Способ производства формованных субстратов из торфа

.Р ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт торфяной промышленности(56) Архипов А.М. и др, Технологияи оборудование автоматизированнойлинии производства субстратных торфоблоков. - Труды ВНИИТП, Вып. 51, -Л., 1983, с.84-93.(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ФОРМОВАННЫХСУБСТРАТОВ ИЗ ТОРФА(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству. Цель изобретения - снижение энергоемкости способа и улучшение качества формованных субстратов. Торф сепарируют, извлекают иэ него металлические включения и прогреваютоострым паром до 40-60 С. Вследствие прогрева сырья его волокна становятся гибче и эластичнее. Вводят в торф известковые материалы. По ходу движения торф с известковыми материалами насьпцается водой до влажности 93- 967., что обеспечивает стабильность процесса ней 1 рализации. Измельчают торф до кондиционной фракции и перемешивают в течение 1-2 мин. Сформированные торфоблоки высушивают до влажности 35-657 7 табл.Заказ 735/25 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 Срадвее Првдм- гавнмй Тираж 425 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5 З 2,8 2,58 32,4 2,56 33,7 2,61 32,9 258 38,7 2,96 38,1 2,91 аз,8 з,боИзобретение относится к производству формованных питательных субстратов на торфяной основе, предназначенных для выращивания рассады овощных, цветочных, ягодных,лесныхи других культур в защищенном и открытом грунте всех климатических зон страны, а также для создания переносных декоративных газонов.Целью изобретения является снижение энергоемкости способа и улучшение качества формованных субстратов.П р и м е р 1. Верховой торф-сырец влажностью 91-927. степенью разложения 5-157, добытый экскаваторным способом разгружают роторным разгружателем и подают скребковым конвейером на двухступенчатый сепаратор.Первая ступень служит для очистки торфа от крупных древесных включений, кусков мерзлоты и очеса, вторая - для окончательной очистки. Для удаления из торфа металлических предметов установлен электромагнитный сепаратор над ленточным конвейером, подающим торфяное сырье в бункер- дозатор.В бункере-накопителе-дозаторе создается текущий запас, сырья для поддержания непрерывности технологического процесса и происходит дополнительное усреднение торца по степени разложения и ботаническому составу.В бункер-накопитель загружается торфяное сырье естественной влажности и кислотности, где оно в обязательном порядке прогревается до темопературы 40-60 С острым паром через форсунки.Параметры острого пара зависят от параметров котла, в данной технологии (котлы ДКВР) пар имеет температуру 120-160 С и давление 1,5-7 атм. Вследствие прогрева сырья до 40-60 С его волокна пластифицируются, становятся гибче и эластичнее, что снижает энергоемкость при непрерывной выдаче заданного количества торфа и степень диспергирования при последующем измельчении его в двухступенчатой волк-машине.Известковые материалы непрерывным дозированием с заданным расходом вносятся на поверхность прогретого доо40-60 С торфяного сь 1 рья, поступающего из бункера-накопителя-дозатора с заданным сечением и заданной производительностью, что существенно по 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вышает качество нейтрализации и скорость протекания реакции раскисления,По ходу движения торф с известковыми материалами насыщается водой довлажности 93-967, что обеспечиваетстабильность процесса нейтрализации,и подается на обработку в двухступенчатую волк-машину, где производитсяего двухкратная переработка на фракции заданного размера; в пределах 515 мм, в количестве 70-807Измельчение торФа-сырца до кондиционной фракции можно осуществить ив одноступенчатой волк-машине с установкой барабанов с возможностью регулировки зазора и с двухкратным пропуском сырья.Измельченный нейтрализованныйторф влажностью 93-96% выдается изволк-машины непосредственно в лопастной смеситель, где производится окончательная гомогенизация торфомассы,Перемешивание торфомассы в смесителе происходит в течение 1-2 мин(без введения воды) с целью равномерной нейтрализации кислотности торфа и равномерного распределения частиц разного Фракционного состава,длясохранения в общей массе частиц торфа от 5-15 мм в количестве 70-807.Кроме того, за счет поььппенияпластичности торфомассы влажностью93-96%, сокращения времени усреднения и перемешивания в смесителе до1-2 мин энергоемкость процесса перемешивания уменьшается,Подготовленная таким образом торфомасса поступает в пресс, откудасформованные торфоблоки перемещаются в сушильную установку. Высушенныеторфоблоки до влажности 35-65% поступают на механическую обработку - нанесение разделительных канавок и посадочных лунок, а затем на упаковкуи складирование.Введение минеральных элементовпитания растений (азот, Фосфор, ка-.лий и микроэлементы) возможно в виде водных растворов в лопастной смеситель или на поверхность сформованных торфоблоков с помощью специального поливочного аппарата.П р и м е, р 2. Подбор оптимальныхрежимов прогрева торфяного сырья.В известном способе подогрев сырья пар.м в бункере-накопителе ведуттолько в зимний период с целью возможного оттаивания прошедших через5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сепаратор мелких кусков мерзлоты и повышения пластичности сырья для снижения переработки материала и улучшения условий обезвоживания.Для подогрева используют насыщенный водяной пар с низкой температурой (до 50 С), что не позволяет достигнуть поставленной цели.В предлагаемом способе оттаивание кусков мерзлоты и прогрев сырья доотемпературы 40-60 С осуществляется перегретым (острым) водяным паром давлением 1,7-7 атм, температурой 120-160 С. Волокна торфа при пропарке пластифицируются, становятся гибче, эластичнее, уменьшается трение между частицами торфа, повышается его пластичность, что способствует . снижению энергоемкости на выгрузку торфа из бункера и его переработку, улучшается равномерность выдаваемого слоя торфа, что способствует повыше нию выхода фракций 5-15 мм в количестве 70-807 при дальнейшей обработке сырья. Равномерность выдачи торфа температурой 40-60 С с заданной производительностью и равномерное непре рывное дозирование известковыхматериалов ускоряют реакцию и качество нейтрализации и повышают стабильность процесса. Прогретое торфяное сырье лучше отдает влагу при формовании, сокращая тем самым продолжительность цикла формования и увеличивая производительность пресса.Результаты изменения пластичности торфяного сырья от температуры его прогрева на разных стадиях технологического процесса представлены в табл. 1, 2 (повторность опытов пятикратная).Анализ табл. 1 и 2 показывает, что в предлагаемом способе при прогреве перегретым паром температурой 120-160 С верхового торфа степеньюОразложения 5-157. в интервалах 20- 100 С пластичность торфа колеблется при его выгрузке из накопителя-доза- тора в пределах 400-7007., а средняя энергоемкость по опытам - 0,21 0,30 кВт. ч/м . Среднее значение энергоемкости процесса дозирования торфяного сырья 0,24 кВт ч/м. Минимальное значение энергоемкости 0,21- 0,23 кВт ч/м соответствует выгрузке торфа, прогретого до 40-60 С, а средние значения энергоемкости выгрузки торфа 0,22 кВт ч/м соответствуют оптимальному режиму прогрева торфяного сырья,В известном способе при подогреве насыщенным водяным паром температурой до 50 С торфяного сырья до 10- 15 С только в зимний период с целью оттаивания кусков мерзлоты пластичность при выгрузке торфа колеблется в пределах 250-400%, а средняя энергоемкость составляет 0,32-0,38 кВт ч/ /мэ . Среднее значение энергоемкости 0,35 кВтч/м, что на 0,13 кВт ч/мэ или на 37,1% больше, чем в .предлагаемом способе.В предлагаемом способе среднее значение энергоемкости измельчения прогретого до 20-100 С и увлажненного до влажности 93-96% верхового торФа колеблется в пределах 0,35 0,46 кВт ч/м, а его пластичность после измельчения в пределах 450, 8007. Среднее значение энергоемкости 0,39 кВт ч/м, оптимальное " 0,36 кВт ч/м . Минимальное значениеэнергоемкости 0,35-0,36 кВт ч/м со-ответствует измельчению прогретого до 40-60 С и увлажненного до влажности 93-967 торфа, его пластичность600-8007,В известном способе среднее значение энергоемкости измельчения .поодогретого до 5-15 С торфа влажностью91-927 колеблется в пределах 0,490,51 кВт ч/мз, а его пластичность.после измельчения - в пределах 300500%. Среднее значение энергоемкостипо опытам 0,50 кВтч/м, что наО, 14 кВт ч/м или йа 28,07 больше,чем в предлагаемом способе.В предлагаемом способе среднеезначение энергоемкости перемешиванияторфомассы влажностью 93-967. в двухвальном смесителе колеблется в пределах О, 12-0, 16 кВтч/м, а пластичность после перемешивания в течение1-2 мин - в пределах 500-850%. Среднее значение энергоемкости перемешивания 0,14 кВт ч/м,Минимальное значение энергоемкости 0,12-0,13 кВт ч/м соответствуетперемешиванию торфомассы температурой 40-60 С и пластичностью 700 -8507., оптимальное 0,13 кВт ч/м. В известном способе в период пере. мешивания измельченного торфа влажностью 91-927. в двухвальный смеситель вводят воду для доведения торфомассы5 13756 до влажности 93-967. Среднее значение энергоемкости по опытам0,18 кВт ч/м, что на 0,05 кВт ч/м или на 27,77 больше, чем в предлагаемом способе. Среднее суммарное значение энергоемкости на обработку сырья и приготовление торфомассы по предлагаемому способу0,71 кВт ч/м, а по известному способу 1,03 вКт ч/м, что на 0,32 кВт ч/м или на 31,07 больше, чем в предлагаемом способе.П р и м е р 3. Подбор оптимальных режимов нейтрализации кислотности торфа.В известном способе известковые материалы из шнекового питателя непрерывным дозированием с заданной производительностью вносятся на по верхность торфяного сырья, неравномерно поступающего из-под двухступенчатого сепараторав бункер-накопитель-дозатор. Причина неравномерности поступления торфяного сырья объясне на в описании процесса.Колебания поступающего торфяного сырья по производительности приводят к переменному и неравномерному сечению его на транспортере, что приводит к неравномерному распределению известковых материалов, а значит, и неравномерности нейтрализации кислот- ности. Торф с известняковыми материалами подается в бункер-накопитель-дозатор, где подогревается до 10-15 С и при выгрузке частично усредняется.Из бункера-накопителя-дозатора с заданной производительностью подогретый торф поступает на обработку в дробилку, где одновременно происхо 40 дит частичное усреднение торфа в малом объеме. Из дробилки измельченный торф подается в двухлопастной смеси- тель, куда вводится и вода.В табл. 3 приведены данные равно мерности подачи торфяного сырья и качества нейтрализации, полученные при испытаниях технологии по известному способу (продолжительность перемешивания в лопастном смесителе 4-5 мин), 50Нормируемое по ТУ значение уровня кислотности торфоблоков 5,8+0,5, полученное по известному способу среднее значение 5,8+0,824.Расчет показывает, что около 55 55 торфоблоков из 100 не соответствуют требованиям ТУ. Получение такой доли брака является следствием неравномер 26 6ности подачи торфяного сырья при его нейтрализации. В тепличных хозяйствах приходится выполнять дополнительные анализы по кислотности продукции и в случае отклонений от уровня кислотности проводить раскисление продукции до требуемого уровня.В предлагаемом способе нейтрализация кислотности торфяного сырья,прогретого до оптимальной температурыо40-60 С и увлажненного до влажности 93-96%, производится в момент его равномерного дозирования из бункера- накопителя-дозатора. За счет этого достигается более равномерная нейтрализация и, как следствие, более быстрое приготовление торфомассы.В табл, 4 приведены данные, характеризующие процесс нейтрализации торфомассы в предлагаемом способе (продолжительность перемешивания в смесителе 2 мин) .Как видно из табл.4, предлагаемый способ обеспечивает получение 1007. качественной продукции, причем с большим запасом по надежности способа.Прогрев торфяного сырья в бункере. накопителе, равномерная нейтрализация сырья и увлажнение до влажности 93-96% позволяют сократить продолжительность приготовления торфомассы в лопастном смесителе.Заданное количество известковых материалов равномерно вносится в торф, куда вводится и вода, увлажняя его до влажности 93-967, затем увлажненный торф поступает в двухступенчатую волк-машину, где он измельчается до размеров фракции 5-15 мм в количестве 70-807 и перемешивается до состояния торфомассы, после чего поступает в двухлопастной смеситель, где производится окончательное перемешивание и усреднение до получения однородной массы. Перемешивание в двухлопастном смесителе не должно повышать переработку массы и снижать. количество фракций 5-15 мм.Проводят опыты по предлагаемой технологии для установления оптимального времени перемешивания торфомассы в двухлопастном смесителе. Торфомассу перемешивают в течение разного времени, повторность опытов трехкратная.Данные опытов приведены в табл.5.Как видно из табл. 5, перемешивание торфомассы в течение 1-2 мин1375626 15 ТаблацвПредегаеюй способ Температура сыръя после прогрева в бункере- иаколнтеляС звестный способ Пластичность,й тичность,Х, нейтзованного тор Пластичность пркготовленнойторфомас го сырья ног приго- товлен ыръя е ствеы й влаж сле и в ной торфомассывлажностио 93 ни костью 93-963 после пе- ремеаивання в течение 1 нт лот 963 после дере- мещнванн по кнн нкера- копите тече-5 мн 250-30 300-35 00-4 30 50-5 50-4 400-500 0-4 00-60 20 450-500 500-600 0-45 0-55 0-650 500"5 00-750 600-700 обеспечивает сохранение более 707 грубодисперсных фракций исходного торфа размером 5-15.мм и получение торфомассы с уровнем кислотности 5,8+0,35, т.е. соответствующего тре- . бованиям ТУ.Сравнение предлагаемого способа и известного по техническим показателям приведено в табл, 6.10Предлагаемый способ позволяет значительно повысить эффективность технологии производства формованных субстратов и качество готовой продукции. Для сравнения качества продукциипо предлагаемому и известному способам проводят опыты по выращиваниюрассады томатов сорта Ревермун" впромышленных теплицах, 20Данные этих опытов приведены втабл. 7 (повторность опытов трехкратная),Наименьшая разность (НСР ) приуровне значимости 0,05 показывает,что опыты по всем показателям сравнимы. Причем физико-механические свойства торфоблоков, полученных по предлагаемому способу лучше, чем по известному. Улучшение водовоздушногорежима сказывается и на развитии рассады томатов, которая выращивается в теплицах до 30 дней и пересаживается на постоянное место.В момент выборки рассады отбирают по 3 партии (по 10 шт.) рассады, выращенной на торфоблоках, полученных по разным способам, проводят их биометрические замеры. В обоих случаях получают кондиционную рассаду томатов, но на торфоблоках по предлагаемой технологии качество и внешний вид рассады улучшены,Формула и э о б р е т е н и я Способ производства формованных субстратов из торфа путем его сепарации и извлечения из него металлических включений, введения в него известных материалов, прогрева полученной массы паром, измельчения, увлажнения при перемешивании, формования и сушки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергоемкости способа и улучшения качества формованных субстратов, прогрев торфа осуществляют перед введением известкОвыхоматериалов до 40-60 С, увлажнение проводят одновременно с введением известковых материалов, а после измельчения полученную массу перемешивают в течение 1-2 мин. вейтралм"эованного до влажности 93- 963 тор" фяногосырья после егоизмельче- ния1375626 Продолжение табл.1 Известный способ Пластичнос рзлизованн фяного сыр готовной торфяного сырья ес" иговленй тор ственпослегрузки ажи но но тью 93 963 по кислотности накопителя ния течение 5 иинрЕ н накопит 5 550-600 700-750 600-700 750-800 550-500 700-650 50 500-450 ч 50-чОО 0 0"50 абли Хеьпиратущра; сырьйпосле проПредлагаемый спосо Известный сно Средняя энергоемкость, кЦт /мз редняй энергоемкост кдт,ч 7 мь ева внкере- копитеиэиельчения нейтизмельче учение омас" я тормассысмесиния торфя ного сырь нейтралиы в см нои вла кислотнос" тн из бунера-на е 18 0,16 30 О 0,1 5060,3 3 О 0,13 Температура сырьяпосле прогрева вбункеренакопителе, С выгрузкинейтрализованноготорфа иэбункеранакопитералиэован ного торф естествен ной влаж" ности выгрузки торфяног сырья ес тественнейтрализованного до влажности 93" 96 торованн лажно 3-963 олк-и 700-650 650"600 600-5001375626 пособ Предлагаемый спос Средняя знергоемкос кВт ч/мфни змельч выгрузкиторФяногосырья естественной влакности икислотности из бун олуче- торссы есин мр ера-вакопителя 70 8 0,23 0,243 редие а блица Производительность Произво дительКоличествпроб Средне- квадра- тическо ень слотсть шнекового о игоотклонение значения рН к н овл о еиерао торф то омасс Н сол сыью влажостью1-92%,мз/ 5 5/мф ализов ого то стеств ой влав ости дозатора по извст ковым материалам, кг/мин Продолжение табл.2 измельчения торФяного сырьянейтрализованноговлааностьв93-96 Х вволк-мааи14 1375626 13 Та блица 4 Среднеквадратическое Уровень кислотПроизводительность Количествопроб ности шнекового отклонеприготовленной торфомассыьрН сол.Х дозаторапо известние значения рН ковым материалам,кг/мин0,50 5,85 0,32 ь 0,31 5,70 0,50 5,95 0,49 0,28 5,70 0,51 0,31 0,29 0,50 5,90 0,50 0,29 5,70 0,30 0,51 1,5 5,85 0,49 0,80 1,5 5,81 0,30 1,5 Среднее 0,50 Таблица 5 Способ Продолжитель ностьлеремешивания,мин 5-2 15" 0 Торфомасса,поступающая в смеси- тель 4,2 10,2 5,2 Оь 5 5,7 8,0 1,0 3,12,6,4 2,0 17,3 3,0 19,+0,18 4,0 4,0 Производительностьбункерадозаторапо торфяному сырью влажностью91-927.ьмэ /мин Фракционный состав торфа, Х прн размере частиц, ммф. 29,4 22,5 23, 1 10,4 28,6 23,3 22,2 11,4 29,6 25,6 . 24,86,3 26, 1 22, 1 24,4 8,9 25,4 20,0 20, 1 12, 7 23,8, 19,0 16,7 Средне- квадратичное 2 отклоненне эначения рН,4 8 звестный б л и Влаж Содержан стич азмерракций,ностьторфоблоков квадратичноеотклое ост орф и ассы, 7 посл форм нениезначения рН ан+О,+0,3 7 вест 70 00-60 10 Продолжение табл Способпроизводства нергоемкость процесс кВтч/мз еднеПродожител квадр тично ость ереме Выдача емеорфо- локов ние шивани ен ор орф р влаж- ности оопитея-доатооа сь а н орфоассы,редла аемый 6,0Средне" квадратичное откло ненне значения РН