Авторы: Иванов С.А, Гурина Р.В, Кулагина Л.В,
ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»
Видеоролик:
Бентонитовая глина — это материал природного происхождения, который отличается тем, что может применяться во многих сферах. Основной составляющей его является монтмориллонит. Именно поэтому бентонит приобретает столь выдающиеся свойства гидрофильности и разбухания. При пониженной влажности глина остаётся сыпучей слипаясь в меньшей степени, а при влажности менее 12-14% вообще не слипается, но при этом теряет безвозвратно в недопустимых пределах ценные качественные показатели. Снижение влажности при незначительном снижении ценных качественных показателей допустимо в, редких случаях, не ниже 18-20%. В основном влажность глины в готовом виде не снижают ниже 23-25%, а в некоторых случаях и 27-30%. Транспортировка после переработки глины с влажностью 23-29% и размером частиц до 50 мм и укладка её в штабели объёмом от 500 и более тонн в местах хранения производятся с применением погрузочно-транспортных механизмов, чаще всего автосамосвалов и фронтальных погрузчиков. Глина при этом интенсивно прилипает к стенкам ковшей погрузчиков и кузовов автосамосвалов, что очень затрудняет их разгрузку и требует постоянной зачистки емкостей автотехники. При укладке в штабели высотой до 5 м и более техника въезжает на глину, оказывая давление на неё колёсами, что значительно уплотняет массу глины при слипании частиц в трудноразрушаемый массив при дальнейшем перемещении глины для её использования. Черпать глину из такого штабеля приходиться экскаваторами - механизмами с более высокой силой резания, чем у погрузчиков. При этом приходиться разрушать получающиеся большие комья глины до приемлемых размеров: с 400-600 мм до размера не более 300 мм. Таким образом, решение обозначенной технической проблемы - отличается новизной и актуальностью, а техническое решение, которое выдвигается на конкурс, не имеет аналогов на рынке.
Актуальность проекта
На сегодняшний день технология транспортировки материалов без ухудшения их потребительских и физических свойств является актуальной. Существующие технологии с использованием традиционных конвейеров, фронтальных погрузчиков совместно с автосамосвалами имеют ряд недостатков. Особенно остро эта проблема стоит при работе с бентонитовой глиной. Особые технологические свойства бентонита обеспечили его широкое применение как связующего в формовочных смесях и для производства железорудных окатышей, как вязко-гелеобразователя и понизителя фильтрации в приготовлении буровых растворов для бурения скважин и переходов, а также как эффективного гидроизоляционного и сорбционного материала, в том числе при хранении отходов энергетики. И даже этот перечень областей применения далеко не исчерпывающий. Уже сейчас потребляется сотни тысяч тонн бентонитовой продукции ежегодно. Но есть отрасли и производства, где совсем небольшие добавки бентонита играют важную роль в технологических процессах. К ним относится изготовление катализаторов нефти, очистка сточных вод, производство бумаги, цементирование жидких радиоактивных отходов, промышленные влагопоглотители. Самая ценная способность бентонитовой глины - высокая вязкость во влажном состоянии, является отягощающим фактором в процессах переработки, а также в процессах складирования и транспортирования, поскольку глина прилипает к поверхностям большинства материалов, применяемых в оборудовании и устройствах, используемых в промышленности, и уплотняется, слипаясь в общую массу в штабелях продукции в местах хранения.
Цель проекта
Создание опытного образца устройства разгона и метания частиц глины размером 3-50 мм влажностью 20-30% на расстояние не менее 50 метров по траектории, обеспечивающей приемлемый разброс частиц по горизонтали в процессе хранения после добычи. Частицы глины не должны прилипать к элементам устройства «метания» в количествах, препятствующих работоспособности устройства и требующих зачистки деталей от глины чаще, чем три раза в сутки. Работоспособность устройства должна быть проверена необходимыми расчётами и техническими обоснованиями. Конструкция, применяемые материалы, электрический привод должны быть приемлемой стоимости.
Ожидаемые (полученные) результаты
В настоящий момент создан лабораторный прототип (проведены имитационные испытания в программном продукте Ansys ), далее планируется изготовление и проведение испытаний опытных образцов, технологическая подготовка серийного производства.
Описание сути инновационного проекта
В настоящий момент проблема налипания глины к разбрасывающим устройства не решена, в тоже время потенциальный рынок потребителей бентонита продолжает расти, в частности за счет металлургических и нефтегазовых предприятий, в 2019 г в России было продано 753 тыс т бентонита - почти на 20% больше, чем в 2015 г. Решение обозначенной проблемы внесет существенный вклад в обозначенный отрасли промышленности.
Текущая стадия проекта
Выполнены НИР (сформулированы и/ или научно обоснованы основы создаваемой технологии или продукта)
Эффективность проекта
1.повышение эффективности использования бентонитовой глины в разных отраслях энергетики (в том числе атомной) и в различных областях промышленности 2.увеличение производительности аппарата для распределения глины при складировании за счет создания уникального устройства 3. снижение расходов на хранение при добычи бентонитовой глины;
Описание разработки и ее потребительских качеств
Бентонитовая глина обладает уникальными свойствами, благодаря которым и нашла широкое применение во многих сферах. Её самая ценная способность: высокая вязкость во влажном состоянии – является и негативной в процессах переработки и, особенно, в процессах складирования и транспортирования, так как способна прилипать к поверхностям большинства материалов, применяемых в оборудовании и устройствах, используемых в промышленности, и поэтому уплотняется, слипаясь в общую массу в штабелях продукции в местах хранения.
Назначение разработки
Решение проблемы при складировании и транспортировке бентонитовой глины отдельными частицами, летящими в пространстве по заданной траектории с заданной в точке разгрузки определённой скоростью.
Новизна и конкурентные преимущества презентуемой разработки в сравнении с аналогами
Бентонитовая глина — это материал природного происхождения, который отличается тем, что может применяться во множестве технологических производственных процессов. Основной составляющей бентонита является монтмориллонит. Именно благодаря ему, бентонитовая глина приобретает столь выдающиеся свойства гидрофильности и разбухания. Проблема слипания глины при скандировании и транспортировке на настоящий момент не решена. Общий объем Российского рынка бентонита (без вторичной переработки) оценивается в 600-700 тыс. тонн в год. Ожидается, что глобальный рынок бентонита будет расти значительными темпами в течение прогнозируемого периода 2020-2027 гг. В последние несколько лет производство и дизайн Бентонит эволюционировали благодаря быстрому обновлению продукции и внедрению передовых производственных процессов. Таким образом, решение обозначенной технической проблемы - отличается новизной и не имеет аналогов на рынке.
Партнёры по реализации проекта
Группа Компаний «БЕНТОНИТ»
Объемы необходимых инвестиций, тыс. руб: 0