Структурные формулы технологических схем добычи торфа Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Повышение эффективности работы торфо-предприятий неразрывно связано с внедрением более эффективных экономически выгодных технологий добычи. В условиях рыночных отношений перед торфяной промышленностью выдвинуты новые более жесткие требования к выбору применяемых технологических схем производства торфа и организации технологического процесса.

Анализ технологических схем производства фрезерного торфа показывает, что объектной устойчивостью обладают операции технологического процесса. Именно они переходят из одной технологической схемы в другую. Создание и развитие технологического процесса производства фрезерного торфа неразрывно связано с формированием операций, через которые раскрывается фундаментальное содержание технологий. Такими операциями являются: рыхление, валкование, уборка или погрузка, вывозка и штабелирование.

При работе бункерных уборочных машин с механическим и пневматическим принципом сбора операция уборки включает в себя операции погрузки и вывозки торфа, выполняемые параллельно друг другу.

Точно также при работе перевалочных уборочных машин операции уборки и перевалки включают в себя операции погрузки и вывозки торфа, выполняемые параллельно друг другу. Поэтому операции погрузки и вывозки рассматриваются как частный случай, характерный для отдельных технологических схем.

Сущность (назначение) операций остается неизменной, хотя количественные и качественные параметры сушимого слоя и время проведения операций в технологических схемах будут различными. Неизменность сущности операций определяют традиционность технологий, несмотря на изменяющиеся типы машин [1].

Остальные термины операций, используемые в технологических способах разработки торфяных месторождений фрезерным способом, являются синонимами или сочетаниями названных операций. Так разбрасывание торфяной крошки на слой высушенного торфа представляет собой ни что иное, как элемент фрезерования торфяной залежи, так как в процессе фрезерования происходит набрасывание торфяной крошки на поверхность залежи.

Динамичная общность названных операций проявляется в следующих трех видах отношений со слоем фрезерного торфа: простых независимых технологических отношениях, сложных зависимых технологических отношениях и инверсионных отношениях.

Простые независимые технологические отношения характеризуются логическим, исследовательским и независимым развертыванием в пространстве и во времени операций технологического процесса производства фрезерного торфа, выполнение которых не оказывает взаимодействия ни на форму слоя фрезерной крошки, ни на взаимовлияние слоев фрезерной крошки, так как не происходит их перемешивание.

Сложные зависимые технологические отношения характеризуются взаимовлиянием выполняемой операции на динамику процесса сушки фрезерной крошки, реализуются в многослойном неоднородном по составу расстиле фрезерной крошки, в процессе выполнения операций происходит перемешивание слоев фрезерной крошки.

Инверсионные отношения характеризуются такими изменениями форм, свойств и положений слоев фрезерной крошки, при которых формируется заданная структура слоя [2].

Изменяя глубину фрезерования слоя залежи и последовательность проведения отдельных операций с определенными технологическими отношениями со слоем фрезерного торфа, формируется целостная технологическая схема производства фрезерного торфа, создаются соответствующие условия сушки и накопления тепла в складочных единицах.

Осуществив отбор операций, наложив на них отношения единства, можно перейти к образованию множества технологических схем производства фрезерного торфа. Для их представления воспользуемся структурными формулами, в которых фрезерование обозначено, как (Ф), ворошение - (В), рыхление - (Р), валкование

- (Вал), уборка - (У), штабелирование - (Ш). Операции объединены простыми независимыми технологическими (-), сложными зависимыми технологическими (+) и инверсионными отношениями (*).

Если из названных операций отобрать четыре: фрезерование, валкование, уборку и штабелирование, то общее количество технологических схем можно рассчитать по формуле: к

N = А ,

где А - количество отношений между выполняемой операцией и слоем фрезерной крошки; к - число операций.

Общее количество технологических схем равно 81. В промышленности для добычи влажного торфа из залежи для нанесения изоляции на поверхность штабеля с механическим принципом валкования применяются перечисленные ниже технологические схемы.

При фрезеровании торфяной залежи после выпадения осадков, когда нет остатка сухого торфа от предыдущего цикла и все операции последовательно выполняются в технологическом цикле Ф-Вал - У - Ш и когда у штабеля складируется несколько технологических циклов и в процессе штабелирования торф перемешивается. Операция

штабелирования вынесена за пределы технологического цикла Ф - Вал - У + Ш.

При фрезеровании залежи в устойчивый период ведения технологического процесса, когда сухой слой от предыдущего цикла перемешивается со слоем вновь фрезеруемого слоя залежи, и все операции последовательно выполняются в технологическом цикле + Ф - Вал - У - Ш и когда в процессе штабелирования торф нескольких технологических циклов перемешивается + Ф - Вал -У + Ш.

Отбор операции фрезерования, ворошения, уборки и штабелирования также дает 81 вариант технологических схем производства фрезерного торфа. Из них в промышленности применялись следующие технологические схемы:

а) - Ф - В - У - Ш - представляющая производство фрезерного (подстилоч-ного) торфа машинами типа ППФ, когда нет остатка сухого торфа от предыдущего цикла, и штабелирование проводится в каждом цикле;

б) - Ф - В - У - Ш - уборка торфа машинами типа ППФ, но штабелирование из нескольких навалов торфа, когда происходит перемешивание торфа в процессе штабелирования;

в) + Ф - В - У - Ш - производство фрезерного торфа машинами ППФ с присутствием остатка от предыдущего цикла, штабелирование осуществляется в каждом цикле;

г) + Ф - В - У + Ш - то же, но штабелирование навалов нескольких циклов;

д) *Ф - В - У + Ш - опытная проверка технологической схемы с одним ворошением обжатых гранул в вальцах и штабелированием в каждом цикле;

е) *Ф - В - У + Ш - опытная проверка технологической схемы с одним ворошением обжатых гранул в вальцах и штабелированием навалов торфа нескольких циклов.

Структурные формулы технологических схем производства фрезерного торфа машинами типа БПФ - 3М или МТФ - 55 представлены в виде:

Таблица 1

ПРИМЕНЯЕМЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРИ ПНЕВМАТИЧЕСКОМ СБОРЕ И ДВУХ ВОРОШЕНИЯХ В ЦИКЛЕ

№ п/п Структурные формулы с применением машин ППФ № п/п Структурные формулы с применением машин БПФ - 3М

1 - Ф - В - В - У - Ш 11 - (У+Ф) - В - В - Ш

2 - Ф - В - В - У + Ш 21 - (У+Ф) - В - В + Ш

3 + Ф - В - В - У - Ш 31 + (У + Ф) - В - В - Ш

4 +Ф - В - В - У + Ш 41 + (- У + Ф) - В - В + Ш

Таблица 2

ПРИМЕНЯЕМЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРИ ПЕРЕВАЛОЧНОМ СПОСОБЕ УБОРКИ ТОРФА

№ п /п Структурные формулы с применением перевалочных машин при уборке одноцикловых валков № п /п Структурные формулы с применением перевалочных машин при уборке двухцикловых валков

1 Ф - В - Вал - У 7 -Ф-В-Вал+Ф-В-Вал+ У

2 +Ф - В - Вал - У 8 +Ф-В-Вал+Ф-в-Вал+У

3 -Ф - В - В - Вал - У 9 -Ф-В-В-Вал+Ф-В-В-Вал+У

4 +Ф - В - В - Вал - У 10 +ф-В-В-Вал+ф-в-в-Вал+У

5 -Ф - В - В - В - Вал - У 11 -Ф- В- В- В- Вал+Ф- В- В- В- Вал+У

6 +Ф-В - В - В - Вал - У 12 +Ф- В- В- В- Вал+Ф- В- В- В- Вал+У

Таблица 3

ПРИМЕНЯЕМЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРИ УБОРКЕ ТОРФА БУНКЕРНЫМИ МАШИНАМИ ТИПА МТВ - 43А

№ п/п Структурные формулы № п/п Структурные формулы

1 -Ф - В - Вал - У - Ш 7 -Ф- В - В - Вал - У - Ш

2 +Ф - В - Вал - У - Ш 8 +Ф- в - В - Вал - У + Ш

3 -Ф - В - Вал - У - Ш 9 -Ф - в - В - В- Вал-У-Ш

4 +Ф - В - Вал - У + Ш 10 +Ф - В - В - В - Вал-У+Ш

5 -Ф - В - В-Вал - У - Ш 11 -Ф - В - В - В - Вал - У+ш

6 +Ф -В - В - Вал - У - Ш 12 +ф - В - В - В - Вал -У+ш

а) - ( У + Ф) - В - Ш -производство фрезерного торфа машинами типа БПФ - 3М или МТФ - 55 с одним ворошением, когда на залежи нет остатка от предыдущего цикла и штабелирование в каждом цикле;

б) - (У + Ф) - В - Ш -тоже при штабелировании навалов нескольких циклов;

в) + (- У + Ф) - В + Ш -

производство тор-фа

машинами типа БПФ -3М или МТФ - 55, когда на залежи есть остаток от предыдущего цикла и штабелирование в каждом цикле;

г) + (- У + Ф) - В + Ш -тоже при штабелировании навалов нескольких циклов.

Общее количество технологических схем применяемых в промышленности при пневматическом сборе бункерными уборочными машинами при двух ворошениях в цикле (фрезерование, ворошение, ворошение, уборка и штабелирование) приведено в табл. 1.

Количество базовых вариантов равно 243.

Технологические схемы, применяемые в промышленности при перевалочном способе добычи торфа с применением одного, двух и трех ворошений приведены в табл. 2.

Технологические схемы, применяемые в промышленности при уборке торфа бункерными машинами типа МТФ - 43А приведены в табл. 3.

Технологические схемы производства фрезерного торфа раздельным способом уборки [3-5]:

-ф - В - В - В - Вал + Ф - В - В - В - Вал + У + Ш; -ф - В - В - Вал + Ф - В - В - Вал + У + Ш;

+ф - В - В - Вал + Ф - В - В - Вал + У + Ш;

+ф - В - В - В - Вал + Ф - В - В - В - Вал + У + Ш.

В производственных условиях испытывались различные схемы производства торфа. Так, для технологической схемы, предложенной В.И. Собениным и А.В. Жуковым, сушки торфа в наращиваемом валке из сырой крошки в центре карты, и одновременно сушкой торфа в расстиле на поверхности

карты с последующим валкованием и уборкой крошки из навала и расстила и штабелированием торфа, структурная формула запишется так [6]:

(((- Ф - Вал - Ф - Вал) - (Ф - В - В - В)) = Вал) + У + Ш.

Для технологической схемы производства фрезерного торфа перевалочными машинами, работающими по принципу раздельной уборки фрезерного торфа после формирования двухцикловых валков и уборки торфа за пределами технологического цикла, структурная формула примет вид: - Ф - В - В - В

- Вал +Ф - В - В - В - Вал +У.

Для бункерных машин, осуществляющих уборку из валка, формируемого не обязательно в центре карты, и работающих по принципу раздельной уборки, структурная формула следующая: - Ф - В - В - В -Вал + Ф - В - В - В - Вал + У + Ш.

Для технологической схемы, предложенной Н.И. Гамаюновым, А.Е. Афанасьевым, Б.Н. Ротермелем (способ добычи торфа в тонких слоях на подстилающей толстой подложке) структурная формула следующая: - Ф

- У - Р - У - Р - У - Р + Ш, или с остатком сухого торфа:

+ Ф - У - Р - У - Р - У - Р + Ш, в данном случае выполняется одно фрезерование на три уборки. Операции фрезерования и штабелирования вынесены за пределы технологического цикла сушки. Уборка осуществляются послойно, без перемешивания слоев, штабелирование торфа после трех уборок [7].

Для технологической схемы, предложенной

А.Е. Афанасьевым и др., когда в цикле выполняется одно рыхление и одно ворошение, структурная формула примет вид: - Ф - В -(У+Р) - В - (У+Р) - В - (У+Р) + Ш. В данной записи операции уборки и рыхления агрегати-рованы в одном комплексе, кинематически связаны знаком +.

Для технологической схемы, предложенной В.И. Смирновым (сушка в тонких слоях фрезерной крошки на высушенном расстиле предыдущего цикла и уборка всего высушенного слоя бункерными машинами механического или пневматического принципа), струк-

турная формула примет вид: - Ф * Ф * Ф * Ф + У + Ш [8].

В данном случае операции набрасывания сырой фрезерной крошки в абстрактном виде равнозначны фрезерованию торфяной залежи, знак плюс означает, что слои в процессе уборки перемешиваются, имеют сложные зависимые технологические отношения.

Опытные испытания в производственных условиях прошли технологические схемы В. Я. Антонова обжатых гранул в вальцах (Мук

- В - машина укрупненной крошки верховых типов залежи), когда происходит обращение крошки в гранулы, характеризующаяся изменением форм, свойств и положений слоев, при которой формируется заданная структура слоя: * Ф - Вал -У - Ш и * Ф - Вал -У + Ш.

Рассмотрев технологические схемы производства фрезерного торфа можно осуществить синтез технологий разработки торфяных месторождений фрезерным способом. Анализ структур технологических схем показывает их разнообразие и выявляет их ограниченное количество. Количество структур технологических схем определяется количеством операций, количеством и содержанием отношений и логическими комбинациями связей (законами композиций) между операциями и слоем фрезерного торфа.

Нами выявлены фундаментальные свойства технологий разработки торфяных месторождений: ограниченность операций, ограниченность отношений между ними и слоем фрезерного торфа и ограниченность базовых технологических схем.

Раскрыты фундаментальные свойства технологий и на их основе предложена операционная классификация организации технологических процессов разработки торфяных месторождений фрезерным способом.

Для повышения эффективности работы предприятий по производству фрезерного торфа работу бункерных и перевалочных машин необходимо организовать по принципу раздельного способа добычи торфа и установить инверсионные отношения между операциями технологического цикла и слоем фрезерной крошки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федорко В.П. Методологические проблемы технологии открытых горных работ: Автореф. дисс. док. техн. наук. Иркутск, 1998.-Збс.

2. Бавтуто А.К. Повышение

эффективности сушки торфяной крошки путем формирования расстила: Автореф. дисс. канд. техн. наук.-

Калинин,1986.- 19с.

3. Технологические регламенты на технологический процесс добычи фрезерного торфа с раздельной уборкой его из наращиваемых валков / Малков Л.М., Исаева Л.С., Шейде В.П. - Л.: ВНИИ торфя-

ной промышленности , 1 988. -38с.

4. Технологическая схема и

комплекс оборудования для добычи фрезерного торфа с раздельной уборкой из наращиваемых (укрупнен-ных) валков / Малков Л.М., Кузнецов Н.В., Шейде В.П.-Л.: ВНИИ

торфяной промышленности, 1987.- 81с.

5. Малков Л.М. Интенсификация технологического процесса добычи фрезерного торфа. -Торфяная промышленность, 1986, № 9, с. 2-5.

6.Тарасов В.И., Войтецкий

В.Ф.. Степанов В.В. Опытная

проверка интенсификации добычи фрезерного торфа. -

Торфяная промышленность, 1990, №8, С. 18-22.

7. Афанасьев А.Е., Чураев Н.В. Оптимизация процессов сушки и структурообразования в технологии торфяного производства. - М.: Недра,1992.-288с.

8. Смирнов В.И. Исследования по интенсификации сушки верхового фрезерного торфа в тонких слоях: Авто-реф. дисс. канд. техн. наук.-Калинин, 1966. - 20с.

у

/ Васильев А.Н - Тверской верситет. государственный технический уни-