Способ получения торфяных гранул

 

Союз Советснмх

Социвлистичесиих

Ресиублии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное-к ввт. свид-ву (51)M. Кл.

Е 21 С 49/00

С 10 F 7/00 (22)ЗаЯвлеио 04.09;81 (2! ) 3335640/22 03 с присоединением заявки М

Гвсудвратеенвй квинтет

ВСьр до делам взабретенн» и етарытик (23) Приоритет

Опубликовано 07.02.83. Бюллетень М 5 (53) УЙК 662.64 (088;8) Дата опубликования описаиия 07.02.83;

Е. И. Гаврильчик, В. С. Корчунов, Г. М. Куэнецо А. E Мйх т (72) Авторы изобретения

° ЩЬ

Ц,, „"":- :

«« «: -i 2i «т и и В. И. Чистяков

Всесоюзный научно-исследовательский институт торфяно промьппленности (7l ) Заявитель

{54) СПОСОБ ПОПУЧЕНИЯ ТОРФЯНЫХ

ГРАНУЛ.! 2

Изобретение относится к коксохими- нул, включающий, грохочение, диспергиро ческой промышленности, B частности к ванне, т ранулирование исходного сырья и области коксования торфа, конкретно к сушку гранул. операции тщрготовки торфяных гранул. для Торф-сырец.без предварительной поле производства полукокса, кокса и актив . вой сушки обеэвоживают механическим ных углей из торфа. - путем и с помощью однократного просеиИзвестен способ кбксования бурого. вания отделяют от волокнистого материй угля, в котором получение гранул заклх - ла. Оставшуюся часть с влажностью 80чается в измельчении угляэ прнготов"енин 82% измельчают в коллоидиой мельни пасты с влажностью 55%, экструзтти:раз о це до тонины полома 0,02-0",5 мм, па резания пасты на куски заданного резме тируют и формуют в зерна соответствую» ра и сушки в установке, работающей на ших размеров в ленточных прессах. Cyiu воздухе с температурой 2030 С. В apo: ку производят в потоке нагретого воздуо цессе сушки происходит усадка кусков xa до содержания влаги 10%. f2/. по длине на 5 0% (.1 3 .. — Однако известный способ предполагает

Однако сушка в укаэанном режиме не большой диапазон полока, при котором предотвращает слипание гранул в процео», получается значительное количество пересе их высыхания, вследствие чего rphsy измельченных частиц, что ведет к слила. лы получаются неоднородные по размеру, нию гранул и отрицательно сказывается что влияет на их механическую прочность2о на их механической прочности и, в конеч и, в конечном итоге, на качество палукок- ном итоге, на качестве целевого продук. са и кокса. та {полукокаа, кокса). Отделение торфа

Наиболее близким к предлагаемому от волокнистого материала пумем одиои» является способ получения торфяных.гра ратного просеиватптя при влажйости 8038 4

От влажности исходного сырья зависят режим диспергирования, способность торфомассы формоваться, а следовательно, к свойства получаемых гранул. Установлено, что прк влажности торфа 75-82% гранулы слипаются и деформируются, причем, чем меньше степень разложения торфа, тем сильнее их слипаемость.

При различной влажности от 80% (по известному способу) до 55%, исходный торф степенью разложения 20-25% диснее гируется до размера частиц от 0.01 до

0,5 мм, затем гранулируется. Диаметр формующей решетки гранулятора 9 мм.

Сформованные гранулы сушатся в потоке теплого воздуха прн 25 С (скорость воздуха 1 м/с) до влажности 10% н опреде» ляются качественные характеристики гранул.

Данные опытов представлены в табл. 1 и

2. Повторность опытов-5 - кратная.

Зависимость расхода энергии от влажности исходного торфа при различной тонине помола представлена в табл. 1.

Кроме того, при естественной сушке на полях добычи до 65-70%-ной влаж- „ ности, а затем и при хранении в карава нах, фрезерный торф сохраняет свои гидрофииьные и коллиодно-пластические свойства, которые вполне достаточны для качественного диспергкрования и граьулиррваккя. Как видно из табл. 1 и 2 с понижением влажности исходного сырья затрйты электроэнергии на дкслергирование и гранулкрование возрастают. Однако качество готовой продукции, сухих гранул улучшае ся с понижением влажности исходного сырья, но до определенной величины. Так, при влажности торфа 80% гранулы плао»гичны, слипаются, деформируются и имеют низкие показатели плотности и прочности.

При влажности 55 50% торфомасса почти не формуется. .Оптимальные показатели расхода энергии и качества гранул были попучены при использовании торфа влажностью 65-70%< При такой илажности торф хорошо отделке, ся ка грохоте от включений, что исключаег- потерю сырья. П р и-м е р 2. Подбор оптимальной дисперсности торфа, К&к видно из табпе 1 и 2 оптимальные. показатели расхода энергик к качества гранул были получены при использовании исходного торфа илажностью 65-70% и

3 О947

82% малоэффективно и ведет к потере сырья. Кроме того, медленная, с исполь зованнем теплого воздуха, одностадийная сушка гранул с влажности 80% до конеч ной влажности 10% требует больших энер»- у гетических затрат, Белью изобретения является повышение качества и механической прочности целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, 10 что согласно способу получения торфяных гранул, включающему грохочение, диспергирование, гранулирование исходного, сырья. и сушку гранул, диспергирование ведут до получения частиц размером 0,1..0,2 мм в количестве 70-80%, а сушку гранул производят в две стадии, в кипящем:. .:caoe при температуре суипииьного агента на входе 90-100 С до влажности 50-60%, а затем в слоевой сушилке с температурой 25-30 С до влажности 10-15%.

Кроме того, в качестве исходного сырья используют торф 15-25% ной степени разложения.

Сущность способа заключается в следующем.

Торф верховых залежей степенью разложения 15-25%,. добытый фрезерным способом, влажностью 65-70%,отделяется на грохоте от включений крупнее 25 ьва, "з0 диспергкруется в перетирателе до получения часФиц размером 0,1-0,2 мм, в количестве 7 0%. Благодаря указанной степени диспергкрования торфа, включая мелкие пни и волокна, используют верхо- И вой торф низкой степени разложения (1518%). Затем диспергированный торф гра . нулируется в механизмах шнекового типа с формующей решеткой диаметром 9 мм и сырые гранулы транспортируются в суяцщ40 куе

Сушку гранул ведут в две стадии: подсушку в кипящем слое до влажности 50.60% и досушку в слоевой сушилке до впаж кости 10-15%. 4$

Процесс подсушки ведут подогретым до 90-100 С воздухом, что создает поверхностную корочку на гранулах, тем самым предотвращая их слипание и разрушение, обеспечивает равномерную суш- 50 ку одинаковых по размеру гранул и cmжает затраты тепла. Досушку гранул ведут воздухом при 25-30 С, что обеспечивает их механическую прочность, предо гвращая появление усадочных трещин. SS

Пример 1. Подбор оптимальной влажности исходного сырья для получения торфякых гранул.

5 90473

100%, диспергирования торфа до частиц

0,1-0,2 мм. Дпя. выявления оптимальных режимов диспергирования был проведен ряд опытов с получением частиц торфа- с различным размером и. их количеством. 5

Исходный торф-верховой 70%-ной вла ж ности, 20 25% ной степени разложения.

После диспергирования масса гранулируется.

Диаметр формующей решетки грануля-, 30 тора 9 мм. Сформированные гранулы су» шатся в потоке теплого воздуха при 25 С до влажности 10% и определяются качественные характеристики гранул. Повторность опытов 5-кратная. 1е опытов представлены в табл. 3. 15

Анализ табл. 3 показывает, что чем больше степень переработки исходного сырья, тем лучше показатели качества готовых гранул, однако- при этом увеличиваются энергетические затраты, так ю как масса становится довольно вязкой.

При повышении размеров частиц торфа энергетические затраты уменьшаются, но и уменьшаются показатели плотности и

25 прочности гранул, т.е. ухудшаются качественные характеристики сухих гранул.

Минимальные энергетические затраты при высоких качественных характеристиках сухих гранул достигнуты при размере час

Зо тиц 0,1-0,2 мм в качестве 70-80%. Это количество фракции 0,1-0,2 мм достаточно для получения плотных и прочных гранул. При таком помоне создается диспероный материал .с развитой поверхностью

35 (удельная поверхность твердого вещества достигает 8000 см r) для обеспечения и боль,шого числа контактов торфяных чаотиц и плотной упаковки их в гранулах, а

30-20% других фракций уже не препятсп40 вуют осуществлению стабильного процесса гранулирования и не влияют на качество получаемых гранул.

В то же время, результаты опытов показали, что при уменьшении влажности

45 торфа .и, следовательно, увеличении сил трения и потребляемой мощности, наряду с этим, увеличивается и дисперсность торфа, ято является положительным фак тором. Были проведены опыты по установлению оптимального времени работы дро50 . билки, за которое получается 70-80% фракции 0,1-0,2 мм. Повторность опытов

5-кратная. Данные представлены в табл. 4.

Анализ табл. 4 п< казывает, что оптимальную тонину помола можно получить 55 за время работы дробилки 5-30 мин, что также доказывает уменьшение энергозат-: рат.

8 6

Пример 3. Подбор оптимальных режимов сушки гранул.

Для получения прочных rpa a сушку необходимо проводить в мягких, низкоскоростных, низкотемпературных условиях, однако это требует больших энергозатрат и поэтому неокономично.

Ири высокотемпературной, высокоскоростной сушке, которая является эконом чной, получаются малопрочные гранулы иэза образования трещин.

Верховой торф, влажностью 70%, степенью разложения 20-25%, отделяется на грохоте от включений крупнее 25 мм, диспергируется до получения частиц размером 0,1-0,2 мм в количестве 70-80%, затем гранулируется в грануляторе с диаметром формующей решетки S мм и гранулы сушатся в потоке нагретого до раз личной температуры воздуха, при скорости воздушного потока 1 м/с. Повторность опытов 5-кратная. Данные представлены в табл. 5.

Данные табл. 5 показывают, что при медленной одностадийной сушке оптимальная прочность гранул достигается при

25 С, но время сушки составляет 16 ч, что не экономично. С увеличением температуры сушки, уменьшается время, а следовательно, и энергозатраты, но ухудшаются качественные показатели гранул.

Был проведен ряд опытов по установлению оптимальных режимов сушки. Результаты показали, что высокоскоростная, высокотемпературная сушка в определенное время может проводиться без потери механической прочности гранул, причем сушку можно проводить в кипящем слое. Наличие в торфе клеющих компонентов приводит к слипанию гранул в плотном слое после формования. Для предотвращения слипания гранул и сохранения их геометрической формы и размеров, сформованные гранулы из формователя, не образуя плотного слои, подают в кипящий слой. Находясь во.взвешенном состоянии в кипящем слое, гранулы разделены воздушными струями,,что предотв ращает их слипание. Кроме того, за счет образования твердой корочки появляется возможность вторую стадию сушки осуществить не в кипящем, а в плотном слое, который обеспечит более мягкие условия дальнейшей сушки дня получения прочных гранул. Исследования показали, что сушка гранул до 50-60% содержания влаги в гранулах может проводиться при повышенных температурах сушильного

7 994738 агента 90-100 С без потери механичес кой прочности гранул. Для сохранения прочности дальнейшую сушку (ниже 60% влажности) необходимо проводить при низких температурах и низкой скорости сушки, предотвращающей образование трещин. Оптимальная температура второй стадии сушки (без потери прочности), соответствует 25-30 С до влажности о

10 15%. Для полукоксования, которое проводится при высоких температурах (400-500 C) желательно использовать материал с возМожно низкой влажностью с целью предотвращения растрескивания гранул. Однако снижение влажности менее 15

10-15% не дает существенного увеличения прочности гранул, а приводит лишь к необоснованному увеличению времени сушки. Конечная влажность торфяных гранул 10»»15% обеспечи;вает необходимую 20 механическую прочносты гранулированного полукокса.

Пример 4. Торф верховых залежей степенью разложения 20-25%, влажностью

70% отделяется на грохоте от включений 25 крупнее 25 мм, диспергируется до получения частиц размером 0,1-0,2 мм в количестве 70-.80%, затем гранулируется в грануляторе с диаметром формующей решетки,9 мм (диаметр сухих гранул-5 мм Эо и сушатся при различных режимах сушки при скорости воздушного потока 10 м/с в течение 10-15 мин.

Повторность опытов 5-кратная. Данные опытов представлены в табл. 6 и 7. 55

Данные табл. 6 подтверждают, что при температуре сушильного агента 90lOO C можно подсушивать гранулы в кипящем слое до влажности 50-60%, получая при этом достаточно прочные торфяные гранулы. Более низкие температуры недостаточны для высушивания гранул, они еще достаточно пластичны, Более высокие температуры сушки приводят к появлению усадочных трещин и 45 гранулы обладают хрупкостью и низкой прочностью, а также создаются условия опасности загорания.

После сушки в кипящем слое, гранулы, влажностью 50-60% поступают в слоевую 56 сушилку, где просушиваются в слое до конечной влажности 10-15%. Повторность опытов - 5-кратная. Данные представлены в табл . 7.

Анализ табл. 7 показывает," что досуш55 ка гранул в слое при температуре теплоносителя 2530 С является оптимальной, как по времени, а следовательно, по энергозатратам, так и по качественными характеристикам гранул.

Таким образом, двухступенчатая сушка торфяных гранул в кипящем слое и в слоевой сушилке позволяет сократить время сушки почти в 2 раза с сохранением механической прочности гранул по сравнению с известными способами. Так двухступенчатая сушка требует 7-8 ч, а по известному способу сушка продолжается

l8 ч, следовательно, сокращается не только время, но и энергозатраты.

П р и м .е р 5. Механическая прочность торфяного полукокса и кокса зависит так же от степени разложения исходного тор-. фа. Верховые торфы средней степени разложения (20-25%) при условии хорошей переработки дают обычно плотный и прочный полукокс.

С целью расширения сырьевой базы были проведены опыты по использованию торфа степенью разложения ниже 25% (до

15%). Благодаря диспергированию торфа, включая мелкие пни и волокна, находящиься.в торфах низкой степени разложения, в перетирателе до получения частиц 0,1-0,2 мм в количестве 70-80%, а также использованию торфа влажностью 65-70%, можно использовать торф 15-18% степени разложения, получая достаточно прочные гранулы и прочный полукокс.

Торф верховых залежей со степенью разложения от 15 до 25%, влажностью

70% отделяется на грохоте от включений крупнее 25 мм, диспергируется до получения частиц размером 0,1-0,2 мм в количестве 70-80%, затем гранулируется и сушится в две стадии, в кипящем слое при температуре сушильного агента на входе 90-100оС до влажности 50-60%, а затем в слоевой сушилке при 25-30 С до влажности 10-15% и определяются качественные характеристики гранул. Повторность опытов 5-кратная. Данные опытов.представлены в табл 8.

Как видно иэ табл. 8,при использовании торфа степенью разложения 15-18% по предлагаемому способу получения торфяных гранул обеспечивается достаточно высокая прочность сухих гранул для получения полукокса и кокса.

При резком возрастании в последние годы освоения месторождений верховых залежей низкой степени разложения во всех регионах РСФСР, проблема исполь- . зования верхового торфа низкой степени разложения для термической переработки

:является особенно актуальной.

0,3-0,5

-О, 1-0,2.

0,05

0,02

0,.0 1

2

4

21 32 45 85 100 250

17 26 33 37 50 200

20 25 - 38 43 52. 183

16 . 24 40 42 52 175

15 20 35 38 45 150

Таблица 2.

66

80.16,0

22,3

31,5

3611

42,1

Формуется плохо не формуется

0,7

0,9

1,19

1,25

1,20

205

Т а блика 3

Предлагаемый споосб

0,02 5бЬО

1,23

44,8

240

1,24

242

47,0

70-80

90-100

260

1,25

48,2

9 .-,994738 10

Из торфяных гранул,полученных предла-. Испольэбванне предлагаемого способа гаемым способом,был получен полукокс с ме-: - получения торфяных гранул позволит: ханической прочностью 79,7-81, 1%.По из- -повысить механическую прочность вестным источникам прочность гранул тор- гранул, что дает возможность произво» фяного полукокса дожна быть не менее 72%; 5 дить с достаточно высокими качественны

Из партии гранулированного торфяного мн показателями - целевые продукты-пополукокса была получена партия. активно- лукокс, кокс и активный уголь из торфа; го угля. Лабораторные исследования по- - -снизить энергозатраты на получение казали, что активный уголь из торфяного торфяных гранул при производстве целеполукокса при обгарах более 40% обла- 1О вых продуктов-полукокса, кокса и актиюдает высокой сорбпионной способностью..ных углей;

Так, например, сероемкость составляет ; -расширить сырьевую базу. исходного

98-110%, что превосходит значение се сырья, используя торф широкого диапазороемкости всехпромышленных марок углей. на степени разложения 15-25%, Таблица 1.

994738

43,1

0,05

1,22

235

44,8

1,24

240

45,0

1,25

250

0,1

30,8

1,19

200

1,23

31,5

-210

32,0

1,24

230

0,2

30,6

1,17

190

31,0

1,18

200

31,5

1,19

200

0,3

50-60

3l,4

0,6

1,0

160

1,04

178

145

0,5

29,8

30,4

0,7

150

30,0

0,8

165

0,020,5

36,3

l,l5

71,0 73,4 80,3

58,4 67,3 77,5

0,2

59,2 о,l

50-60

70-80

90 100

50-60

70-,80

90-100

50-60

70-80

90«100

70-80

90 100

50 60

70-80

90-100

31,0

31,5

Известный способ

Продолжение табл. 3

Таблица 4

79,2 76,1

74,7 61 3

80

178

241

10

187

102

7,5

5,5

4,0

Влажность гранул пос» ле сушки, %

Примечание 65,1

49,8

62,5

81,7

59,8

100

82,0

51,1

67,0

110

47,5

35,8

120

51,0

Температура сушильного агента, С о

Щ,25

10 30

10 35

10 40

10 50

10 70.

Известный способ

Предлагаемый способ без продувки воздухом

Прочность гранул на раздав ливание кг/см

Таблнца5.

3 >акулы имеют глубокие трешины и прн легком надавливании раскаливаются таблипа 6.

Цранулы расплюшились

Наблюдается уменьшение кипении

Стабильное кипение и сравнение сушка

Неравномерная по глубине сушка и опасность загорания материала

004738

Та 6 50

6,0

167

4,5

123

102

4,5

30 .

74,0

9,0

220

7,0

215

210

6,5

5,5

228

9,5

215

7,6

ЗО

205

230

6,0 12

220

197

206

11Д

10,0

Т а б л н ц а 8.

Примечание

216

261

30-36

16

18

194

210

1 занулы имеют мною о трешки и кокс обладает небольшой прочностью

Торф 3035% степени разложения является ценным сырьем для получения химических продуктов иэ торфа и почти не используется для термической переработки.

17 . -::- =:=994738 . 18

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я. до влажности 50-60%, а затем в слоеной сушилке с температурой 25-30 С до

1, Способ получения торфяных гракул, влажности 10 18%. включакнций грохочение, диспергирование, 2. :пособ по п. 1, о т л и ч а ю гранфлирование исходного сырья и сушку Ю m и и с я тем,.что. в качестве исходного

- гранул, о т л и ч а ю.шийся тем, - сырья применяют торф 18-25% степени что, с целью повышения качества н ме.-. разпожения.ханической прочности целевого продукта, Источники информации, диспергирование ведут до получения ао принятые во внимание прн экспертизе тиц размером 0,1-0,2 мм в количестве << 1. Патент США М 3788388, 7080%, а сушку гранул производят в кл. 206-1, о ублнк. 1973. две стадии в кишпаем слое при темпера 2. Патент ФРГ % 1671382, туре сушильного агента на входе 90 100 С an. 5 в 49/00, апублик. 1975 (прототип).

Составитель И. Синицкая

Редактор В. Иванова ТехредМ.Надь КорректорЮ. Макаренко

Заказ 597/16 . Тираж 601 Подписное

ВНИИПИ Государотвенного комитета СССР по делам изобретений а открытий

- 113035, Москва, Ж)5, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4