ в золошлаковых материалах составляет обычно десятые доли процента, тем не менее, их «производство» на крупных теплоэлектростанциях может достигать нескольких тысяч тонн в год (конец цитаты).
Наиболее полно процесс образования алюмо-силикатных микросфер (АСМ) при сжигании угля в котлах ТЭС описан в работах [ 2-4]. Ниже приводятся выдержки из этих работ. Особенности процессов образования АСМ [ 2 ] (начало цитаты). 
Вещественный состав минеральных компонентов углей, при сжигании которых образуются микросферы, характеризуется преобладанием глинистых минералов и гидрослюд, а также кварца. В значительно меньшем количестве содержится кальцит, пирит, доломит, магнезит, сидерит. При сжигании углей эти минералы претерпевают сложные и разнообразные химические и фазовые превращения: дегидратация, частичная или полная аморфизация продуктов дегидратации минералов глин и других алюмосиликатов, декарбонизация, образование новых соединений и их кристаллизация, плавление, взаимодействие с углеродом и т.д. Типы реакций и фазовых превращений, скорость их осуществления меняются для различных минералов и зависят от условий сжигания. 
Выделено 13 видов химических реакций, сопровождающихся выделением газовой фазы. Ниже приводится только часть из этих реакций, на мой взгляд, наиболее существенных:
4FeS2 + 11O2(g)→2Fe2O3 + 8SO2(g)
SiO2 + 3C → SiC + 2CO(g)
Fe2O3 + CO(g) → 2FeO + CO2↑
SiO2 +2C → Si + 2CO(g)
2SiO2 + SiC → 3SiO(g) + CO(g)
Al2O3×SiO2(OH)4 → Al2Si2O7 + 2H2O(g)
Н2О(g) + С → Н2(g) + СО(g)
CO(g) + NH3(g) → H2O(g) + HCN(g)
 
Содержание микросфер в золах уноса тем выше, чем больше аморфного вещества в стенках микросфер. Состав его зависит как от исходных минералов, так и от достигнутого уровня температур в камерных топках. 
Помимо химического  и вещественного состава угля и температур его сжигания, необходимым фактором для образования микросфер, является газовыделение из минеральной части при высоких температурах. При очень высокой скорости нагревания (>10000С/мин), имеющей место в высокотемпературной зоне топки, газовыделение может сдвигаться в область высоких температур, при которых частицы золы-уноса переходят в вязкопластическое состояние. В современных котлах при темпе роста температуры 10000С/с,  характерная температура максимальной скорости газовыделения достигает значения 14000С. При этой температуре обеспечиваются реологические свойства частиц, необходимые для «вспенивания» и образования полых АСМ. Кристаллизационная вода, содержащаяся в глинистых минералах, может выполнять функцию газообразователя. Исходя из молекулярного соотношения между компонентами химических реакций, массе вещества для выделения вспенивающегося газа может составить 1 – 3% от общего объема, что вполне соответствует их содержанию в минеральных частицах – предшественницах микросфер.
(конец цитаты).
Подводя итог анализу влияния химического и фазоминералогического состава на образование микросфер, в цитируемой работе делается вывод о том, что АСМ в золах уноса образуются из отдельных минеральных частиц, способных при температурах 12000 С и выше образовывать эвтектические смеси и стеклофазу. К ним относятся алюмосиликатные глинистые минералы и гидрослюды в совокупности с минералами с повышенным содержанием SiO2(кварц и полевые шпаты).
Значительное влияние на образование АСМ влияет неоднородное распределение температуры по сечению топочной камеры.
В работе [ 3 ] те же авторы на основе экспериментальных работ предложили формулу для определения количества микросферы, образующейся при сжигании различных видов углей:
Nm = Ny∙K3∙(1 – Kш)∙Km        (1)
 
где Nm -  количество микросфер, образующихся в единицу времени,Ny– количество угля, сжигаемого в единицу времени, K3–безразмерный коэффициент зольности угля,    (1 – Kш) – доля золы от общей зольности топлива,Km– доля микросфер в золе уноса.
Все коэффициенты, кроме последнего являются объективными и известными для каждой ТЭС, а вот последний коэффициент, определяющий отношение масс плавающей и тонущей в воде фракций зол уноса, является довольно субъективным. Для одного и того же вида угля, но при разных конструкциях топочных горелок, а также их расположения в котле, этот коэффициент может отличаться на порядок.
В. С. Дрожжин в своей диссертации [4 ] описывает следующую модель образования летучих компонентов золы ссылаясь на работу Л.Я. Кизильштейна[ 13 ]
(начало цитаты).
Эта модель может быть проиллюстрирована следующей схемой
 
 
 
 
 
1                                2                               3                      4                              5
 
 
 
 
 
         а)                            б)                          в)                        г)                        д)
 
 
Модель образования летучей золы.
1 – минеральные включения в угольные частицы; 2 – капли жидкой золы;
3 – слившиеся капли золы; 4 – частицы золы уноса; 5 – полые микросферы.
 
Степень сгорания угольной частицы возрастает слева направо. Начальная стадия сгорания – растрескивание; минеральные частицы сохраняют свою начальную форму и размеры (а), далее, вместе с прогрессирующим выгоранием органического вещества (б-г) минеральные частицы расплавляются (б), объединяются в более крупные шаровидные капли (в,г). При полном сгорании остаются только жидкие капли, в том числе полые микросферы. В этой модели отсутствует описание процессов, приводящих к образованию внутренней полости в минеральных частицах.
Процесс вспенивания минеральных компонентов углей и образование полых микросфер является достаточно сложным многофакторным явлением, но вместе с тем он должен подчиняться закономерностям образования пористых структур, формирующихся вследствие выделения в них газовой фазы, являющейся инициатором вспенивания; вязкость вещества частицы должна снизиться до величины, обеспечивающей переход массы частицы в вязкотекучее состояние. Для образования пористой структуры необходимо, чтобы давление газовой фазы было достаточным для расширения вязкой массы. На степень вспенивания, размер и характер возникающих полостей могут влиять поверхностное натяжение, вязкость расплава, количество и быстрота выделения газов. 
(конец цитаты).
 
 
 
 
 Краткая характеристика способов сжигания угля на Казахстанских ГРЭС.
 
Наиболее полный анализ процесса горения угля в топках Казахстанских ГРЭС и конструкции горелок приведен в работах ОАО «КазНИИ энергетики им. академика Ш.Ч. Чокина», в частности в статьях зав. лабораторией Бухмана М.А. [ 6 ] (начало цитаты). 
Основным энергетическим топливом для большинства электростанций Казахстана являются каменные угли Экибастузского, Борлинского и Карагандинского месторождений.  Бурые угли Шубаркольского, Майкубенского и Каражирского месторождений используются на небольших станциях и котельных.
Крупными электростанциями, работающими на Экибастузском угле, являются:
ТОО «АЕS Экибастуз» ( Экибастузская ГРЭС-1), установленная мощность 4000 МВт, фактическая на 2013 год около 2000 МВт, фактический расход угля около 5,5 млн тонн;
ТЭС АО «ЕЭК» (Аксуская ГРЭС),установленная мощность 2100 МВт, фактическая на 2013 год около 2100 МВт, фактический расход угля около 5,8 млн тонн;
ОАО «Станция Экибастузская ГРЭС-2»,установленная мощность 1000 МВт, фактическая на 2013 год около 1000 МВт, фактический расход угля около 2,75 млн тонн;
Алматинская ТЭЦ-2, установленная мощность 510 МВт, фактическая на 2013 год около 500 МВт, фактический расход угля около 1,4 млн тонн;
Астанинская ТЭЦ-2,установленная мощность 360 МВт, фактическая на 2013 год около 360 МВт, фактический расход угля около 1,2 млн тонн;
Павлодарская ТЭЦ-1, установленная мощность 350 МВт, фактическая на 2013 год около 350 МВт, фактический расход угля около 1,1 млн тонн;
Карагандинская ТЭЦ-3,установленная мощность 640 МВт, фактическая на 2013 год около 600 МВт, фактический расход угля около 2 млн тонн;
Павлодарская ТЭЦ-3, установленная мощность 440 МВт, фактическая на 2013 год около 440 МВт, фактический расход угля около 1,7 млн тонн;
Петропавловская ТЭЦ-2,  установленная мощность 380 МВт, фактическая на 2013 год около 380 МВт, фактический расход угля около 1,5 млн тонн;
Каменные угли Экибастузского месторождения являются малосернистыми, легко поддаются организации рационального топочного процесса, который состоит из:
- обеспечения устойчивого горения и исключения «подсветки» факела мазутом в регулировочном диапазоне нагрузок;
- снижение содержания горючих в уносе до 1-2%;
- двухступенчатое сжигание топлива с подачей третичного дутья ниже основных горелок или «нестехиометрическое» сжигание по ярусам.
Такие схемы сжигания угля вместе с горелочными устройствами прошли более 20-летнюю апробацию на всех 14 корпусах котлов ПК-39-П к блокам 300 МВт Аксуской ГРЭС и котле П-57Р к блоку 500 МВт Экибастузской ГРЭС-2 (конец цитаты). 
Наглядное представление о распределении температуры в котле и об образовании азотных соединений можно взять в работе [ 5 ], материалы из которой цитированы ниже 
(начало цитаты).
При факельном сжигании твёрдого топлива конструкции горелок чрезвычайно разнообразны, так как диапазон изменения характеристик углей очень велик. Прогрев поступающей в топку смеси угольной пыли с первичным воздухом (аэросмеси) происходит за счёт конвекции и лучистого теплообмена. Большинство специалистов считает, что роль конвекции, осуществляемой за счёт подмешивания к аэросмеси горячих газов из зоны развитого горения, является определяющей. Прогрев аэросмеси приводит к выходу летучих и их воспламенению. При сгорании летучих расходуется, главным образом, кислород, содержащийся в первичном воздухе. Горение летучих ускоряет прогрев коксовых частиц и их воспламенение. Горение коксовых частиц происходит, в основном, за счет кислорода вторичного воздуха. Важно отметить, что образование топливныхNOx начинается с момента воспламенения летучих, т.е. значительно раньше, чем образуются термические NOx.
Изложенная схема развития пылеугольного факела является, безусловно, весьма упрощенной, т.к. в реальных котлах сжигается полидисперсная пыль. Вследствие этого выход летучих и горение коксового остатка протекают последовательно только для каждой отдельной частицы. А для всего факела эти процессы протекают параллельно, т.к. мелкие частицы (с размером в несколько микрон) прогреваются, воспламеняются и сгорают значительно быстрее, чем крупные частицы, имеющие максимальный размер в сотни (каменные угли) и даже тысячи (бурые угли и торф) микрон.
Особенностью образования оксидов азота в факеле вихревой горелки является наличие приосевой или тороидальной зоны рециркуляции газов, которые обеспечивают прогрев и воспламенение выходящей из горелки топливовоздушной смеси. В то же время горячие газы, подсасываемые на начальном участке по периферии горелочной струи, прогревают
вторичный воздух. Интенсивность воспламенения топлива и скорость его смешения с вторичным воздухом в значительной степени определяют образование топливных оксидов азота в факеле.
Особенностью малотоксичных горелок являются конструктивные детали, регулирующие интенсивность и последовательность смешения топлива с потоками воздуха. Используя соотношение скоростей и крутку внутреннего и внешнего потоков вторичного воздуха на малотоксичных горелках удаётся организовать ступенчатый подвод воздуха в факеле отдельной горелки, а в некоторых случаях – даже ступенчатый подвод топлива с частичным восстановлением  NO  в каждом факеле.
Практически все котлостроительные заводы в Европе, Японии и США имеют отработанные конструкции пылеугольных вихревых или прямоточных горелок, обеспечивающих на газе и на высококачественных  марках каменных углей снижение выбросов NOx на 30-50%. Конструктивные детали у этих горелок разные, но все они характеризуются общей идеологией. Малотоксичные горелки должны: 
затормозить подмешивание богатого кислородом вторичного воздуха к воспламенившейся топливо-воздушной смеси в корне факела;
интенсифицировать тепло- и массообмен между струёй топливо-воздушной смеси и высокотемпературными топочными газами, содержащими небольшое количество кислорода;
обеспечить эффективное сжигание топлива при минимально-возможной доле первичного воздуха (для пылеугольных горелок);
снизить пик температуры в ядре горения без ущерба для стабильности воспламенения и эффективности выгорания топлива.
Владельцы энергетических компаний как в США, так и в Европе борьбу с оксидами азота начинают с установки малотоксичных горелок. Объясняется это тем, что, во-первых, на угольных котлах, в топках с твердым шлакоудалением образуются главным образом топливные оксиды азота (а их количество определяется содержанием кислорода на начальном участке факела, в зоне горения летучих). Во-вторых, на действующих котлах замена старых изношенных горелок новыми (малотоксичными), при сохранении числа и расположения горелок, является сравнительно недорогим мероприятием, которое не затрагивает поверхностей нагрева под давлением, и может быть реализовано во время очередного капитального ремонта.
Именно эти мотивы послужили причиной того, что при реконструкции блока №8 Троицкой ГРЭС (на которой в котле П-57 сжигается высокозольный экибастузский уголь) решено было проверить разработанную специалистами ОАО «ВТИ» и ЦНИИТМАШ малотоксичную горелку. По предварительным расчетам горелку можно было установить в действующие амбразуры без снижения мощности котла и без увеличения сопротивления горелки.
Котельный агрегат Пп-1650/255 (заводская марка П-57) – однокорпусной, с Т-образной компоновкой, оборудован топочной камерой с твердым шлакоудалением. При номинальной нагрузке котла (1650 т/ч) тепловое напряжение объема топки qv = 132.6 кВт/м3, теплонапряжение сечения qs = 5.96 МВт/м2. Вихревые грелки расположены встречно в 2 яруса по высоте.
Котел оборудован индивидуальными схемами пылеприготовления с прямым вдуванием. От каждой из 8 мельниц типа ММТ-2600/2550/590 аэросмесь поступает к делителям пыли, а затем к 3 вихревым горелкам. Для повышения температуры воздуха используется 4 регенеративных подогревателя диаметром 9800 мм.
В заводском исполнении вихревые горелки имели центральный канал с растопочной мазутной форсункой. На выходе в топку центральный канал имел раструб с увеличением диаметра от 325 до 630 мм. На выходе из кольцевого канала аэросмеси был установлен осевой лопаточный аппарат. Снаружи к каналу аэросмеси примыкал канал вторичного воздуха с тангенциальным закручивающим аппаратом. Сжигание экибастузского угля в котлах П-57, оборудованных такими горелками, приводило к повышенной концентрации NOX в дымовых газах: при проектном избытке воздуха она достигала 1050 – 1190 мг/м3. 
 
 
 
Рисунок 1. Поле температур 
 
Рисунок 2. Поле скоростей СО
На рисунке  хорошо видна внутренняя зона обратных токов, образующаяся в топке. Благодаря этой зоне высокотемпературныетопочные газы попадают к устью горелки и эжектируются в основной поток, обеспечивая устойчивое воспламенение пылевоздушной смеси
(конец цитаты).
 
 
 
Краткая характеристика золохранилищ с точки зрения наличия микросферы и влияния на окружающую среду.
Описанию и использованию золохранищ посвящено много статей и исследований. Наиболее интересным, с точки зрения наличия микросферы, является статья на сайте ЗАО «ЛАУКАР» [ 7 ]. Ниже приводятся выдержки из этой статьи (начало цитат).
Каждый золоотвал – это уникальное месторождение. Качественный и количественный состав золы, сажи, шлака зависит от сжигаемого горючего и от условий сжигания. Объём хранилища, глубина залегания, рельеф и качество дна хранилища – не могут быть везде одинаковыми. Это говорит о том, что технологический процесс, цели и задачи переработки следует рассматривать как уникальные. Насколько состав золы зависит от марки исходного угля можно судить по составу сухой золы уноса, не контактировавшей с водой (http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=3294).
Экибастузский угольный бассейн. Казахстан. Один из самых значительных по запасам угля. Бассейн занимает первое место в мире по концентрации угля: двести тонн на один квадратный метр, - и один из самых перспективных в мире по добыче угля открытым способом. Зольность угля достигает 40-50%. 
Угли подразделяют на бурые, каменные и антрациты. Самая высокая теплота сгорания у антрацитов, а самая низкая – у бурых углей. Угли марок Г, Д и антрациты используются в котельных, как правило. Угли марок ОС, СС и Т поставляются на ТЭС, так как они имеют высокую теплоту сгорания. Для производства стали и чугуна обычно используются угли марок Г и Ж.
От происхождения, вида угля и способа сжигания получается совершенно разная зола.
 Высоко ценится в строительстве зола из углей Канско-Ачинского бассейна, так как она содержит до 40-50% зольного вяжущего. Этот компонент, выделенный из буроугольной золы используется для производства лёгких и особо лёгких бетонов. Магнетит содержится в количестве 3-5%, он применяется для изготовления тяжёлых бетонов и как металлургическое сырьё. Несгоревший уголь может быть направлен для повторного сжигания. Если оставшаяся часть золы не содержит вредных компонентов, она может быть использована как песок.
Золы каменных углей, особенно Кузнецкого бассейна имеют более сложный химический состав и структуру. В золе находятся разнообразные по составу и размеру микросферы, что представляет особый интерес. Имеются предприятия, производящие искусственно подобные алюмосиликатные микросферы и стеклянные микросферы, и стоимость такой продукции доходит до EUR 15 за 1 кг. Хоронить такой продукт в отвалах, по крайней мере, неразумно.
По мнению экспертов в Западных странах не занимаются в должной мере извлечением микросфер из золы уноса, разделением золы на фракции. Даже нет понимания, зачем это нужно, потому, что традиционно там было принято добавлять золу в качестве добавки к цементу, бетону, использовали при строительстве дорог, планировке ландшафтов. Только на эти цели используется вся образующаяся зола. Во-первых, нет достаточного количества новых идей, во-вторых, не развиты технологии добычи и отсутствует специализированное оборудования. 
Примерный состав каменноугольной золы:
- микросферы с основным составом SiO2 – 60%;
- микросферы с содержанием муллита – 25%;
- лёгкие алюмосиликатные микросферы – 1-2%;
- магнетит сферический – 3-5%;
- кокс – 1-7%;
- прочие минералы – 2%.
Размер микросфер находится в диапазоне от 1 мкм до 150-200 мкм (в ряде случаев - до 400 мкм).
Задача в том, чтобы выделить микросферы и разделить их по истинному удельному весу и размеру. Каждая группа микросфер может иметь свой цвет. Во всех случаях микросферы хорошо заполняют объём, имеют в своей массе хорошую текучесть, обладают высокой твёрдостью и прочностью, низкой теплопроводностью при малом насыпном и истинном удельном весе.
Зола уноса содержит, как правило, алюмосиликатные сферы, уголь и сажу и др. компоненты (см. рисунок 3) с истинным удельным весом больше и меньше, чем у воды.
 
 
Рисунок 3 - Фракция золы уноса с отрицательной плавучестью.
Значительный интерес представляют алюмосиликатные микросферы - ценный наполнитель, обладающий замечательными свойствами и применяемый в строительной индустрии, производстве пластмасс, в нефтедобыче. Часть микросфер всплывает на поверхность водоёма (рисунок 4), часть имеет отрицательную плавучесть (наиболее мелкая и лёгкая её фракция - на рисунке 5).
 
 
 
Рисунок 4 - Лёгкие микросферы.
 
 
Рисунок 5 - Мелкая и лёгкая часть золы с отрицательной плавучестью.
(конец цитат).
 
 
В лаборатории Экибастузского научно-технического центра под руководством автора на протяжении 2005 – 2007 годов проводились  исследованияпо определению количества микросферы, собираемой на естественном озере золосбросаЭкибастузских  ГРЭС-1 и ГРЭС-2 . Использовалась лабораторная установка, конструкция которой описана в главе 3 настоящей монографии. Первоначальная цель исследований заключалась в определении лагун, где микросфера скапливалась, унесенная ветром и волной. Следующим этапом изучался процесс всплытия микросферы после выброса водно-зольного потока из трубы золосброса. При этом измерялась скорость потока, количество золы в потоке и примерное время всплытия микросферы. Конечно, погрешность в определении времени была большая, но нас интересовал порядок – секунды, минуты. Для удобства определения всплытия и погружения в разрез трубы золосброса вводилась красная краска. Таким образом, нам удалось определить скорость естественного нисходящего потока золы в стоячей воде озера. При этом происходило интенсивное всплытие микросферы в участок, ограниченный бонами. Наибольший интерес вызвало исследование золы, которая и не всплывала на поверхность озера, и не тонула на дно. Она просто плавала внутри водоема на определенном расстоянии от поверхности. Мы начали изучать эту часть золы и пришли к выводу, что на крупных частицах золы налеплены микросферы, как на рисунках 3 и 5. Именно наличием микросферы можно объяснить «глубинную плавучесть» определенной части золы. Со временем эта часть золы прибивалась к береговым зольным накоплениям и оставалась там навсегда. Но в этом случае и часть микросферы оставалась вместе с золой. 
Именно поэтому наши исследования резко поменяли свое направление.
Теперь задачей исследования стал весь водно-зольный поток.
 
 
                                                         Глава 2. Способы добычи алюмо-силикатной микросферы.
 
2.1. Сбор микросферы с водной поверхности золохранилищ.
Запатентованные способы.
RU (11) 2257267 (13) C2    (51) 7 B03B7/00, C04B18/10 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОСФЕР  http://www.ntpo.com/patents_building_materials/building_materials_2/building_materials_755.shtml
Изобретение относится к производству микросфер из летучей золы тепловых электростанций, используемых в качестве наполнителей строительных материалов и легких цементов, композиционных материалов, при производстве легких герметиков, замазок, красителей, клеев, композиционных древесных материалов, взрывчатых веществ, для получения материалов, способных сорбировать токсичные металлы при консервации и длительном хранении радиоактивных отходов. Способ получения микросфер из водной суспензии летучей золы тепловых электростанций включает в себя гидросепарацию, съем всплывших микросфер, их обезвоживание, сушку. При этом съем всплывших микросфер производят мобильной установкой - эжекторным насосом с фильтрующей насадкой, при скорости всасывания водной суспензии 20-250 м 3/час с поверхности понтонного поддона площадью 5-100 м 2, прижатого к нижнему слою микросфер, а разделение полых микросфер по фракциям в многоступенчатом вращающемся барабанном классификаторе с самоочищающимися поверхностями сеток для рассева микросфер. Технический результат - повышение эффективности, технической надежности и интенсификации извлечения микросфер. 
Проведенные испытания показали, что предлагаемый способ получения полых алюмосиликатных микросфер за счет совокупности отличительных признаков позволил быстро и легко собрать верхний слой золоотвального водоема, который представляет собой влажные микросферы с минимальным количеством примесей; благодаря использованию эжекторного насоса с фильтрующей насадкой было исключено повреждение полых микросфер; фильтрация воды, т.е. обезвоживание микросфер, в пористом контейнере с объемом 1 м происходила в течение 40-60 секунд; сушка во вращающемся барабане с экранной сеткой позволила практически исключить потери товарной фракции микросфер; разделение микросфер по фракциям в многоступенчатом вращающемся барабанном классификаторе не вызывало технических проблем.
Из доступных источников патентной и научно-технической литературы нам неизвестна заявляемая совокупность отличительных признаков, следовательно, предлагаемый способ отвечает критерию “существенные отличия”.
Смыв зольных отходов в золоотвальный водоем не представляет технических и экономических трудностей. Благодаря естественной гидросепарации в большом объеме водоема полые микросферы концентрируются на поверхности воды, образуя слой толщиной до 30-50 см. Все примеси, удельный вес которых больше 1,0 г/см3, оседают на дно водоема, таким образом происходит очистка полых микросфер от примесей и разрушенных микросфер, внутрь которых может попасть вода. Невысокая скорость всплытия микросфер и еще меньшая скорость оседания мелких примесей и несгоревших частиц углерода не лимитируют производительность получения микросфер по предлагаемому изобретению, т.к. съем микросфер с поверхности водоема производят по мере их накопления, а скорость съема определяется мощностью насоса.
Для съема микросфер с поверхности водоема с минимальным количеством воды предлагается изолировать всплывшие микросферы понтонным поддоном (экраном) с площадью от 5 м2 до 100 м2, в зависимости от площади золоотвального водоема. Благодаря тому что данный поддон плотно прижимается к нижнему слою микросфер, съем микросфер происходит с минимальным количеством воды, засасываемой эжекторным насосом. Насосная установка расположена на автомобильном шасси, что позволяет производить забор микросфер с удобного места золоотвальных водоемов, расположенных в различных регионах, и в удобное время. Использование эжекторных насосов предохраняет полые микросферы от механических повреждений. При заборе верхнего слоя микросфер с производительностью 50 м3/час требуется не более 20 рабочих дней для производства 3000 тонн сухих микросфер.
Пример осуществления способа при средних значениях режимных параметров.
Съем микросфер с поверхности золоотвального водоема производят с помощью эжекторного насоса с автономным питанием от дизельной мобильной установки. Эжекторный насос снабжен фильтром, который предохраняет от всасывания механических примесей с размерами более 1-3 мм. Всасывание микросфер проводят при производительности насоса 50 м3/час над понтонным поддоном площадью 10 м2, который легко перемещается в верхнем слое золоотвального водоема с помощью двух тросов. По сливному рукаву влажные микросферы поступают в контейнеры с емкостью 1 м3 типа “Big-Bag”, выполненные из пористой ткани с размерами отверстий не более 10 мкм. Контейнеры расположены на металлическом каркасе для возможности обезвоживания (естественного слива воды, поступившей с микросферами). На металлическом каркасе подвешивают 20 контейнеров, которые непрерывно заполняют влажными микросферами одним оператором. По мере заполнения контейнеров и слива из них воды контейнеры с обезвоженными микросферами направляют на сушку и классификацию по фракциям. Время заполнения и обезвоживания 20 контейнеров составило 80 минут.
Поскольку удельная поверхность микросфер составляет около 200 м2/г, количество адсорбированной воды на поверхности микросфер в виде тонкой пленки составляет 40-50% от массы микросфер. Эта вода, удерживаемая поверхностными адсорбционными ван-дер-вальсовыми силами, может быть удалена в сушильном агрегате при температуре 150-170°С.
Сушку микросфер проводят в двух параллельно работающих вращающихся барабанах с общей мощностью 14 КВт. Диаметр барабанной сушилки 400 мм, длина 1500 мм. Производительность такой установки (двух вращающихся барабанов) составляет 500-700 кг/час по сухой микросфере. В связи с тем, что отверстие для отходящих газов сушильного барабана экранировано сеткой с размерами не более 10 мкм, потери микросфер при сушке составили не более 3,0 мас.%.
Высушенные микросферы направляют на рассев по фракциям в трехсекционные вращающиеся барабанные классификаторы. Для обеспечения производительности 500 кг/час по готовому товарному продукту используют сушильную установку, состоящую из двух барабанных классификаторов с диаметром 900 мм и длиной 2100 мм. Поверхность каждой секции классификатора выполнена из сеток с размерами ячеек в соответствии с требуемыми фракциями микросфер. В данном примере использовали сетки с размерами ячеек 80 мкм; 120 мкм и 250 мкм. В первой (загрузочной) секции была самая мелкая сетка - 80 мкм, и из нее выгружались микросферы с размерами 10-80 мкм в количестве 3,5 мас.% от количества загружаемых микросфер. Более крупные микросферы поступали во вторую секцию, т.к. классификатор расположен под углом 3°, и из нее выгружали микросферы с размерами соответственно 80-120 мкм в количестве 21,5 мас.%; из третьей - 120-250 мкм в количестве 65,0 мас.%. Крупная фракция микросфер с размерами более 250 мкм и в количестве 10,0 мас.%, которая не просеялась через данные сита, высыпалась через выходное отверстие в четвертый бункер.
Проведенные испытания показали, что при увеличении площади понтонного поддона до 100 м2 можно увеличить производительность эжекторного насоса до 250 м3/час, при этом время заполнения и обезвоживания 20 контейнеров не изменилось, т.е. составило 80 минут, т.к. лимитирующей стадией является обезвоживание или фильтрация воды через стенки контенера. Изменение режимных параметров (производительность насоса и площадь понтонного поддона), как показали исследования, проведенные в Центре по испытаниям и сертификации строительных материалов “Цемисон”, не влияет на физико-химические свойства полученных микросфер. Свойства микросфер могут незначительно изменяться в зависимости от места их отбора, что объясняется колебаниями в химико-минералогическом составе углей. Из практики известно, что допустимое содержание примесей, загрязняющих микросферы, не должно превышать 2,0 мас.%. К примесям, загрязняющим микросферы, относятся частицы несгоревшего угля, частицы золы и микросферы, плотностью более 1000 кг/ м3, от их содержания зависит качество материалов, в которых используются микросферы. Поскольку микросферы с плотностью более 1000 кг/ м3 при гидросепарации осели на дно золоотвального водоема, количество примесей в полученных микросферах входит в показатель “потери при прокаливании”., который, менее 2,0 мас.%. Таким образом, микросферы, полученные по предлагаемому способу, по основным показателям соответствуют требованиям, предъявляемым к данным материалам. 
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения микросфер из водной суспензии летучей золы тепловых электростанций, включающий в себя гидросепарацию, съем всплывших микросфер, их обезвоживание, сушку, отличающийся тем, что съем всплывших микросфер, производят мобильной установкой - эжекторным насосом с фильтрующей насадкой, при скорости всасывания водной суспензии 20-250 м3/ч с поверхности понтонного поддона площадью 5-100 м2 , прижатого к нижнему слою микросфер, при этом производят разделение полых микросфер по фракциям в многоступенчатом вращающемся барабанном классификаторе с самоочищающимися поверхностями сеток для рассева микросфер. 
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидросепарацию водной суспензии летучей золы осуществляют в золоотвальном водоеме. 
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обезвоживание микросфер осуществляют в пористых контейнерах фильтрацией воды через отверстия с размерами не более 10 мкм.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку микросфер осуществляют в потоке разогретого воздуха во вращающемся барабане, выходное отверстие которого экранировано сеткой с размерами отверстий не более 10 мкм.
 
 RU  2407857 C2 МПК  Е02В15/04    СПОСОБ И УСТРОЙСТВО СБОРА МИКРОСФЕР ИЗ ЗОЛЫ-УНОСА    
http://www.findpatent.ru/patent/240/2407857.html
Изобретение относится к способам и устройствам, предназначенным для сбора алюмосиликатных полых микросфер для использования в строительстве, нефтяной и газовой промышленности. Технический результат заключается в упрощении и совершенствовании технологии, снижении затрат на оборудование, снижении потерь, в значительном увеличении объемов производства, соблюдении экологических норм. Для реализации сбора микросфер не требуется проведения специальных подготовительных работ, подключения линий электропередачи. Сбор микросфер производится с помощью скрепленных друг с другом бонов, в нижней части снабженных приспособлением для удержания утяжелителя, а центробежной помпы и тягового механизма. Это позволяет увеличить площадь сбора микросфер и уменьшить трудоемкость. На дамбе под МКР устанавливается специальный водоотводящий желоб, суспензия с которого поступает в дополнительный МКР, что позволяет более эффективно вести сбор микросфер в щадящем экологию режиме. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.  
Задачей заявляемого изобретения является разработка эффективной и недорогой технологии сбора микросфер. Технический результат заключается в упрощении и усовершенствовании технологии, снижении затрат на оборудование, снижении потерь до минимума, значительном увеличении объемов производства, соблюдении экологических норм. Для реализации ручного сбора микросфер не требуется проведения специальных подготовительных работ, подключения линий электропередачи. В отличие от ближайшего аналога сбор производится с помощью лодки и тягового механизма, увеличивается площадь сбора микросфер, уменьшается трудоемкость, на дамбе под МКР устанавливается специальный водоотводящий желоб, суспензия с которого поступает в дополнительный МКР, что позволяет более эффективно вести сбор микросфер в щадящем экологию режиме.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом способе, включающем операции гидросепарации водной суспензии, извлечение микросфер и их обезвоживание для операции гидросепарации водной суспензии в золоотвальном водоеме формируют зону концентрации микросфер высотой 50-150 мм от поверхности зеркала золоотвального водоема, отделение микросфер ведут путем забора водной суспензии микросфер из зоны концентрации микросфер на глубине 30-100 мм, а обезвоживание микросфер осуществляют в емкости из пористого материала, отличающемся тем, что сбор микросфер производят с помощью плавающих бонов. Водоотжим производится в конечном итоге через МКР, а не сбрасывается в зону концентрации. Также производится дополнительное бонирование зоны сброса водной суспензии из систем гидрозолоудаления радиусом до 100 м, что исключает разветривание микросфер по поверхности золоотвала.
Способ реализуется с помощью устройства сбора микросфер, который включает полипропиленовые боны длиной 30 м, шириной 0,5 м. Бон снабжен в верхней части полипропиленовым тросом для связки бонов. В нижней части бон снабжен полипропиленовым шпагатом для удержания утяжелителя, например, якорной цепью. Бон заполняется пустой пластиковой тарой объемом 5 л. Между собой боны связываются с помощью троса. Бонирование производится при помощи тяговой лебедки. Для придания конструкции устойчивости на воде на нижний полипропиленовый шпагат навешивается якорная цепь. Собранная конструкция транспортируется к месту проведения работ по сбору микросфер. С помощью бонов микросферы концентрируются к месту сбора. Для сбора микросфер с поверхности золоотвала используют центробежную мотопомпу, например «Koshin» КТН-80Х. Центробежные мотопомпы представляют собой самовсасывающие насосы с бензиновым двигателем, смонтированные на раме. Указанная мотопомпа предназначена для постоянной подачи сильнозагрязненных вод. Для отгрузки собранных микросфер на склад предприятия используют автокран, например автокран «Челябинец» КС-45721 с базовым шасси Урал-4320. Автокран устанавливается рядом с сухими откосом дамбы золоотвала таким образом, чтобы в пределах длины вылета стрелы находилась площадка с наполненными контейнерами МКР и площадка для загрузки автомашин. Для подъема и перемещения бонов с микросферами с поверхности золоотвала на берег используется механизм тяговый монтажный МТМ-1,6.02.
   На чертеже представлена принципиальная схема производства работ по сбору микросферы, где
1 - уровень воды в золоотвале;
2 - откос дамбы;
3 - рукав напорный;
4 - тренога;
5 - дамба;
6 - оператор 1;
7 - машинист насосной установки;
8 - оператор 2;
9 - заполняемые контейнеры МКР-1,0;
10 - заполненные контейнеры МКР-1,0;
11 - приемное устройство всасывающего патрубка насосной установки;
12 - рукав всасывающий;
13 - насосная установка - мотопомпа «Koshin» KTH-80X;
14 - механизм тяговый МТМ-1,6.02;
15 - лодка;
16 - береговой рабочий;
17 - боны;
18 - деревянные щиты;
19 - деревянные лотки;
20 - деревянные мостки.
Заявляемый способ сбора микросфер отличается простотой и небольшими затратами на приобретение оборудования. Для реализации сбора микросфер не требуется проведения специальных подготовительных работ, проведения линий электропередачи. Микросферы собирают с поверхности воды плавающими бонами 17 и транспортируют к месту сбора. Сбор микросфер осуществляют с помощью насосной установки мотопомпы 13. Мотопомпу 13 на дамбе 5 золоотвала устанавливают так, чтобы рядом можно было оборудовать площадку для размещения контейнеров МКР 10. Береговой рабочий 16 с лодки 15 с помощью бонов 17 концентрирует микросферы к месту установки мотопомпы 13. Оператор 1 собирает микросферы с поверхности золоотвала и подает их лопатой в приемное устройство 11 насосной установки 13. Оператор 2 устанавливает специальную треногу 4 для удержания контейнера МКР 9 в вертикальном положении. На установленную треногу 4 развешиваются пустые контейнеры 9, под контейнер устанавливается желоб, после желоба ставится МКР, и оператор 2 следит за их наполнением. По мере заполнения он переставляет напорный рукав 3 в новый контейнер и следит за процессом фильтрации воды из пульпы через пропиленовую ткань МКР. После заполнения всех МКР контейнеров тренога разбирается и устанавливается на новом месте вместе с желобом, подвешиваются новые контейнеры. Операция повторяется. После наполнения контейнера и фильтрации воды через стенки контейнера в течение 1-2 суток их автокраном КС-45721 грузят в автотранспорт и транспортируют на склад предприятия.
Заявляемое изобретение реализуется на золоотвале  2 Рефтинской ГРЭС. Для сбора микросфер с поверхности указанного золоотвала определены три места сбора микросфер. В этих местах микросферы концентрируются в процессе циркуляции воды в золоотвале.
 Формула изобретения
1. Способ сбора микросфер из золы-уноса, включающий операции гидросепарации водной суспензии, извлечение микросфер и их обезвоживание, отличающийся тем, что сбор микросфер производят с помощью плавающих бонов и тяговой лебедки, для сбора микросфер с поверхности золоотвала используют центробежную мотопомпу, на дамбе под фильтрующим контейнером устанавливают водоотводящий желоб, суспензия с которого поступает в дополнительный фильтрующий контейнер, производят окончательный водоотжим и дополнительное бонирование зоны сброса водной суспензии.
2. Устройство сбора микросфер из золы-уноса, включающее скрепленные между собой полипропиленовые боны длиной около 30 м и шириной около 0,5 м, снабженные в нижней части приспособлением для удержания утяжелителя, тяговую лебедку и центробежную мотопомпу, на дамбе под фильтрующим контейнером установлен водоотводящий желоб, с возможностью поступления суспензии в дополнительный фильтрующий контейнер.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что приспособление для удержания утяжелителя представляет собой полипропиленовый шпагат.
4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве утяжелителя используется якорная цепь.
 
RU 2017696  C1 C04B18/10, B03B5/64
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОСФЕР ИЗ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ ТЭС 
http://www.ntpo.com/patents_building_materials/building_materials_2/building_materials_554.shtml
 
Изобретение относится к производству теплоизоляционных материалов и может использоваться в качестве теплоизоляционной засыпки с температурой применения до 1200оС для теплоизоляции тепловых агрегатов в металлургии, стройиндустрии, химической промышленности и др. отраслях.
Известно, что в золах ТЭС содержатся алюмосиликатные полые микросферы, обладающие теплоизоляционными качествами: при насыпной массе 375-400 кг/м3 коэффициент теплопроводности составляет 0,097-0,113 Вт/м .К при их содержании 3-4% в золе ТЭС.
Известен способ выделения полых микросфер за счет флотации, выбранный в качестве прототипа, как наиболее близкий по технической сущности.
Известен по а. с. N 1576514, кл. С 04 В 33/00 способ выделения полых микросфер за счет флотации, заключающийся в том, что зола ТЭС при попадании в воду разделяется по плотности, микросферы всплывают и попадают на периферию золоотвала, откуда могут собираться для использования.
Однако, как показали исследования, качество выделенной таким образом микросферы низкое по двум причинам. В такой микросфере содержится до 5% примесей в виде частиц несгоревшего кокса, сама микросфера зачастую дефективная, т. к. имеет микротрещины, сколы и другие дефекты. Во-вторых, в относительно крупных фракциях микросферы более 0,3 мм до 30% сфер имеют вплавленные частицы кокса. При использовании такой микросферы в качестве теплоизоляционной засыпки от воздействия температуры возможно возгорание отдельных участков засыпки (т.е. сгорание кокса), возникновение каверн и ухудшение теплоизоляции. Кроме того, бракованные сферы с нарушенной герметичностью как непористый, плотный материал имеют высокую теплопроводность (0,20-0,35 Вт/м . К в зависимости от величины разрушений) в сравнении с нормальными микросферами.
Согласно изобретению в известном способе изготовления теплоизоляционной засыпки из золы ТЭС посредством флотации, предлагается флотационное разделение золы ТЭС осуществлять в воде при избыточном давлении не менее 1,5 атм. , полученную микросферу сушат, удаляют из нее фракции более 0,3 мм, а оставшуюся используют в качестве теплоизоляционной засыпки. Такое осуществление способа обеспечивает удаление из микросферы примесей (они под давлением насыщаются водой и тонут), бракованных сфер (через трещины они насыщаются водой и также тонут) и сфер с вплавленными частицами кокса, т.к. исследования показали, что 98% таких сфер имеют фракцию более 0,3 мм. Полученная таким способом микросфера имеет = 0,085-0,1 Вт/м . К, одинаковый цвет, полную герметичность.
В качестве примера конкретного применения - описание способа изготовления теплоизоляционной засыпки из золы Троицкой ГРЭС, полученной от спекания Экибастузского угля.
Химсостав золы и микросфер приведен в таблице, причем приведен химсостав очищенной микросферы.
При использовании предлагаемого способа золу ГРЭС помещали в герметичный металлический сосуд и создавали давление воды в сосуде.
Содержание остаточного топлива в микросфере Троицкой ГРЭС: Давление воды/ атм 0,5 1,0 1,2 1,4 1,5 1,6 1,8 2,0 Потери при прокаливании/% 4,8 3,7 1,5 0,8 0 0 0 0
 
Измерение потерь при прокаливании проводилось с точностью до 0,1%.
Таким образом, избыточное давление не менее 1,5 атм способствует полной очистке микросфер от коксовых примесей. Причем давление также способствует разделению полых микросфер и силикатных частиц с капиллярной пористостью, которые совместно всплывают при обычной флотации.
Затем отделенную микросферу высушивали в сушильном шкафу при 105оС в течение 2 ч и на ситах отделяли фракцию крупнее 0,3 мм. Для удаления вплавленного в сферы кокса микросферу фракции менее 0,3 мм и более 3 мм при 700оС в течение 2 ч прогревали в тонком слое. По количеству получившихся бракованных сфер (с нарушенной герметичностью) судили о содержании частиц с вплавленным коксом. В микросферах фракции менее 0,3 мм забраковано 3-4% микросфер, в микросферах фракции более 0,3 мм забраковано до 10-15% сфер. Разбраковку производили флотацией под давлением. Таким образом, разделение по фракциям дополнительно отделяет качественные сферы от сфер с примесями.
Использование предлагаемого способа позволит изготавливать качественную полую микросферу из золошлаковых отходов энергетики, свойства которой сопоставимы или превосходят свойства лучших теплоизоляционных засыпок. Это обеспечит ее широкое использование. 
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОСФЕР ИЗ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ ТЭС, включающий гидросепарацию летучей золы ТЭС, отделение всплывших микросфер и их обезвоживание, отличающийся тем, что гидросепарацию осуществляют при избыточном давлении не менее 1,5 атм, а из обезвоженных посредством сушки микросфер выделяют фракцию 0,3 мм. 
 
Патент Российской Федерации RU2236905
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОСФЕР ИЗ ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
http://www.ntpo.com/patents_building_materials/building_materials_2/building_materials_762.shtml
Предлагаемое изобретение относится к области производства полых микросфер из летучей золы тепловых электростанций, используемых в качестве наполнителей, например при производстве пластмасс и в некоторых изделиях, работающих в агрессивных средах.
Летучая зола тепловых электростанций в виде водной суспензии, содержащая микросферы, золу и шлак, транспортируется в золоотвальный водоем, в котором происходит расслоение: зола и шлак тонут, а микросферы всплывают на поверхность зеркала золоотвального водоема. Размер добываемых микросфер не менее 20 мкм
Известен способ получения микросфер из летучей золы тепловых электростанций, включающий получение водной суспензии с добавлением в нее керосина, перемешивание в последовательно установленных смесителях с добавлением в последней стадии смешивания пенообразователя, двукратную флотацию с максимальным удалением несгоревшего углерода, отстаивание и сгущение оставшейся части зольных уносов с концентрацией микросфер в сливе, съем (извлечение) и их обезвоживание [1]. 
Общими признаками аналога с заявляемым изобретением являются операции съема (извлечение) микросфер и их обезвоживание. 
Недостатком данного способа является сложность получения микросфер, так как технология получения микросфер из летучей золы включает большое количество операций смешивания, двукратную флотацию для удаления несгоревшего углерода с применением пенообразователя. 
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения микросфер из летучей золы тепловых электростанций, принятый за прототип, включающий операции гидросепарации водной суспензии, извлечение (съем) микросфер и их обезвоживание. 
Способ осуществляется следующим образом. Водная суспензия летучей золы из золоотвального водоема насосной установкой подается на гидросепарацию. Гидросепарация осуществляется в трех последовательно установленных пирамидальных емкостях с разгрузочными отверстиями внизу. Водная суспензия летучей золы горизонтальным потоком из первой емкости перемещается во второю, затем в третью. В каждой из емкостей отработанная суспензия в количестве примерно 33% от исходной суспензии самотеком разгружается через разгрузочные отверстия и удаляется в золоотвальный водоем. Из последней емкости всплывшие микросферы извлекают (производят съем) и направляют их на обезвоживание [2]. 
Общими признаками прототипа с заявляемым изобретением являются операции гидросепарации водной суспензии, извлечение микросфер и их обезвоживание. 
Данный способ получения микросфер из летучей золы тепловых электростанций более прост по сравнению с аналогом, так как в нем исключены операции смешивания, двукратной флотации и более экономичен, так как не используются флотореагенты. 
Однако при реализации данного способа операция гидросепарации осуществляется в три стадии в специальных пирамидальных емкостях. При разгрузке отработанной суспензии через разгрузочные отверстия пирамидальных емкостей в каждой стадии гидросепарации вместе с загрязняющими примесями частично уносятся и микросферы. Потери, в целом за три стадии, составляют до 20% микросфер от поданных на гидросепарацию из золоотвального водоема. Это обуславливает нерациональные затраты на их транспортировку в пирамидальные емкости и, как следствие, снижает эффективность способа получения микросфер из летучей золы тепловых электростанций. 
Задачей, решаемой данным изобретением и достигаемым техническим результатом, является упрощение способа получения микросфер из летучей золы тепловых электростанций, снижение затрат на транспортировку микросфер на стадиальную гидросепарацию за счет сокращения стадиальности операции гидросепарации и повышение эффективности способа получения микросфер из летучей золы тепловых электростанций. 
Названный технический результат достигается тем, что в заявляемом способе в отличие от известного, включающего операции гидросепарации водной суспензии, извлечение микросфер и их обезвоживание, для операции гидросепарации водной суспензии в золоотвальном водоеме формируют зону концентрации микросфер высотой 50-150 мм от поверхности зеркала золотвального водоема, отделение микросфер ведут путем забора водной суспензии микросфер из зоны концентрации микросфер на глубине 30-100 мм, а обезвоживание микросфер осуществляют в емкости из пористого материала, размер пор которого меньше минимального размера микросфер (20 мкм). 
Совокупность названных существенных признаков позволяет решить поставленную задачу за счет достижения технического результата - упрощение способа получения микросфер из летучей золы тепловых электростанций и повышение его эффективности благодаря сокращению стадиальности операции гидросепарации водной суспензии микросфер и снижение затрат на транспортировку микросфер на стадиальную гидросепарацию. 
В заявляемом способе благодаря тому, что для гидросепарации водной суспензии в золоотвальном водоеме формируют зону концентрации микросфер, при перемещении микросфер в зону концентрации обеспечивается дополнительная очистка их от загрязняющих примесей. Экспериментально определено, что при формировании зоны концентрации микросфер оптимальной является высота 50-50 мм, так как при формировании зоны концентрации микросфер такой высоты происходит наиболее эффективная очистка микросфер от загрязняющих примесей. В зоне концентрации микросфер высотой более 150 мм очистка микросфер затруднена, так как загрязняющие примеси из верхнего слоя зоны концентрации микросфер не проходят через всю высоту слоя зоны концентрации микросфер и остаются в ней, что снижает эффективность гидросепарации. При высоте зоны сепарации менее 50 мм затруднен отбор микросфер, т.к. слой концентрации микросфер очень тонкий и вместе с микросферами будет забираться большое количество воды, что приведет к снижению эффективности способа получения микросфер из летучей золы тепловых электростанций. 
Отбор микросфер из зоны концентрации микросфер производится на глубине 30-100 мм от зеркала золоотвального водоема. 
В таблице приводятся экспериментальные значения концентрации микросфер в водной суспензии на различной глубине ее забора от зеркала золоотвального водоема. 
 
Для эффективной работы насосной установки, транспортирующей водную суспензию микросфер на обезвоживание, требуется, чтобы концентрация твердой фазы была в пределах 30-50%. Из приведенных в таблице данных следует, что при заборе водной суспензии микросфер с глубины менее 30 мм содержание твердой фазы превышает 50%, что затрудняет транспортировку водной суспензии микросфер. При заборе водной суспензии микросфер с глубины более 100 мм содержание твердой фазы менее 30%, что приведет к снижению эффективности способа получения микросфер из летучей золы тепловых электростанций, так как будет транспортироваться большой объем воды. 
Обезвоживание осуществляется в емкостях из пористого материала, размер пор которого меньше минимального размера микросфер (20 мкм). Если размер пор будет больше минимального размера микросфер (20 мкм), то будут происходить потери микросфер. 
Способ включает следующие операции: 
- формирование для гидросепарации в водоеме золоотвала зоны концентрации микросфер высотой 50-150 мм; 
- извлечение микросфер путем забора их водной суспензии из зоны концентрации микросфер на глубине 30-100 мм; 
- обезвоживание в емкости из фильтрующего материала, размер пор которого меньше минимального размера микросфер (20 мкм). 
Сущность способа поясняют фиг.1, где схематично показаны механизмы и приспособления, с помощью которых реализуется способ получения микросфер из летучей золы тепловых электростанций и фиг.2, где изображено заборное устройство. 
 
 Способ получения микросфер из летучей золы тепловых электростанций реализуется с помощью следующих механизмов и приспособлений: поплавкового заграждения (1) для формирования зоны концентрации, состоящего из нескольких герметичных резиновых патрубков (2) диаметром 150-160 мм, соединенных между собой с возможностью поворота относительно друг друга. Поплавковое заграждение (1) имеет грузила (на фиг.1 не показаны), которые удерживают поплавковое заграждение (1) в таком положении, что верхняя поверхность резиновых патрубков (2) находится на уровне зеркала золоотвального водоема. Один конец поплавкового заграждения (1) закреплен к опоре (3), другой конец поплавкового заграждения (1) имеет возможность управляемого перемещения. Для извлечения микросфер используется насосная установка (4), к всасывающему патрубку (5) которой присоединено заборное устройство (6), выполненное в виде совка, боковые поверхности которого являются направляющими для забираемой водной суспензии микросфер. Торец совка заборного устройства снабжен штуцером (7), на который надет всасывающий патрубок (5) насосной установки (4). На днище заборного устройства (6) находится поплавок (8), который обеспечивает размещение заборного устройства (6) на заданной глубине в интервале 30-100 мм. Напорный патрубок (9) насосной установки (4) закреплен так, что через свободный конец имеется возможность подачи на обезвоживание водной суспензии микросфер в емкость (10) из пористого материала, размер пор которого меньше минимального размера микросфер (20 мкм), закрепленную на раме (11). 
Пример осуществления способа при средних значениях режимных параметров. 
Поплавковое заграждение (1), выполненное из нескольких герметичных резиновых патрубков (2) диаметром 150-160 мм, соединенных между собой с возможностью поворота, помещают в золоотвальный водоем, в область наибольшего сосредоточения микросфер. Один конец поплавкового заграждения (1) закрепляют к опоре (2). Свободный конец поплавкового заграждения (1) оператор перемещает таким образом, что резиновые патрубки (2) поплавкового заграждения (1) образуют дугу, внутри которой формируется зона концентрации микросфер и одновременно осуществляется гидросепарация водной суспензии микросфер. Когда высота зоны концентрации микросфер составит 100 мм, перемещение поплавкового заграждения (1) прекращают. В зону концентрации на глубину 65 мм погружают заборное устройство (6), выполненное в виде совка, боковые поверхности которого являются направляющими для забираемой водной суспензии микросфер. Поплавок (8) на днище совка заборного устройства (6) удерживает его на глубине 65 мм. При включении насосной установки (4) во всасывающем патрубке (5) создается перепад давления 0,4 МПа. За счет создаваемого перепада давления водная суспензия микросфер из золоотвального водоема через совок заборного устройства (6) транспортируется насосной установкой (4) и через свободный конец напорного патрубка (9) подается на обезвоживание в емкость (10) из пористого материала, размер пор которого меньше минимального размера микросфер (20 мкм), закрепленную на раме (11). При наполнении одной емкости ее снимают с рамы (11) и закрепляют другую. По мере забора водной суспензии микросфер из зоны их концентрации для поддержания заданной высоты 65 мм зоны концентрации микросфер оператор перемещает незакрепленный конец поплавкового заграждения (1), формируя новую зону концентрации микросфер у заборного устройства (6). По окончании извлечения микросфер из сформированной зоны концентрации микросфер насосную установку (4) выключают, заборное устройство (6) убирают, поплавковое заграждение (1) устанавливают на новое место в золоотвальном водоеме и цикл повторяют. 
Таким образом, благодаря сокращению стадиальности операции гидросепарации и снижению затрат на транспортировку микросфер на стадиальную гидросепарацию упрощается способ получения микросфер из летучей золы тепловых электростанций и повышается его эффективность. 
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент США №4121945, кл. С 04 В 31/10, 1978. (аналог) 
2. Патент РФ №2013410, кл. С 04 В 18/10, 1994. (прототип)
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения микросфер из летучей золы тепловых электростанций, включающий гидросепарацию водной суспензии микросфер, извлечение микросфер и их обезвоживание, отличающийся тем, что для гидросепарации водной суспензии в золоотвальном водоеме формируют зону концентрации микросфер высотой 50-150 мм, извлечение микросфер ведут путем забора их водной суспензии на глубине 30-100 мм, а обезвоживание микросфер осуществляют в емкости из пористого материала, размер пор которого меньше минимального размера микросфер.
 
 
Патент № 2013410  С04В18/10,   В03В5/64
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОСФЕР ИЗ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ 
http://ru-patent.info/20/10-14/2013410.html
Использование: производство полых микросфер из летучей золы тепловых электростанций для использования в качестве наполнителя при производстве пластмасс, строительных материалов и др. Способ получения микросфер из водной суспензии летучей золы тепловых электростанций включает гидросепарацию водной суспензии при скорости нисходящего потока 5 - 7 м/ч, съем всплывших микросфер и их обезвоживание; причем содержание твердой фазы в суспензии 8 - 25 мас. % . При реализации данного способа степень извлечения микросфер составляет 83% без использования флокулянтов. 
 
Изобретение относится к производству полых микросфер из летучей золы тепловых электростанций, используемых в качестве наполнителей, например, при производстве пластмасс и в некоторых изделиях, работающих в агрессивных средах.
Известен способ получения микросфер из летучей золы, включающий получение водной суспензии с добавлением в нее керосина, перемешивание в последовательно установленных смесителях с добавлением в последней стадии смешивания пенообразователя, двукратную флотацию с максимальным удалением несгоревшего углерода, отстаивание и сгущение оставшейся части зольных уносов с концентрацией микросфер в сливе, съем и обезвоживание их.
Недостатком данного способа являются большие затраты и сложность получения микросфер, так как технология получения микросфер из летучей золы включает большое количество операций смешивания, флотацию для удаления несгоревшего углерода с применением пенообразователя.
Известен также способ получения микросфер из водной суспензии летучей золы тепловых электростанций, включающий гидросепарацию, съем всплывших микросфер и их обезвоживание.
Водную суспензию летучей золы направляют на гидросепарацию (осаждение), при этом в присутствии флокулянта микросферы всплывают, их снимают и направляют на обезвоживание. Оставшийся зольный осадок направляют на обработку для получения магнитного концентрата. Известный способ получения микросфер по сравнению с аналогом более прост за счет исключения операций флотации и сокращения количества операций смешивания. Однако необходимость использования флокулянта при гидросепарации удорожает способ получения микросфер.
Целью изобретения является снижение затрат.
Цель достигается тем, что в известном способе получения микросфер из водной суспензии летучей золы тепловых электростанций, включающем гидросепарацию, съем всплывших микросфер и их обезвоживание, гидросепарацию суспензии осуществляют в нисходящем потоке при скорости его 5-7 м/ч, кроме того содержание твердого в суспензии составляет 8-25% .
Технических решений, имеющих признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого способа, не обнаружено. Исследованиями установлено, что при скорости нисходящего потока суспензии 5-7 м/ч гидросепарация в нем происходит наиболее эффективно: наблюдается максимальный выход микросфер без применения флокулянта; микросферы, скорость всплытия которых больше скорости нисходящего потока, концентрируются в верхнем слое суспензии, извлечение их составляет более 80% . К примесям, загрязняющим микросферы, относятся частицы несгоревшего угля, частицы золы и микросферы плотностью более 1000 кг/м3, от их содержания зависит качество материалов, в которых используются микросферы. Из практики известно, что допустимое содержание примесей, загрязняющих микросферы, не должно превышать 2% . Наилучшие результаты при гидросепарации в нисходящем потоке суспензии достигаются при содержании твердого 8-25% , так как происходит максимальное выделение примесей. Предельная концентрация твердого в суспензии (25% ) определена экспериментальным путем (фиг. 2). Как видно из графика, при содержании твердого в суспензии выше 25% увеличивается содержание примесей во всплывших микросферах.
Экспериментальным путем установлены и зависимости показателей извлечения микросфер, удельной производительности по жидкому аппарата для гидросепарации и относительной производительности его по выделению микросфер от скорости нисходящего потока суспензии (фиг. 3). Как видно из графика, оптимальные значения этих показателей получены при скорости нисходящего потока суспензии 5-7 м/ч - извлечение микросфер составляет более 80% , относительная производительность аппарата для гидросепарации по выделению микросфер близка к единице, удельная производительность его по жидкому составляет qж= 5-7 м3/ч˙ м2. Удельная производительность аппарата по твердому может колебаться в широких пределах в зависимости от заданного содержания твердого в суспензии (С), при этом наибольшая удельная производительность его достигается при С= 25% , а минимально допустимая при С= 8% , которые соответственно составляют:
qт=  = 1.25-1.75 т/ч·м2 и
qт=  = 0,4-0,56 т/ч·м 2
При заданных значениях показателей удельной производительности по жидкому и содержания твердого в суспензии удельная производительность аппарата по микросферам определяется по формуле:
qм.сф=  т/ч·м2,
где α - содержание микросфер в летучей золе, % ;
ε - извлечение микросфер в готовую продукцию, % .
Максимальная удельная производительность по микросферам достигается при скорости нисходящего потока 5-7 м/ч и содержании твердого в суспензии 25% , при этом извлечение микросфер из золы составляет 83% .
При уменьшении скорости нисходящего потока суспензии менее 5 м/ч резко снижается относительная производительность по микросферам при некотором увеличении показателя извлечения. При увеличении скорости нисходящего потока более 7 м/ч происходит снижение извлечения и относительной производительности гидросепаратора по микросферам, а следовательно, повышаются затраты.
На фиг. 1 показана установка, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2, 3 - графики, поясняющие предлагаемый способ.
Способ реализуют с помощью установки, включающей ряд пирамидальных емкостей 1, установленных последовательно, ленточный вакуум-фильтр 2 и сушилку 3. Пирамидальные емкости 1 установлены на одном уровне, что позволяет суспензии свободно перемещаться в горизонтальном направлении без завихрений. В нижней части они имеют выходные отверстия 4 с вентилями 5 для регулируемого вывода отработанной суспензии. Последняя пирамидальная емкость 1 имеет порог 6 для ограничения уровня суспензии в системе емкостей и снабжена скребком 7 для съема всплывших микросфер.
Способ включает следующие операции:
- подачу водной суспензии летучей золы в пирамидальные емкости;
- гидросепарацию суспензии в нисходящем потоке при скорости его 5-7 м/ч и содержании твердого 8-25% с извлечением в верхний слой микросфер и выводом отработанной суспензии через регулируемое выходное отверстие пирамидальных емкостей;
- съем всплывших микросфер;
- обезвоживание микросфер путем фильтрования и сушки;
- упаковку микросфер, готовых к использованию.
П р и м е р осуществления способа при средних значениях режимных параметров.
Водная суспензия летучей золы поступает на гидросепарацию в количестве Qж= 650 м3/ч при содержании твердого 15,0% и содержании микросфер в твердом 0,3% . Гидросепарацию осуществляют в трех последовательно установленных пирамидальных емкостях сечением 6х6 м2каждая с общей площадью S= 108 м2.
Указанные параметры обеспечивают извлечение микросфер 83% при оптимальной скорости нисходящего потока:
Vнис=  =  = 6 м/ч
При этом производительность линии пирамидальных емкостей составляет: по твердому Qт=  = 97,5 т/ч ; по микросферам Qм.с.=  = 0,24 т/ч .
Процесс гидросепарации осуществляется в следующем порядке.
Водная суспензия летучей золы поступает в первую пирамидальную емкость 1 и оттуда горизонтальным потоком перемещается вл вторую и третью емкости. В каждой из емкостей отработанная суспензия в количестве примерно 33% от исходной суспензии на линию самотеком разгружается через разгрузочное отверстие 4 и удаляется в золоотвальный водоем. Вредные примеси независимо от их крупности полностью выносятся нисходящим потоком суспензии в отходы, а микросферы, скорость всплытия которых больше скорости нисходящего потока, всплывают и переносятся горизонтальным потоком жидкости в последнюю пирамидальную емкость, где их снимают с помощью скребка 7. Снятые микросферы направляют на обезвоживание в вакуум-фильтр 2, где обезвоживают до содержания влаги не более 40% . После вауум-фильтра 2 микросферы поступают в сушилку 3, сушку осуществляют при температуре до 300оС. После сушки микросферы упаковывают для отправки потребителю.
Данный способ применительно к условиям Рефтинской ГРЭС может быть реализован следующим образом. Ежегодно Рефтинская ГРЭС при сжигании угля получает около 6 млн т летучей золы, которая после четырехступенчатого осаждения в электрофильтрах смешивается с водой и транспоpтируется в виде суспензии в золоотвальный водоем.
Для летучей золы Рефтинской ГРЭС, среднее содержание микросфер в которой составляет 0,25% , максимальная удельная производительность пирамидальной емкости по микросферам достигается при содержании твердого в суспензии 25% , извлечении 83% и составляет:
qм.сф.=  = 2,6-3,6 кг/ч·м2
В результате предварительного опробования по определению количества и качества микросфер в летучей золе можно ориентировочно утверждать, что сырьевых ресурсов достаточно для организации производства микросфер из водной суспензии в объеме 5000 т/год. Для выполнения гидросепарации рекомендуется установить на площадке перед запроектированной насосной станцией второго подъема суспензии пирамидальные емкости, которые просты и надежны в эксплуатации и обеспечивают высокую производительность по микросферам. Суспензия по имеющимся трубопроводам будет направляться в пирамидальные емкости и через регулируемые выходные отверстия самотеком поступать в приемные емкости насосной станции, оттуда насосами откачиваться в золоотвальный водоем. Всплывшие микросферы из одной пирамидальной емкости в другую перемещаются горизонтальным потоком и в конце линии собираются механическим скребком. Затем микросферы подвергают фильтрации, сушке и упаковке.
Таким образом, использование данного способа позволяет снизить затраты за счет исключения применения флокулянта, что в конкретных условиях Рефтинской ГРЭС снижает затраты не только за счет самого флокулянта, но и на монтаж и эксплуатацию установки для его подачи в процесс. 
Формула изобретения  
1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОСФЕР ИЗ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ, включающий гидросепарацию водной суспензии, съем всплывших микросфер и их обезвоживание, отличающийся тем, что гидросепарацию суспензии осуществляют при скорости нисходящего потока 5 - 7 м/ч.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидросепарацию осуществляют при содержании твердой фазы в суспензии 8 - 25 мас. % .
  
 
 
 
 
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ 
Имя изобретателя: Аншиц А.Г.; Гупалов В.К.; Низов В.А.; Фоменко Е.В.; Шаронова О.М. 
Имя патентообладателя: Аншиц Александр Георгиевич; Гупалов Виктор Кириллович; Низов Василий Александрович; Фоменко Елена Викторовна; Шаронова Ольга Михайловна
Адрес для переписки: 660097, Красноярск, а/я 17345, АОЗТ "АУРУМ" Патентный отдел
Дата начала действия патента: 1997.02.04
http://recyclingforum.ru/showthread.php/93-%D0%A1%D0%9F%D0%9E%D0%A1%D0%9E%D0%91-%D0%9F%D0%95%D0%A0%D0%95%D0%A0%D0%90%D0%91%D0%9E%D0%A2%D0%9A%D0%98-%D0%9E%D0%A2%D0%A5%D0%9E%D0%94%D0%9E%D0%92-%D0%A2%D0%95%D0%9F%D0%9B%D0%9E%D0%92%D0%AB%D0%A5-%D0%AD%D0%9B%D0%95%D0%9A%D0%A2%D0%A0%D0%9E%D0%A1%D0%A2%D0%90%D0%9D%D0%A6%D0%98%D0%99
Изобретение относится к технологии утилизации техногенных отходов и может найти применение при комплексной переработке золы-уноса ТЭС. Способ переработки отходов тепловых электростанций, преимущественно золы-уноса, включает разделение смеси на легкую и тяжелую фракции в восходящем потоке разделяющей среды с наложением многократной пульсации, причем на восходящий поток в его сечении накладывают одно или более магнитное поле напряженностью 800 - 1200 Гс, ввод исходного продукта относительно уровня столба восходящего потока осуществляют на расстоянии 0,2-1,5 м, весь восходящий поток разбивают по высоте на чередующиеся участки с резкопеременными гидродинамическими режимами ламинарного и турбулентного течений, а частоту пульсации устанавливают пропорционально времени осаждения фракции фазы с максимальным соотношением плотность/удельная поверхность частиц в участках с ламинарным течением. Технический результат - высокая удельная производительность процесса комплексной переработки золы-уноса ТЭЦ.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ переработки отходов тепловых электростанций, преимущественно золы-уноса, включающий разделение отходов на легкую и тяжелую фракции в разделяющей среде, отличающийся тем, что разделение осуществляют в восходящем потоке разделяющей среды, при этом на поток в его сечении накладывают магнитное поле напряженностью 800 - 1200 Гс, а ввод разделяемых отходов осуществляют на расстоянии 0,2 - 1,5 м относительно уровня столба восходящего потока, причем весь восходящий поток разбивают по высоте на чередующиеся участки с резкопеременными гидродинамическими режимами ламинарного и турбулентного течений, дополнительно на восходящий поток воздействуют многократной пульсацией, частоту которой устанавливают пропорционально времени осаждения фракции фазы с максимальным соотношением плотность/удельная поверхность частиц в участках с ламинарным течением.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в сечении восходящего потока накладывается одно или более магнитное поле.
 
RU  2263634   МПК С01В33/26,   С10В1/10
Способ получения алюмосиликатных микросфер из золошлаковых отходов теплоэлектростанций и печь для сушки алюмосиликатных микросфер
http://www.findpatent.ru/patent/226/2263634.html
 
Изобретение относится к технологиям получения алюмосиликатных микросфер и оборудованию для осуществления упомянутой технологии. Предлагается способ получения микросфер, по которому отделяют алюмосиликатные микросферы от золошлаковых отходов путем погружения названных отходов в жидкость, собирают алюмосиликатные микросферы с поверхности жидкости и сушат в две стадии, причем на первой стадии сушки выдерживают алюмосиликатные микросферы при температуре не ниже 2°С до достижения ими остаточной относительной влажности не более 30%, а на второй стадии сушки нагревают алюмосиликатные микросферы до температуры 100-300°С в печи барабанного типа путем прямого контакта осушаемых алюмосиликатных микросфер с нагретыми от внешнего источника стенками барабана названной печи до достижения ими относительной влажности не более 3%. Предлагается также печь для сушки дисперсных материалов, включающая сушильную камеру, имеющую вход и выход, выполненную в форме полости цилиндрического барабана, установленного с возможностью вращения вокруг собственной оси, причем вход сушильной камеры снабжен средством подачи в нее осушаемого материала, а выход снабжен средством удаления из нее осушенного материала, у которой ось названного цилиндрического барабана расположена под углом к горизонтали таким образом, что вход сушильной камеры располагается выше ее выхода, при этом названный цилиндрический барабан установлен на двух соосно расположенных валах, выполненных с возможностью вращения вокруг собственной оси, с каждым из которых он неподвижно соединен, при этом первый вал расположен со стороны входа сушильной камеры, а второй вал расположен со стороны выхода сушильной камеры и выполнен полым, причем снаружи цилиндрического барабана установлен внешний источник тепла таким образом, чтобы нагревались стенки барабана, средство подачи осушаемого материала в сушильную камеру выполнено в форме вибролотка, а средство удаления осушенного материала из сушильной камеры выполнено в форме шнека, установленного в полости названного второго вала. Техническим результатом является создание менее энергоемкого экономического способа получения алюмосиликатной микросферы из золошлаковых отходов ТЭС, а также создание сушильной печи, пригодной для сушки дисперсных материалов с малым весом частиц, преимущественно полых алюмосиликатных макросфер, с высокой степенью удаления влаги, а также предотвращающей попадание дисперсных частиц в атмосферу. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.  
Известен способ получения алюмосиликатных полых микросфер, в соответствии с которым из золошлаковых отходов ТЭС выделяют названные микросферы флотационным методом - при сбрасывании названных отходов в воду алюмосиликатные микросферы всплывают и держатся на поверхности водоема, в то время как остальная часть отходов осаждается на дно. С поверхности воды алюмосиликатную микросферу собирают механическим способом с помощью специальных средств. Далее микросферу подают в устройство для термической сушки, которую осуществляют с помощью горячих газов, получаемых при сжигании солярного топлива [Компоненты зол и шлаков/ Кизильштейн Л.Я., Дубов И.В и др. - М.: Энергоатомиздат, 1995, стр.59-62].
Этот способ принят за прототип изобретения. К его недостаткам относится большой расход топочного газа и соответственно большой расход энергии, так как после извлечения из воды алюмосиликатные микросферы, имеющие относительную влажность более 50%, непосредственно подают на термообработку и сушку.
Изобретение решает задачу создания менее энергоемкого экономичного способа получения алюмосиликатной микросферы из золошлаковых отходов ТЭС.
Поставленная задача решается тем, что предлагается способ получения микросфер, по которому отделяют алюмосиликатные микросферы от золошлаковых отходов путем погружения названных отходов в жидкость, собирают алюмосиликатные микросферы с поверхности жидкости и сушат в две стадии, причем на первой стадии сушки выдерживают алюмосиликатные микросферы при температуре не ниже 2°С до достижения ими остаточной относительной влажности не более 30%, а на второй стадии сушки нагревают алюмосиликатные микросферы до температуры 100-300°С в печи барабанного типа путем прямого контакта осушаемых алюмосиликатных микросфер с нагретыми от внешнего источника стенками барабана названной печи до достижения ими относительной влажности не более 3%.
Между первой и второй стадиями сушки целесообразно проводить очистку алюмосиликатных микросфер путем протирки, т.е. пропускать микросферы через крупноячеистое сито, чтобы убрать крупные нежелательные включения.
После сушки алюмосиликатные микросферы становятся легкотекучими, их просеивают через сито для отделения мелких включений и разделения по фракциям. 
На фиг.1 приведена схема предлагаемой технологии, где: 
1 - «Разделение» означает флотационное разделение золошлаковых отходов, при этом тяжелая зольная фракция оседает на дно, а легкая полая алюмосиликатная микросфера всплывает на поверхность водоема; 
2 - «Складирование» означает выдержку алюмосиликатной микросферы до снижения ее влажности за счет стекания и естественного высыхания жидкости;
3 - «Протирка» означает пропускание микросферы через крупноячеистое сито, чтобы убрать крупные нежелательные включения;
4 - «Сушка» означает принудительную сушку в специальной печи до остаточной относительной влажности не более 3%;
5 - «Рассеивание» означает доочистку готового товарного продукта - алюмосиликатной микросферы и разделение ее по фракциям просеиванием через одно или несколько сит.
Технология реализуется следующим образом.
Золошлаковые отходы методом гидротранспорта выводят в пруды-отстойники гидросистемы ТЭС. За счет разницы плотностей происходит естественное флотационное разделение золошлаковых отходов, при этом тяжелая зольная фракция оседает на дно, а легкая полая алюмосиликатная микросфера всплывает на поверхность водоема. С помощью мотопомп или даже лопат ее собирают с поверхности и складируют в удобном для этой цели месте: в помещении склада, на открытом воздухе, или под навесом. Относительная влажность микросферы при ее складировании превышает 50%. Далее, при ее лежке при любых положительных температурах, избыточная влага из микросферы испаряется, стекает с ее частиц и по истечении какого-то срока ее относительная влажность достигает 30%. После этого алюмосиликатную микросферу отправляют на дальнейшую обработку. При этом ее очищают от различных нежелательных включений (частиц шлака, камней и др.) путем протирки, которую осуществляют, пропуская влажную микросферу через сито. После этого микросферы поступают в сушильную печь барабанного типа, у которой нагревают стенки до 100-300°С. Сушку осуществляют до достижения относительной влажности не более менее 3%.
Для осуществления предлагаемой технологии не требуется топочных газов, что упрощает конструкторские решения, а количество необходимой энергии сокращается.
При выделении алюмосиликатных микросфер из золошлаковых отходов ТЭС важной технологической стадией является их сушка. Причем сушка алюмосиликатных микросфер требует специального оборудования, так как на режимы сушки накладываются жесткие ограничения по температуре и остаточной влажности, а так как частицы имеют очень малый вес и легко уносятся воздухом, оборудование также должно соответствовать экологическим требованиям и предотвращать выброс частиц в атмосферу.
Известна сушильная печь барабанного типа для осушивания алюмосиликатных микросфер [Компоненты зол и шлаков/ Кизильштейн Л.Я., Дубов И.В и др. - М.: Энергоатомиздат, 1995 стр.59-62]. Она содержит сушильную камеру в виде полости неподвижного барабана, снабженную входом, выходом и средством для отвода пара. Внутри камеры по всей ее длине располагается шнек, предназначенный для перемещения материала. Термическая обработка микросфер достигается сжиганием солярного топлива в камере сгорания. Эта печь имеет сложную конструкцию, т.к. содержит камеру сгорания для топочных газов.
Известны сушильные печи различных конструкций для сушки различных других дисперсных материалов.
Например, известна сушильная печь для сыпучих материалов, в частности, для древесной стружки, которая содержит барабан, внутренняя полость которого разделена на секции прямотока, противотока и отвода сушильного агента кольцевыми перегородками с меньшим и большим внутренними диаметрами, соединенными профилированной насадкой [Патент РФ №2159915]. Барабан имеет сетчатые боковые стенки и вертикальный диск, установленный в секции отвода сушильного агента с возможностью перемещения вдоль оси барабана и фиксации его положения, с помощью которого регулируется степень заполнения материалом секции прямотока. Степень заполнения осушаемым материалом секции противотока регулируется перемещением сетчатой торцевой стенки. Сушильный агент подается через сетчатые торцевые стенки, а отводится через перфорации в барабане. Недостатками этой печи являются также ее сложная конструкция, использование сушильного агента, что делает ее стоимость достаточно высокой. Кроме того, эта сушильная печь также непригодна для сушки дисперсных материалов с малым весом частиц, например алюмосиликатных микросфер, которые вследствие упомянутого малого веса частиц будут в большом количестве захватываться и уноситься сушильным агентом и выбрасываться вместе с ним в атмосферу.
Известна также барабанная сушилка для дисперсных, преимущественно гранулированных материалов. Сушилка включает барабан в виде полого перфорированного цилиндра, выполненный с возможностью вращения вокруг продольной оси, трубопровод подвода теплоносителя, загрузочное средство и разгрузочную воронку [Патент РФ №2159915]. Под барабаном смонтирована трубка с отверстиями, связанная с трубопроводом подвода теплоносителя, внутри барабана установлены по спирали лопатки, а барабан выполнен из каркаса, состоящего из продольных направляющих, связанных спицами и обтянутых съемной сеткой.
Эта сушилка по наибольшему количеству сходных с заявляемой сушильной печью сходных признаков принята за прототип изобретения. Недостатки описанной сушилки обусловлены тем, что при сушке используется теплоноситель, поэтому она имеет сложную конструкцию, а также она непригодна для сушки в ней дисперсных материалов с малым весом частиц, например полых алюмосиликатных микросфер, вследствие уноса названных частиц теплоносителем и засорение ими окружающей среды.
Изобретение решает задачу создания сушильной печи, пригодной для сушки дисперсных материалов с малым весом частиц, преимущественно полых алюмосиликатных макросфер, с высокой степенью удаления влаги, а также предотвращающей попадание дисперсных частиц в атмосферу.
Поставленная задача решается тем, что предлагается печь для сушки дисперсных материалов, включающая сушильную камеру, имеющую вход и выход, выполненную в форме полости цилиндрического барабана, установленного с возможностью вращения вокруг собственной оси, причем вход сушильной камеры снабжен средством подачи в нее осушаемого материала, а выход снабжен средством удаления из нее осушенного материала, у которой ось названного цилиндрического барабана расположена под углом к горизонтали таким образом, что вход сушильной камеры располагается выше ее выхода, при этом названный цилиндрический барабан установлен на двух соосно расположенных валах, выполненных с возможностью вращения вокруг собственной оси, с каждым из которых он неподвижно соединен, при этом первый вал расположен со стороны входа сушильной камеры, а второй вал расположен со стороны выхода сушильной камеры и выполнен полым, причем снаружи цилиндрического барабана установлен внешний источник тепла таким образом, чтобы нагревались стенки барабана, средство подачи осушаемого материала в сушильную камеру выполнено в форме вибролотка, а средство удаления осушенного материала из сушильной камеры выполнено в форме шнека, установленного в полости названного второго вала.
Для улучшения условий теплообмена в сушильной камере на ее внутренних стенках установлены профилированные лопатки, которые увеличивают поверхность теплообмена, а также выполняют дополнительную функцию - захватывают и перемещают порции осушаемого материала при вращении цилиндрического барабана. Лопатки могут быть установлены радиально и под углом к стенке сушильной камеры.
Для увеличения времени пребывания осушаемого материала в сушильной камере могут быть установлены поперечные кольцевые перегородки, тормозящие продвижение осушаемого материала от входа к выходу сушильной камеры и препятствующие скапливанию осушаемого материала на выходе.
Установленный на выходе из сушильной камеры шнек может быть снабжен приемной воронкой, в которую поступает осушаемый материал и далее захватывается и продвигается на выход через полость второго вала рабочим органом шнека, которым, как известно, является вал, имеющий винтообразный гребень.
Для того, чтобы осушенный материал не соприкасался с выделяемым при сушке в сушильной камере паром, вход в камеру сушки может быть снабжен средством для принудительной вытяжки водяного пара.
Средство подачи осушаемого материала в сушильную камеру и средство удаления осушаемого материала из сушильной камеры располагаются с противоположных концов сушильной камеры. 
Внешний источник тепла, обогревающий стенки цилиндрического барабана, может быть выполнен в форме электронагревателей, например трубчатых (ТЭНов), установленных с внешней стороны названного барабана с зазором, позволяющим ему вращаться.
Следует отметить, что для улучшения условий теплообмена и экономии электроэнергии нагрев материала в сушильной камере может осуществляться по зонам с возможностью независимого контроля подводимой мощности и подержания температур по каждой зоне. При этом температура, которую необходимо поддерживать в каждой зоне, устанавливается для конкретных условий работы сушильной камеры в зависимости от влажности осушаемого материала. По длине сушильной камеры могут быть выделены три зоны: входная (35-45% длины), прилегающая к входу, и выходная (15-25% длины), прилегающая к выходу, и центральная, находящаяся между входной и выходной зонами. При этом количество тепловой энергии, подводимой к сушильной камере, распределено по зонам следующим образом: во входной зоне может выделяться до 50% всей подводимой тепловой энергии, в центральной - до 30% всей подводимой тепловой энергии, а в выходной зоне - до 20% всей подводимой тепловой энергии. Такая возможность создается за счет различной плотности размещения нагревательных элементов вдоль каждой зоны: наибольшая плотность размещения нагревательных элементов вдоль входной зоны, наименьшая плотность размещения нагревательных элементов вдоль выходной зоны.
Для уменьшения теплопотерь в окружающую среду пространство вокруг источников тепла целесообразно закрыть герметичным кожухом, снабженным теплоизоляцией.
Предлагаемая сушильная печь изображена на фиг.2, где:
1 - цилиндрический барабан, 2 - кожух, 3 - первый вал, 4 - спицы, 5 - вибролоток, 6 - шнек, 7 - приемная воронка, 8 - внешний источник тепла, 9 - теплоизоляция, 10 - лопатки, установленные радиально, 11 - второй вал, 12 - средство для принудительной вытяжки водяного пара, 13 - лопатки, установленные под углом к стенке сушильной камеры, 14 - уплотнения, 15 - выход осушенного материала, 16 - кольцевая перегородка, 17 - подшипниковые опоры, 18 - опора шнека, 19 - торцевой фланец.
Цилиндрический барабан 1 установлен под углом к горизонтали на первый вал 3 и второй вал 11. Первый вал установлен в подшипниковой опоре 17 с возможностью вращения, а с цилиндрическим барабаном он соединен при помощи спиц 4. Названная подшипниковая опора имеет возможность смещения вдоль оси барабана для компенсации теплового расширения барабана и расположена в холодной зоне. Второй вал неподвижно соединен с цилиндрическим барабаном при помощи торцевого фланца 19, выполнен полым и установлен с возможностью вращения в жесткой подшипниковой опоре, расположенной в холодной зоне.
Предлагаемая сушильная печь работает следующим образом.
В полость барабана 1 (сушильную камеру) поступает осушаемый дисперсный материал, например алюмосиликатная микросфера, через вибролоток 5. Вход сушильной камеры находится выше ее выхода, так как цилиндрический барабан 1 расположен под углом к горизонтали, при этом он установлен на валу 3 с помощью спиц 4 неподвижно относительно него и на втором валу 11 при помощи торцевого фланца 19 неподвижно относительно него. Это позволяет цилиндрическому барабану 1 вращаться вокруг собственной оси на подшипниковых опорах 17.
При вращении барабана внешний источник тепла 8 нагревает его стенки до необходимой температуры и частицы дисперсного материала, например алюмосиликатная микросфера, соприкасаясь с названными стенками, также нагреваются. Лопатки 10 и 13, установленные внутри сушильной камеры на стенках барабана, также выполнены из металла и нагреваются вместе с барабаном до той же температуры. Они соприкасаются с осушаемым материалом, что увеличивает поверхности теплообмена. Кроме того, эти лопатки захватывают порции осушаемого материала и перемещают их в результате вращения барабана. Кольцевые перегородки 16 разбивают массив осушаемого материала на порции, в результате чего материал более равномерно перемещается внутри сушильной камеры от входа к выходу, предотвращая скапливание на выходе.
На выходе из сушильной камеры установлена приемная воронка 7, в которую при помощи лопаток 13 поступает осушенный материал и самотоком поступает в шнек 6, по которому выводится из сушильной камеры.
Образующийся при нагревании материала внутри сушильной камеры водяной пар через средство для принудительной вытяжки водяного пара выводится из сушильной камеры со стороны входа, поэтому он не взаимодействует с осушенным материалом.
Для предотвращения проникновения холодного наружного воздуха в объем сушильной камеры с целью уменьшения теплопотерь и уноса частиц дисперсного материала из нее узел выгрузки осушенного материала выполнен следующим образом. Цилиндрический барабан 1 со стороны выхода из сушильной камеры закрыт фланцем 19 с центральным отверстием, на который крепится второй вал 11, выполненный полым - в форме трубы. Шнек, включающий трубчатый корпус и рабочий орган в виде вала с винтовым гребнем, установлен внутри полого вала и крепится консольно на опоре 18. На конце трубчатого корпуса шнека, входящего внутрь сушильной камеры, жестко установлена приемная воронка 7, в которую поступает осушенный материал и далее продвигается шнеком на выход. Такое решение позволяет закрыть внутренний объем сушильной камеры от проникновения холодного наружного воздуха и не позволяет легким частицам осушенного материала проникать наружу и загрязнять атмосферу. С этой же целью печь снабжена герметичными теплостойкими уплотнениями, установленными в местах ввода и выгрузки дисперсного материала, а также удаления пара.
Для предотвращения теплопотерь сушильная печь закрыта кожухом 2 с теплоизоляцией 9.
Скорость прохождения материала через сушильную камеру определяется изменением угла наклона оси цилиндрического барабана и скоростью его вращения.
Таким образом, описанная сушильная печь пригодна для сушки различных дисперсных материалов, в том числе с малым весом частиц, таких как полые алюмосиликатные микросферы, при этом проста по конструкции, удобна в эксплуатации и не засоряет атмосферу частицами осушаемого материала.
Пример.
Полую алюмосиликатную микросферу получают из золошлаковых отходов тепловой электростанции, использующей в качестве топлива уголь. Золошлаковые отходы методом гидротранспорта выводятся в пруды-отстойники гидросистемы ТЭС. За счет разницы плотностей происходит естественное флотационное разделение золошлаковых отходов, при этом тяжелая зольная фракция оседает на дно, а полая алюмосиликатная микросфера всплывает на поверхность водоема. С помощью мотопомп ее собирают с поверхности и складируют в удобном для этой цели месте в помещении склада. Относительная влажность микросферы при ее складировании превышает 50%. Далее, при лежке при колебаниях температуры от 2 до 30°С, избыточная влага из микросферы испаряется, стекает с ее частиц, и по истечении 148 дней ее относительная влажность опускается ниже 30%. После этого алюмосиликатную микросферу отправляют на дальнейшую обработку. При этом ее очищают от различных нежелательных включений (частиц шлака, камней и др.) путем протирки, которую осуществляют, пропуская влажную микросферу через сито с размером ячеи 10-20 мм. После этого микросфера поступает на вибролоток сушильной печи и далее - в сушильную камеру. При этом стенки сушильной печи нагревают до температуры 280°С во входной зоне, 230°С в средней зоне и 190°С в выходной зоне. На выходе из сушильной камеры со шнека сходит алюмосиликатная микросфера, имеющая остаточную относительную влажность менее 3%. Далее микросфера, выходящая из печи, охлаждается до 50°С, разделяется на фракции по размеру частиц путем просеивания через сито и пакетируется.
Формула изобретения
1. Способ получения микросфер, по которому отделяют алюмосиликатные микросферы от золошлаковых отходов путем погружения названных отходов в жидкость, собирают алюмосиликатные микросферы с поверхности жидкости и сушат, отличающийся тем, что сушку осуществляют в две стадии, причем на первой стадии сушки выдерживают алюмосиликатные микросферы при температуре не ниже 2°С до достижения ими остаточной относительной влажности не более 30%, а на второй стадии сушки нагревают алюмосиликатные микросферы до температуры 100-300°С в печи барабанного типа путем прямого контакта осушаемых алюмосиликатных микросфер с нагретыми от внешнего источника стенками барабана названной печи до достижения ими относительной влажности не более 3%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после первой стадии сушки алюмосиликатную микросферу очищают путем протирки.
3. Печь для сушки алюмосиликатных микросфер, включающая сушильную камеру, имеющую вход и выход, выполненную в форме полости цилиндрического барабана, установленного с возможностью вращения вокруг собственной оси, причем вход сушильной камеры снабжен средством подачи в нее осушаемого материала, а выход снабжен средством удаления из нее осушенного материала, отличающаяся тем, что ось названного цилиндрического барабана расположена под углом к горизонтали таким образом, что вход сушильной камеры располагается выше ее выхода, при этом названный цилиндрический барабан установлен на двух соосно расположенных валах, выполненных с возможностью вращения вокруг собственной оси, с каждым из которых он неподвижно соединен, при этом первый вал расположен со стороны входа сушильной камеры, а второй вал расположен со стороны выхода сушильной камеры и выполнен полым, причем снаружи цилиндрического барабана установлен внешний источник тепла таким образом, чтобы нагревались стенки барабана, средство подачи осушаемого материала в сушильную камеру выполнено в форме вибролотка, а средство удаления осушенного материала из сушильной камеры выполнено в форме шнека, установленного в полости названного второго вала.
4. Печь по п.3, отличающаяся тем, что сушильная камера снабжена лопатками, установленными на ее стенках.
5. Печь по п.4, отличающаяся тем, что лопатки установлены перпендикулярно к внутренней поверхности сушильной камеры.
6. Печь по п.4, отличающаяся тем, что лопатки установлены под углом к внутренней поверхности сушильной камеры.
7. Печь по п.3, отличающаяся тем, что сушильная камера снабжена поперечными кольцевыми перегородками.
8. Печь по п.3, отличающаяся тем, что шнек снабжен приемной воронкой, расположенной в сушильной камере.
9. Печь по п.3, отличающаяся тем, что сушильная камера снабжена средством принудительного удаления пара из нее, которое установлено со стороны входа.
10. Печь по п.3, отличающаяся тем, что вход и выход расположены с противоположных концов сушильной камеры.
11. Печь по п.3, отличающаяся тем, что сушильная камера выполнена герметичной. 
12. Печь по п.3, отличающаяся тем, что сушильная камера снабжена внешней теплоизоляцией.
13. Печь по п.3, отличающаяся тем, что внешним источником тепла являются электронагреватели. 
14. Печь по п.3, отличающаяся тем, что сушильная камера включает входную зону, равную 35-45% длины сушильной камеры и прилегающую к ее входу, выходную зону, равную 15-25% длины сушильной камеры и прилегающую к ее выходу, а также центральную зону, находящуюся между входной и выходной зонами.
15. Печь по п.14, отличающаяся тем, что во входную зону поступает не более 50% тепловой энергии. 
16. Печь по п.14, отличающаяся тем, что в центральную зону поступает не более 30% тепловой энергии.
17. Печь по п.14, отличающаяся тем, что в выходную зону поступает не более 20% тепловой энергии.
РИСУНКИ
  
 
 
  
 
  
 
 
 
Полезные модели
Патент на полезную модель №: 43791  МПК  В03
http://bankpatentov.ru/node/221989
Полезная модель относится к оборудованию по разделению золошлаков, в частности, летучей золы с целью получения микросферы, которая используется в качестве наполнителя при получении различных композиционных материалов. Сущность технического решения состоит в упрощении технологической схемы за счет введения в известную установку, включающую узел улавливания летучей золы, сепаратор кипящего слоя и приемные бункеры дополнительно узла воздушной сепарации и классификации микросфер. В результате для получения микросферы не требуется узла флотации и сушки микросферы, что существенно упрощает технологию получения микросферы.
 
Патент на полезную модель №: 43789  МПК  В03
http://bankpatentov.ru/node/221987
Полезная модель относится к оборудованию для сбора микросфер с водной поверхности золоотвалов тепловых электростанций, работающих на угле. Сущность технического решения состоит в применении приемного устройства, обеспечивающего регулирование состава пульпы (вода + микросфера) и полусферического короба с люками для загрузки сырой микросферы в мягкую полимерную тару. В результате исключаются забивка трубопроводов. Обеспечивается непрерывная загрузка сырой микросферы в мягкую тару, увеличивается производительность установки.
 
Патент на полезную модель №: 17917  МПК  С04
http://bankpatentov.ru/node/225306
Формула полезной модели
1. Технологическая линия получения микросфер, содержащая загрузочный механизм и бункер, подающий транспортер, разделительно-сортировочное оборудование, приемные емкости для микросфер и примесей, отличающаяся тем, что разделительно-сортировочное оборудование включает последовательно расположенные отмывочную установку, сообщающуюся с емкостью осветления воды, вибрационный обезвоживатель, шнековый питатель с забрасывателем, пневмоклассификатор, пневмоциклон, обеспыливающий циклон и рукавный фильтр, при этом между забрасывателем и пневмоклассификатором линия снабжена установкой для сушки микросфер.
 2. Технологическая линия получения микросфер по п.1, отличающаяся тем, что установка для сушки выполнена в виде труб с топкой для подачи горячего воздуха.
 
RU  2047379   МПК  В03В5/62
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПОЛЫХ МИКРОСФЕР ИЗ ЗОЛОШЛАКОВОЙ ПУЛЬПЫ
(57) Реферат:
Использование: для разделения материалов по плотности и может быть использовано на тепловых электростанциях для выделения из золошлаковой пульпы полых микросфер. Сущность: корпус 1 содержит патрубки 2 подвода и отвода 3 пульпы. Приспособления для сбора микросфер выполнено в виде коромысла 6 с приемной емкостью 7 на одном плече и противовесом 13 на другом. Плечи коромысла связаны с клапанами 9 и 15. Клапан 9 расположен в трубопроводе 12 отвода микросфер из корпуса 1 в емкость 7. Клапан 15 запирает патрубок 3 для отвода пульпы. При разбалансировке коромысла, вызванной накоплением микросфер в емкости 7, осуществляется перемещение клапанов, обеспечивающее непрерывную работу устройства в автоматическом режиме. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.
 
 
RU 2033269    С1   МПК  В03В5/62
ГИДРОСЕПАРАТОР
(57) Реферат:
Использование: для разделения материалов по удельному весу при обогащении руд в цветной металлургии и других отраслях промышленности, например при выделении микросфер из золошлаковых отходов ТЭЦ, ГЭС, ГРЭС. Сущность изобретения: гидросепаратор состоит из чана 1 с расположенным в его периферии сливным порогом 2, внутри которого установлено улавливающее кольцо 3, и питающей трубы 5, установленной в центре чана. Гидросепаратор снабжен конической обечайкой 4, расширяющейся книзу и прикрепленной к нижней части улавливающего кольца 3. Обечайка 4 обеспечивает возможность сбора наиболее легких фракций микросфер. 1 ил.
 
 
 
Устройства для сушки
http://www.prosushka.ru/69-ustrojstvo-ayerofontannoj-sushilki.html
Аэрофонтанная сушилка – это коническая сушильная камера, в которой влажный продукт подаётся из бункера в питатель, а затем под воздействием газа-теплоносителя переносится в саму сушильную камеру. Благодаря конической форме камеры происходит усиленная циркуляция высушиваемого продукта, он поднимается вверх, фонтанирует в центре сушильной камеры и опускается вниз в её периферийной части.
В случае, если частицы высушиваемого продукта равномерны по размерам и плотности, то частицы сухого продукта, как наилегчайшие, выносятся под воздействием газа из сушильной камеры и улавливаются в циклоне. Для подобных продуктов при их повышенной первоначальной влажности аэрофонтанные сушилки являются более производительными, чем сушилки кипящего слоя, кроме того, они намного проще и дешевле по стоимости.
 
    
1 - камера; 2 - перегородки; 3 - решетка;
4 - газовые коллекторы; 5 - слой; 6 - порог.
Рисунок 1 - Горизонтальная непрерывно
действующая секционированная сушилка.  
Усиленное перемещение частиц высушиваемого продукта в псевдоожиженном слое ведёт к обратному перемешиванию твёрдой фазы. Поэтому, во всём слое высушиваемого продукта, при отсутствии секций, температура неизменна и равна температуре готового продукта. В случае, если камера разделена на секции, обратное перемешивание происходит в каждой отдельной секции и перемещение частиц приближается к поршневому режиму. В результате этого, происходит снижение температуры в слое, движущая сила больше, а массо- и теплообмен намного интенсивнее. Помимо этого, как было сказано ранее, равномерность сушки продукта увеличивается.
Самым элементарным является устройство сушилки с горизонтальным разделением камеры при помощи перегородок на несколько отделов с расположением полученных секций на одном уровне.
На рис. 1 представлено устройство аэрофонтанной сушилки прямоугольной формы, разделённой на несколько секций при помощи вертикальных перегородок. В некоторых из них происходит основной процесс высушивания материала, а в других – завершается сушка за счёт собранного тепла, после чего материал охлаждается. Под сушильными камерами сжигается природный газ, продукты сгорания от которого, соединяясь с воздухом, сквозь решётку поступают в слой высушиваемого продукта. В первую секцию поступает самая горячая смесь, в следующую – смесь немного меньшей температуры. В камеры охлаждения поступает холодный воздух. Для улавливания мельчайших частиц из выходящего газа используется циклон, который располагается в свободном пространстве сушильной камеры. Аппарат данного типа может использоваться для сушки продуктов, для обжига либо в качестве реактора.
Горизонтальная непрерывно действующая аэрофонтанная сушилка устроена следующим образом:
1 – сушильная камера;
2 – вертикальные перегородки, разделяющие сушильную камеру;
3 – перфорированная решётка;
4 – самостоятельные газовые коллекторы, расположенные под перфорированной решёткой;
6 – порог, через который высушиваемый продукт, поступая в сушильную камеру 1, через пространства между перегородками 2 и решёткой 3 разгружается в последней секции. При этом отработанный теплоноситель частично рециркулирует. При необходимости, в каждую газовую камеру можно подавать теплоноситель с разной температурой. 
Сотрудники Ивановского химико-технического института разработали несколько видов устройств безуносных смешанных сушильных аппаратов. На разных ступенях данного оборудования обеспечиваются различные гидродинамические и тепловые показатели, которые зависят от качественных характеристик высушиваемых продуктов, таких, как размеры частиц, термолабильность, первоначальное и конечное содержание влаги в продукте, форма связи влаги с продуктом и прочее. Главным преимуществом такого оборудования является то, что при сушке происходит одновременное очищение воздуха, выходящего из последней ступени, путём соединения пыли с загружаемым влажным продуктом. Нужное время нахождения высушиваемого материала достигается в сушилке псевдоожиженного слоя, в результате чего появляется возможность производить более глубокую сушку продуктов, в которых содержится связанная влага.
 
    
1-питатель влажного материала; 2- циклон;
3 - пневмопитатель подсушенного материала;
4 - пневмотруба; 5-аппарат с кипящим слоем.
Рисунок 2 - Сушилка “Циклон - кипящий слой”.  
Для высушивания большого ряда продуктов в промышленных отраслях особенно часто применяются смешанные сушильные аппараты типа «циклон-кипящий слой», что представлено на рис. 2. Влажный продукт поступает сквозь верхний пневмопитатель 1 при помощи отработанного воздуха в циклон 2. Здесь осуществляется первоначальная подсушка и перемешивание влажного продукта с сухими частицами уноса. Это препятствует его слипанию и образованию комков, продукт становится сыпучим и поступает в нижний пневмопитатель 3 с некоторой долей выработанного сушильного агента. Степень рециркуляции регулируется путём изменения размеров сопла нижнего пневмопитателя. Оставшееся количество сушильного агента, охлаждённого от влажности продукта, поступает в атмосферу. Слегка подсушенный продукт поступает через нижний пневмопитатель в пневмотрубу 4, которая является второй ступенью оборудования и служит для удаления лишней влажности с поверхности частиц высушиваемого продукта. Из пневмотрубы продукт поступает в сушильную камеру с закрученным кипящим слоем. Закручивание обеспечивается за счёт тангенциальной подачи продукта и специального устройства газораспределительной решётки. Высушивание продукта до его заданной конечной влажности происходит благодаря управлению временем нахождения путём создания необходимой высоты кипящего слоя.
Сушильные аппараты подобного типа широко используются на промышленных предприятиях. К примеру, выработка подобного аппарата с площадью газораспределительной решётки 0,128 м2 при испарении полиметилметакрилата от первоначального содержания влаги 5% до конечного 0,1% составляет 500 кг/ч.
http://bgtu-ief.com/index.php?option=com_content&view=article&id=1832:syholki-s-kipyahchim-sloem&catid=89:2012-05-25-06-52-36&Itemid=66
Сушилки с кипящим слоем: назначение, принцип действия, устройство.
Сушильная установка с кипящим слоем
Преимущества: высокая влагоиспаряемость, небольшие габаритные размеры, для сушки мат-лов могут быть использ теплоносители.
Недостатки: невозможность сушить мат-лы больших размеров, большой унос мат-ла, высокая степень герметизации.
 
Принцип действия: в камеру смешения подаются топочные газы и холодный воздух нагнетаемый вентилятором. Смесь подается в нижнюю часть сушильной камеры. Давление газовой смеси регулир-ся, чтобы зерна влажного мат-ла подавались на перфарированную решетку с пом-ю шнекового питателя витали в пространстве. В процессе витания частицы переваливались через порог и осаждались в сборнике, Пылевидные частицы увлекшие отходы вместе с газами осаждались в циклоне. Время сушки одной частицы 2-3 сек.
 
Способ сушки дисперсных материалов и установка для его осуществления
 
 
 
  
 
(19) RU (11) 2251059 (13) C2   
(51)  МПК 7     F26B3/10, F26B17/10   
 
Статус: по данным на 17.04.2012 - прекратил действиеПошлина:  
 
  
 
(21), (22) Заявка: 2003122312/06, 17.07.2003
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 17.07.2003
(43) Дата публикации заявки: 10.01.2005
(56) Список документов, цитированных в отчете опоиске: SU 1278553 A1, 23.12.1986. SU 881484 A, 15.11.1981. RU 1560948 A1, 30.04.1990. RU 2094717 C1, 27.10.1997.
Адрес для переписки: 394000, г.Воронеж, пр. Революции, 19, ВГТА, отдел СМП (72) Автор(ы): Шишацкий Ю.И. (RU),Востриков С.В. (RU),Бырбыткин В.А. (RU)
(73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение Воронежская государственная технологическая академия (RU)  
(54) СПОСОБ СУШКИ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение может быть использовано для сушки дисперсных материалов в пищевой, химической, микробиологической и фармацевтической промышленности. В способе сушки дисперсных материалов, включающем продувку исходного материала потоком теплоносителя в два этапа: на первом этапе продувку ведут в двух последовательно чередующихся режимах, причем в первом режиме теплоноситель подают под газораспределительную решетку и сушку проводят в псевдоожиженном слое, при этом во втором режиме теплоноситель подают через патрубки в сушильную камеру по периферии тангенциально и сушку проводят в кольцевом вращающемся слое, а на втором этапе теплоноситель с небольшой скоростью подают одним потоком под газораспределительную решетку в сушильную камеру и одновременно вторым - импульсно через патрубок перпендикулярно первому потоку. В установке для осуществления способа сушки дисперсных материалов, включающей сушильную камеру, подводящий и отводящий воздуховоды, газораспределительную решетку, сушильная камера снабжена паровой рубашкой со сливным патрубком, встроенным теплообменником, а так же патрубками для подачи теплоносителя по периферии тангенциально. Изобретение должно интенсифицировать процесс сушки. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.
 
Заявляемое изобретение может быть использовано для сушки дисперсных материалов в пищевой, химической, микробиологической и фармацевтической промышленности.
Известен способ сушки дисперсных материалов в потоке теплоносителя (Плановский А.Н., Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов в химической промышленности, - М.: Химия, 1979, с.194-196), в котором газовзвесь проходит по сушильному тракту, выполненному в виде спирали.
Недостатком является невозможность использования данных аппаратов для сушки комкующихся материалов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ сушки дисперсных слипающихся материалов (Авторское свидетельство №1278553 А1, опублик. 23.12.86, Бюл. №47), в котором устройство для реализации способа содержит сушильную камеру, подводящий и отводящий воздуховоды, газораспределительную решетку. Сушка материалов проводится в два этапа путем их продувки пульсирующим потоком теплоносителя. Теплоноситель разделяют на два потока и на первом этапе продувку ведут в двух последовательно чередующихся режимах. Причем в первом режиме теплоноситель подают обоими потоками, пульсирующими в противофазе, во втором теплоноситель подают поочередно одним из потоков. На втором этапе продувку осуществляют обоими потоками, пульсирующими в противофазе.
Недостатком известного способа сушки является возможность комкования материала, находящегося поочередно на участках газораспределительной решетки со стороны загрузки исходного материала и со стороны выгрузки обработанного материала, что приводит к снижению качества готового продукта. 
Недостатком установки для его осуществления является наличие пульсатора с заслонками и механизмом фиксации заслонок, что существенно усложняет конструкцию сушилки.
Технической задачей изобретения является интенсификация процесса сушки, предотвращение комкования материала, повышение качества высушенного продукта, упрощение конструкции сушильной установки.
Поставленная задача достигается тем, что в способе сушки дисперсных материалов, включающем продувку исходного материала потоком теплоносителя в два этапа: на первом этапе продувку ведут в двух последовательно чередующихся режимах, причем в первом режиме теплоноситель подают под газораспределительную решетку и сушку проводят в псевдоожиженном слое, согласно изобретению во втором режиме теплоноситель подают через патрубки в сушильную камеру по периферии тангенциально и сушку проводят в кольцевом вращающемся слое, а на втором этапе теплоноситель подают одним потоком под газораспределительную решетку в сушильную камеру и одновременно вторым - импульсно через патрубок перпендикулярно первому потоку.
В установке для осуществления способа сушки дисперсных материалов, включающей сушильную камеру, подводящий и отводящий воздуховоды, газораспределительную решетку, новым является то, что сушильная камера снабжена паровой рубашкой со сливным патрубком, встроенным теплообменником, а так же патрубками для подачи теплоносителя по периферии тангенциально.
За счет высушивания исходного материала в псевдоожиженном слое дисперсный материал разрыхляется и интенсивно перемешивается. Благодаря этому все частицы омываются теплоносителем. Практически устраняется комкование и прилипание материала к внутренним частям сушильной камеры. Таким образом, сушка в псевдоожиженном слое обеспечивает дезагрегацию слипающихся и комкующихся материалов. За счет высушивания материала в кольцевом вращающемся слое возрастает концентрация материала в воздухе и, следовательно, увеличивается удельная поверхность контакта фаз в сушильной камере. Используемый в предлагаемом способе гидродинамический режим обеспечивается высокими относительными скоростями теплоносителя и частиц материала и равномерностью их обработки.
На фиг.1 представлен общий вид установки; на фиг.2 - разрез А-А по сушильной камере, вид сверху; на фиг.3 - разрез Б-Б по подводящему трубопроводу; фиг.4 - разрез В-В по патрубку для импульсной подачи теплоносителя, разрез Г-Г по разгрузочному патрубку.
Сушильная установка (фиг.1) содержит сушильную камеру 1, паровую рубашку 2, сливной патрубок 3, крышки 4 и 7, загрузочный патрубок 5, решетку 6, препятствующую уносу частиц из камеры, газораспределительную решетку 8, разгрузочный патрубок 9, тангенциальные патрубки 10, патрубок 11, теплообменник 12, подводящий 13 и отводящий 14 воздуховоды, отверстие в патрубке рубашечного зазора 15 (фиг.3), циклон 16, поверхностный конденсатор 17, сборник конденсата 18, вентилятор 19, калорифер 20, а также вентили 21, 22, 23, 24, 25, 26.
Процесс сушки проводят следующим образом.
Теплоноситель подают через вентиль 21 под газораспределительную решетку 8, в камеру 1, при этом вентили 22, 23, 24, 26 закрыты. В рубашку 2 и теплообменник 12 через подводящий воздуховод 13 подают пар, конденсат отводят из рубашки через сливной патрубок 3, а из теплообменника - через отводящий воздуховод 14. Исходный материал периодически загружают через загрузочный патрубок 5 на газораспределительную решетку 8 и сушку проводят в псевдоожиженном слое. В установке происходит циркуляция теплоносителя по замкнутому контуру: вентилятор 19 - калорифер 20 - корпус 1 - циклон 16 - конденсатор 17 - вентилятор 19. При этом решетка 6 препятствует уносу частиц материала из камеры, а проникающая через решетку пыль отделяется от теплоносителя в циклоне 16 и периодически из него удаляется. Теплоноситель направляется в конденсатор 17, где пары конденсируются, образующийся конденсат отводится в сборник 18.
По истечении определенного времени вентиль 21 закрывают, а вентиль 23 открывают, и теплоноситель поступает в камеру 1 через тангенциальные патрубки 10, расположенные по ее высоте. Высушиваемый материал подхватывается закрученным газовым потоком и образует в периферийной зоне кольцевой вращающийся слой.
Таким образом, на первом этапе сушку материала проводят в двух активных гидродинамических режимах, последовательно чередующихся через определенные промежутки времени: в псевдоожиженном слое и в закрученном газовом потоке. Сочетание активных гидродинамических режимов с совокупным переносом теплоты (кондуктивный, излучением и конвекцией) существенно интенсифицирует процесс сушки, исключает комкование материала, обеспечивает равномерность его сушки. В результате повышается качество готового продукта.
На втором этапе сушки вентиль 23 закрывают, а вентиль 21 несколько прикрывают и теплоноситель с небольшой скоростью подают в сушильную камеру одним потоком под газораспределительную решетку 8 в камеру 1, а вторым - импульсно через патрубок 11 перпендикулярно первому потоку для ускорения выгрузки. При открытом разгрузочном патрубке 9 обработанный материал выгружается из камеры. Конструкция сушилки упрощается из-за отсутствия пульсатора с заслонками и механизмов фиксации заслонок.
В установке предусмотрен другой вариант подачи теплоносителя в камеру 1: свежий воздух из помещения забирается вентилятором 19, через калорифер 20 подается в сушильную камеру, при этом вентиль 26 открыт, а вентиль 25 закрыт. Отработанный воздух освобождается от пыли в циклоне 16 и выбрасывается в атмосферу при открытом вентиле 24.
Предлагаемый способ сушки дисперсных материалов и установка для его осуществления позволяют:
- интенсифицировать процесс сушки дисперсных материалов;
- предотвратить комкование материала;
- повысить качество высушиваемого продукта;
- упростить конструкцию сушильной установки.
Формула изобретения
1. Способ сушки дисперсных материалов, включающий продувку исходного материала потоком теплоносителя в два этапа: на первом этапе продувку ведут в двух последовательно чередующихся режимах, причем в первом режиме теплоноситель подают под газораспределительную решетку и сушку проводят в псевдоожиженном слое, отличающийся тем, что во втором режиме теплоноситель подают через патрубки в сушильную камеру по периферии тангенциально и сушку проводят в кольцевом вращающемся слое, а на втором этапе теплоноситель подают одним потоком под газораспределительную решетку в сушильную камеру, и одновременно вторым потоком импульсно через патрубок перпендикулярно первому потоку.
2. Установка для сушки дисперсных материалов, включающая сушильную камеру, подводящий и отводящий воздуховоды, газораспределительную решетку, отличающаяся тем, что сушильная камера снабжена паровой рубашкой со сливным патрубком, встроенным теплообменником, а также патрубками для подачи теплоносителя по периферии тангенциально.
   
 
 
 
 
 
  
 
(19) RU (11) 2251059 (13) C2   
(51)  МПК 7     F26B3/10, F26B17/10   
 
Статус: по данным на 17.04.2012 - прекратил действиеПошлина:  
 
  
 
(21), (22) Заявка: 2003122312/06, 17.07.2003
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 17.07.2003
(43) Дата публикации заявки: 10.01.2005
(56) Список документов, цитированных в отчете опоиске: SU 1278553 A1, 23.12.1986. SU 881484 A, 15.11.1981. RU 1560948 A1, 30.04.1990. RU 2094717 C1, 27.10.1997.
Адрес для переписки: 394000, г.Воронеж, пр. Революции, 19, ВГТА, отдел СМП (72) Автор(ы): Шишацкий Ю.И. (RU),Востриков С.В. (RU),Бырбыткин В.А. (RU)
(73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение Воронежская государственная технологическая академия (RU)  
(54) СПОСОБ СУШКИ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение может быть использовано для сушки дисперсных материалов в пищевой, химической, микробиологической и фармацевтической промышленности. В способе сушки дисперсных материалов, включающем продувку исходного материала потоком теплоносителя в два этапа: на первом этапе продувку ведут в двух последовательно чередующихся режимах, причем в первом режиме теплоноситель подают под газораспределительную решетку и сушку проводят в псевдоожиженном слое, при этом во втором режиме теплоноситель подают через патрубки в сушильную камеру по периферии тангенциально и сушку проводят в кольцевом вращающемся слое, а на втором этапе теплоноситель с небольшой скоростью подают одним потоком под газораспределительную решетку в сушильную камеру и одновременно вторым - импульсно через патрубок перпендикулярно первому потоку. В установке для осуществления способа сушки дисперсных материалов, включающей сушильную камеру, подводящий и отводящий воздуховоды, газораспределительную решетку, сушильная камера снабжена паровой рубашкой со сливным патрубком, встроенным теплообменником, а так же патрубками для подачи теплоносителя по периферии тангенциально. Изобретение должно интенсифицировать процесс сушки. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.
 
Заявляемое изобретение может быть использовано для сушки дисперсных материалов в пищевой, химической, микробиологической и фармацевтической промышленности.
Известен способ сушки дисперсных материалов в потоке теплоносителя (Плановский А.Н., Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов в химической промышленности, - М.: Химия, 1979, с.194-196), в котором газовзвесь проходит по сушильному тракту, выполненному в виде спирали.
Недостатком является невозможность использования данных аппаратов для сушки комкующихся материалов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ сушки дисперсных слипающихся материалов (Авторское свидетельство №1278553 А1, опублик. 23.12.86, Бюл. №47), в котором устройство для реализации способа содержит сушильную камеру, подводящий и отводящий воздуховоды, газораспределительную решетку. Сушка материалов проводится в два этапа путем их продувки пульсирующим потоком теплоносителя. Теплоноситель разделяют на два потока и на первом этапе продувку ведут в двух последовательно чередующихся режимах. Причем в первом режиме теплоноситель подают обоими потоками, пульсирующими в противофазе, во втором теплоноситель подают поочередно одним из потоков. На втором этапе продувку осуществляют обоими потоками, пульсирующими в противофазе.
Недостатком известного способа сушки является возможность комкования материала, находящегося поочередно на участках газораспределительной решетки со стороны загрузки исходного материала и со стороны выгрузки обработанного материала, что приводит к снижению качества готового продукта. 
Недостатком установки для его осуществления является наличие пульсатора с заслонками и механизмом фиксации заслонок, что существенно усложняет конструкцию сушилки.
Технической задачей изобретения является интенсификация процесса сушки, предотвращение комкования материала, повышение качества высушенного продукта, упрощение конструкции сушильной установки.
Поставленная задача достигается тем, что в способе сушки дисперсных материалов, включающем продувку исходного материала потоком теплоносителя в два этапа: на первом этапе продувку ведут в двух последовательно чередующихся режимах, причем в первом режиме теплоноситель подают под газораспределительную решетку и сушку проводят в псевдоожиженном слое, согласно изобретению во втором режиме теплоноситель подают через патрубки в сушильную камеру по периферии тангенциально и сушку проводят в кольцевом вращающемся слое, а на втором этапе теплоноситель подают одним потоком под газораспределительную решетку в сушильную камеру и одновременно вторым - импульсно через патрубок перпендикулярно первому потоку.
В установке для осуществления способа сушки дисперсных материалов, включающей сушильную камеру, подводящий и отводящий воздуховоды, газораспределительную решетку, новым является то, что сушильная камера снабжена паровой рубашкой со сливным патрубком, встроенным теплообменником, а так же патрубками для подачи теплоносителя по периферии тангенциально.
За счет высушивания исходного материала в псевдоожиженном слое дисперсный материал разрыхляется и интенсивно перемешивается. Благодаря этому все частицы омываются теплоносителем. Практически устраняется комкование и прилипание материала к внутренним частям сушильной камеры. Таким образом, сушка в псевдоожиженном слое обеспечивает дезагрегацию слипающихся и комкующихся материалов. За счет высушивания материала в кольцевом вращающемся слое возрастает концентрация материала в воздухе и, следовательно, увеличивается удельная поверхность контакта фаз в сушильной камере. Используемый в предлагаемом способе гидродинамический режим обеспечивается высокими относительными скоростями теплоносителя и частиц материала и равномерностью их обработки.
На фиг.1 представлен общий вид установки; на фиг.2 - разрез А-А по сушильной камере, вид сверху; на фиг.3 - разрез Б-Б по подводящему трубопроводу; фиг.4 - разрез В-В по патрубку для импульсной подачи теплоносителя, разрез Г-Г по разгрузочному патрубку.
Сушильная установка (фиг.1) содержит сушильную камеру 1, паровую рубашку 2, сливной патрубок 3, крышки 4 и 7, загрузочный патрубок 5, решетку 6, препятствующую уносу частиц из камеры, газораспределительную решетку 8, разгрузочный патрубок 9, тангенциальные патрубки 10, патрубок 11, теплообменник 12, подводящий 13 и отводящий 14 воздуховоды, отверстие в патрубке рубашечного зазора 15 (фиг.3), циклон 16, поверхностный конденсатор 17, сборник конденсата 18, вентилятор 19, калорифер 20, а также вентили 21, 22, 23, 24, 25, 26.
Процесс сушки проводят следующим образом.
Теплоноситель подают через вентиль 21 под газораспределительную решетку 8, в камеру 1, при этом вентили 22, 23, 24, 26 закрыты. В рубашку 2 и теплообменник 12 через подводящий воздуховод 13 подают пар, конденсат отводят из рубашки через сливной патрубок 3, а из теплообменника - через отводящий воздуховод 14. Исходный материал периодически загружают через загрузочный патрубок 5 на газораспределительную решетку 8 и сушку проводят в псевдоожиженном слое. В установке происходит циркуляция теплоносителя по замкнутому контуру: вентилятор 19 - калорифер 20 - корпус 1 - циклон 16 - конденсатор 17 - вентилятор 19. При этом решетка 6 препятствует уносу частиц материала из камеры, а проникающая через решетку пыль отделяется от теплоносителя в циклоне 16 и периодически из него удаляется. Теплоноситель направляется в конденсатор 17, где пары конденсируются, образующийся конденсат отводится в сборник 18.
По истечении определенного времени вентиль 21 закрывают, а вентиль 23 открывают, и теплоноситель поступает в камеру 1 через тангенциальные патрубки 10, расположенные по ее высоте. Высушиваемый материал подхватывается закрученным газовым потоком и образует в периферийной зоне кольцевой вращающийся слой.
Таким образом, на первом этапе сушку материала проводят в двух активных гидродинамических режимах, последовательно чередующихся через определенные промежутки времени: в псевдоожиженном слое и в закрученном газовом потоке. Сочетание активных гидродинамических режимов с совокупным переносом теплоты (кондуктивный, излучением и конвекцией) существенно интенсифицирует процесс сушки, исключает комкование материала, обеспечивает равномерность его сушки. В результате повышается качество готового продукта.
На втором этапе сушки вентиль 23 закрывают, а вентиль 21 несколько прикрывают и теплоноситель с небольшой скоростью подают в сушильную камеру одним потоком под газораспределительную решетку 8 в камеру 1, а вторым - импульсно через патрубок 11 перпендикулярно первому потоку для ускорения выгрузки. При открытом разгрузочном патрубке 9 обработанный материал выгружается из камеры. Конструкция сушилки упрощается из-за отсутствия пульсатора с заслонками и механизмов фиксации заслонок.
В установке предусмотрен другой вариант подачи теплоносителя в камеру 1: свежий воздух из помещения забирается вентилятором 19, через калорифер 20 подается в сушильную камеру, при этом вентиль 26 открыт, а вентиль 25 закрыт. Отработанный воздух освобождается от пыли в циклоне 16 и выбрасывается в атмосферу при открытом вентиле 24.
Предлагаемый способ сушки дисперсных материалов и установка для его осуществления позволяют:
- интенсифицировать процесс сушки дисперсных материалов;
- предотвратить комкование материала;
- повысить качество высушиваемого продукта;
- упростить конструкцию сушильной установки.
Формула изобретения
1. Способ сушки дисперсных материалов, включающий продувку исходного материала потоком теплоносителя в два этапа: на первом этапе продувку ведут в двух последовательно чередующихся режимах, причем в первом режиме теплоноситель подают под газораспределительную решетку и сушку проводят в псевдоожиженном слое, отличающийся тем, что во втором режиме теплоноситель подают через патрубки в сушильную камеру по периферии тангенциально и сушку проводят в кольцевом вращающемся слое, а на втором этапе теплоноситель подают одним потоком под газораспределительную решетку в сушильную камеру, и одновременно вторым потоком импульсно через патрубок перпендикулярно первому потоку.
2. Установка для сушки дисперсных материалов, включающая сушильную камеру, подводящий и отводящий воздуховоды, газораспределительную решетку, отличающаяся тем, что сушильная камера снабжена паровой рубашкой со сливным патрубком, встроенным теплообменником, а также патрубками для подачи теплоносителя по периферии тангенциально.
   
 
 
 
 
   
 
 
 
www.vibromash.kz
 
Е-mail: vibromash@mail.kz 
 
 
"Вибромаш НСK" - представительство  "Вибромаш УК" в Новосибирске (РФ),  
'  8 383 355 8011
Е-mail: vibromash_nsk@mail.ru
Оборудование участка получения микросфер
 
СХЕМА
 
 
 
 
Разработки российских организаций.
http://siboes.ru/articles/index.php?at:e=11&at:id=17
Техника и технология сбора и первичной обработки микросфер
По этой теме Сиборгэнергостроем выполнено для СибНИИ энергетики (в настоящее время входит в состав СибЭНТЦ РАО «ЕЭС России») технико-экономическое обоснование создания опытно-промышленного производства СибНИИЭ (строительство не осуществлено). Степень проработки технологических решений в ТЭО позволяет выполнить по нему рабочий проект цеха по производству микросфер. Технологический регламент выдан СибНИИЭ на основе лабораторного регламента, совместно с СибОЭС доработанного до опытно-промышленного регламента. Разработанная нами технология и выбор оборудования соответствуют стадии промышленного регламента. На этом производстве выполняются выделение микросфер из золы, разделение по фракциям и прочие операции по доведению микросфер до товарного вида. Линии первичной обработки раздельные для золы сухого отбора и для мокрой золы из золоотвала. В технологических решениях использованы результаты работы опытной установки на Усть-Каменогорской ТЭЦ. Технические условия на продукцию имеются (ТУ-48-6-92/О1-87 ВНИИцветмета «Микросферы из зол тепловых электростанций»).
Нижеприведенная информация относится к добыче и первичной обработке сырья (извлечение из золоотвала и отделение микросфер от золы). В естественных накоплениях на золоотвале возможно такое качество микросфер, что сырье после его сбора уже является товарной продукцией.
Золоотвалы, как и любые другие гидроотвалы, по своему расположению можно подразделить на равнинные, наклонные и балочные. В первом случае дамба оконтуривает всю площадь золоотвала, во втором — две-три его стороны, в третьем — золоотвал может иметь одну упорную призму, запирающую выход из оврага, балки или лога в долину. Во всех случаях намыв ведется от дамбы, поэтому распределение микросфер по поверхности золоотвала во многом зависит от его типа.
Возможны два основных направления извлечения микросфер из золошлаковых отходов: из потока гидросмеси и после ее естественной сепарации на золоотвале. Эффективность извлечения микросфер из потока невелика, а качество их существенно ниже, чем микросфер из золоотвала. Опыт использования в качестве сепараторов тонкослойных сгустителей и гидроциклонов дает одинаково неудовлетворительную картину: степень извлечения мала, а качество микросфер низкое. Поэтому в настоящее время основное внимание в решении проблемы уделяется сбору естественно отсортированной на золоотвале плавающей микросферы. Не исключено, что в перспективе целесообразной станет добыча микросферы комбинированным способом, т.е. сочетание сепаратора и сбора микросферы с поверхности золоотвала, однако это потребует создания специальных сепарирующих устройств, ориентированных непосредственно на выделение микросферы.
Собирать микросферу непосредственно в золоотвале можно двумя способами: с проведением специальных мероприятий, изменяющих технологию намыва золоотвала, и без таковых, с применением специальной техники.
К специальным мероприятиям следует отнести:
секционирование золоотвала с обустройством специальных секций-накопителей;
оконтуривание мест выпуска гидросмеси, в которых происходят естественная сепарация и всплытие микросфер;
использование двух- или многоуровневых золоотвалов с системами шлюзов, шандоров и прочих перепускных устройств.
К способу добычи микросферы с помощью специальной техники следует отнести:
плавающие средства автономного и неавтономного принципов действия;
береговые средства стационарного, полустационарного и подвижного принципов действия;
комбинацию вышеперечисленных способов.
Микросфера может собираться с помощью плавающих средств автономного и неавтономного принципов действия или, как их еще называют, «привязных».
К плавающим средствам автономного принципа действия следует отнести средства, имеющие собственный двигатель, неавтономного — имеющие энергетическую (кабельную) связь с берегом или снабженные папильонажной системой. В качестве варианта можно рассмотреть и создание буксируемого средства сбора микросферы. Папильонажная система может работать по принципу землесосного снаряда, когда лебедки установлены непосредственно на судне (понтонах), или по принципу «волочения», когда лебедки расположены на борту золоотвала.
Существуют три способа доставки микросферы на берег:
непосредственное транспортирование по пульпопроводу; применение бункера- накопителя;
использование принципа «волочения», т.е. «плавающего бульдозера».
По способу сбора микросферы с поверхности золоотвала плавающие средства можно разделить на:
использующие водовоздушное всасывание, «пылесос» для микросферы;
механически собирающие микросферу с водной поверхности.
Механический сбор может осуществляться «нагребающими лапами» (по аналогии с мусороуборочными и снегоочистительными машинами), роторными колесами с перфорированными ковшами, многочерпаковыми цепями (по принципу многочерпаковых дражных цепей), прямыми и обратными механическими лопатами (по принципу плавающих экскаваторов), ковшами-погрузчиками. Применение навесного водовоздушного всасывающего оборудования из-за сложности коммуникаций как энергетических, так и транспортных, практически нецелесообразно. В качестве экскаваторов могут быть использованы любые строительные и горные экскаваторы, которые могут быть применены с учетом возможности черпания и несущей способности дамбы. Предпочтение, однако, следует отдавать грейферам, маневр стрелы которых намного проще, чем у прямых и обратных механических лопат экскаваторов. Первые три способа относятся к непрерывным технологическим процессам, два последних — к дискретным.
К береговым средствам сбора микросферы можно отнести:
стационарные: оборудование пеноприемников в районах максимального нагона пены (зоны переливов, шандоров, ветрового нагона);
полустационарные: оборудование временных приемников пены («волокуш», плавающих ковшей-бункеров) при сохранении стационарного узла первичной переработки пены;
подвижные: самоходное оборудование с навесным агрегатом сбора, экскаваторы.
При определенных условиях — большом объеме микросферы в теле золоотвала, широком гребне дамбы, возможности маневра погрузчика на дамбе — целесообразно использовать погрузчики. Это позволит одновременно решить проблемы сбора микросферы и транспортирования ее на короткие расстояния.
«Свобода» плавающих средств бывает двух видов — энергетическая и транспортная. Энергетически автономные плавающие средства — дизельные, неавтономные — питающиеся электроэнергией от береговых подстанций. При неровной береговой линии, загрязненности акватории предпочтение должно отдаваться автономным средствам. Транспортно автономные средства — это средства, имеющие либо грузовой трюм, либо бункер-накопитель, неавтономные — имеющие гидротранспортную (или иную) связь с берегом, в частности, плавучий пульпопровод. Применение автономных или неавтономных в транспортном отношении средств зависит, в основном, от способа сбора микросферы с водной поверхности. Так, если сбор производится «нагребающими лапами», то технологически неоправданно иметь на плавающем средстве узел подготовки пород к гидротранспортированию и само устройство гидротранспортирования. Если же происходит водовоздушное всасывание микросфер, то применение гидро- или пневмотранспорта может быть оправдано, т.е. при наличии плавучего пульпопровода упрощается кабельная энергетическая связь с берегом. Следует подчеркнуть, что эксплуатация плавучего пульпопровода сопряжена с большими сложностями и возможна только в обширных акваториях, где слой микросферы не достигает существенной (более 100 мм) толщины.
К неавтономным относятся плавающие буксируемые средства. На дамбе золоотвала устанавливают барабанные лебедки, тросы которых закреплены на плавающем средстве сбора. Средством сбора может служить держащийся на плаву за счет понтонов ковш, который нижней своей кромкой подсекает слой микросферы. Плавающий ковш натаскивается на микросферы с помощью лебедок. В приемнике разгрузка микросфер может осуществляться опрокидыванием, откачкой или любым другим способом. Управление лебедками и процессами разгрузки ведется из береговой рубки. Четыре папильонажных лебедки позволяют плавающему средству оказаться в любой точке золоотвала.
Плавающие средства работают следующим образом. На оконтуривающей дамбе золоотвала устанавливают барабанные лебедки, тросы которых закреплены на плавающем средстве сбора, в качестве которого в данном случае использован плавающий бульдозер, имеющий широкий бульдозерный нож, нижняя кромка которого подсекает слой микросферы через систему подвески, прикрепленной к понтонам и противовесу. Папильонажная система позволяет перемещать плавающий бульдозер в зоне скопления микросферы. Управляется плавающее средство из береговой багерской рубки. Плавающий бульдозер нагребает микросферу с поверхности воды на специальный лоток, расположенный на откосе, а оттуда она забирается с помощью дополнительных средств. Возможно применение карт золоотвала, где микросфера после сбора плавающим бульдозером подвергается предварительной естественной сушке. В этом случае после заполнения одной карты бульдозер передислоцируется и начинает заполнять другую.
Использование папильонажных средств сбора микросферы предпочтительнее на равнинных золоотвалах, где передвижение папильонируемых (или буксируемых) средств затруднено.
Автономные средства работают следующим образом. На дамбе, оконтуривающей золоотвал, монтируется пункт приема микросферы, где разгружается бункер автономного плавающего средства. При универсализации бункера, т.е. его соответствии требованиям, предъявляемым к перевозкам малыми контейнерами, возможна замена полного бункера порожним. В качестве плавающего средства может служить, например, устройство с «нагребающими лапами» и транспортерным перегружателем в бункер-накопитель. Микросферы можно собирать и с помощью амфибий. В этом случае значительно упрощается организация работ с «плавающим бульдозером» по сравнению с описанной схемой работы при папильонажном способе управления плавающим средством сбора.
В основе классификации береговых средств сбора лежит степень капитальности сооружения (установки) для сбора микросфер с поверхности золоотвала. Так, к стационарным относятся постоянные сооружения и устройства. Расположение их привязано к местам постоянного скопления микросферы, что бывает обычно около шандорных колодцев и в районах ветрового нагона.
К полустационарным средствам сбора относятся средства, расположение которых привязано не к одной какой-либо точке золоотвала, а к той его части, где выше концентрация микросферы.
К передвижным средствам сбора относятся средства, не имеющие транспортной связи с пунктами разгрузки, с накопителями и т.д., способные самостоятельно производить загрузку транспортных средств.
Возможно использование различных комбинаций перечисленных способов.
Оконтуривание места выпуска гидросмеси может использоваться как самостоятельное, так и как вспомогательное мероприятие. После сброса золы-уноса в золоотвал микросфера всплывает на определенном расстоянии от места выпуска. Оградив это место, можно добиться, что вся всплывающая микросфера окажется в строго определенной зоне, а не рассредоточится по поверхности всего золоотвала.
В качестве ограждений могут быть использованы обычные буйковые канатные заграждения, сети, иные рыболовные принадлежности. Эти средства являются только ограничивающими, способствующими упрощению процесса последующего сбора микросфер. Однако при применении боновых заграждений или траловых сетей процессы ограждения и сбора совмещаются. Так, при использовании бонового заграждения (плавающих камер с окном перелива, полостью (камерой) и транспортной связью (или без таковой) с берегом) всплывающая микросфера попадает в боны и либо транспортируется на берег по коллектору, либо механически вытягивается на берег, где камеры очищаются.
На многоуровневых золоотвалах с перепуском гидросмеси используются принцип плавучести микросферы и простота ее отделения от воды. При этом основной золоотвал и его секции ограничены упорными призмами (дамбами). Гидросмесь сбрасывается с дамбы основного золоотвала. При этом поверхность секций покрывается слоем микросферы. Через шандорные колодцы происходит перепуск микросферы с небольшим количеством воды в секцию-накопитель. По заполнении секции-накопителя вода сбрасывается через задвижки сбросных труб, поступает на осветление и далее в технологический цикл. Таким образом в секциях золоотвала концентрируется зола, в секции-накопителе — микросфера. Элементы конструкции данной технологической схемы могут быть использованы частично в других схемах и с другими способами извлечения микросфер. Смесь золы с водой остается в теле основного золоотвала, а микросфера тонким слоем покрывает его поверхность. При открытии порога перелива шандорного колодца микросфера с небольшим количеством осветленной воды поступает в следующую секцию золоотвала, имеющую более низкий уровень. Поверхность этой секции меньше, чем основного золоотвала, и покрыта толстым слоем микросферы. Зола в ней практически отсутствует. Затем вся микросфера поступает в последнюю секцию, в которой она концентрируется слоем толщиной в несколько метров, а количество воды очень невелико. Сбор микросферы из этой секции может вестись с помощью стационарного пункта сбора либо спуском воды.
Секционный золоотвал позволяет очень эффективно отделить микросферы от золы и воды, и создать участки с большим накоплением микросфер и удобные для извлечения из золоотвала. К тому же для микросфер, добытых из таких накоплений, значительно упрощается и удешевляется их дальнейшая переработка 
Общим для всех схем извлечения микросфер являются их большая эффективность, возможность локализовать районы концентрации микросфер и значительно упростить их сбор. Очевидно, однако, что использование этих схем предпочтительнее планировать заранее, так как они требуют значительных капитальных затрат при строительстве золоотвалов и изменений технологии намыва золоотвалов.
Важным преимуществом многоуровневых и секционных золоотвалов является упрощение процесса рекультивации, что во многом окупает предварительные затраты на секционирование или организацию многоуровневого золоотвала.
На уже действующих золоотвалах более перспективно использовать технические средства сбора микросферы, к которым, в первую очередь, относятся плавающие.
Процесс очистки микросфер является вспомогательным. Очистку от мусора и прочих инородных включений проводят в процессе сбора микросферы с поверхности золоотвала. Систему грохотов и сит, в том числе с вибрацией, следует предусмотреть в местах перегрузки микросфер, собранных с поверхности золоотвалов, в бункеры, транспортные средства и т.д.
Содержание влаги в микросферах зависит от требований потребителя, технологии переработки, транспортирования.
Транспортирование микросфер рассматривается в двух аспектах: транспортирование как сырья, и как товарной продукции (возможно и такое качество микросфер в естественных накоплениях).
Обезвоженная микросфера может транспортироваться гидро- либо автоспособом. Гидротранспортирование проводится центробежными насосами, например, грунтовыми, шламовыми или углесосами, автотранспортирование: «мокрой» микросферы — растворовозами и бетоновозами, «сухой» - цементовозами.
 
   Крупнейший в Европе 
В конце марта ОАО «СУЭК» и международная группа компаний Omega Minerals ввели в эксплуатацию новое предприятие по переработке золошлаковых отходов угольных электростанций, расположенное в Белове Кемеровской области.
 
Завод построен «с нуля» в промышленной зоне Беловской ГРЭС. Проектная мощность пускового комплекса завода составляет 10 тыс. тонн готовой продукции в год и может быть увеличена в течение ближайших двух лет до 18 тыс. тонн в год.
Как отметил на открытии президент Omega Minerals Томас Остхофф-Петраш, беловское предприятие сегодня крупнейшее в СНГ и Евросоюзе. Потребителям в России и за рубежом будут поставляться 7 базовых и 3 специальных сорта наполнителя для буровых скважин, литейной промышленности, производства огнеупоров, синтактных пен, лакокрасочных материалов, легких бетонов.
На первом этапе здесь будут заняты около 60 человек. По мере выхода предприятия на максимальную производительность это число еще возрастет. Завод — новое, современное предприятие. Оно формирует совершенно иные, более высокие требования к уровню подготовки кадров, к культуре производства. Так что ключевые специалисты — и инженеры, и рабочий состав — будут направлены на стажировку в Германию, где смогут познакомиться с лучшей практикой работы подобных производств и приобрести необходимый производственный опыт.
Фактически завод — это технологический комплекс по сбору и переработке легкой фракции золы Беловской ГРЭС. Отходы из золоотвала собирают и провозят на завод, где они складируются в теплом помещении. Установка по переработке — тут же. Такая схема позволяет предприятию работать круглогодично, без простоев в холодное время, когда золоотвал смерзается. Сама же технология проста. Фактически это предприятие по глубокой сушке золы, но с особым способом сохранения фракции частиц для достижения текучести готовой микросферы.
По словам заместителя губернатора по природным ресурсам и экологии Владимира Ковалева, оператор проекта ООО «СУЭК Спешэлти Минералз» недавно стал резидентом Кузбасского технопарка, тем самым получив областные льготы по налогам. Но проект, реализованный СУЭК, сейчас важен области как экспериментальная площадка для всей энергетики. Убедившись, что подобные технологии могут работать в Кузбассе, власти, — отметил замгубернатора, — будут предлагать и другим энергокомпаниям заняться такой переработкой отходов.
Между тем сам СУЭК намерен набирать обороты. Член правления компании, генеральный директор «Центра новых и инновационных технологий СУЭК» Анна Белова говорит, что завод — лишь первый шаг не просто на экологическом пути компании в Кузбассе, но в движении от сырьевой модели развития к высокотехнологичной. И 120 млн рублей, направленных СУЭК на строительство завода, — не последние инвестиции, которые потребует такое движение.
Сейчас, по ее словам, компания работает над технологиями, связанными с брикетированием угля, получением полукокса и синтетических жидких топлив. Стимул же здесь, по ее словам, один: «Чтобы быть конкурентоспособной компанией на долгосрочном горизонте, нужно уже сегодня думать о той линейке продуктов, которая будет максимально пользоваться спросом, создавать преимущества своему бизнесу. В нашем случае мы уверены в правильности примененных технологических решений. Более того, этот проект имеет высокую экономическую эффективность — срок его окупаемости всего 2,5 года! Это очень хороший показатель. О том, что мы «попали в точку», свидетельствует и высокий интерес к продукции завода со стороны потребителей в самых разных странах — и в Европе, и в Азии, и даже в США».
 
Сушка и обезвоживатели
 
RU   2044713     МПК  С04В5/02
ОБЕЗВОЖИВАТЕЛЬ ДЛЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА
Сущность изобретения: обезвоживатель для сыпучего материала содержит вращающийся корпус с коробками, привод вращения, двуплечий рычаг, ось качания которого соединена с регистрирующим прибором, а одно плечо снабжено зондом и штангой, контактирующей с рычагом механизма ее периодического поступательного перемещения, содержащим также приводной копир. Обезвоживатель снабжен средством связи рычага с копиром, выполненным в виде двуплечего рычага V-образной формы, шарнирно закрепленного в средней его части. Копир размещен по диаметру корпуса и выполнен волнообразной формы. Рычаг, контактирующий со штангой, выполнен двуплечим Г-образной формы, одно плечо которого соединено с плечом рычага V-образной формы. 3 ил. 
Изобретение относится к технике обезвоживания сыпучих материалов и предназначено преимущественно для использования на установках для грануляции шлаков у металлургических агрегатов.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является обезвоживатель для сыпучего материала, содержащий вращающийся корпус с коробками, привод вращения, двуплечий рычаг, ось качания которого соединена с регистрирующим прибором, а одно плечо снабжено зондом и штангой, контактирующей с рычагом механизма ее периодического поступательного перемещения, содержащим также приводной копир.
Недостатком такого обезвоживателя является следующее. Как показала опытная эксплуатация, использование известного решения приводит к постоянным аварийным ситуациям, а именно: к поломке зонда. Эти поломки возникают вследствие накапливающейся погрешности (радиального перемещения корпуса относительно зонда) при очередном опускании зонда и поворота корпуса обезвоживателя (за один оборот корпуса величина погрешности равняется толщине зуба венца корпуса). В существующих конструкциях обезвоживателей, которые применяются в доменном производстве, передаточное отношение зубчатой передачи корпус-механизм попеременного поступательного перемещения штанги не кратно количеству коробок обезвоживателя. Чтобы добиться необходимой кратности, нужно изготовить либо новый корпусной зубчатый венец, либо новое зубчатое колесо редуктора механизма перемещения штанги, при этом и то, и другое ведет к значительному увеличению массы обезвоживателя и дополнительным затратам энергоресурсов. В связи с тем, что накапливаемая с каждым новым оборотом корпуса погрешность способствует снижению достоверности информации по заполнению карманов (по их ширине), снижается и производительность работы обезвоживателя в целом.
Задача изобретения ликвидация аварийности работы и повышение достоверности информации по заполнению карманов обезвоживателя. При этом достигается получение такого технического результата, как повышение надежности и производительности работы обезвоживателя.
Вышеупомянутый недостаток исключается тем, что в обезвоживатель для сыпучего материала, содержащий вращающийся корпус с коробками, привод вращения, двуплечий рычаг, ось качания которого соединена с регистрирующим прибором, а одно плечо снабжено зондом и штангой, контактирующей с рычагом механизма ее периодического поступательного перемещения, содержащим также приводной копир, снабжен средством связи рычага с копиром, выполненным в виде двуплечего рычага V-образной формы, шарнирно закрепленного в средней его части, копир размещен по диаметру корпуса и выполнен волнообразной формы, а рычаг, контактирующий со штангой, выполнен двуплечим Г-образной формы, одно плечо которого соединено с плечом рычага V-образной формы.
Формула изобретения
ОБЕЗВОЖИВАТЕЛЬ ДЛЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА, содержащий вращающийся корпус с коробками, привод вращения, двуплечий рычаг, ось качания которого соединена с регистрирующим прибором, а одно плечо снабжено зондом и штангой, контактирующей с рычагом механизма ее периодического поступательного перемещения, содержащим также приводной копир, отличающийся тем, что он снабжен средством связи рычага с копиром, выполненным в виде V-образного двуплечего рычага, шарнирно закрепленного в средней его части, копир размещен по диаметру корпуса и выполнен волнообразным, а рычаг, контактирующий с штангой, выполнен двуплечим Г-образным и одно его плечо соединено с плечом V-образного рычага. 
 
2.2. Добыча микросферы из слежавшейся зольной массы.
 
Этот способ энерго и материально затратный, однако он существует и позволяет получать значительное количество микросферы. Он применяется одновременно со способом переработки золохранилищ ТЭС, где товарной продукцией является зола от сжигания угля.
 
Запатентованные способы.
 
RU 2407593    МПК   В03В7/00    Е02В15/04
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО КОМБИНИРОВАННОГО СБОРА МИКРОСФЕР ИЗ ЗОЛЫ УНОСА
Изобретение относится к технологиям сбора алюмосиликатных полых микросфер (ценосфер) для использования в строительстве, нефтяной и газовой промышленности. Способ сбора микросфер из золы уноса включает операции гидросепарации водной суспензии, извлечение микросфер и их обезвоживание. Причем сначала производят рыхление отложений золоотвала. Сбор всплывших микросфер производят с помощью плавающих бонов и тяговой лебедки. Для сбора микросфер с поверхности золоотвала используют центробежную мотопомпу. При этом на дамбе под фильтрующим контейнером устанавливают водоотводящий желоб, суспензия с которого поступает в дополнительный фильтрующий контейнер. После чего производят окончательный водоотжим и дополнительное бонирование зоны сброса водной суспензии. Способ осуществляется с помощью устройства, включающего землесосный снаряд, скрепленные между собой полипропиленовые боны длиной около 30 м и шириной около 0,5 м, снабженные в нижней части приспособлением для удержания утяжелителя, тяговую лебедку и центробежную мотопомпу. На дамбе под фильтрующим контейнером установлен водоотводящий желоб, с возможностью поступления суспензии в дополнительный фильтрующий контейнер. Упрощается и усовершенствуется технология процесса, снижаются затраты на оборудование, уменьшаются потери при значительном увеличении объемов производства и соблюдаются экологические нормы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.  
Изобретение относится к технологиям сбора для производства алюмосиликатных полых микросфер (ценосфер) для использования в строительстве, нефтяной и газовой промышленности. Микросферы используются в качестве наполнителей, например, при производстве изделий из пластмасс, гипса, керамики, облегченных цементов и других строительных материалов.
Микросфера - это инновационный промышленный материал, который образуется в составе золы уноса при сжигании углей на ТЭС. Микросферы имеют форму, близкую к сферической, и гладкую внешнюю поверхность. Диаметр варьируется от 5 до 500 мкм. Газовая фаза, законсервированная внутри микросфер, состоит, в основном, из азота, кислорода и оксида углерода.
Совокупность уникальных свойств микросфер: низкая плотность, малые размеры, сферическая форма, высокая твердость и температура плавления, химическая инертность - обусловливает широчайший спектр применений микросфер в современной промышленности. Микроферы являются превосходными наполнителями при производстве строительных материалов. Изделия, изготовленные из материалов с добавлением микросфер, обладают повышенной износостойкостью, легкостью, высокими изоляционными свойствами. Кроме того, использование микросфер в качестве наполнителей значительно снижает себестоимость продукции. Сырьем для извлечения алюмосиликатной микросферы служит зола-унос, образующаяся при сжигании каменного угля. Зола-унос - тонкодисперсный материал, образующийся из минеральной части сжигаемого топлива и улавливаемый специальными устройствами. Размер частиц золы-уноса - от 3-5 мм до 100-150 мм.
Из уровня техники известны различные способы сбора микросфер. Наиболее близким аналогом по назначению и получаемому техническому результату представляется описанный в патенте RU 2236905 способ получения микросфер из летучей золы тепловых электростанций, который включает гидросепарацию водной суспензии микросфер, извлечение микросфер и их обезвоживание. В известном способе для гидросепарации формируют зону концентрации микросфер высотой 50-150 мм, извлечение ведут путем забора их водной суспензии на глубине 30-100 мм, а обезвоживание осуществляют в емкости из пористого материала, размер пор которого меньше минимального размера микросфер (20 мкм).
Недостатки ближайшего аналога в том, что в процессе обезвоживания микросфер теряется до 20% от исходного объема, а также невысокая производительность и эффективность технологического процесса. Возникает проблема с размывом дамбы.
Задачей заявляемого изобретения является разработка эффективной и недорогой технологии сбора микросфер. Технический результат заключается в упрощении и усовершенствовании технологии, снижении затрат на оборудование, снижении потерь до минимума, значительном увеличении объемов производства, соблюдении экологических норм. Для реализации ручного сбора микросфер не требуется проведения специальных подготовительных работ, подключения линий электропередачи. В отличие от ближайшего аналога сбор производится с помощью лодки и тягового механизма, увеличивается площадь сбора микросфер, уменьшается трудоемкость, на дамбе под МКР устанавливается специальный водоотводящий желоб, суспензия с которого поступает в дополнительный МКР, что позволяет более эффективно вести сбор микросфер в щадящем экологию режиме.
Указанный технический результат достигается тем, что заявляемый способ, включающий операции гидросепарации водной суспензии, извлечение микросфер и их обезвоживание, для операции гидросепарации водной суспензии в золоотвальном водоеме формируют зону концентрации микросфер высотой 50-150 мм от поверхности зеркала золоотвального водоема, отделение микросфер ведут путем забора водной суспензии микросфер из зоны концентрации микросфер на глубине 30-100 мм, а обезвоживание микросфер осуществляют в емкости из пористого материала, отличается тем, что сбор микросфер производят с помощью плавающих бонов. Водоотжим производится в конечном итоге через МКР, а не сбрасывается в зону концентрации. Также производится дополнительное бонирование зоны сброса водной суспензии из систем гидрозолоудаления радиусом до 100 м, что исключает разветривание микросфер по поверхности золоотвала. Поскольку большая часть микросфер оседает на дно золоотвала вместе с золой, то для увеличения объемов добычи микросферы из донных отложений поднимают на водную поверхность золоотвала с помощью средств гидромеханизации. Рыхление отложений золоотвала может производиться, к примеру, с помощью землесосного снаряда ЗГМД 400/20. Корпус земснаряда представляет собой катамаран, выполненный из двух понтонов. Понтоны соединены между собой межпонтонной рамой на корме, внутри которой находится топливный бак, и порталом в носовой части. Всплывающие микросферы собирают с помощью плавающих бонов и транспортируют к месту сбора.
Способ реализуется с помощью устройства комбинированного сбора микросфер, который включает землесосный снаряд для рыхления донного грунта, корпус земснаряда представляет собой катамаран, выполненный из двух понтонов, понтоны соединены между собой межпонтонной рамой на корме, внутри которой находится топливный бак, и порталом в носовой части. Включает также полипропиленовые боны длиной 30 м, шириной 0,5 м. Каждый бон снабжен в верхней части полипропиленовым тросом для связки бонов. В нижней части бон снабжен полипропиленовым шпагатом для удержания утяжелителя, например, якорной цепью. Бон заполняется пустой пластиковой тарой объемом 5 л. Между собой боны связываются с помощью троса. Бонирование производится при помощи тяговой лебедки. Для придания конструкции устойчивости на воде на нижний полипропиленовый шпагат навешивается якорная цепь. Собранная конструкция транспортируется к месту проведения работ по сбору микросфер. С помощью бонов микросферы концентрируются к месту сбора. Для сбора микросфер с поверхности золоотвала используют центробежную мотопомпу, например, «Koshin» KTH-80X. Центробежные мотопомпы представляют собой самовсасывающие насосы с бензиновым двигателем, смонтированные на раме. Указанная мотопомпа предназначена для постоянной подачи сильнозагрязненных вод. Для отгрузки собранных микросфер на склад предприятия используют автокран, например автокран «Челябинец» КС-45721 с базовым шасси Урал-4320. Автокран устанавливается рядом с сухими откосом дамбы золоотвала таким образом, чтобы в пределах длины вылета стрелы находилась площадка с наполненными контейнерами МКР и площадка для загрузки автомашин. Для подъема и перемещения бонов с микросферами с поверхности золоотвала на берег используется механизм тяговый монтажный МТМ-1,6.02.
На чертеже представлена принципиальная схема производства работ по сбору микросферы, где
1 - уровень воды в золоотвале;
2 - откос дамбы;
3 - рукав напорный;
4 - тренога;
5 - дамба;
6 - оператор 1;
7 - машинист насосной установки;
8 - оператор 2;
9 - заполняемые контейнеры МКР-1,0;
10 - заполненные контейнеры МКР-1,0;
11 - приемное устройство всасывающего патрубка насосной установки;
12 - рукав всасывающий;
13 - насосная установка - мотопомпа «Koshin» KTH-80X;
14 - землесосный снаряд ЗГМД 400/20;
15 - лодка;
16 - береговой рабочий;
17 - боны;
18 - деревянные щиты;
19 - деревянные лотки;
20 - деревянные мостки;
21 - механизм тяговый МТМ-1,6.02.
Совокупность указанных существенных признаков позволяет получить заявляемый технический результат.
Заявляемый способ сбора микросфер отличается простотой и небольшими затратами на приобретение оборудования. Для реализации сбора микросфер не требуется проведения специальных подготовительных работ, проведения линий электропередачи. Микросферы из донных отложений поднимают на водную поверхность золоотвала с помощью средств гидромеханизации. Рыхление донных отложений золоотвала может производиться с помощью землесосного снаряда 14, например ЗГМД 400/20. Рыхление производится параллельными заходками (прорезями земснаряда). В процессе рыхления донных отложений земснаряд периодически перемещается в новое рабочее положение. При траншейном способе разработки земснаряд перемещается по фронту разрабатываемой заходки, ширина которой устанавливается с учетом глубины и угла естественного откоса разрабатываемых пород. Длина заходки определяется конструктивными данными папильонажных лебедок землесосного снаряда. Первоначально пройденная выработка расширяется в дальнейшем параллельными траншеями. Исходя из конструкции землесосного снаряда перемещение земснаряда в прорези - тросовое. Кормовой трос закладывается один с забросом якоря на оси заходки. После продвижения снаряда на длину носовых тросов вперед он возвращается назад в исходное положение, переносится кормовой якорь на ось следующей заходки, землесосный снаряд перемещается в сторону, проходит следующую траншею и т.д. до разработки проектного участка на установленную ширину. Корпус земснаряда представляет собой катамаран, выполненный из двух понтонов. Понтоны соединены между собой межпонтонной рамой на корме, внутри которой находится топливный бак, и порталом в носовой части. Всплывающие микросферы собирают с поверхности воды плавающими бонами 17 и транспортируют к месту сбора. Сбор микросфер осуществляют с помощью насосной установки 13, например мотопомпы Koshin KTH-80X. Мотопомпу 13 на дамбе 5 золоотвала устанавливают так, чтобы рядом можно было оборудовать площадку для размещения контейнеров МКР 10. Береговой рабочий 16 с лодки 15 с помощью бонов 17 концентрирует микросферы к месту установки мотопомпы 13. Оператор 1 собирает микросферы с поверхности золоотвала и подает их лопатой в приемное устройство 11 насосной установки 13. Оператор 2 устанавливает специальную треногу 4 для удержания контейнера МКР 9 в вертикальном положении. На установленную треногу 4 развешиваются пустые контейнеры 9, под контейнер устанавливается желоб, после желоба ставится МКР, и оператор 2 следит за их наполнением. По мере заполнения он переставляет напорный рукав 3 в новый контейнер и следит за процессом фильтрации воды из пульпы через пропиленовую ткань МКР. После заполнения всех МКР контейнеров тренога разбирается и устанавливается на новом месте в месте с желобом, подвешиваются новые контейнеры. Операция повторяется. После наполнения контейнера и фильтрации воды через стенки контейнера в течение 1-2 суток их автокраном КС-45721 грузят в автотранспорт и транспортируют на склад предприятия.
Заявляемое изобретение реализуется на золоотвале  2 Рефтинской ГРЭС. Выбранное для монтажа земснаряда место позволит обеспечить простую и надежную схему ведения работ по рыхлению донных отложений и сбору микросфер.
 
Формула изобретения
1. Способ сбора микросфер из золы уноса, включающий операции гидросепарации водной суспензии, извлечение микросфер и их обезвоживание, отличающийся тем, что производят рыхление отложений золоотвала, сбор всплывших микросфер производят с помощью плавающих бонов и тяговой лебедки, для сбора микросфер с поверхности золоотвала используют центробежную мотопомпу, на дамбе под фильтрующим контейнером устанавливают водоотводящий желоб, суспензия с которого поступает в дополнительный фильтрующий контейнер, производят окончательный водоотжим и дополнительное бонирование зоны сброса водной суспензии.
2. Устройство сбора микросфер из золы уноса, включающее землесосный снаряд, скрепленные между собой полипропиленовые боны длиной около 30 м и шириной около 0,5 м, снабженные в нижней части приспособлением для удержания утяжелителя, тяговую лебедку и центробежную мотопомпу, на дамбе под фильтрующим контейнером установлен водоотводящий желоб с возможностью поступления суспензии в дополнительный фильтрующий контейнер.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что приспособление для удержания утяжелителя представляет собой полипропиленовый шпагат.
4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве утяжелителя используется якорная цепь.
 
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
http://bd.patent.su/2296000-2296999/pat/servl/servlet6a11.html
 
Изобретение относится к переработке золошлаковых отходов тепловых электростанций. Технический результат - повышение комплексного извлечения всех ценных составляющих, находящихся в золошлаковых отходах. Способ включает выделение стеклянных микросфер из общей массы отходов агитацией из пульпы в течение 10-12 минут при соотношении жидкого к твердому Ж:Т=3:1-5:1 с последующим отстоем и снятием их с поверхности пульпы. Выделение несгоревших органических остатков проводят после их измельчения методом флотации. После флотации проводят ступенчатую магнитную сепарацию. Измельчение несгоревших органических остатков проводят до 90% класса - 0,044 мм. Флотацию несгоревших органических остатков проводят при рН исходном равном 7 и рН флотации равном 9 при расходе керосина в пределах 45-70 г/т для основной флотации и в пределах 25-40 г/т для контрольной флотации. Ступенчатую магнитную сепарацию проводят сначала в слабом магнитном поле при 50-150 мТл, а затем в магнитных полях с нарастанием напряженности по ступеням по 200 мТл от 500 до 1700 мТл. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил. 
Изобретение относится к переработке золошлаковых отходов тепловых электростанций с целью их дальнейшей утилизации и концентрации ценных элементов в продуктах переработки.
Известен способ переработки промышленных отходов, заключающийся в том, что отходы подвергают магнитной сепарации, обрабатываемые промышленные отходы сначала улавливают из дымовых газов на осадительном оборудовании, в котором происходит селективный отбор отходов по крупности частиц, или по их гравитационным или электромагнитным характеристикам, или по химическому составу. Затем отобранные продукты поступают на многоступенчатую селективную магнитную сепарацию, включающую в себя слабомагнитную высокоградиентную и магнитную сепарацию в бегущем поле, на первой стадии которой в слабомагнитном поле от 0,08 до 0,012 Тл происходит выделение в магнитную фракцию основной части окиси железа, немагнитную фракцию подают на вторую стадию высокоградиентной магнитной сепарации, где происходит выделение оставшейся части железосодержащих компонентов, находящихся в сростках с редкоземельными и другими ценными металлами, немагнитная фракция после высокоградиентной магнитной сепарации является готовым сырьем для получения строительных материалов, магнитные фракции после первой и второй стадий магнитной сепарации объединяют и подают на сепаратор с бегущим полем, где происходит разделение на сильно- и слабомагнитные фракции, при этом сильномагнитная фракция является готовым металлургическим сырьем, а в слабомагнитной фракции концентрируется основная часть редкоземельных и других ценных элементов, которые затем направляют на гидрометаллургическое извлечение (см. описание изобретения к заявке №94018733, С 22 В 7/00).
К недостаткам известного способа следует отнести:
- высокую сложность как технологического процесса в системе магнитных сепараторов различных модификаций, так и сложность конструкции высокоградиентного сепаратора с бегущим магнитным полем;
- отсутствует получение хотя бы одного кондиционного концентрата по цветным металлам;
- отсутствует комплексное извлечение всех ценных компонентов, находящихся в исходной золе;
- необходимо иметь большое количество магнитных сепараторов различных модификаций, что очень дорогостояще, и, несмотря на это, полного разделения слабо- и сильномагнитных фракций не обеспечивается, так как в сростках одной фракции с другой находится большое количество золы.
Известен способ переработки золошлаковых смесей тепловых электростанций (см. а.с. №1697885, В 03 В 7/00), включающий разделение смеси на легкую и тяжелую фракции и последующий вывод легкой фракции, легкую фракцию подвергают в герметичном сосуде давлению жидкости с последующим сбором полых стеклянных микросфер в верхней части сосуда, а несгоревших органических остатков в нижней части сосуда.
Недостатки известного способа заключаются в следующем:
- сложность аппаратуры и технологии по выделению стеклянных микросфер из легкой фракции;
- сложность технологии по выделению несгоревших органических остатков, поскольку при указанной технологии невозможно добиться полного их выделения;
- ввиду того, что переход стеклянных микросфер наблюдается не только в легкую фракцию, но и в тяжелую, их извлечение снижается в конечную продукцию;
- отсутствует комплексное извлечение всех ценных компонентов, содержащихся в золе;
- отсутствует получение хотя бы одного кондиционного концентрата по цветным металлам.
Наиболее близким к предложенному является способ переработки золошлаковых отходов тепловых электростанций, включающий выделение стеклянных микросфер из общей массы отходов агитацией из пульпы с последующим отстоем и снятием их с поверхности, выделение несгоревших органических остатков методом флотации (см. а.с. СССР №1176952, Кл. В 03 В 9/04, опубл. 07.09.1985).
Недостатком этого способа является низкое извлечение стеклянных микросфер.
Задачей изобретения является повышение комплексного извлечения всех ценных составляющих, находящихся в золошлаковых отходах.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки золошлаковых отходов тепловых электростанций, включающем выделение стеклянных микросфер из общей массы отходов агитацией из пульпы с последующим отстоем и снятием их с поверхности, выделение несгоревших органических остатков методом флотации, агитацию проводят в течение 10-12 минут при соотношении жидкого к твердому от 3:1 до 5:1, при этом несгоревшие органические остатки выделяют в нижней части сосуда и подвергают флотации после измельчения, причем после флотации проводят ступенчатую магнитную сепарацию.
Измельчение несгоревших органических остатков проводят до 90% класса - 0,044 мм.
Флотацию несгоревших органических остатков проводят при рН исходном равном 7 и рН флотации равном 9 при расходе керосина в пределах 45-70 г/т для основной флотации и в пределах 25-40 г/т для контрольной флотации.
Ступенчатую магнитную сепарацию проводят сначала в слабом магнитном поле при 50-150 мТл, а затем в магнитных полях с нарастанием напряженности по ступеням по 200 мТл от 500 до 1700 мТл (миллитеслов).
Выделение стеклянных микросфер проводят из общей массы золы, благодаря этому удается выделить микросферы в полной мере и не потерять их в тяжелой фракции при разделении золы на легкую и тяжелую фракции.
Благодаря использованию агитации при выделении микросфер обеспечивается простота технологии и использование простого недорогого оборудования, как, например, чан с мешалкой.
Благодаря кратковременной агитации в течение 10-12 минут обеспечивается практически полное всплытие микросфер на поверхность пульпы, где они удерживаются благодаря своему легкому весу.
Проведение агитации менее чем за 10 минут не обеспечивает полноты всплытия микросфер, а проведением агитации более 12 минут затрачивается лишнее время, а результат остается прежний, который получен за время агитации 12 минут.
При этом пульпа, состоящая из жидкого и твердого в соотношении Ж:Т=3-5:1, в полной мере обеспечивает выделение микросфер из общей массы золы и их всплытие.
Проведением агитации пульпы при соотношении в ней Ж:Т менее чем 3:1 не обеспечивается полнота всплытия всех микросфер, при этом наблюдается большое количество микросфер, запутанных в общей массе пульпы, т.е. пульпа плотная.
Проведением агитации пульпы при соотношении в ней Ж:Т более чем 5:1 наблюдается излишнее количество циркулирующей пульпы и значительное увеличение жидкого в пульпе, что не дает положительных результатов в извлечении микросфер.
Благодаря нахождению микросфер в пачуке на поверхности пульпы обеспечивается их полный съем с поверхности простым съемником.
Благодаря проведению измельчения до 90% класса - 0,044 мм несгоревших органических остатков после удаления микросфер происходит дополнительное раскрытие сростков легкой и тяжелой фракции и выделение из этих двух фракций органических остатков.
Это при последующей флотации обеспечивает повышенное извлечение органических остатков в отдельный концентрат, концентрат контрольной флотации и промпродукт с высоким извлечением в них редкоземельных элементов, поскольку органические остатки являются сорбентом для редкоземельных элементов (РЗЭ). При этом повышается степень разделения легкой и тяжелой фракции при ступенчатой магнитной сепарации.
Проведение измельчения несгоревших органических остатков после удаления микросфер до 90% класса менее чем - 0,044 мм не обеспечивает в полной мере раскрытие сростков в легкой и в тяжелой фракциях и выделение из них органических остатков. В результате этого наблюдается недостаточно полное разделение легкой и тяжелой фракций и неполное высвобождение органических остатков из этих двух фракций.
Проведение измельчения менее чем до 90% класса - 0,044 мм не обеспечивает раскрытия сростков легкой и тяжелой фракций в полном объеме, так как часть золы осталась недоизмельченной и значительное количество сростков осталось незатронутым доизмельчением.
Благодаря проведению флотации при рН исходном равном 7 и рН флотации равном 9 при расходе керосина в пределах 45-70 г/т для основной флотации и в пределах 25-40 г/т для контрольной флотации обеспечивается оптимальный выход концентрата, промпродукта и концентрата контрольной флотации, в которых сосредотачивается основная масса органических остатков.
Проведение основной и контрольной флотации при рН исходном менее чем 7 не обеспечивает в полной мере (за время флотации) извлечение концентрата, при этом получаются хвосты с высоким содержанием органических остатков, а при проведении флотации при рНисх. более чем 7 происходит засорение концентрата золой.
Подобное явление наблюдается и при рН флотации, т.е. при рН флотации менее 9 не обеспечивается в полной мере извлечение концентрата за время флотации и при рН флотации более 9 получаются хвосты с высоким содержанием органических остатков.
Проведение основной флотации при расходе керосина менее чем 45 г/т обеспечивает малый выход концентрата, а соответственно и низкое извлечение в него органических остатков.
Проведение основной флотации при расходе керосина более чем 70 г/т обеспечивает увеличенный выход концентрата, а соответственно и засорение его золой. В результате получается концентрат с низким содержанием органических остатков, хотя извлечение увеличивается незначительно.
Проведение контрольной флотации при расходе керосина менее чем 25 г/т не обеспечивает максимально необходимый выход концентрата и промпродукта контрольной флотации, при этом снижается извлечение органических остатков в эти продукты.
Проведение контрольной флотации при расходе керосина более чем 40 г/т наблюдается повышенный выход промпродукта и концентрата контрольной флотации. Это создает засорение их золой, но не увеличивает извлечение в эти продукты органических остатков.
Благодаря проведению магнитной сепарации сначала в слабом магнитном поле при 50-150 мТл, а затем в магнитных полях с нарастанием напряженности по ступеням по 200 мТл от 500 до 1700 мТл обеспечивается в конечном итоге выход легкой фракции, по своему составу соответствующей алюмосиликатному концентрату (нефелиновый концентрат), который перерабатывает Пикалевский глиноземный завод на глинозем и две тяжелых фракции с высоким содержанием железа, которые возможно перерабатывать в доменном процессе на получение чугуна.
Проведение сначала магнитной сепарации в слабом магнитном поле при напряженности магнитного поля менее 50 мТл не обеспечивает полностью вывод сильномагнитной фракции, а проведение магнитной сепарации в магнитном поле при напряженности свыше 150 мТл увлекает в сильномагнитную фракцию и слабомагнитные частички золы. Поэтому предложенный диапазон напряженности магнитного поля явился оптимальным для вывода сильномагнитных частичек золы в начале магнитной сепарации.
В дальнейшем благодаря проведению ступенчатой магнитной сепарации легкой слабомагнитной фракции с нарастанием в каждой ступени напряженности на 200 мТл и так до максимального значения напряженности 1700 мТл происходит очистка легкой слабомагнитной фракции от тяжелой фракции, содержащей в основном оксиды железа.
Проведение ступенчатой магнитной сепарации с нарастанием напряженности в каждой ступени менее чем 200 мТл не обеспечивает контрастную картину по содержанию оксидов алюминия и железа в продуктах разделения. При увеличении напряженности свыше 200 мТл происходит большой захват оксидов алюминия и железа по продуктам разделения.
Проведение ступенчатой магнитной сепарации свыше максимального значения 1700 мТл не имеет смысла, так как после выделения алюмосиликатного концентрата, соответствующего по своему химическому составу нефелиновому концентрату, дальнейшая его очистка от оксидов железа к положительным результатам не приводит, а только сокращает количество нефелинового концентрата.
Пример.
Для проведения полупромышленных испытаний по переработке золошлаковых отходов была взята проба из отвалов Алексинской ТЭЦ (Тульская обл.) в количестве 5,2 тонны, содержащая: оксида кремния 46,0%, оксида алюминия 35,2%, оксида железа 7,65%, оксида кальция 3,92, углерода органического 0,35%, оксида калия 0,48%, сумма редкоземельных элементов (РЗЭ) ˜1 кг/т.
Используя данные укрупненно-лабораторных опытов, была разработана, а затем опробирована технологическая схема полупромышленных испытаний, по которой наработаны алюмосиликатный концентрат и железные промпродукты №1 и №2, а также выделены в отдельные продукты стеклянные полые микросферы и органические остатки.
Химический состав (см. таблицу 1) и принципиальная технологическая схема полупромышленных испытаний по разделению исходных золошлаковых отходов на алюмосиликатный концентрат, железные промпродукты №1 и №2, стеклянные полые микросферы и концентрат, содержащий органические остатки, в отдельные продукты представлены на чертеже.
В начале технологической схемы полупромышленных испытаний предусмотрено двухстадийное выделение крупных несгоревших частиц угля, спекшейся золы и графитизированной породы, а также всех крупных инородных включений посредством мокрой 1-ой и 2-ой стадии грохочения.
Первая стадия грохочения позволила выделить частицы +3 мм, вторая +1 мм. Частицы -1 мм поступали на агитацию в мешалку, где после 10 минутной агитации и последующего отстоя микросферы всплывали на поверхность пульпы, где обыкновенным гребком их снимали с поверхности пульпы. При этом пульпа имела Ж:Т=3:1. Время перемешивания и принятая плотность пульпы были достаточны для выделения микросфер из общей массы золошлаковых отходов и их возможного всплытия на поверхность.
Затем пульпа поступала в мельницу мокрого помола, где происходило измельчение несгоревших органических остатков до 90% класса - 0,044 мм. При этом происходило дополнительное раскрытие сростков в легкой и тяжелой фракциях и выделение из них органических остатков.
Подготовленная пульпа поступала на флотацию для выделения в отдельный продукт органических остатков.
Основную флотацию проводили при рН исходном равном 7 и рН флотации равном 9 при расходе керосина 70 г/т. Контрольную флотацию проводили при снижении расхода керосина до 40 г/т. При этом за счет повышенного расхода керосина при основной флотации был обеспечен повышенный выход угольного концентрата, промпродукта, концентрата контрольной флотации, в которые вошли органические остатки и все частички со сростками органических остатков.
Это обеспечило высокий уровень в этих продуктах содержания редкоземельных элементов, так как органические остатки явились главным сорбентом для редкоземельных элементов. Суммарное содержание редкоземельных элементов в этих продуктах составило около 18 кг/т.
 
Химический состав полученных материалов   
Наименование Содержание, %   
  алюмосиликатный концентрат (нефелиновый концентрат) железный промпродукт №1 железный промпродукт №2 проссор (крупные куски +1 мм) микросферы   
Окись кремния 45,54 26,38 33,28 30,60 44,16   
Окись алюминия 37,47 23,06 26,02 27,08 40,62   
Окись железа 3,09 50,08 36,44 5,22 3,06   
Окись кальция 4,34 1,75 3,14 4,37 4,26   
Окись магния 0,23 0,24 0,30 1,22 1,18   
Окись калия 0,47 0,04 0,05 0,33 не опр.   
Окись натрия 0,16 0,01 0,01 0,05 не опр.   
П.П.П. 3,48 0,10 0,84 1,93 4,54   
Медь 0,003 0,007 0,005 0,092 0,018   
Цинк 0,022 0,042 0,034 0,031 0,043   
Свинец 0,008 0,011 0,011 0,011 0,014   
Кобальт 0,004 0,04 0,004 0,009 0,004   
Никель 0,007 0,019 0,017 0,017 0,0094  
После флотации и выделения в концентраты и промпродукт органических остатков хвосты флотации поступали на 1-ую магнитную сепарацию, на которой использовали невысокую напряженность магнитного поля, равную 100 мТл. При этом выделили сильномагнитные тяжелые частички с высоким содержанием окислов железа в отдельный промпродукт, а легкие частички, содержащие значительно меньше окислов железа, поступили на дальнейшую ступенчатую магнитную сепарацию в магнитных полях с нарастанием напряженности по ступеням по 200 мТл от 500 до 1700 мТл. При этом в последней стадии магнитной сепарации была выделена легкая фракция - алюмосиликатный концентрат, содержащий 37,47% Al2О3 и 3,09% Fe2О3. Извлечение в конечную легкую алюмосиликатную фракцию составило Al2О3 91,80% и Fe2О3 34,92%. Полученная легкая алюмосиликатная фракция по своему химсоставу соответствует нефелиновому концентрату, который перерабатывает Пикалевский глиноземный завод. Поэтому есть все основания для переработки легкой алюмосиликатной фракции использовать технологическую схему Пикалевского завода и направлять алюмосиликатный концентрат на этот завод на получение глинозема. Полученный концентра, имеющий основное количество органических остатков, содержал ˜18,0% кг/т редкоземельных элементов (РЗЭ) и может использоваться как исходное сырье для получения редкоземельных элементов.
Полученные полые стеклянные микросферы после определенной доочистки от вовлеченных посторонних предметов могут использованы по своему назначению.
Выделенные две тяжелые фракции с повышенным содержанием железа могут быть переработаны в доменном процессе на получение чугуна или после доочистки на получение железного суперконцентрата, который используется в порошковой металлургии или в лакокрасочной промышленности.
 
Формула изобретения
1. Способ переработки золошлаковых отходов тепловых электростанций, включающий выделение стеклянных микросфер из общей массы отходов агитацией из пульпы с последующим отстоем и снятием их с поверхности, выделение несгоревших органических остатков методом флотации, отличающийся тем, что агитацию проводят в течение 10-12 мин при соотношении жидкого к твердому от 3:1 до 5:1, при этом несгоревшие органические остатки выделяют в нижней части сосуда и подвергают флотации после измельчения, причем после флотации проводят ступенчатую магнитную сепарацию.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельчение несгоревших органических остатков проводят до 90% класса -0,044 мм.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что флотацию несгоревших органических остатков проводят при рН исходном 7 и рН флотации 9, при расходе керосина в пределах 45-70 г/т для основной флотации и в пределах 25-40 г/т для контрольной флотации.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что ступенчатую магнитную сепарацию проводят сначала в слабом магнитном поле при 50-150 мТл, а затем в магнитных полях с нарастанием напряженности по ступеням по 200 мТл от 500 до 1700 мТл.
 
http://bd.patent.su/2363000-2363999/pat/servl/servlet4ae5.html
 
  
(54) СПОСОБ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ИЗ ОТВАЛОВ СИСТЕМЫ ГИДРОЗОЛОУДАЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Изобретение относится к области удаления и переработки продуктов сгорания и может быть использовано на тепловых электростанциях, работающих на каменноугольных топливах. Основным достигаемым результатом изобретения является полная ликвидация отвалов золошлаковых отходов и освобождение занимаемых ими земель. Это обеспечивается тем, что согласно изобретению золошлаковые отходы из отвалов направляют на переработку с использованием в качестве разжижающей среды по меньшей мере части пульпы текущего поступления из системы гидрозолоудаления при дополнительной гидродинамической активации золошлаковых отходов разжижающей средой. Технологическая линия для реализации способа согласно изобретению содержит дозатор-питатель золошлаковых отходов и измеритель консистенции разжиженной золошлаковой смеси. Трубопровод отвода золошлаковой пульпы текущего поступления к смесителю с отходами из отвала может быть снабжен на входе в смеситель суживающимся соплом. Технологическая линия может также дополнительно содержать устройство размола крупных частиц разжиженной золошлаковой смеси. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил. 
Изобретение относится к области удаления и переработки продуктов сгорания и может быть использовано на тепловых электростанциях, работающих на каменноугольных топливах.
В России и странах СНГ почти все тепловые электростанции, работающие на каменноугольных топливах, оборудованы системами гидравлического транспорта, по которым зола или золошлаковая смесь в виде пульпы совместно удаляются для складирования в отвалы, в которых к настоящему времени в России скопилось более 1 млрд. тонн золошлаков. Утилизация золы и шлака из пульпы до ее слива в отвалы не производится, а достигнутый объем утилизации из отвалов составляет около 20% от их текущего выхода в отвал, что приводит к постоянно увеличивающемуся переполнению отвалов.
Известен способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций, работающих на каменноугольном топливе, включающий транспортирование отходов из отвала после их разжижения в отвале с помощью гидромонитора, разделение разжиженной золошлаковой смеси по фракциям с требуемой для последующей утилизации крупностью золошлаковых частиц по меньшей мере на два потока, сгущение каждого потока с отделением осветленной воды и подачу обезвоженной массы каждой фракции на соответствующую утилизацию [1] - аналог.
Недостатком аналога [1] является то, что разжижение золошлаковых отходов непосредственно в отвале приведет к переполнению водной системы отвала и гидротранспорта.
Известен способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций, работающих на каменноугольном топливе, включающий механическое транспортирование отходов из отвала, их разжижение, разделение разжиженной золошлаковой смеси по фракциям с требуемой для последующей утилизации крупностью золошлаковых частиц по меньшей мере на два потока, сгущение каждого потока с отделением полых микросфер и частиц несгоревшего угля, а также осветленной воды и подачу обезвоженной массы каждой фракции на соответствующую утилизацию [2] - прототип. Главным недостатком прототипа [2] является то, что отвалы продолжают заполняться золошлаковыми отходами текущего поступления, в лучшем случае не требуя сооружения новых отвалов. Кроме того, в процессе разжижения отходов способом-прототипом не предусмотрена их активация для очистки поверхности золошлаковых частиц от солевых и оксидных отложений, нежелательных при последующей утилизации обезвоженных отходов. К недостаткам прототипа можно отнести также относительно низкую температуру разжижающей среды, в качестве которой используется обычная техническая вода при температуре окружающей среды, что, как и в [1], приводит к переполнению системы и, кроме того, затрудняет процесс обработки разжиженной золошлаковой смеси, особенно в холодное время года.
Основным достигаемым результатом изобретения является полная ликвидация отвалов золошлаковых отходов и освобождение занимаемых ими земель путем создания единого непрерывного процесса удаления золы и шлака от котельных агрегатов и золошлаков, раннее складированных в отвалах с их одновременной переработкой в требуемые и реализуемые продукты. К сопутствующим достигаемым результатам можно отнести обеспечение интенсивной активации золошлаковых частиц в процессе разжижения отходов и улучшение температурных условий обработки разжиженной золошлаковой смеси.
Это обеспечивается тем, что при осуществлении способа переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций, работающих на каменноугольном топливе, включающего механическое транспортирование отходов из отвала, их разжижение, разделение разжиженной золошлаковой смеси по фракциям с требуемой для последующей утилизации крупностью золошлаковых частиц по меньшей мере на два потока, сгущение каждого потока с отделением полых микросфер и частиц несгоревшего угля, а также осветленной воды и подачу обезвоженной массы каждой фракции на соответствующую утилизацию, согласно изобретению дополнительно проводят гидродинамическую активацию золошлаковых отходов разжижающей средой, в качестве разжижающей среды используют по меньшей мере часть пульпы текущего поступления из системы гидрозолоудаления, причем скорость подачи пульпы на разжижение и активацию золошлаковых отходов в зоне смешения с ними пульпы устанавливают в пределах 20-40 м/с, а соотношение твердой и жидкой фаз полученной смеси - в пределах 1:20÷1:10. При этом фракционный поток с частицами максимальной крупности может быть направлен на домалывание с последующим возвратом в один из фракционных потоков с меньшей крупностью частиц. Улучшение температурных условий обработки разжиженной золошлаковой смеси обеспечивается за чет того, что пульпа текущего поступления имеет температуру 50-70°С, что позволяет проводить ее одноступенчато, а не в две ступени, как предусмотрено в [2].
В [2] описана также технологическая линия для осуществления известного способа-прототипа, содержащая оборудованную приемным бункером систему транспортирования золошлаковых отходов из отвала, смеситель отходов с разжижающей средой, соединенный с линией подачи указанной среды, по меньшей мере один классификатор золошлаковых частиц, по меньшей мере один сгуститель разжиженной золошлаковой смеси и систему отвода обезвоженных масс отклассифицированных фракций частиц на утилизацию. Для реализации указанных выше достигаемых изобретением результатов технологическая линия, содержащая оборудованную приемным бункером систему транспортирования золошлаковых отходов из отвала, смеситель отходов с разжижающей средой, соединенный с линией подачи указанной среды, по меньшей мере один классификатор золошлаковых частиц, по меньшей мере один сгуститель разжиженной золошлаковой смеси и систему отвода обезвоженных масс отклассифицированных фракций частиц на утилизацию, согласно изобретению дополнительно содержит дозатор-питатель золошлаковых отходов, соединяющий приемный бункер со смесителем, и установленный за смесителем измеритель консистенции разжиженной золошлаковой смеси, а линия подачи разжижающей среды соединяет смеситель с напорной линией системы гидрозолоудаления и выполнена в виде трубопровода отвода из нее золошлаковой пульпы текущего поступления. При этом трубопровод отвода золошлаковой пульпы может быть снабжен на входе в смеситель суживающимся соплом. Технологическая линия может также дополнительно содержать устройство размола крупных частиц разжиженной золошлаковой смеси.
На чертеже в качестве одного из примеров реализации изобретения схематически изображена технологическая линия для переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций.
Технологическая линия содержит оборудованную приемным бункером 1 конвейерную систему 2 транспортирования золошлаковых отходов из отвала 3, смеситель 4 отходов с разжижающей средой, соединенный с линией подачи указанной среды, представляющий собой трубопровод 5 отвода золошлаковой пульпы текущего поступления из напорной линии 6 системы гидрозолоудаления (не показана) на участке с давлением не менее 0,25 МПа, причем указанный трубопровод оборудован запорным клапаном 7, а на входе в смеситель 4 - суживающимся соплом (не показано). Другой вход смесителя 4 соединен с конвейерной системой 2 линией 8, на которой установлен дозатор-питатель 9 золошлаковых отходов. Технологическая линия содержит также два классификатора золошлаковых частиц, один из которых представляет собой грохот 10 для улавливания шлака, а другой - барабанное сито (не показано), установленное в верхней части первого пластинчатого сгустителя 11 разжиженной золошлаковой смеси. Грохот 10 своим входом соединен с выходом смесителя 4 линией 12, на которой установлен измеритель 13 консистенции разжиженной золошлаковой смеси. Сгуститель 11 соединен конвейером 14 с первым входом смесителя 15 для отвода из него крупных фракций золовых частиц. Второй вход смесителя 15 соединен линией 16 с патрубком отвода шлака из грохота 10. Предусмотрена также линия 17 возможного отвода крупных фракций золы из сгустителя 11 в устройство размола (шаровую мельницу) 18 и линия 19 возврата домола в линию 20 отвода из нижней части сгустителя 11 мелких фракций сгущенной гидросмеси. Линия 20 сгустителя 11 соединяет последний со вторым пластинчатым сгустителем 21, под которым установлен реверсивный конвейер 22, соединенный на противоположных концах в зависимости от содержания углерода в золе соответственно с одним из двух технологических модулей 23, 24 для последующей обработки золы перед ее утилизацией. При этом в технологическом модуле 23 при содержании углерода в золе не более 5% ее по известной технологии предварительно обезвоживают на фильтрах до влажности 10-12%, после чего направляют на производство безобжигового зольного гравия. В технологическом модуле 24 при содержании углерода в золе более 5% мелкую золу влажностью 35% подают на производство легких пористых заполнителей бетона путем смешения золы с цементом и пеной по также известной технологии. Над реверсивным конвейером 22 установлен автоматический измеритель содержания углерода в золе, соединенный с приводом этого конвейера (не показано). В сгустителе 21 дополнительно установлено поплавковое устройство для улавливания полых микросфер и частиц несгоревшего угля (не показано), для приема которых предусмотрен сепаратор 25 с приемными емкостями соответственно 26 и 27. Пластинчатый сгуститель 21 соединены также с резервуарами 28 осветленной воды.
Пример реализации технологической линии для осуществления способа согласно изобретению. Для примера принята зола от сжигания Кузнецких каменных углей. Средний процентный состав основных оксидов: кремнезема - 58, глинозема - 26, кальция - 36, железа - 8. Фракционный состав золы в микронах в процентах: более 100 - 10, от 40 до 100 - 26, от 20 до 40 - 9, от 10 до 20 - 15, менее 10 - 40. Содержание шлака от 1 до 30 мм - 10%. Зола и шлак в количестве 60 т в час удаляются совместно по напорной линии 6 системы гидрозолоудаления. Отношение твердой и жидкой фаз золошлаковой пульпы при этом составляет Т:Ж=1:22. Запорный клапан 7 на линии 5 отвода пульпы к смесителю 4 установлен на расстоянии 200 м от насоса (не показан). Давление в линии 5 составляет 0,4 МПа, температура смеси 50°С. В смеситель 4 золошлаковая пульпа поступает непрерывно в количестве 1300 м3 в час через суживающееся сопло со скоростью 35 м/с. Из отвала 3 с помощью конвейерной системы 2 золошлаковая смесь подается в бункер 1 в количестве 45 т золы и 5 т шлака в час. Через дозатор-питатель 9 золошлаковая смесь из бункера 1 поступает в смеситель 4, повышая весовую консистенцию гидросмеси на выходе из него до Т:Ж=1:11. Принятая скорость подачи пульпы текущего поступления в смеситель 4 через суживающееся сопло обеспечивает интенсивную гидродинамическую активацию золошлаковых частиц. Из смесителя 4 смесь самотеком поступает в конусный грохот 10, на котором выделяется шлак в количестве 11 т в час. Поток гидросмеси, содержащий 99 т золы, поступает из грохота 10 в пластинчатый сгуститель 11, в верхней части которого размещено барабанное сито. При этом частицы размером более 50 мкм сгущаются на пластинах сгустителя, а гидросмесь с размером частиц менее 50 мкм уходит со сливом в нижерасположенный распределитель гидросмеси (не показан), равномерно распределявший гидросмесь между двумя параллельно включенными пластинчатых сгустителями 21. Сгущенная фракция крупной золы в количестве 36 т в час влажностью 30% подается конвейером 14 в смеситель 15, в который подается также 11 т отобранного на грохоте 10 шлака. Смешанная золошлаковая смесь направляется на реализацию потребителю. В сгустителях 21 площадью каждый по 500 м2 мелкая зола сгущается до влажности 35%, а вода, осветлялась до содержания в ней частиц размером не более 0,05 мкм, возвращается на электростанцию. Зола из нижней части сгустителей 21 поступает на реверсивный конвейер 22 с установленным над ним автоматическим измерителем содержания углерода в золе, соединенным с приводом этого конвейера (не показано). В рассматриваемом примере содержание несгоревшего угля в золе составляет 3%, и зола конвейером 22 подается в технологический модуль 23, где дополнительно обезвоживается на ленточном вакуум-фильтре до 12%, гранулируется при смешении с 10% цемента, после чего гранулы пропариваются с получением безобжигового зольного гравия насыпной плотностью 1080 кг/м3 при прочности (в цилиндре) 4 МПа. В сгустителях 21 при осветлении и сливе воды улавливаются полые микросферы, отбираемые поплавковым устройством, смонтированным в сгустителях. Вместе с микросферами улавливаются и частицы несгоревшего угля. Все уловленные частицы поступают самотеком в сепаратор 25, в котором микросферы отделяются от частиц угля и обезвоживаются на пресс-фильтре (не показан). В рассматриваемом примере производительность технологической линии по уловленным микросферам составляет 300 кг/ч.
Принятые диапазоны скоростей подачи пульпы на разжижение и активацию золошлаковых отходов в зоне смешения с ними пульпы (20 - 40 м/с), а также соотношения твердой и жидкой фаз полученной смеси (Т:Ж=1:20÷1:10) установлены экспериментально при опытной реализации изобретения на промышленном объекте.
Таким образом, изобретение может быть использовано для переоборудования существующих систем гидрозолоудаления в системы одновременной утилизации золы и шлака текущего выхода и ранее складированных в отвалах с ликвидацией последних и освобождением занимаемых ими земель. При осуществлении способа не выделяются вредные вещества или газы.
Источники информации
1. Авторское свидетельство SU  1486704, F23J 1/02, 1987 - аналог.
2.Применение новых технологий при переработке золошлаковых отходов на ТЭЦ 22 ОАО «Мосэнерго» / Козлов И.Н. и др. // Электрические станции. 2005.  11, с.22-26 - прототип.
 
Формула изобретения
1. Способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций, работающих на каменноугольном топливе, включающий механическое транспортирование отходов из отвала, их разжижение, разделение разжиженной золошлаковой смеси по фракциям с требуемой для последующей утилизации крупностью золошлаковых частиц, по меньшей мере, на два потока, сгущение каждого потока с отделением полых микросфер и частиц несгоревшего угля, а также осветленной воды, и подачу обезвоженной массы каждой фракции на соответствующую утилизацию, отличающийся тем, что дополнительно проводят гидродинамическую активацию золошлаковых отходов разжижающей средой, в качестве разжижающей среды используют, по меньшей мере, часть пульпы текущего поступления из системы гидрозолоудаления, причем скорость подачи пульпы на разжижение и активацию золошлаковых отходов в зоне смешения с ними пульпы устанавливают в пределах 20-40 м/с, а соотношение твердой и жидкой фаз полученной смеси - в пределах 1:20÷1:10.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фракционный поток с частицами максимальной крупности направляют на домалывание с последующим возвратом в один из фракционных потоков с меньшей крупностью частиц.
3. Технологическа3. линия для осуществления способа по п.1 или 2, содержащая оборудованную приемным бункером систему транспортирования золошлаковых отходов из отвала, смеситель отходов с разжижающей средой, соединенный с линией подачи указанной среды, по меньшей мере, один классификатор золошлаковых частиц, по меньшей мере, один сгуститель разжиженной золошлаковой смеси и систему отвода обезвоженных масс отклассифицированных фракций частиц на утилизацию, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дозатор-питатель золошлаковых отходов, соединяющий приемный бункер со смесителем, и установленный за смесителем измеритель консистенции разжиженной золошлаковой смеси, а линия подачи разжижающей среды соединяет смеситель с напорной линией системы гидрозолоудаления и выполнена в виде трубопровода отвода из нее золошлаковой пульпы текущего поступления.
4. Технологическая линия по п.3, отличающаяся тем, что трубопровод отвода золошлаковой пульпы снабжен на входе в смеситель суживающимся соплом.
5. Технологическая линия по п.3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит устройство размола крупных частиц разжиженной золошлаковой смеси.
 
 
2.3. Добыча микросферы из водно-зольного потока на стационарных установках.
 
Вначале необходимо уточнить понятие «стационарная установка».
Из проведенного исследования патентных источников, изучения статей и публикаций, а также из собственного опыта по организации работ для сбора микросферы в ТОО «EKO Sphere KZ» (дочерней компании польского АО «Eko Export»), автор этой книги пришел к выводу о том, что в настоящее время микросфера собирается с поверхности водоемов золоотвалов ТЭС теми или иными способами, описанными в вышеприведенных патентах. При этом, необходимо отметить четыре отрицательно влияющих фактора на объем собираемой микросферы:
сезонность, т.е. собирать микросферу с поверхности водоемов можно только в теплое время года (в зависимости от географического места расположения ТЭС это занимает от 5 до 7  месяцев в году);
даже плавающая микросфера не может быть собрана вся из-за ее разброса ветром и волнами по поверхности водоема, а также из-за недостаточной точности работы насосов, перекачивающих микросферу на берег;
при существующих способах обезвоживания (естественная сушка в гуртах либо в мешках на берегу) теряется некоторая часть микросферы, диаметром до 50 мкм, которая уходит вместе с водой;
часть микросферы, налипшая на частички золы, уходит вместе с золой в зольные отложения.
Указанные отрицательные факторы по некоторым оценкам «позволяют» потерять до 70% микросферы, образованной в результате сжигания угля в котлах ТЭС (смотри материал испытаний Экибастузского научно-технического центра в п. 1.3. главы 1 настоящей 4книги).
Кроме того, существующие способы не позволяют построить технологический процесс получения микросферы, который можно автоматизировать для работы в непрерывном режиме.
Изучив имеющийся материал патентных исследований, автор пришел к выводу о необходимости создания стационарной установки, которая может располагаться рядом с трубами золосброса и пропускать через себя весь водно-зольный поток круглый год, выделяя из него микросферу и при этом отделяя прилипшую микросферу от частичек золы. 
Проведенные эксперименты на модели, имитирующей некоторые процессы выделения микросферы из водно-зольного потока, показали возможность создания такой установки. Эти же эксперименты позволили предположить схему отделения налипшей микросферы от частичек золы без разрушения микросферы.
После того, как определено понимание того, что такое стационарная установка, можно приступать к ее проектированию.
При определении конструкции такой установки, автор принимал во внимание нижеприведенный патент, а также патенты, описанные в п. 2.1. главы 2 настоящей книги: 
RU (11) 2257267 (13) C2    (51) 7 B03B7/00, C04B18/10 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОСФЕР 
RU  2407857 C2 МПК  Е02В15/04    СПОСОБ И УСТРОЙСТВО СБОРА МИКРОСФЕР ИЗ ЗОЛЫ-УНОСА 
RU 2017696  C1 C04B18/10, B03B5/64
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОСФЕР ИЗ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ ТЭС 
 Патент Российской Федерации RU2236905
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОСФЕР ИЗ ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Патент № 2013410  С04В18/10,   В03В5/64
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОСФЕР ИЗ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ 
 
 
 
  
 
RU  2328347  
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЦЕНОСФЕР ЛЕТУЧИХ ЗОЛ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
(57) Реферат:
Изобретение относится к классификации порошковых материалов и может быть использовано при переработке техногенных отходов, преимущественно ценосфер летучих зол тепловых электростанций, для получения широкого ассортимента полых алюмосиликатных микросфер с заданными свойствами. Способ разделения ценосфер летучих зол тепловых электростанций включает гравитационное разделение ценосфер в нисходящем потоке водной среды с выделением пыли, осколков, перфорированных ценосфер и неперфорированных ценосфер различной насыпной плотности. Неперфорированные ценосферы последовательно пропускают через три колонных аппарата навстречу водному потоку с получением тяжелой фракции насыпной плотности 0,42-0,46 г/см 3, средней фракции насыпной плотности 0,35-0,41 г/см 3 и легкой фракции насыпной плотности 0,28-0,35 г/см 3 путем отбора продуктов с нижних и верхних частей аппаратов. При этом в каждом последующем аппарате повышают скорость подачи воды относительно предыдущего значения. Технический результат - повышение степени гидродинамического разделения и получение фракций ценосфер с насыпной плотностью менее 0,3 г/см 3. 1 ил., 1 табл.  
Заявляемое техническое решение относится к классификации порошковых материалов и может быть использовано при переработке техногенных отходов, преимущественно ценосфер летучих зол тепловых электростанций, для получения широкого ассортимента полых алюмосиликатных микросфер с заданными свойствами.
Известен способ разделения ценосфер летучих зол тепловых электростанций [Пат. РФ №2212276, В03В 7/00], в котором с целью повышения степени разделения и снижения пожароопасности процесса разделение ценосфер проводят путем гранулометрической классификации и гравитационного разделения в водной среде на продукты различной крупности и плотности. Гранулометрическую классификацию проводят путем рассева на ситах, а гравитационное разделение осуществляют в нисходящем потоке водной среды при скорости потока 50-80 м/ч с получением легкого продукта насыпного веса 0,3-0,35 г/см3, тяжелого продукта насыпного веса 0,35-0,45 г/см3 и перфорированных ценосфер. Дополнительно проводят аэродинамическое разделение продукта насыпного веса 0,3-0,35 г/см3 в восходящем потоке воздуха при скорости потока 0,1-0,4 м/с с получением легкого продукта насыпного веса 0,1-0,3 г/см 3 и тяжелого продукта насыпного веса более 0,3 г/см 3. Предварительно из исходного материала выделяют пыль и разрушенные ценосферы путем гидросепарации исходного материала с получением легкого и тяжелого продуктов и выводом тяжелого продукта. Для выделения перфорированных ценосфер проводят дегазацию легкого продукта гидросепарации с последующим заполнением перфорированных ценосфер водой и их осаждением в виде тяжелого продукта. Перфорированные ценосферы подвергают гравитационному разделению, а для получения продуктов заданного содержания магнитного компонента исходный материал или конечные продукты подвергают магнитной сепарации.
В указанном способе для получения легких фракций ценосфер с насыпной плотностью менее 0,3 г/см3 дополнительно используется аэродинамическая сепарация продуктов гидродинамического разделения, что наиболее целесообразно лишь в случае получения легких фракций с насыпной плотностью менее 0,25 г/см 3. Применение аэродинамической сепарации вызывает необходимость дополнительной сушки продуктов гидродинамической стадии и делает процесс гравитационного разделения многостадийным. Недостатками указанного способа являются многостадийность разделения ценосфер по плотности и низкая степень разделения ценосфер на стадии гидродинамического разделения. Способ выбран за прототип.
Целью заявляемого технического решения является повышение степени гидродинамического разделения ценосфер и получение на этой стадии фракций ценосфер с насыпной плотностью менее 0,3 г/см3.
Указанная цель достигается тем, что гравитационное разделение ценосфер осуществляют в нисходящем потоке водной среды с выделением: пыли, осколков, перфорированных ценосфер и неперфорированных ценосфер различной насыпной плотности, при этом неперфорированные ценосферы последовательно пропускают через три колонных аппарата навстречу водному потоку, движущемуся со скоростью 5-30 см/мин, с получением тяжелой фракции насыпной плотности 0,42-0,46 г/см 3, средней фракции насыпной плотности 0,35-0,41 г/см 3 и легкой фракции насыпной плотности 0,28-0,35 г/см 3 путем отбора продуктов с нижних и верхних частей аппаратов, при этом в каждом последующем аппарате повышают скорость подачи воды относительно предыдущего значения.
На чертеже изображена принципиальная схема гидродинамического разделения ценосфер энергетических зол, включающая в себя: 1 - дозатор ценосфер; 2 - загрузочную воронку; 3 - сборник отходов; 4 - подогреватель пульпы; 5.1-5.3 - разделительные колонны; 6 - мешалку с электроприводом; 7.1-7.5 - фильтры.
Сущность заявляемого технического решения поясняется схемой, приведенной на чертеже, и состоит в регулировании линейной скорости подаваемого в колонны разделения нисходящего потока воды (Vi, см/мин), которая определяется как отношение расхода воды на сливе из колонны (Q в, см3/мин) к площади сечения колонны (Sк, см2). Исходный концентрат ценосфер через дозатор (1) и загрузочную воронку (2) вместе с водой в виде пульпы со скоростью V0 непрерывно подается в нижнюю часть емкости (3), оборудованной мешалкой (6). Наиболее тяжелая фракция, преимущественно осколки (продукт «отходы»), осаждается на дно бака и непрерывно или периодически выводится на фильтр (7-1). Вода, содержащая мелкие взвеси пыли, сливается в канализацию или же после дополнительной очистки может быть возвращена в процесс.
Всплывшая фракция ценосфер в виде пульпы через переливную трубу сверху поступает на подогреватель (4), нагревается до 95-98°С и подается в нижнюю часть колонны (5-1), где смешивается с поступающей сверху холодной водой (V 1  V0) и охлаждается до 30-35°С. При этом полые перфорированные частицы (продукт «перфорированные ценосферы») охлаждаются, заполняются водой и оседают на дно колонны, откуда непрерывно выводятся на фильтр (7-2). Неперфорированные ценосферы всплывают наверх и через переливную трубу выводятся в нижнюю часть колонны (5-2). За счет дополнительной подачи воды сверху увеличивают скорость нисходящего водного потока до значения V2(V2>V 1), что вызывает осаждение части ценосфер в качестве тяжелого продукта (продукт «тяжелая фракция»), который непрерывно выводится через низ колонны на фильтр (7-3) и периодически убирается. Более легкие ценосферы всплывают наверх и через переливную трубу поступают в нижнюю часть колонны (5-3), где аналогично за счет создания более высокой скорости потока воды V3(V 3>V2) более тяжелые ценосферы (продукт «средняя фракция») выводятся непрерывно через низ на фильтр (7-4). Оставшаяся легкая фракция (продукт «легкая фракция») поднимается вверх и через переливную трубу со скоростью V 4 (V4  V0=V1) выводится на фильтр (7-5). Таким образом, в качестве целевых продуктов выделяется фракция перфорированных ценосфер, а также тяжелая, средняя и легкая фракции, плотность которых определяется насыпной плотностью исходного концентрата ценосфер (  н, г/см3) и линейными скоростями нисходящего потока воды.
Возможность осуществления заявляемого технического решения с получением продуктов различной насыпной плотности, в том числе с  н<0,3 г/см3 , подтверждается примерами разделения ценосфер Томь-Усинской ГРЭС и Новосибирской ТЭЦ-5 по вышеописанной схеме (см. таблицу).
В случае использования исходного сырья с меньшей плотностью или же при повторном разделении продуктов, а также при варьировании линейных скоростей водного потока возможно получение фракций ценосфер с насыпной плотностью менее 0,27 г/см 3 при их наличии в загружаемом сырье. В общем случае из концентратов ценосфер с насыпной плотностью менее 0,55 г/см, преимущественно 0,40-0,42 г/см3, значения насыпной плотности трех продуктов гидродинамического разделения укладываются в интервалы 0,42-0,46 г/см3 (тяжелая фракция), 0,35-0,41 г/см3 (средняя фракция) и 0,28-0,35 г/см3 (легкая фракция).
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Пат. РФ №2212276 «Способ разделения ценосфер летучих зол тепловых электростанций». МПК В03В 7/00. Оп. 20.09.2003. - прототип
 
Таблица   
Результаты гидродинамического разделения концентратов ценосфер   
Пример Наименование и характеристика сырья Продукты и параметры гидродинамического разделения   
  Отходы Перфорированные ценосферы Тяжелая фракция Средняя фракция Легкая фракция   
  выход, % н, г/см3 V0, см/мин выход, % н, г/см3 V1, см/мин выход, % н, г/см3 V2, см/мин выход, % н, г/см3 V3, см/мин выход, % н, г/см3 V4, см/мин   
1 Томь-Усинская ГРЭС, концентрат ценосфер,  н=0,41 г/см3 4,2 0,74 V01 5,2 0,42 V11 21 0,46 V 21 42,8 0,40 V31 22,8 0,32 V41   
2 То же 3,9 0,75 V02 5,9 0,41 V12 23 0,45 V 22 43,8 0,41 V32 21,4 0,32 V42   
3 То же 4,7 0,74 V03 5,9 0,42 V13 25,8 0,45 V 23 42,7 0,40 V33 20 0,28 V43   
4 Новосибирская ТЭЦ-5, продукт ситового разделения концентрата ценосфер -0,17+0,1 мм,  н=0,40 г/см3 2,2 0,75 V04 5,4 0,42 V14 19,3 0,45 V 24 39,1 0,41 V34 34 0,33 V44  
 
Формула изобретения
Способ разделения ценосфер летучих зол тепловых электростанций, включающий гравитационное разделение ценосфер в нисходящем потоке водной среды с выделением пыли, осколков, перфорированных ценосфер и неперфорированных ценосфер различной насыпной плотности, отличающийся тем, что, с целью повышения степени гидродинамического разделения и получения фракций ценосфер с насыпной плотностью менее 0,3 г/см3, неперфорированные ценосферы последовательно пропускают через три колонных аппарата навстречу водному потоку с получением тяжелой фракции насыпной плотности 0,42-0,46 г/см 3, средней фракции насыпной плотности 0,35-0,41 г/см 3 и легкой фракции насыпной плотности 0,28-0,35 г/см 3 путем отбора продуктов с нижних и верхних частей аппаратов, при этом в каждом последующем аппарате повышают скорость подачи воды относительно предыдущего значения.
 
Техническая идея автора настоящей книги и заявка на патент на способ получения микросфер из водно-зольного потока золосброса   тепловых электростанций  и  стационарная установка для его осуществления
 
Техническая идея стационарной установки по сбору микросферы из водно-зольного потока ТЭС оформилась автором настоящей книги в следующем виде.
Установка состоит из нескольких цилиндрических резервуаров, через которые проходит водно-зольный поток, подаваемый насосом в верхнюю часть резервуара.
Резервуары должны быть двух типов: резервуар для принудительного отделения прилипшей микросферы от частичек золы и резервуар для естественного всплытия микросферы.
Принудительное отделение микросферы, прилипшей к частичкам золы, происходит в одном или нескольких резервуаров за счет создания в нижней части резервуара вихревого движения водно-зольного потока. Вихревое движение создается подачей сжатого воздуха под давлением 1,5 – 2 атм (это одновременно обеспечивает условия отсева недожога и разбитых микросфер, описанные в патенте RU 2017696)   через устройство, расположенное внизу резервуара, т.е. воздух подается в направлении, противоположном течению водно-зольного потока. Вихревое движение водно-зольного потока заставляет частички золы неоднократно сталкиваться друг с другом (тереться друг о друга), что позволяет прилипшей к золе микросфере отделиться от частичек золы. Отделенная таким образом микросфера подхватывается пузырьками воздуха и выносится на поверхность резервуара. 
Конструкция всех резервуаров должна предусматривать возможность сбора всплывшей микросферы. В зависимости от диаметра резервуара это может быть устройство типа вращающейся лопаточки, сбрасывающей всплывшую микросферу в присоединенную полость (малый диаметр резервуара, до 3-х метров) или присоединенный к верхней части резервуара эжекторный насос, откачивающий всплывшую микросферу ( по условию патента RU (11) 2257267).
Естественное всплытие микросферы должно происходить в резервуаре большого диаметра, обеспечивающем скорость нисходящего потока 5 – 7 м/час (по условиям Патент № 2013410).
Выше указанные резервуары должна быть объединены в одну технологическую линию, соединенную с трубами золосброса ТЭС, при этом водно-зольный поток из резервуара в резервуар должен перетекать самотеком, а в первый резервуар должен подаваться насосом, регулируемым частотным преобразователем. Это необходимо для поддержания заданного уровня жидкости в резервуарах. Таких линий может быть несколько, в зависимости от общей производительности и мощности насосов, закачивающих поток в первый резервуар. Кроме того, желательно иметь одну резервную линию на случай остановки одной из линий (авария, профилактика, плановый ремонт и т.д.)
Для поддержания стабильности уровня водно-зольного потока в системе резервуаров должен быть приемный резервуар большой емкости, в который поток загружается непосредственно из труб золопровода ТЭС, а из приемного резервуара поток распределяется по технологическим линиям.
Всплывшая и собранная в резервуарах микросфера имеет влажность не менее 50%, поэтому она должна пройти процедуру первичного обезвоживания в аэрофонтанной сушилке до влажности 15 – 20%.
 Всплывшая и собранная в резервуарах микросфера перекачивается эжекторными насосами по системе трубопроводов вначале в отстойник микросферы, а затем в аэрофонтанную сушилку, после которой микросфера с влажностью не более 20% подается в печь для сушки до влажности не более 0,5%.
Высушенная микросфера далее может классифицироваться по фракциям на виброситах, а затем затариваться в мешки или иную тару для отгрузки потребителю.
Из каждой технологической линии резервуаров водно-зольный поток, отделенный от микросферы, откачивается насосом в общий отстойник. Здесь микросфера тоже может присутствовать и она всплывет на поверхность, поэтому в верхней части таких отстойников есть устройство для сбора микросферы в виде эжекторного насоса на поплавке. Собранная микросфера направляется в отстойник микросферы и далее по технологической линии. Освобожденный от микросферы водно-зольный поток из общего отстойника перекачивается либо в трубы золопровода ТЭС для дальнейшего транспортирования в золоотвал, либо непосредственно в золоотвал по собственным трубам.  
Весь технологический процесс управляется компьютерно и может работать в автоматическом режиме.    
 
На основании вышеизложенной технической идеи автором книги подана заявка на способ получения микросферы из водно-зольного потока, суть которой излагается ниже.
         Решаемая техническая задача состоит в том, чтобы создать эффективный способ выделения микросфер из зольных уносов ТЭС с использованием доступных средств, получить товарные фракции данного продукта с заданными характеристиками. 
Целью предлагаемого изобретения является эффективность, техническая надежность и интенсификация извлечения микросфер за счет создания стационарной установки, которая располагается не на технологической территории ТЭС, работает круглосуточно в течение года, забирая водно-зольный поток золосброса ТЭС, перерабатывая его и возвращая на золоприемник. 
Поставленная цель достигается ниже описываемым способом получения полых алюмосиликатных микросфер из водной суспензии летучей золы тепловых электростанций, включающим в себя гидросепарацию, съем всплывших микросфер, их обезвоживание, сушку и затаривание.
Новым является то, что весь водно-зольный поток из труб золосброса перерабатывается в закрытых резервуарах под давлением 1 – 2,5 атм с подачей смеси сжатого воздуха и пара при их соотношении 1:1 в направлении, противоположном нисходящему потоку, при этом:
- отношение объема суммарной секундной подачи смеси сжатого воздуха и пара к объему закрытого резервуара составляет 1: (240 – 480);
- водно-зольный поток из труб золосброса первоначально подается в накопительный резервуар, а из него распределяется по нескольким технологическим линиям;
- технологические линии состоят из нескольких закрытых резервуаров, где водно-зольный поток обрабатывается под давлением 1 – 2,5 атм с подачей смеси сжатого воздуха и пара при их соотношении 1:1 в направлении, противоположном нисходящему потоку, при этом значительная часть микросферы принудительно отделяется от частиц золы, увеличивая примерно вдвое общее количество микросферы по сравнению с образующейся микросферой при естественной гидросепарации, применяемой во всех известных до настоящего времени способах;
-  для регулирования объема перетекающего из резервуара в резервуар водно-зольного потока каждый резервуар снабжен затвором.
Принцип работы стационарной установки, состоящей из трех технологических линий показан на схеме 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                                                                                                    
                                                                                                                                  6
 
 
 
 
                                                                                                                      5             5
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Из доступных источников патентной и научно-технической литературы нам неизвестна заявляемая совокупность отличительных признаков, следовательно, предлагаемый способ отвечает критерию “существенные отличия”.
 
Водно-зольный поток из ТЭС уходит в золосброс по трубам 5 (водно-зольные потоки обозначены черным цветом). От них на стационарную установку сделан отвод по трубе 6, при этом трубы 5 полностью перекрываются системой задвижек так, чтобы весь поток попал на стационарную установку в резервуар-накопитель 1. Из этого резервуара водно-зольный поток подается на несколько одинаковых технологических линий, состоящих из резервуаров 2-3-4. Все резервуары герметично закрыты для работы под давлением до 2,5 атм. Давление создается подачей сжатого воздуха и пара в направлении, противоположном нисходящему потоку. 
Устройство идентичных резервуаров 2-3 с патрубками показано на рисунке 6. Размеры резервуаров 2-3 спроектированы из условия, чтобы отношение объема суммарной секундной подачи смеси сжатого воздуха и пара к объему закрытого резервуара составляло 1: (240 – 480). Объем подачи водно-зольного потока по трубе золосброса 5 различный даже для одной и той же ТЭС, поэтому резервуары проектируются на максимальный объем, а регулировка производится затвором МЕТАРОССА М 900 (позиция 12 на чертеже рисунка 6). Резервуар имеет патрубки ввода и вывода пульпы (позиции 3 и 5), патрубок вывода микросферы (позиция 4), патрубки ввода сжатого воздуха и пара (позиции 6 и 8), а также лопатку для сброса микросферы с приводом от мотор-редуктора (позиции 10 и 11). Основная функция резервуаров 2-3 состоит в принудительном отделении микросферы от более тяжелых и объемных частиц золы. Необходимость этой процедуры становится понятной, если внимательно рассмотреть фотографию частицы золы с отрицательной плавучестью, показанную на рисунке 7 и опубликованную на сайте ЗАО «ЛАУКАР» (г. Тула) http://www.mtrsk.narod.ru/MASS1008.htm. На фотографии отчетливо видны микросферы, прилипшие к частичке золы и уходящие вместе с ней на дно водоема золосброса. Чтобы не допустить унос микросферы, необходимо создать ударное воздействие частиц золы друг о друга, при этом значительная часть прилипшей микросферы отделяется от частицы золы. Это ударное воздействие частиц золы достигается в вихревом движении, создаваемом противопотоком ниспадающей водно-зольной смеси и смеси сжатого воздуха и пара внутри резервуаров 2-3. Создание избыточного давления внутри резервуара позволяет достичь еще один положительный результат: частицы несгоревшего угля и разломанные микросферы оседают на дно резервуара и выводятся в дальнейшем на золоотвал.
Проведенные автором практические исследования, а также теоретические результаты диссертационной работы Дрожжина В.С. «Процессы образования, ресурсы и основные свойства полых микросфер в золах уноса тепловых электростанций» (Саров, 2007, специальность ВАК  05.17.07 – химия и технология топлив и специальных продуктов) показывают, что расчетное количество микросферы, образованной при сжигании, например, Экибастузского угля в котлах Экибастузских  ГРЭС-1 и ГРЭС-2 и практически собранное на макете стационарной установки в 7 – 12 раз больше, чем собираемое традиционным способом (бонирование и сбор мотопомпой) количество микросферы на этом же золоотвале.  
 
 
Рисунок 6
 
Ведомость оборудования к чертежу на рисунке 2
 
 
Поз Обозначение Наименование Кол-во Примечание   
1 Резервуар модуля   
2 Наружная обечайка резервуара   
3 Патрубок ввода пульпы   
4 Патрубок вывода микросферы   
5 Патрубок вывода пульпы   
6 Труба  ввода сжатого воздуха   
7 Ребро жесткости   
8 Труба ввода пара   
9 Крепление лопатки   
10 Лопатка сброса микросферы   
11 4МЦ2С80  0,75 Мотор-редуктор привода лопатки сброса микросферы   
12 Затвор МЕТАРОССА 
М 900  
 
 
Рисунок 7.  Фотография фракции золы уноса с отрицательной плавучестью.
        Резервуары 2, 3 и 4 установлены каскадно по высоте для того, чтобы водно-зольная смесь перетекала из верхнего в нижний самотеком. Несмотря на вихревое движение водно-зольной смеси в резервуарах 2-3, небольшая часть микросферы все же всплывает на поверхность и лопаткой 10 сбрасывается в наружную обечайку 2 (чертеж на рисунке 6). Из наружной обечайки микросфера перекачивается  в отстойник микросферы 7,  потоки микросферы показаны синими тонкими линиями), в котором частично происходит отделение микросферы от водно-зольного потока. Далее микросфера подается на обезвоживание в сушилку 8 (достигается 15-20% влажность) и далее в сушилку 9, где влажность доводится до величины 0,5%. В резервуарах 2-3 всплывает и собирается до 10% микросферы, т.к. их предназначение – отделение микросферы от частиц золы. Из резервуара 3 водно-зольный поток самотеком попадает в резервуар 4. Его диаметр выбирается таким, чтобы скорость нисходящего потока  на высоте 2/3 высоты резервуара равнялась 5 – 7 м/час. В этом резервуаре происходит основное отделение микросферы – до 85-90%, которая подается в отстойник 7 и далее на обезвоживание 8 и в сушилку 9. Высушенная микросфера в виде товарной продукции затаривается в различную тару по требованию заказчика в помещении 10.  Отработанный водно-зольный поток подается насосами в резервуар 11 и далее насосами в золосборник. В резервуаре 11 происходит частичное выделение недобранной микросферы в пределах до 5%.
        В качестве примера реализации способа можно привести работу макета стационарной установки, изготовленной по чертежам автора и осуществленную Экибастузским научно-техническим центром при акимате города Экибастуза (автор книги – директор этого центра) на золосбросе Экибастузской ГРЭС-1. Теоретические расчеты, проведенные по материалам статьи («Свойства золошлаков ТЭС. Полые микросферы из зол уноса электростанций». Данилин Л.Д., Дрожжин В.С., и др. Российский Федеральный Ядерный Центр – ВНИИ Экспериментальной физики, Саров; http://ccp.e-apbe.ru/uploads/files/danilin-drozhzhin.pdf ) позволили ожидать образование микросфер всех фракций после сжигания угля в объеме до 3,35 -3,8% от объема сжигаемого угля. Методом локализации участка всплытия микросфер бонами и дальнейшим сбором было установлено, что объем всплывшей микросферы после сушки и прокаливания составляет 1,45% (при влажности 0,5%). После установки частей макета на трубе золосброса и дальнейшей обработки водно-зольной смеси в резервуарах под давлением 2 атм путем подачи сжатого воздуха, а затем смеси сжатого воздуха и пара и последующем отстое смеси собрано микросферы всех фракций в среднем 3,4 – 3,6% от объема сжигаемого угля. При этом варьировались параметры скорости нисходящего потока при отстое смеси, а также соотношения сжатый воздух-пар и соотношения расход водно-зольной смеси на конце трубы золосброса – объем резервуара под давлением и величина избыточного давления. Результирующие графики приведены на рисунках 8 – 11.
 
 
Анализ графиков на рисунках 8 – 11 и результатов экспериментов на макете стационарной установки приводит к следующим выводам.
Теоретические расчеты количества образовавшейся микросферы при сжигании угля в котле ТЭС (3,35 – 3,8%) с достаточным приближением совпадают с практическими результатами съема микросферы на стационарной установке (3,4 – 3,6%).
Наибольшее количество съема микросферы на макете обнаружено при избыточном давлении в резервуаре 1 – 2,5 атм (рисунок 8).
Наибольшее количество съема микросферы на макете обнаружено при соотношении воздух-пар 1 : 1 (рисунок 9).
Наибольшее количество съема микросферы на макете обнаружено при соотношении объема секундного расхода потока через трубу к объему резервуара 1 : (240 – 480) (рисунок 10).
Наибольшее количество съема микросферы на макете обнаружено при скорости нисходящего потока 5 – 7 м/час (рисунок 11).
Количество примесей в микросфере с влажностью 0,5% не превышало 1,5%.
 
Химический состав определялся в лаборатории ГРЭС-1
 
SiO2 59%   
AL2 O3 35%   
Fe3 O2 1.4 - 2 %   
CaO 1,9%   
MgO 1%   
K2O+Na2O, не более 1,5  
 
Физические характеристики
Размер                    5 – 500 мкм  
Цвет                       серо-белый
Форма                    сфера
Насыпная плотность   0,35 – 0,6 г/см3
Твердость по Моосу     5 – 7
Точка плавления      1350 – 14000С
Влажность                 0,5 %
РН в воде                    7
 
Полученные характеристики совпадают с характеристиками других исследователей, в частности с паспортом качества на микросферу белую марки «Урал Экибастуз» фирмы INOTECK, полученную из Экибастузского угля (http://aleut-broker.su/tnved-13/kod-tn-vehd-6806209000.html )
 
Экономическая эффективность заявляемого способа и установки для его осуществления неоспоримы по очевидному признаку – круглогодичный и круглосуточный режим работы. 
Первоначальный вклад довольно значительный, но за счет общего объема добычи микросферы рентабельность способа и установки в несколько раз превышает все известные способы. 
Для сравнения: уральские фирмы, добывающие микросферу на Рефтинской ГРЭС заявляют об общей годовой мощности в 5 000 тонн, в то же время на Экибастузской ГРЭС-1, сжигающей примерно в 2 раза меньше угля (из 8 блоков работают 3) на предлагаемой установке можно собрать за год до 40 000 тонн микросферы.
 
Формула изобретения
1.Способ получения микросфер из водно-зольного потока тепловых электростанций гидросепарацией при скорости нисходящего потока 5-7 м/час, съем  микросфер, обезвоживание, сушку и затаривание, отличающийся тем, что  из резервуара накопителя  подают водно-зольный поток на обработку   в закрытых резервуарах под давлением 1-2,5 атм с подачей смеси сжатого воздуха и пара при их соотношении 1:1 в направлении, противоположном нисходящему потоку, после чего в резервуаре отстойнике осуществляют съем микросфер.
2.Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение суммарной секундной подачи смеси сжатого воздуха и пара к объему закрытого резервуара составляет 1: (240 – 480).    
3.Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу водно-зольного потока в емкость накопитель осуществляют непосредственно из труб золопровода ТЭС.
4.Установка для получения микросфер из водно-зольного потока тепловых электростанций гидросепарацией, включающая резервуары, устройства для съема микросфер, их обезвоживания, сушки и затаривания, отличающаяся тем, что  она содержит резервуар накопитель водно-зольного потока, соединенный с закрытым резервуаром, имеющим в его нижней части патрубки подачи воздуха и пара и который связан с резервуаром отстойником для съема микросфер.
5.Установка  по п.4, отличающаяся тем, что резервуар накопитель исходного водно-зольного потока соединен с трубами золопровода ТЭС.
6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что  закрытый резервуар и резервуар отстойник установлены каскадно для  перетекания водно-зольного потока самотеком.
 7.Установка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит несколько параллельных технологических линий, содержащих закрытые резервуары и резервуары отстойники, соединенные с резервуаром накопителем водно-зольного потока.
6.Установка по п.1, отличающаяся тем, что для регулирования объема и скорости истекающего потока из резервуаров на выходе они имеет затворы.
 
Этот проект впервые в Казахстане будет реализован рядом с золохранилищем Астанинской ТЭЦ-2 под руководством автора книги. Проект полностью финансируется польской компанией АО «Eko Export», строительство осуществляет казахстанская компания ТОО «EKO Sphere KZ». 
 
 
           Глава 3.  Устройство стационарных установок по выделению микросферы из водно-зольного потока ТЭС.
 
3.1. Технико-экономическое обоснование применения стационарных установок по выделению микросферы из водно-зольного потока ТЭС.
 
Исходные данные.
Пессимистический вариант.
Минимальное количество микросферы, добываемое на стационарной установке, составляет 1,5% от объема сжигаемого угля.
ТЭС, на которых стоит устанавливать стационарную установку,  должно сжигать не менее 1 000 000 тонн угля.
Количество микросферы, которое можно добыть, составляет 15 000 тонн.
Для такого объема перерабатываемого водно-зольного потока необходимо две технологические линии.
Общая стоимость стационарной установки для минимального объема составляет $3 млн.
Срок строительства до начала эксплуатации составляет 8 месяцев и 4 месяца на отладку техпроцесса. Итого 1 год.
Минимальная продажная цена микросферы на рынке России составляет $350.
Ежегодные материальные затраты составляют 40% от стоимости стационарной установки.
Ежегодный фонд заработной платы составляет $350 000
Годовая реализация составляет $3,5 млн
 
Оптимистический вариант.
 Минимальное количество микросферы, добываемое на стационарной установке, составляет 3,5% от объема сжигаемого угля.
ТЭС, на которых стоит устанавливать стационарную установку,  должно сжигать не менее 2 000 000 тонн угля.
Количество микросферы, которое можно добыть, составляет 70 000 тонн.
Для такого объема перерабатываемого водно-зольного потока необходимо пять технологических линий.
Общая стоимость стационарной установки для максимального объема составляет $10 млн.
Срок строительства до начала эксплуатации составляет 14 месяцев и 6 месяцев на отладку техпроцесса. Итого 20 месяцев.
Минимальная продажная цена микросферы на рынке России составляет $350.
Ежегодные материальные затраты составляют 60% от стоимости стационарной установки.
Ежегодный фонд заработной платы составляет $1,8 млн
Годовая реализация составляет $24,5 млн
 
Для определения количественных характеристик проекта применим риск-анализ методом оценки денежных потоков с определением интегральных показателей [ 20 ]: 
- чистого дисконтированного дохода NPV
 
 
- внутренней нормы рентабельности IRR, т.е значение дисконта  r  при котором
 
 
- относительной прибыльности (дисконтированной рентабельности)
 
 
Кроме того, определим чувствительность и безубыточность проекта.
На основании исходных данных составляется таблица движения денежных потоков, где все параметры представлены в интегрированном виде (таблица 3.1. для пессимистического прогноза и таблица 3.2. для оптимистического прогноза).
Анализ таблицы 3.1. показывает, что при пессимистическом варианте развития событий окупаемость проекта составляет 5 лет с момента начала строительства и еще 1 год для проведения проектных работ и получения разрешения на строительство. Итого 6 лет до начала получения прибыли. Это довольно продолжительный срок. Эксплуатация проекта должна составить не менее 7 лет для того, чтобы полученная прибыль была равна вложенным средствам. При этом чистый дисконтированный доход (NPV) будет равен $1,03 млн. при дисконте равном 0,13. Величина дисконта выбрана как сумма годовой ожидаемой официальной инфляции в 6% и минимального технического риска в 7%. При этом внутренняя норма рентабельности проекта составит  23,75% (таблица 3.3.). Очевидно, что такие показатели не смогут устроить инвестора. В этой ситуации можно предложить осуществить проект за 10 лет, при этом чистый дисконтированный доход (NPV) будет равен $3,86 млн. при дисконте равном 0,13, при этом внутренняя норма рентабельности проекта составит  30% (таблица 3.3.).
 
Точка безубыточности проекта [ 21 ].
Точка безубыточности — минимальный объем производства и реализации продукции, при котором расходы будут компенсированы доходами, а при производстве и реализации каждой последующей единицы продукции предприятие начинает получать прибыль. Точку безубыточности можно определить в единицах продукции, в денежном выражении или с учётом ожидаемого размера прибыли. 
Точка безубыточности в единицах продукции — такое минимальное количество продукции, при котором доход от реализации этой продукции полностью перекрывает все издержки на ее производство.
Сущность маржинального анализа заключается в анализе соотношения объема продаж (выпуска продукции), себестоимости и прибыли на основе прогнозирования уровня этих величин при заданных ограничениях. В его основе лежит деление затрат на переменные и постоянные. На практике набор критериев отнесения статьи к переменной или постоянной части зависит от специфики организации, принятой учетной политики, целей анализа и от профессионализма соответствующего специалиста. 
Основной категорией маржинального анализа является маржинальный доход. Маржинальный доход (прибыль) — это разность между выручкой от реализации (без учета НДС и акцизов) и переменными затратами. Иногда маржинальный доход называют также суммой покрытия — это та часть выручки, которая остается на покрытие постоянных затрат и формирование прибыли. Чем выше уровень маржинального дохода, тем быстрее возмещаются постоянные затраты и организация имеет возможность получать прибыль. 
Маржинальный доход (М) рассчитывается по формуле: 
 
M = S - V
 
где S — выручка от реализации; V — совокупные переменные затраты. 
 
Маржинальный доход можно рассчитать не только на весь объем выпуска в целом, но и на единицу продукции каждого вида (удельный маржинальный доход). 
Экономический смысл этого показателя — прирост прибыли от выпуска каждой дополнительной единицы продукции: 
 
M = (S-V) / Q = p -v
 
где M — удельный маржинальный доход; Q — объем реализации; р — цена единицы продукции; v — переменные затраты на единицу продукции. 
Найденные значения удельных маржинальных доходов для каждого конкретного вида продукции важны для менеджера. Если данный показатель отрицателен, это свидетельствует о том, что выручка от реализации продукта не покрывает даже переменных затрат. Каждая последующая произведенная единица данного вида продукции будет увеличивать общий убыток организации. Если возможности значительного снижения переменных затрат сильно ограничены, то менеджеру следует рассмотреть вопрос о выведении данного товара из ассортимента предлагаемой организацией продукции.
На практике производят более глубокую детализацию переменных затрат на группы переменных производственных, общепроизводственных, общехозяйственных и прочих расходов. Отсюда вытекает необходимость исчисления нескольких показателей маржинального дохода, из анализа которых выносится решение о том, воздействие на какие группы расходов может наиболее заметно отразиться на величине конечного финансового результата. 
Деление затрат на постоянные и переменные, исчисление маржинального дохода позволяют определить влияние объема производства и сбыта на величину прибыли от реализации продукции, работ, услуг и тот объем продаж, начиная с которого предприятие получает прибыль. Делается это на основе анализа модели безубыточности (системы «затраты объем производства прибыль»). 
Модель безубыточности опирается на ряд исходных предположений: 
поведение затрат и выручки можно описать линейной функцией одной переменной - объема выпуска; 
переменные затраты и цены остаются неизменными в течение всего планового периода; 
структура продукции не изменяется в течение планируемого периода; 
поведение постоянных и переменных затрат может быть точно измерено; 
на конец анализируемого периода у предприятия не остается запасов готовой продукции (или они несущественны), т.е. объем продаж соответствует объему производства. 
Точка безубыточности — это объем выпуска, при котором прибыль предприятия равна нулю, т.е. объем, при котором выручка равна суммарным затратам. Иногда ее называют также критическим объемом: ниже этого объема производство становится нерентабельным. 
Алгебраическим методом точка нулевой прибыли рассчитывается исходя из следующей зависимости: 
 
I = S -V - F = (p * Q) - (v * Q) - F = 0
 
где I — величина прибыли; S — выручка; V — совокупные переменные затраты, F — совокупные постоянные затраты 
 
Отсюда находим критический объем: 
 
Q ' = F / (p-v) 
 
где Q ' — точка безубыточности (критический объем в натуральном выражении). 
 
Критический объем производства и реализации продукции можно рассчитать не только в натуральном, но и в стоимостном выражении: 
 
S = F * p /(p - v) = Q' * p
 
где S — критический объем производства и реализации продукции. 
 
Экономический смысл этого показателя — выручка, при которой прибыль равна нулю. Если фактическая выручка предприятия больше критического значения, оно получает прибыль, в противном случае — убыток. 
Приведенные выше формулы расчета критического объема производства и реализации в натуральном и стоимостном выражении справедливы лишь, когда выпускается только один вид продукции или когда структура выпуска фиксирована, т.е. пропорции между различными видами продукции остаются неизменными. Если выпускается несколько видов товара с разными предельными затратами, тогда необходимо учитывать структуру производства (продажи) этих товаров, а также долю постоянных затрат, приходящуюся на конкретный вид продукции. 
 
Точка закрытия предприятия — это объем выпуска, при котором оно становится экономически неэффективным, т.е. при котором выручка равна постоянным затратам: 
 
Q" = F / p
 
где Q" — точка закрытия. 
 
Если фактический объем производства и реализации продукции меньше Q", предприятие не оправдывает своего существования и его следует закрыть. Если же фактический объем производства и реализации продукции больше Q", ему следует продолжать свою деятельность, даже если оно получает убыток. 
 
Еще один аналитический показатель, предназначенный для оценки риска, — «кромка безопасности», т.е. разность между фактическим и критическим объемами выпуска и реализации (в натуральном выражении): 
 
Кб = Оф - Q '
 
где Kб — кромка безопасности; Оф — фактический объем выпуска и реализации продукции. 
 
Полезно рассчитать отношение кромки безопасности к фактическому объему. Эта величина покажет, на сколько процентов может снизиться объем выпуска и реализации, чтобы избежать убытка. 
 
К% = Кб / Qф * 100%, 
 
где К% — отношение кромки безопасности к фактическому объему. 
 
Кромка безопасности характеризует риск предприятия: чем она меньше, тем больше риск того, что фактический объем производства и реализации продукции не достигнет критического уровня Q' и предприятие окажется в зоне убытков. 
 
Данные о величине маржинального дохода и других производных показателей получили довольно широкое распространение для прогнозирования затрат, цены реализации продукции, допустимого удорожания ее себестоимости, оценки эффективности и целесообразности увеличения объема производства, в решении задач типа «производить самим или покупать» и в других расчетах по оптимизации управленческих решений. 
Во многом это объясняется сравнительной простотой, наглядностью и доступностью расчетов точки безубыточности. Вместе с тем необходимо иметь в виду, что формулы модели безубыточности годятся только для тех решений, которые принимаются в пределах приемлемого диапазона цен, затрат и объемов производства и продаж. Вне этого диапазона цена реализации единицы продукции и переменные издержки на единицу продукции уже не считаются постоянными, и любые результаты, полученные без учета таких ограничений, могут привести к неправильным выводам. Наряду с несомненными достоинствами модель безубыточности обладает определенными недостатками, которые связаны, прежде всего, с допусками, заложенными в ее основу. 
 
При расчете точки безубыточности исходят из принципа линейного наращивания объемов производства и продаж без учета возможностей скачка, например, вследствие сезонности выпуска и сбыта. При определении условий достижения безубыточности и построении соответствующих графиков важно правильно задать данные о степени использования производственных мощностей. 
Анализ точки безубыточности служит одним из важных способов решения многих проблем управления, поскольку при комбинированном применении с другими методами анализа его точность вполне достаточна для обоснования управленческих решений в реальной жизни. 
Точка безубыточности определяет, каким должен быть объем продаж для того, чтобы предприятие работало безубыточно, могло покрыть все свои расходы, не получая прибыли. В свою очередь, как с изменением выручки растет прибыль показывает Операционный рычаг (операционный леверидж). 
Для расчета точки безубыточности надо разделить издержки на две составляющие: 
Переменные затраты — возрастают пропорционально увеличению производства (объему реализации товаров). 
Постоянные затраты — не зависят от количества произведенной продукции (реализованных товаров) и от того, растет или падает объем операций. 
Точка безубыточности имеет большое значение в вопросе жизнестойкости компании и ее платежеспособности. Так, степень превышение объемов продаж над точкой безубыточности определяет запас финансовой прочности (запас устойчивости) предприятия. 
Введем обозначения: 
В - выручка от продаж. 
Рн - объем реализации в натуральном выражении. 
Зпер - переменные затраты. 
Зпост - постоянные затраты. 
Ц - цена за шт. 
ЗСпер - средние переменные затраты (на единицу продукции). 
Тбд - точка безубыточности в денежном выражении. 
Тбн - точка безубыточности в натуральном выражении. 
 
Формула расчета точки безубыточности в денежном выражении: 
 
Тбд = В*Зпост/(В - Зпер) 
 
Формула расчета точки безубыточности в натуральном выражении (в штуках продукции или товара): 
 
Тбн = Зпост / (Ц - ЗСпер) 
 
Для полноты анализа необходимо определить точку безубыточности проекта для пессимистического прогноза. Это позволит определить минимальное количество добытой и приготовленной к продаже микросферы, достаточное для того, чтобы проект не был убыточным, т.е. чтобы инвестор смог вернуть свои вложенные в проект инвестиции.
Для этого составляем таблицу 3.5., в которой величина инвестиций постоянная и равна $4,55 млн долларов (4550 тысяч в таблице) согласно исходным данным (общая стоимость + материальные затраты + заработная плата),  а количество микросферы и соответственно выручка от ее продажи есть изменяемая величина.
 
 
Таблица 3.5. График определения точки безубыточности   
для пессимистического прогноза   
  
величина инвестиций кол-во микросферы выручка тыс доллар   
4550 2000 700   
4550 3000 1050   
4550 4000 1400   
4550 5000 1750   
4550 6000 2100   
4550 7000 2450   
4550 8000 2800   
4550 9000 3150   
4550 10000 3500  
Продолжение таблицы 3.5.
 
величина инвестиций кол-во микросферы выручка тыс доллар   
4550 11000 3850   
4550 12000 4200   
4550 13000 4550   
4550 14000 4900  
 
По данным этой таблицы определяем минимальное значение количества микросферы для продажи, при котором выручка от продажи будет незначительно превышать вложенные инвестиции, а для наглядности построим соответствующий график.
 
 
График 3.1.    Количество добываемой микросферы для   
определения точки безубыточности при пессимистическом прогнозе   
реализации проекта. По горизонтальной оси указано количество микросферы   
в тысячах тонн. По вертикальной оси - величина инвестиций в тысячах   
долларов США   
 
 
 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
 
Пересечение прямых линий величины инвестиций и выручки даст точку безубыточности. В нашем случае эта точка соответствует 13000 тонн проданной микросферы.
Точка безубыточности определена нами без учета дисконта проекта. Для анализа с учетом дисконта необходимо внести соответствующие поправки в таблицу 3.1., что вызовет поправки при определении точки безубыточности и т.д., т.е. заработает итерационный процесс. Его сложность определяет его незначительную эффективность.
Предлагается иной путь. Рассмотрим оптимистический прогноз развития проекта, т.е. таблицу движения денежных потоков 3.2. и соответствующую ей таблицу 3.4.  
Анализ таблицы 3.2. показывает, что при оптимистическом варианте развития событий окупаемость проекта составляет 2,5 года с момента начала строительства и еще 1 год для проведения проектных работ и получения разрешения на строительство. Итого 3,5 года до начала получения прибыли. Это не очень продолжительный срок. При эксплуатации проекта не менее 7 лет  чистый дисконтированный доход (NPV) будет равен $25,8 млн. при дисконте равном 0,13. Величина дисконта выбрана как сумма годовой ожидаемой официальной инфляции в 6% и минимального технического риска в 7%. При этом внутренняя норма рентабельности проекта составит  76,5% (таблица 3.4.).
При первоначальных инвестициях в $16,35 млн через 8 лет инвестор не только вернет вложенные средства, но и получит чистую распределяемую прибыль в размере $32,65 млн. Таким образом, суммарный коэффициент эффективности инвестиций равен 200%, или 25% среднегодовой коэффициент, с учетом неработающих двух лет (год на проектирование и год на строительство). Это очень высокий коэффициент эффективности инвестиций в развивающийся с нуля бизнес.
Для полноты анализа необходимо определить точку безубыточности проекта для оптимистического прогноза. Это позволит определить достаточное количество добытой и приготовленной к продаже микросферы для того, чтобы проект был высокоэффективным. Для этого составляем таблицу 3.6., в которой величина инвестиций постоянная и равна $17,8 млн долларов  согласно исходным данным (общая стоимость + материальные затраты + заработная плата),  а количество микросферы и соответственно выручка от ее продажи есть изменяемая величина.
 
 
Таблица 3.6. График определения точки безубыточности   
для оптимистического прогноза   
  
величина инвестиций кол-во микросферы выручка тысяч доллар   
17800 5000 1750   
17800 10000 3500   
17800 15000 5250   
17800 20000 7000   
17800 25000 8750   
17800 30000 10500   
17800 35000 12250   
17800 40000 14000   
17800 45000 15750   
17800 50000 17500   
17800 55000 19250   
17800 60000 21000   
17800 65000 22750   
17800 70000 24500  
 
По данным этой таблицы определяем значение количества микросферы для продажи, при котором выручка от продажи будет незначительно превышать вложенные инвестиции, а для наглядности построим соответствующий график 3.2.
Пересечение прямых линий величины инвестиций и выручки даст точку безубыточности. В нашем случае эта точка соответствует 55000 тонн проданной микросферы.
Точка безубыточности определена нами без учета дисконта проекта, но при этом результаты анализа соответствуют максимальным экономическим показателям.
Зная пессимистический и оптимистический варианты развития событий при реализации проекта можно высказать следующее предположение:
Наиболее рациональным следует считать строительство стационарной установки по сбору микросферы мощностью от 20000 до 30000 тонн микросферы с характеристиками, соответствующими продаже по цене 350 долларов за тонну.
 
 
 
График 3.2.    Количество добываемой микросферы для   
определения точки безубыточности при оптимистическом прогнозе   
реализации проекта. По горизонтальной оси указано количество микросферы   
в тысячах тонн. По вертикальной оси - величина инвестиций в тысячах   
долларов США   
 
 
 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
 
 
Проведенный анализ будет неполным, если не определить чувствительность проекта к изменению основных параметров.
Чувствительность проекта [22].
Цель анализа чувствительности проекта - определить степень влияния отдельных варьирующих факторов на его финансовые показатели (прежде всего на денежные потоки). Данный анализ осуществляют на этапе планирования, когда необходимо принять решение относительно основных параметров проекта. Эти параметры оценивают с точки зрения риска и их влияния на реализуемость проекта. 
Для осуществления анализа чувствительности используют метод имитационного моделирования. В состав переменных факторов включают: 
объем продаж после ввода в эксплуатацию объекта;
цену продукции (услуги);
темп инфляции;
необходимый объем капиталовложений;
переменные издержки на выпуск продукции (услуг);
постоянные издержки;
ставку процента за банковский кредит;
потребность в оборотном капитале;
чистый приведенный эффект (NPV) и др.
Анализ чувствительности начинают с характеристики параметров внешней среды: 
прогноза налогообложения;
темпа инфляции;
учетной ставки Национального Банка РК;
изменения обменного курса национальной валюты и пр.
Эти параметры не могут быть изменены производством принятия управленческих решений. В процессе анализа чувствительности вначале определяют «базовый» вариант, при котором все исследуемые факторы имеют свои первоначальные значения. Только после этого значение одного из факторов варьируют (изменяют) в определенном интервале при фиксированных значениях остальных параметров. При этом оценку чувствительности начинают с наиболее важных факторов, задавая определенные ограничения варьирующим показателям. Эти ограничения соответствуют пессимистическому и оптимистическому сценариям. В заключение оценивают влияние этих изменений на показатель эффективности проекта. 
Показатель чувствительности устанавливают как отношение процентного изменения критерия - выбранного показателя эффективности инвестиций (относительно базового варианта) к изменению значения фактора на 1%. Таким способом определяют показатели чувствительности по каждому из варьирующих факторов. 
С помощью анализа чувствительности на базе полученных данных можно установить наиболее важные с точки зрения проектного риска факторы, а также разработать наиболее эффективную стратегию реализации проекта. Например, если цена продукта оказалась критическим фактором, то следует усилить маркетинговые исследования или пересмотреть инвестиционные затраты, чтобы снизить стоимость проекта. Если проведенный количественный анализ рисков проекта показывает его высокую чувствительность к изменению объема производства, то следует уделить внимание мерам по повышению производительности труда персонала предприятия. 
Основным недостатком метода анализа чувствительности является его однофакторность, т. е. ориентация на изменение только одного фактора проекта, что приводит к недоучету возможной связи между отдельными факторами (корреляции между ними). Устранить данный недостаток позволяет метод анализа сценариев, который включает в себя учет одновременного параллельного влияния ряда факторов на уровень проектного риска. 
 
На основании имеющихся данных о притоках и оттоках в проекте составляем таблицу 3.7. для определения чувствительности проекта к изменению цены продукта и суммарного оттока.
 
 
Определение чувствительности проекта к изменению параметров   
Оптимистический прогноз Таблица 3.7.   
  
год К цена матер затрат приток диск приток отток диск отток NPV   
1 0,6 350 6000 0 11998 10617,699   
2 0,6 350 6000 10500 8223,040175 9660 7565,197   
3 0,6 350 6000 13125 9096,28338 10510 7283,9572   
4 0,6 350 6000 13125 8049,808301 10 498 6438,62   
5 0,6 350 6000 13125 7123,72416 10 486 5691,3807   
6 0,6 350 6000 13125 6304,180673 10 474 5030,8563   
7 0,6 350 6000 13125 5578,920949 10 462 4446,9845 -2698,74   
1 0,7 350 6000 0 11998 10617,699   
2 0,7 350 6000 12250 9593,546871 9660 7565,197   
3 0,7 350 6000 15312,5 10612,33061 10510 7283,9572   
4 0,7 350 6000 15312,5 9391,443018 10 498 6438,62   
5 0,7 350 6000 15312,5 8311,01152 10 486 5691,3807   
6 0,7 350 6000 15312,5 7354,877451 10 474 5030,8563   
7 0,7 350 6000 15312,5 6508,741107 10 462 4446,9845 4697,256   
1 1,1 350 6000 0 11998 10617,699   
2 1,1 350 6000 21560 16884,64249 9660 7565,197   
3 1,1 350 6000 26950 18677,70187 10510 7283,9572   
4 1,1 350 6000 26950 16528,93971 10 498 6438,62   
5 1,1 350 6000 26950 14627,38028 10 486 5691,3807   
6 1,1 350 6000 26950 12944,58431 10 474 5030,8563   
7 1,1 350 6000 26950 11455,38435 10 462 4446,9845 44043,94   
1 1 350 6000 0 11998 10617,699   
2 1 350 6000 17500 13705,06696 9660 7565,197   
3 1 350 6000 21875 15160,4723 10510 7283,9572   
4 1 350 6000 21875 13416,34717 10 498 6438,62   
5 1 350 6000 21875 11872,8736 10 486 5691,3807   
6 1 350 6000 21875 10506,96779 10 474 5030,8563   
7 1 350 6000 21875 9298,201582 10 462 4446,9845 26885,23  
 
 
  
1 0,6 350 6000 0 11998 10617,699   
2 0,6 350 6000 17500 13705,06696 5796 4539,1182   
3 0,6 350 6000 21875 15160,4723 6306 4370,3743   
4 0,6 350 6000 21875 13416,34717 6298,8 3863,172   
5 0,6 350 6000 21875 11872,8736 6291,6 3414,8284   
6 0,6 350 6000 21875 10506,96779 6284,4 3018,5138   
7 0,6 350 6000 21875 9298,201582 6277,2 2668,1907 41468,03   
1 0,7 350 6000 0 11998 10617,699   
2 0,7 350 6000 17500 13705,06696 6762 5295,6379   
3 0,7 350 6000 21875 15160,4723 7357 5098,77   
4 0,7 350 6000 21875 13416,34717 7348,6 4507,034   
5 0,7 350 6000 21875 11872,8736 7340,2 3983,9665   
6 0,7 350 6000 21875 10506,96779 7331,8 3521,5994   
7 0,7 350 6000 21875 9298,201582 7323,4 3112,8891 37822,33   
1 1,8 350 6000 0 11998 10617,699   
2 1,8 350 6000 17500 13705,06696 17388 13617,355   
3 1,8 350 6000 21875 15160,4723 18918 13111,123   
4 1,8 350 6000 21875 13416,34717 18896 11589,516   
5 1,8 350 6000 21875 11872,8736 18875 10244,485   
6 1,8 350 6000 21875 10506,96779 18853 9055,5413   
7 1,8 350 6000 21875 9298,201582 18832 8004,572 -2280,36  
 
По результатам этой таблицы строим соответствующие графики.
 
График чувствительности   
  
измен цены NPV   
0,6 -2699   
0,7 4697   
1 26885   
1,1 44044   
  
измен затрат NPV   
0,6 41468   
0,7 37822   
1 26885   
1,4 12303   
1,8 -2280  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рис. 3.3. График изменения чувствительности проекта к изменению цены на продукт.
 
 
 
Рис. 3.4. График изменения чувствительности проекта к изменению суммарных затрат.
 
 
 
Анализ таблицы и графиков показывает, что проект выдерживает уменьшение на 35% цены на продукт и является устойчивым и прибыльным при уменьшении цены на продукт на 30 %.  Вместе с тем, проект выдерживает увеличение суммарных затрат на 75% и является устойчивым и прибыльным при увеличении суммарных затрат на 50%.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.2. Обзор теоретически предлагаемых конструкций для выделения микросферы
 

Вернуться назад

Комментарии

Оставить комментарий