Способ получения торфяных гранул

) Приоритет Опубликовано 07.02.8 квинтет К 662.88;8) Бюллетень .М 5ання 07.02,83: н ытий ата опубликования опн Е, И. Гаврильчик, В нецо, А, Е: Мйхюф 2) Авторы изобретения орчунов, Г. М, В. И. Чистяко ю11ФЯ 7 ) Заявите Всесоюзный на исследовательский институт тоомьппленности 54)СПОСОБ ПОПУЧЕНИЯ ТОРФЯН ГРАНУЛ. 2Изобретение относится к коксохими-нул, включающий, грохочение, диспергиро ческой промышленности, в частности к ванне, гранулирование исходного сырьяи области коксования торфа, конкретно к сушку гранул. операции щрготовки торфяных гранул. для Торф-сырец.без предварительной цопе производства полукокса, кокса и активвой сушки обезвоживают механическим ных углей из торфа. путем и с помощью однократного просеиИзвестен способ кбксования бурого., вания отделяют от волокнистого матерна угля,в котором получение гРанул заклю- ла. Оставшуюся часть с влажностью 80 чается в измельчении угляв приготовлении 82% измельчают в коллоидиой мельни пасты с влажностью 55%, экструзии,:раэ 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 щих размеров в ленточных прессах. Сую воздухе с температурой 20-30 С. В про: ку производят в потоке нагретого воздуоцессе сушки происходит усадка кусковха до содержания влаги 10%, 2 Д. по длине на 50% 13"- 1 Однако известный способ предполагаетОднако сушка в указанном режиме не большой диапазон полока, при котором предотвращает слипание гранул в процео, получается значительное количество пересе их высыхания, вследствие чего грану- измельченных частиц, что ведет к слила лы получаются неоднородные по размер нию гранул и отрицательно сказывается что влияет на их механическую прочн на их механической прочности и, в конечи, в конечном итоге, на качество и ном итоге, на качестве целевого продух са и кокса. та (полукокаа, кокса). Отделение торфаНаиболее близ от волокнистого материала пумем одиок ,является способ п Ратного просеивання при влажйости 80 уе ость 2 в олукок ким к предлагаемомуолучения торфяных. гра38, 4От влажности исходного сырья зависят режим диспергирования, способность торфомассы формоваться, а следовательно, и свойства получаемых гранул. Установлено, что прн 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% писцеа 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 фС (скорость воздуха 1 м/с) до влажности 10% и опреде ляются качественные характеристики гранул. Данные опытов представлены в табл. 1 и 2. Повторность опытов- 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 гидрофиньные и коллиодно-пластические свойства, которые вполне достаточны для качественного диспергиромния и граьулир рванин, Как видно из табл, 1 и 2 с понижением влажности исходного сырья затрйты электроэнергии на днсцергиромние и гранулирование возрастают. Однако качество готовой продукции, сухих гранул улучшаегся с понижением влажности исходного сырья, но до определенной величины. Так, при влажности торфа 80% гранулы плаотичны, 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 влажности торф хорошо отделяеъ, ся на грохоте от включений, что исключаег потерю сырья. П р и-м е р 2. Подбор оптимальнойдисперсности торфа,Как видно из табпе 1 и 2 Оптимальныепоказатели расхода энергии и качествагранул были попучены при использованииисходного торфа влажностью 65-70% и 3 ц 94 р 82% малоэффективно н ведет к потере сырья. Кроме того, медленная, с исполь зомнием теплого воздуха, одностадийная сушка гранул с влажности 80% до конеч ной влажности 10% требует больших энер-гетнческих затрат.Белью изобретения является повышение качества и механической прочности целевого продукта.Поставленная цель достигается тем, 1 О что согласно способу получения торфяных гранул, включающему грохочение, диспергирование, гранулирование исходного, сырья. и сушку гранул, диспергированиеведут до получения частиц размером 0,1 .0,2 мм в количестве 70-80%, а сушку гранул производят в две стадии, в кипящем . .:слое при температуре сутшцп ного агента на входе 90-100 фС до влажности 50-60%, а затем в слоевой сушилке с температу- ф рой 25-ЭСРС 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%,отделяетсяна грохоте от включений крупнее 25 ьвц, "Зф диспергнруется в перетирателе до пощ- чення часФиц размером 0,1-0,2 мм, в количестве 70 80%. Благодаря указанной степени диспергирования торфа, включая мелкие пни и волокйа, используют верхо- И вой торф низкой степени разложения (15- 18%). Затем диспергированный торф гра . нулируется в механизмах шнекового типа с формующей решеткой диаметром 9 мм и сырые гранулы транспортируются в сушил 49 куеСушку гранул ведут в две стадии: подсушку в кипящем слое до влажности 80- 6 О и досушку в слоевой сушилке до влахоности 10-15%. 45Процесс подсушки ведут подогретым до 90-100 фС воздухом, что создает поверхностную корочку на гранулах, тем самым предотвращая их слипание и разрушение, обеспечивает равномерную суш- Ю ку одинаковых по размеру гранул и сымает затраты тепла. Досушку гранул ведут воздухом при 25-30 С, что обеспечивает их механическую прочность, предотвращая появление усадочных трещин, МП р и м е р 1. Подбор оптимальной влажности исходного сырья для получения торфяных гранул.590473 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. Даннье опытов представленыв табл. 3.15Анализ табл. 3 показывает, что чем больше степень переработки исходного сырья, тем лучше показатели качества готовых гранул, однако. при этом увеличиваются энергетические затраты, такю как масса становится довопьно вязкой. При повышении размеров частиц торфа энергетические затраты уменьшаются, нои уменьшаются показатели плотности и25 прочности гранул, т.е. ухудшаются качественные характеристики сухих гранул.Минимальные энергетические затраты при высоких качественных характеристиках сухих гранул достигнуты при размере часЗо 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 помоле создается диспероный материал .с развитой поверхностью35 (удельная поверхность твердого вещества достигает 8000 см г) для обеспеченияйболь,шого числа контактов торфяных чаотиц и плотной упаковки их в гранулах, а 30-20% других фракций уже не препятсп 40 вуют осуществлению стабильного процесса гранулирования и не влияют на качество получаемых гранул.В то же время, результаты опытов показали, что при уменьшении влажности45 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 установ. лению оптимального времени работы дро 50 . 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 6П р и м е р 3. Подбор оптимальных режимов сушки гранул.для получения прочных гранул сушку необходимо проводить в мягких, низкоскоростных, низкотемпературных условиях, однако это требует больших энергозатрат и поэтому неокономично.Ири высокотемпературной, высокоскоростной сушке, которая является эконоьичной, 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 9 мм и гранулы сушатся в потоке нагретого до раз личной температуры воздуха, при скорости воздушного потока 1 мыс. 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 слоя, подают в кипящий слой. Находясь во.взвешенном состоянии в кипящем слое, гранулы разделены воздушными струямичто предотв ращает их слипание. Кроме того, за счет образования твердой корочки появляетгся возможность вторую стадию сушки осуществить не в кипящем, а в плотном слое, который обеспечит более мягкие условия дальнейшей сушки для получения прочных гранул. Исследования показали, что сушка гранул до 50-60% содержания влаги в гранулах может проводиться при повышенных температурах сушильногоагента 90-100 С без потери механичес кой прочности гранул. Дпя сохранения прочности дальнейшую сушку (ниже 60% влажности) необходимо проводить при низких температурах и низкой скорости з сушки, предотвращающей образование трещин. Оптимальная температура второй стадии сушки (без потери прочности), соответствует 25-30 С до влажностио10 15%, Для полукоксования, которое 10 проводится при высоких температурах (400-500 С), желательно использовать материал с возМожно низкой влажностью с целью предотвращения растрескивания гранул. Однако снижение влажности менее 1 10-15% не дает существенного увеличения прочности гранул, а приводит лишь к необоснованному увеличению времени сушки. Конечная влажность торфяных гранул 1015% обеспечи;вает необходимую 20 механическую прочносты гранулированного попукокса.П р и м е р 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 гранулмм 30 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. з 5Данные табл. 6 подтверждают, что при температуре сушильного агента 90- 100 оС 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 4 гранулы обладают хрупкостью и низкой прочностью, а также создаются условия опасности загорания.После сушки в кипящем слое, гранулы,влажностью 50-60% поступают в слоевую1 0сушилку, где просушиваются в слое до конечной влажности 10-15%. Повторностьопытов - 5-кратная. Данные представлены в табл; 7,Анализ табл. 7 показывает," что досушЯка гранул в слое при температуре теплоносителя 25 30 фС 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 вслоевой сушилке позволяет сократить время сушки почти в 2 раза с сохранениеммеханической прочности гранул по сравнению с известными способами. Так двухступенчатая сушка требует 7-8 ч, а поизвестному способу сушка продолжается18 ч, следовательно, сокращается не только время, но и энергозатраты.П р и м е р 5, Механическая прочностьторфяного полукокса и кокса зависит также от степени разложения исходного тор-фа. Верховые торфы средней степени разложения (20-25%) при условии хорошейпереработки дают обычно плотный и прочный полукокс.С целью расширения сырьевой базыбыли проведены опыты по использованиюторфа степенью разложения ниже 25% (до15%). Благодаря диспергированию торфа,включая мелкие пни и волокна, находящиеся.в торфах низкой степени разложения, вперетирателе до получения частиц 0,1-0,2мм в количестве 70-80%, а также использованию торфа влажностью 65-70%, можно использовать торф 15-18% степениразложения, получая достаточно прочныегранулы и прочный полукокс.Торф верховых залежей со степеньюразложения от 15 до 25%, влажностью70% отделяется на грохоте от включенийкрупнее 25 мм, диспергируется до получения частиц размером 0,1-0,2 мм вколичестве 70-80%, затем гранулируетсяи сушится в две стадии, в кипящем слоепри температуре сушильного агента навходе 90-1000 С до влажности 50-60%,а затем в слоевой сушилке при 25-30 Сдо влажности 10-15% и определяютсякачественные 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 достаточновысокая прочность сухих гранул для получения полукокса и кокса.При резком возрастании в последниегоды освоения месторождений верховыхзалежей низкой степени разложения вовсех регионах РСФСР, проблема использования верхового торфа низкой степениразложения для термической переработки25 33 37 25 . 38 43 24 40 42 аблица 2 8 6,0 2,3 31,5 3511 0,91,191,251,20 7 2 формуется плохе формуется 80 а длагаемый споос 2 4,8, 1,23 0 24 25 2 Ръ9. .994738 10Из 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 качественныИз 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 вых продуктов-полукокса, кокса и актюьдает высокой сорбционной 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 1.13 8 2 В 80 7 8 10 0 7 10 50 10 70 а б а жн ость ул пос ушки, % ние П 7 О,8 блюда еткипении 5 ньшение 69,8 51,7 О 82,47,5 Нер бин заг 67,0 0,8, 51,0 Щ,25 10 ,3 10 3 10 4 Температура Вла сушильного гран агента, С ле сф вестный снос Предлагаемый снос без продувкивоздухом йрочностнул наливание Таблнпа 5 Ззанулы имеютглубокие трешиныи при легкомнадавливаниираскаливаются Стабильное кипение иравнение сушка ерная по глюка и опасностьия материала,6 ,5 18,8 230 6,01211,511,5 0 5 2 6 аблиц имечание 100 94 0 0 ож ения Торф явля% степени ется ценным сырьем для ния химических продуктов иэ торфа и почти не используетс для термической переработки 1 аиулы имеют мноио трещин и коксобладает небольшой прочностью17 . 994738Ф о р м у л а и з о б. р е т е н ия до влажности 8 О%, а затем в слоевой сущилке с температурой 28-30 С до1. Способ попучения торфяных гранул, влажности 10-15%. включающий грохочение, днспергирование 2. Способ по и. 1, о т л ич а ю грандирование исходного сырья и сущкущ и й с я тек,.что. в качестве исходного гранул, о т л и ч а ю щ и й с я тем,. сырья применяют торф 18-25% степени что, с целью повышения качества н ме- разложения.ханической прочности делевого продукта, Источники инФормапии диспергирование ведут до получения чаю принятые во внимание прн экспертизе тип размером 0,1-0,2 мм в количестве й 1. Патент США М 3788385, 70 80% а сущку гранул производят в кл. 206-1, онубпнк. 1973. две стадии в кипящем слое при темпера 2. Патент ФРГ % 1671382, туре супщльного агента на входе 90100 С кл. 8 в 49/00, опублик. 1975 (прототип).Составитель И. СиципкаяРедактор В. Иванова Техред М.НадьКорректор Ю. МакаренкоЗаказ 597/16 . Тираж 601 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий