Введение 7
Глава 1. Анализ и оценка горнодобывающего и перерабатывающего оборудования 8
1.1. Актуальность повышения качества товарной угольной продукции 8
1.2. Анализ горнодобывающего оборудования 8
1.3. Анализ выемочно-транспортирующих машин 12
1.4. Анализ перерабатывающего оборудования 14
Глава 2. Анализ и оценка сортирующих устройств 19
2.1. Неподвижные сортирующие устройства 21
2.2. Подвижные сортирующие устройства 23
2.3. Другие устройства 43
Глава 3. Математическая модель работы струнного грохота 49
3.1. Характеристика сортируемого материала 49
3.2. Конструкция струнного грохота 50
Глава 4. Экономическая часть 57
4.1. Капитальные затраты 57
4.1.1. Загрузочный бункер 57
4.1.2. Передняя стенка 59
4.1.3. Просеивающие секции ..59
4.1.4. Ворошители с осями 64
4.1.5. Приемные бункеры 69
4.1.6. Комплектующие 73
4.1.7. Жестяные кожухи 73
4.1.8. Фонд заработной платы рабочих, изготавливающих грохот 76
4.2. Эксплуатационные затраты ..78
Глава 5. Безопасность жизнедеятельности и охрана труда 84
5.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов 84
5.1.1. Шум 84
5.1.2. Вибрация 85
5.1.3. Запыленность 87
5.2. Мероприятия по снижению воздействия вредных факторов 87
5.2.1. Шум 87
5.2.2. Вибрация 89
5.2.2.1. Способы защиты от вибрации и профилактика вибрационной болезни 89
5.2.2.2. Гигиеническое нормирование вибрации 89
5.2.3. Запыленность 90
5.3. Освещение 91
5.4. Противопожарная профилактика 91
Заключение 95
Список использованных источников 97
Задача обеспечения топливом и энергией страны является одной из самых важных, и уголь, благодаря относительно невысокой стоимости и устойчивости цен по сравнению с природным газом и нефтью, а также обширной ресурсной базе, позволит ее решить. При этом уголь является самым распространенным теплоэнергетическим ресурсом в мире и по объемам превосходит все остальные виды ископаемого топлива, что в долгосрочной перспективе и делает его самым дешевым и востребованным ресурсом. Большое значение для каждой страны имеет развитие угольной промышленности и увеличение объемов добычи угля, потребителями которого являются различные отрасли: теплоэнергетика, металлургия, машиностроение, жилищно-бытовой сектор и др.
Добываемый рядовой уголь перед отправкой потребителям необходимо переработать, так как сжигание низкосортного угля не столь эффективно, как сортового, который обладает значительными преимуществами: меньшей зольностью, меньшим содержанием инородных тел и пониженным содержанием общей влаги. Для сортировки и разделения угля на фракции по крупности частиц (кусков) применяют различные типы грохотов, которые являются незаменимым оборудованием на обогатительных фабриках, а также входят в состав дробильно-сортировочных комплексов.
Возрастающая роль угля как одного из основных энергоносителей, а так¬же рост его потребления привели к необходимости пересмотра всех сортирующих устройств с целью выбора и создания оптимального и высокоэффективного оборудования, позволяющего отсортировать рядовой уголь, затрачивая при этом минимум энергии и обеспечивая требуемую производительность.
По результатам проведенного анализа различных устройств был предложен инновационный струнный грохот для сортировки угля, конструктивное исполнение которого позволяет устранить недостатки используемых грохотов (ГИЛ, ГИСЛ и др.), не затрачивая при этом электроэнергию и тем самым обеспечивая получение сортового угля с более низкой стоимостью.
Выполненные исследования являются законченной научно-квалификационной работой, в которой решена актуальная научная и практическая задача по обоснованию параметров струнного грохота для сортировки уг¬ля, выбору оптимальных значений основных параметров и разработке действующей модели.
Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:
1. Составленная классификация сортирующих устройств дает возможность оценить современное состояние и перспективы развития данного вида горной техники и возможность их применения для сортировки углей. Анализ известных грохотов и других сортировочных механизмов позволил разработать новые технические устройства для сортировки угля, по одному из которых получен патент РФ, а другой в настоящее время патентуется в патентном ведомстве России. Для сортировки угля наиболее перспективным является применение струнного грохота, который обладает значительными преимуществами перед другими моделями сортирующих устройств.
2. Определены основные параметры струнного грохота: пропускная способность бункера; габариты грохота; производительность грохота; длина передней стенки; ширина передней стенки; угол наклона передней стенки; длина просеивающих секций; ширина просеивающих секций; угол наклона просеивающих секций; диаметр канатов (струн); натяжное усилие канатов (струн); количество рядов ворошителей на просеивающей секции; количество лопаток ворошителя; длина лопатки ворошителя; расстояние между ворошителями по длине просеивающей секции; расстояние от оси ворошителя до струн просеивающей секции; величина выступа лопатки ворошителя над просеивающей секцией.
3. Установлены зависимости параметров струнного грохота: пропускной способности загрузочного бункера от площади выпускного отверстия; скорости движения сортируемого материала от углов наклона просеивающих секций и передней стенки; количества лопаток ворошителя от гранулометрического состава сортируемого материала; расстояния от оси ворошителя до струн просеивающей секции от гранулометрического состава сортируемого материала; производительности грохота от длины просеивающих секций; диаметра канатов (струн) от силы тяжести сортируемого материала; срока службы струн от абразивности сортируемого материала.
4. Рассчитаны и указаны диапазоны изменения основных параметров для получения требуемой производительности.
5. Проведенный расчет основных параметров струнного грохота с производительностью Q= 100 м3/ч показал, что по сравнению с грохотами ГИЛ-43 и ГИСЛ-32 равной производительности, СГ обеспечивает снижение массы и ширины. Проведенный расчет основных параметров струнного грохота с производительностью Q= 450 м3/ч показал, что по сравнению с грохотами ГИЛ-63 и ГИСЛ-72 равной производительности, СГ также обеспечивает снижение массы и ширины. При этом в конструкции струнного грохота отсутствует электродвигатель, что значительно снижает затраты на эксплуатацию.
6. Разработана действующая модель струнного грохота и проведен контрольный рассев сортируемого материала. Эффективность сортировки модели СГ по результатам экспериментов составила 81,62-98,49%.
7. Рассчитаны основные экономические показатели струнного грохота и проведено их сравнение с грохотами ГИЛ и ГИСЛ, по результатам которых можно сказать о экономической выгоде СГ по сравнению с другими моделями грохотов. Эксплуатационные затраты для работы СГ на 9,91-11,34% меньше, чем для работы ГИЛ, и на 29,92-36,1% меньше, чем для работы ГИСЛ. Цена использования СГ на 13,66-15,37% меньше, чем ГИЛ, и на 38,04-44,5% меньше, чем ГИСЛ.
1. BP Statistical Review of World Energy 2014 [электронный ресурс] :
bp.com /интернет-изд. -Режим доступа:
http://www.bp.com/en/global/corporate/about-bp/energy-economics/statistical- review-of-world-energy.html.
2. Россия в мировой угольной промышленности [электронный ресурс] :
электрон. журн. 2007. №4.- Режим доступа: http://www.mining-
media.ru/ru/article/ekonomic/942-rossiya-v-mirovoj-ugolnoj-promyshlennosti.
3. Состояние мировой энергетики на рубеже 2013 года [электронный ресурс] : http://burneft.ru/ Иванов, А. // журнал «Бурение и нефть». - Режим доступа: http://burneft.ru/archive/issues/2013-01/1.
4. Соколов, А. Н. Обеспеченность запасами, добыча и потребление угле-родных ископаемых в мире и России / А.Н. Соколов // Журнал «Нефтегазовое дело». - 2011. - №5. - С. 400-414.
5. Мировые тренды на угольном рынке [электронный ресурс] : rosugol.ru/ информационное агентство. - Режим доступа: http://tk-sever.tiu.ru/a137857- mirovye-trendy-ugolnom.html.
6. Мировая угольная промышленность [электронный ресурс] : rb.ru/ ежедн. интернет-изд. - Режим доступа: http://www.rb.ru/inform/65017.html.
7. Пат. 2118207 РФ, МПК В07В1/12, B01D39/10. Щелевое сито / И. К. Ла-зарев ; заявитель и патентообладатель И. К. Лазарев. - № 97107361/03 ; заявл. 06.05.97 ; опубл. 27.08.98.
8. Пат. 2127641 РФ, МПК В07В1/12, B07B1/46. Решето / Э. М. Беланов, С. Б. Домбровский, Ю. А. Овчаренков, Н. Е. Сунцов ; заявители и патентообладатели Э. М. Беланов, С. Б. Домбровский, Ю. А. Овчаренков, Н. Е. Сунцов. - № 97112285/03 ; заявл. 24.07.97 ; опубл. 20.03.99.
9. Пат. 103056 СССР, МПК В07В1/12. Сепаратор гравитационный / Е. В. Донат ; заявитель и патентообладатель Е. В. Донат. - № 9865452134 ; заявл. 10.02.55 ; опубл. 01.01.56.
10. Сепаратор [электронный ресурс] : mining-enc.ru/ горная энциклопедия онлайн. - Режим доступа: http://www.mining-enc.ru/s/separator/.
11. Пат. 2541350 РФ, МПК В07В1/06, В07В1/12, В07В1/46. Струнный грохот / И. С. Плотников, И. И. Демченко, Н. А. Братухина ; заявители И. С. Плотников, И. И. Демченко, Н. А. Братухина ; патентообладатель ФГАОУ ВПО «СФУ», ИГДГиГ. - № 2013155328/03 ; заявл. 12.12.13 ; опубл. 10.02.15 г.
12. Пат. 2407600 РФ, МПК В07В1/40, В07В13/00. Вибрационный классификатор / В. А. Арсентьев, И. И. Блехман, Л. А. Вайсберг и др. ; заявитель и патентообладатель ОАО НПК «Механобртехника». - № 2009130426/03 ; заявл. 07.08.09 ; опубл. 27.12.10.
13. Пат. 2234982 РФ, МПК В07В1/28, В03В5/70, В03В5/02. Грохот- концентратор / М. Н. Злобин, Е. М. Злобин, А. М. Злобин ; заявители и патентообладатели М. Н. Злобин, Е. М. Злобин, А. М. Злобин. - № 2002106305/03 ; заявл. 11.03.02 ; опубл. 27.08.04.
14. Пат. 2118774 РФ, МПК В07В1/14, F27B21/02. Роликовый грохот / Л. К. Кокорин, Ю. А. Литвинов, Ю. Д. Флягин ; заявитель и патентообладатель ОАО «УЗТМ». - № 96109401/02 ; заявл. 06.05.96 ; опубл. 10.09.98.
15. Пат. 2101098 РФ, МПК В07В1/14. Устройство для разделения потока материалов на размерные фракции / В. С. Киров, Ф. В. Климов, Н. В. Иванов ; заявитель и патентообладатель Пермская гос. с.-х. акад. им. Д. Н. Прянишнико-ва. - № 94000620/03 ; заявл. 10.01.94 ; опубл. 10.01.98.
16. Пат. 2043172 РФ, МПК В07В1/18, В07В1/22. Барабанный грохот / Г. П. Хабло, Е. Ф. Чижик ; заявители АО «Механобр-Техника», Днепропетровский филиал «Механобр-Полимет» ; патентообладатель Совместное научно- произв. малое предприятие «Механобр-Полимет». - № 5008593/03 ; заявл. 01.07.91 ; опубл. 10.09.95.
17. Пат. 2352405 РФ, МПК В07В1/18. Эллиптический грохот / А. Ю. Марченко, Г. В. Серга ; заявители А. Ю. Марченко, Г. В. Серга ; патентообладатель ФГОУ ВПО Кубанский гос. аграрный ун-т. - № 2007142897/03 ; заявл. 19.11.07 ; опубл. 20.04.09.
18. Пат. 116373 РФ, МПК В07В1/18. Барабанный грохот с магнитной системой / П. В. Маляров, И. Н. Манака, Г. Э. Вардапетян ; заявители и патентообладатели П. В. Маляров, И. Н. Манака, Г. Э. Вардапетян. - № 2012100773/03 ; заявл. 11.01.12 ; опубл. 27.05.12.
19. Пат. 2170626 РФ, МПК В07В1/08. Центробежный классификатор / С.B.Мерчалов, Ю. Н. Баранов, М. Э. Мерчалова ; заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. аграрный ун-т им. К. Д. Глинки. - № 2000110478/03 ; заявл. 24.04.00 ; опубл. 20.07.01.
20. Пат. 64106 РФ, МПК В07В1/08. Центробежный грохот / А. И. Матвеев, Д. М. Гаврильев, И. Ф. Лебедев, А. Н. Григорьев ; заявители А. И. Матвеев, Д. М. Гаврильев, И. Ф. Лебедев, А. Н. Григорьев ; патентообладатель Ин-т горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН. - № 2005123744/03 ; заявл. 26.07.05 ; опубл. 27.06.07.
21. Пат. 2044443 РФ, МПК В07В1/10, A01D33/08. Сепарирующий транспортер / Н. И. Русских ; заявитель и патентообладатель Н. И. Русских. - № 5047566/15 ; заявл. 07.04.92 ; опубл. 27.09.95.
22. Пат. 2142346 РФ, МПК В07В1/10. Ленточный грохот / Ю. В. Нарижняк ; заявитель и патентообладатель Ю. В. Нарижняк. - № 97119004/03 ; заявл. 31.10.97 ; опубл. 10.12.99.
23. Пат. 2189868 РФ, МПК В07В1/10. Разделительное устройство / А. Х. Оризанд ; заявитель и патентообладатель Б. В. Панневис. - № 97117930/03 ; заявл. 29.10.97 ; опубл. 27.09.02.
24. Пат. 2148440 РФ, МПК В07В1/10. Сепаратор сыпучих материалов / С.
C. Ямпилов, Ю. Ж. Дондоков ; заявитель и патентообладатель Восточно-Сибирский гос. технологический ун-т. - № 98114357/03 ; заявл. 28.07.98 ; опубл. 10.05.00.
25. Пат. 2535550 РФ, МПК B07B1/10, B07B1/12. Грохот с канатным движущимся полем / И. И. Демченко, И. С. Плотников ; заявители И. И. Демченко, И. С. Плотников ; патентообладатель ФГАОУ ВПО «СФУ», ИГДГиГ. - № 2013135929/03 ; заявл. 30.07.13 ; опубл. 20.12.14.
26. Пат. 128522 РФ, МПК В07В1/16. Мобильный валковый грохот / В. В. Клочай ; заявитель В. В. Клочай ; патентообладатель ЗАО «Автокомпозит» ; заявл. 28.12.12 ; опубл. 27.05.13.
27. Пат. 2456096 РФ, МПК В07В1/28. Тороидальный грохот для классификации сыпучих материалов / В. Д. Таратута, Г. В. Серга ; заявители В. Д. Таратута, Г. В. Серга ; патентообладатель ФГОУ ВПО Кубанский гос. аграрный ун-т. - № 2010143061/03 ; заявл. 20.10.10 ; опубл. 20.07.12.
28. Пат. 2011434 РФ, МПК В07В1/28. Многоситовый грохот с переменными по длине траекториями движения участков просеивающей поверхности /
B. Ф. Бердяев, В. И. Секисов, Н. Т. Тиунова ; заявители В. Ф. Бердяев, В. И. Секисов, Н. Т. Тиунова ; патентообладатель Всесоюзный гос. науч.-исслед. и проектный ин-т асбестовой пром-сти. - № 4910526/03 ; заявл. 14.01.91 ; опубл. 30.04.94.
29. Пат. 2070445 РФ, МПК В07В9/00. Аэродинамическая установка для сушки и очистки сыпучих материалов / А. К. Бровцын ; заявитель и патентообладатель А. К. Бровцын. - № 4884327/03 ; заявл. 22.11.90 ; опубл. 20.12.96.
30. Гойхрах, И. М. Химия и технология искусственного топлива / И. М. Гойхрах, Н. Б. Пинягин. - М.: Гостоптехиздат, 1954. - 477 с.
31. Авдохин, В. М. Основы обогащения полезных ископаемых / В. М. Авдохин. - М.: МГГУ, 2006. - 417 с.
32. Зенков, Р. Л. Бункерные устройства / Р. Л. Зенков, Г. П. Гриневич, В.
C. Исаев, М.: Машиностроение, 1977. - 225 с.
33. Жедь, В. П. Вибрационные бункеры загрузочных устройств / В. П. Жедь. - М.: ЭНИМС, 1961. - 43 с.
34. Волков, Р. А. Конвейеры: Справочник / Р. А. Волков, А. Н. Гнутов, Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. - 367 с.
35. Бауман, В. А. Механическое оборудование строительных материалов, изделий и конструкций. Учебник для вузов / В. А. Бауман. - М.: Машиностроение, 1975. - 351 с.
36. Егоров, В. Л. Обогащение полезных ископаемых / В. Л. Егоров. - М.: Недра. - 1986. - 421 с.
37. Верхотуров, М. В. Гравитационные методы обогащения / М. В. Верхотуров. - М.: МАКС Пресс. - 2006. - 352 с.
38. Горюшинский, И. В. и др. Емкости для сыпучих грузов в транспортно-грузовых системах / И. И. Кононов, В. В. Денисов, Е. В. Горюшинская, Н. В. Петрушкин. Под общей редакцией И. В. Горюшинского: Учебное пособие. - Самара: СамГАПС, 2003. - 232с.
39. Вайсберг, Л. А. Просеивающие поверхности грохотов / Л. А. Вайсберг, А. Н. Картавый. - СПб.: Всегеи, 2005. - 252 с.
40. Атанасян, Л. С. Геометрия. В 2-х ч. Учеб. пособие для студентов физ.-мат. фак. пед. ин-тов / Л. С. Атанасян, В. Т. Базылев. - М.: Просвещение, 1986. - 336 с.
41. Солод, Г. И. Технология машиностроения и ремонт горных машин / Г. И. Солод, В. И. Морозов. - М.: Недра, 1988. - 421 с.
42. Разумов, К. А. Проектирование обогатительных фабрик / К. А. Разумов. - М.: Недра, 1970. - 592 с.
43. Гусев, Ю. И. Конструирование и расчет машин химических производств / Ю. И. Гусев, И. Н. Карасев. - М.: Машиностроение, 1985. - 408 с.
44. Давыдов, Б. Л. Расчет и конструирование угледобывающих машин / Б. Л. Давыдов, Б. А. Скородумов. - Москва, 1963. - 581 с.
45. Бауман, В. А. Вибрационные машины и процессы в строительстве / В. А. Бауман, И. И. Быховский. - М.: Высш. школа, 1977. - 255 с.
46. Олевский, В. А. Параметры режима и производительности грохотов // Журнал «Обогащение руд». - 1967. - № 3. - С. 31-37.
47. Таблица коэффициентов трения пар материалов. - 4 с.
48. Трофимова, Т. И. Курс физики : учеб. пособие для вузов / Т. И. Трофимова. - 17-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 560 с.
49. Листовой прокат [электронный ресурс] : лист горячекатаный Ст3 / ООО Торговая Металлургическая Компания «Солтэкс». - Москва, 2015. - Режим доступа: http://www.solteks.ru/listy_goryachekatannye.
50. Каталог стальных канатов [электронный ресурс] : спиральный канат ГОСТ 3062-80 / ООО «СтройМашКомплект». - Москва, 2015. - Режим доступа: http://gost-kanat.ru/gost-3062-80.html.
51. Трубопроводная арматура [электронный ресурс] : уголок металлический / ООО ПК «СнабЭкспо». - Москва, 2015. - Режим доступа: http://snabexpo.ru/page313595.
52. Сортовой металлопрокат [электронный ресурс] : круг стальной Ст3 ГОСТ 2590-88 / ООО ПКФ «Московский Дом Металла». - Москва, 2015. - Режим доступа: http://mdmetalla.ru/krug_prais.
53. Трубы стальные [электронный ресурс] : труба электросварная цена за метр розница / ООО ПК «СнабЭкспо». - Москва, 2015. - Режим доступа: http://мск-металлопрокат.рф/truba_elektrosvamaya_cena_za_metr_.
54. Справочник металлоторговца [электронный ресурс] : жесть. - Москва, 2010. - Режим доступа: http://www.steel.antula.ru/tin.htm.
55. Каталог листового проката [электронный ресурс] : белая жесть / ООО
«Стальметурал». - Екатеринбург, 2015. - Режим доступа:
http://stalmetural.ru/catalog/chernyiy-metalloprokat/listovoj_prokat/belaja_zhest/.
56. ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. - Взамен ГОСТ 12.1.003-76 ; введ. 01.07.1984 ; переизд. 01.09.1999. - Москва: Госкомитет СССР по стандартам, 1983. - 11 с.
57. СН 2.2.4/2.1.8.566-96 Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. - Взамен Санитарных норм и правил при работе с машинами и оборудованием, создающими локальную вибрацию, передающуюся на руки работающих № 3041-84, Санитарных норм вибрации рабочих мест № 3044-84, Санитарных норм допустимых вибраций в жилых домах № 1304-75 ; введ. 31.10.1996. - Москва: Госкомсанэпиднадзор РФ, 1996. - 22 с.
58. ГН 2.2.5.1313-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. - Введ. 15.06.2003. - Москва: Минздрав РФ, 2003. - 199 с.
59. ГОСТ 12.1.029-80 ССБТ. Средства и методы защиты от шума. Классификация. - Введ. 01.07.1981 ; переизд. 01.04.2001. - Москва: Госкомитет СССР по стандартам, 1980. - 3 с.
60. ГОСТ 12.1.012-04 ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования. - Взамен ГОСТ 12.1.012-90 ; введ. 04.02.2004 ; переизд. 01.12.2009. - Москва: Госстандарт РФ, 2004. - 18 с.
61. ГОСТ 2239-79 Лампы накаливания общего назначения. Технические условия. - Взамен ГОСТ 2239-70 ; введ. 01.01.1981 ; переизд. 01.07.2003. - Москва: Госкомитет СССР по стандартам, 1979. - 22 с.
62. СНиП 23-05-95 Естественное и искусственное освещение. - Взамен СНиП II-4-79 ; введ. 01.01.1996. - Москва: Минстрой РФ, 1995. - 61 с.
63. ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. - Взамен ГОСТ 12.1.004-85 ; введ. 01.07.1992 ; переизд. 01.01.1996. - Москва: Госкомитет СССР по стандартам, 1991. - 109 с.
64. ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. - Взамен ГОСТ 12.1.044-84 ; введ. 01.01.1991. - Москва: Госкомитет СССР по стандартам, 1989. - 139 с.
65. СТО 4.2-07-2014 Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной деятельности - Красноярск: СФУ, 2014. - 60 с.