Artur SZYSZKA Mechaniczne oczyszczanie szlamów w wyrobiskach

WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
Artykuł promocyjny
Mat. Symp. str. 325 – 332
Artur SZYSZKA
„SIGMA” S.A., Jastków
Mechaniczne oczyszczanie szlamów w wyrobiskach kopalnianych
Streszczenie
Ciągły rozwój techniki stawia przed konstruktorami wiele zadań związanych z budową
urządzeń, które w jak największym stopniu zapewnią bezpieczeństwo prowadzonych prac oraz
sprawią ograniczenie konieczności angażowania do tych prac zasobów ludzkich. Przykładem
właśnie takich prac jest oczyszczanie np. wyrobisk kopalnianych z zalegających w nich
szlamów. Rozwiązaniem na miarę oczekiwań w tej dziedzinie wydaje się być Urządzenie
Separacyjno – Odwadniające USO – SIGMA.
1. Wstęp
Wszędzie tam, gdzie człowiek prowadzi swoją działalność, istnieje potrzeba dostępu do
wody. Woda ta wykorzystywana jest, obok potrzeb czysto bytowych, również do wielu procesów technologicznych. W obu tych przypadkach użycie tejże wody wiąże się z jej zanieczyszczaniem, do którego należy między innymi wymieszanie z różnego rodzaju cząstkami stałymi.
Cząstkami tymi mogą być:
a) w przemyśle wydobywczym:
– okruchy skał,
– drobiny węgla, bądź innych minerałów.
b) w przemyśle spożywczym:
– cząstki organiczne,
– cząsteczki gruntu.
c) w codziennym życiu:
– cząstki organiczne.
Podobnych przykładów można mnożyć, jednakże faktem jest, że dbając o środowisko
naturalne, dąży się do oczyszczania i powtórnego wykorzystywania raz użytej wody. W tym
celu stosuje się różnego rodzaju oczyszczalnie wraz z pracującymi w nich urządzeniami.
Firma „SIGMA” podjęła temat zaprojektowania urządzenia, które wspomagałoby pracę
przy takim właśnie uzdatnianiu wody.
2. Urządzenie Separacyjno-Odwadniające USO-SIGMA
2.1. Budowa urządzenia (rys. 2.1)
Wirówka z układem sitowym, stanowiąca główny element urządzenia, odpowiedzialna jest
za mechaniczne oddzielenie cząstek stałych i wody z dostarczonego szlamu oraz
325
A. SZYSZKA – Mechaniczne oczyszczanie szlamów w wyrobiskach kopalnianych
____________________________________________________________________________
wytransportowanie ich na zewnątrz. Dzięki odpowiedni ukształtowanym króćcom, które
posiadają kołnierze przyłączeniowe istnieje możliwość jej współpracy z innymi urządzeniami
transportu wody (jak rurociągi, przepompownie, ścieki itp.) lub transportu zanieczyszczeń (jak
wozy kopalniane, taśmociągi itp.).
Układ napędowy, składający się z silnika elektrycznego, sprzęgła, układu miękkiego
rozruchu oraz przekładni, odpowiada za wprawienie układu separacyjnego w ruch wirowy oraz
rozdzielenie momentu obrotowego pomiędzy obracające się sito oraz wał ślimakowy,
wygarniający osuszone cząstki stałe.
Rama nośna stanowi element łączący współpracujące elementy urządzenia.
Układ oczyszczania sita, w którego skład wchodzi pompa wodna wysokociśnieniowa
(ciśnienie pracy 80 – 100 bar) odpowiada za oczyszczanie szczelin sita z zalegających w nich
osuszanych cząstek stałych.
Układ podawania szlamu służy do pobrania zawiesiny z miejsca jej zalegania i przetransportowanie jej do wirówki.
2.2. Zasada działania urządzenia
Zasada działania Urządzenia Separacyjno-Odwadniającego USO-SIGMA polega na
wprowadzeniu osiowo do wirówki zawiesiny, która podawana jest przy pomocy pompy
szlamowej. W zawiesinie tej znajdują się cząstki o wielkościach od 0 – 20 mm. Zawiesina
wprowadzona w ruch wirowy odrzucana jest na wewnętrzną ściankę obracającego się sita,
gdzie poddana jest odsiewaniu. Oczyszczona woda odprowadzana jest do komory wodnej,
a dalej do rurociągu, czy też do kanału odpływowego lub bezpośrednio do zbiornika wodnego
(np. odstojnika), natomiast osuszone cząstki transportowane są wzdłuż sita i wyrzucane do
komory zanieczyszczeń, skąd dalej wyrzucane są na zewnątrz urządzenia (np. do wozów
jezdnych, na taśmę lub rynny urządzenia odstawczego). Taki sposób separacji pozwala
oczyścić wodę z cząstek stałych nawet w ok. 80 – 90%.
Tak oczyszczona woda może być poddana dalszemu procesowi oczyszczania lub od razu
powtórnie wykorzystana (w zależności od potrzeb dokładności oczyszczenia).
2.3. Parametry urządzenia
Podstawowe parametry Urządzenia Separacyjno – Odwadniającego USO – SIGMA:
wielkość szczeliny sita
– 0,15 mm,
wydajność urządzenia
– 60 m3/h,
gabaryty urządzenia
– 1300 x 1000 x 2800 mm,
moc napędu urządzenia
– 30 kW.
Dobór parametrów w procesie projektowania podyktowany był pewnymi założeniami
związanymi z warunkami występującymi w wyrobiskach kopalnianych, gdzie pierwotnie
przewidziane było to urządzenie.
–
–
–
–
2.4. Możliwe konfiguracje
Ze względu na swoją mobilność oraz szerokie zastosowanie, Urządzenie Separacyjno –
Odwadniające USO – SIGMA, może być wkomponowane niemal w każdy układ związany
z oczyszczaniem wody z cząstek stałych.
____________________________________________________________________________
326
WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
a)
b)
2
1
3
4
5
Rys. 2.1. Urządzenie Separacyjno-Odwadniające USO – SIGMA – budowa
a) widok ogólny, b) podstawowe elementy
1 – wirówka z układem sitowym, 2 – układ napędowy, 3 – rama nośna,
4 – układ oczyszczania sita, 5 – układ podawania szlamu
Fig. 2.1. General structure of USO – SIGMA
327
A. SZYSZKA – Mechaniczne oczyszczanie szlamów w wyrobiskach kopalnianych
____________________________________________________________________________
a)
Dopływ szlamu
Odpływ wody oczyszczonej
Wysyp osuszonych cząstek stałych
b)
Rys. 2.2. Urządzenie Separacyjno-Odwadniające USO – SIGMA – zasada działania
a) widok zewnętrzny, b) przepływ medium
Fig. 2.2. Principle of operation of USO – SIGMA
____________________________________________________________________________
328
WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
Na poniższych rysunkach przedstawione zostały przykładowe układy konfiguracji
w odniesieniu do potrzeb górnictwa (rys. 2.3, rys. 2.4, rys. 2.5, rys. 2.6).
Rys. 2.3. Układ pracy z wysypem cząstek stałych do wozu kopalnianego
Fig. 2.3. Work system with dumping of solid parts to mining car
Rys. 2.4. Układ pracy z wysypem cząstek stałych na przenośnik taśmowy
Fig. 2.4. Work system with dumping of solid parts to belt conveyor
329
A. SZYSZKA – Mechaniczne oczyszczanie szlamów w wyrobiskach kopalnianych
____________________________________________________________________________
Rys. 2.5. Układ pracy z wysypem cząstek stałych na przenośnik zgrzebłowy
Fig. 2.5. Work system with dumping of solid parts to stage loader
Rys. 2.6. Układ pracy z odbiorem cząstek stałych za pomocą ładowarki
Fig. 2.6. Work system with receipt solid parts by loading machine
3. Dotychczasowe zastosowania i uzyskane efekty
Dotychczas Urządzenie Separacyjno – Odwadniające zostało zastosowane i poddane
próbom ruchowym na KWK „Zofiówka” w miejscowości Jastrzębie Zdrój (okres prób ok. 6
____________________________________________________________________________
330
WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
m-cy), KWK „Budryk” w miejscowości Ornontowice (okres prób ok. 1 m-ca) oraz KWK
„Knurów” w miejscowości Knurów (okres prób ok. 1 m-ca).
Zastosowanie tego urządzenia dało następujące efekty:
1) Ograniczenie liczby pracowników wykonujących prace przy oczyszczaniu chodnika
wodnego (dotychczas prace te wykonywało 4 – 5 robotników, z USO – SIGMA – 1 – 2 –
rys. 3.1).
Dotychczas
Przy zastosowaniu USO-SIGMA
Rys. 3.1. Ograniczenie ilości pracowników
Fig. 3.1. Retrenchment of amount of employee
2) Zwiększenie wydajności pracy (dotychczas wydajność pracy wynosiła 1 wóz kopalniany na
1 godzinę, przy czteroosobowej obsłudze, rys. 3.2).
Rys. 3.2. Zwiększenie wydajności
Fig. 3.2. Increase of output productivity
3) Zwiększenie żywotności chodników wodnych (urządzenie zabudowane na wlocie do
chodnika wodnego odwirowywało szlam spływający do chodników osadczych; dzięki
urządzeniu USO-SIGMA czas używania chodnika, do momentu, gdy konieczne jest jego
oczyszczanie, wydłużył się ponad dwukrotnie).
4) Zwiększenie bezpieczeństwa pracy (brak konieczności przebywania ludzi w bezpośredniej
bliskości miejsca poboru szlamu, gdzie występować może atmosfera z gazami trującymi
lub atmosfera beztlenowa).
331
A. SZYSZKA – Mechaniczne oczyszczanie szlamów w wyrobiskach kopalnianych
____________________________________________________________________________
5) Niższe koszty prowadzenia prac.
Rys. 3.3. Zwiększenie bezpieczeństwa
Fig. 3.3 Increase of safety
4. Zalety Urządzenia Separacyjno – Odwadniającego USO – SIGMA
1) Szeroka możliwość konfigurowania ciągów technologicznych.
2) Ograniczenie konieczności angażowania do prac dużej ilości pracowników, lub też
całkowite wyeliminowanie ludzi, szczególnie w przypadku odszlamiania miejsc z atmosferą beztlenową, czy też z gazami trującymi.
3) Skrócenie czasu prowadzenia prac związanych z odszlamianiem ręcznym.
4) Możliwość automatyzacji procesu.
5) Możliwość adaptacji do już istniejących systemów oczyszczania.
6) Wydłużenie czasu eksploatacji rurociągów, zbiorników wodnych itd., ze względu na
znaczne ograniczenie ciał stałych w zawiesinie.
5. Podsumowanie
Wszędzie tam, gdzie tylko jest to możliwe, należy robić wszystko, aby poprawiać
bezpieczeństwo pracy ludzi oraz zalecane jest, aby poprawiać komfort ich pracy. W tym celu
tworzone są urządzenia, które w pewnych trudnych warunkach mogą zastąpić człowieka.
W życiu codziennym można było usłyszeć o przypadkach zatruć podczas prac związanych
z oczyszczaniem miejsc zalegania szlamu, wokół którego wytworzyła się atmosfera
beztlenowa. Dlatego też wydaje się koniecznym wdrażanie takich urządzeń jak np. Urządzenie
Separacyjno Odwadniające USO-SIGMA.
Mechanical clean-up of slime in mine working
Continuous development of technology puts in front of engineers many tasks related with
machine construction, which will provide the biggest degree of safety and they will cause
limitation of becoming involved in this work of human resources. Clean-up of mine working
is an example of such task. Solution on measure of expectation is our device USO SIGMA.
Przekazano: 30 marca 2005 r.
____________________________________________________________________________
332