способ фракционирования торфа

Формула изобретения

СПОСОБ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ТОРФА, включающий измельчение торфа, перемешивание его с водой до получения торфяной суспензии заданной концентрации и разделение полученной суспензии на сетчатых фильтрах, отличающийся тем, что торф предварительно замачивают в 3-5 объемах воды и выдерживают в течение 2-4 ч при периодическом барботировании продолжительностью 15 - 20 мин, а затем производят одно- или двукратную отмывку в 12 - 16 объемах воды при периодическом барботировании с одновременным разделением твердой составляющей торфяной суспензии на фракции 8 - 16 мм, 2 - 7 мм и менее 2 мм, используемые в качестве исходного сырья для производства продуктов различного назначения из торфа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к переработке торфа, в частности к его фракционированию для получения исходного сырья при производстве различного рода продуктов на основе торфа.

Известен способ выделения из торфа волокнистых и гуминовых веществ путем смешивания торфа с водой и отделения волокнистой части водно-торфяной суспензии на сетчатом фильтре [1].

Известный способ предусматривает разделение торфа исключительно на волокнистую и гуминовую составляющие, причем отделение волокнистой части производят в ограниченном по фракционному составу диапазоне величины торфяных частиц, предназначенных для одного конкретного вида дальнейшей переработки. Вместе с тем потеря волокнистых частиц торфа размером свыше 5 мм, являющихся основным сырьем для получения крупнопористых формованных структур, в частности торфяных фильтров, брикетов, горшочков и питательных сред, ограничивает технологические возможности способа и выход полезного продукта.

Известен способ фракционирования торфа, включающий перемешивание торфа с водой до получения торфяной суспензии заданной концентрации и разделение полученной суспензии на сетчатых фильтрах [2]. Данный способ также предполагает разделение торфяной суспензии на волокнистую и дисперсную (гуминовую) составляющие, причем отделение волокнистой части производят практически без разделения ее по группам фракционного состава, каждая из которых могла бы быть предпочтительней для использования в качестве исходного сырья для получения определенного вида торфяной продукции, что ограничивает технологические возможности способа и сферы применения получаемого продукта, как исходного сырья для дальнейшей его переработки.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа за счет выделения из торфяной суспензии фракций, используемых для получения крупнопористых сред.

Достигается это тем, что в известном способе фракционирования торфа, включающем измельчение торфа, перемешивание его с водой до получения торфяной суспензии заданной концентрации и разделение полученной суспензии на сетчатых фильтрах, торф предварительно замачивают в 3-5 объемах воды и выдерживают в течение 2-4 ч при периодическом барботировании продолжительностью 15-20 мин, а затем производят одно- или двухкратную отмывку в 12-16 объемах воды на барботажной решетке с одновременным дифференцированным разделением твердой составляющей торфяной суспензии на фракции 8-16 мм, 2-7 мм и менее 2 мм, используемых в качестве исходного сырья для производства продуктов различного назначения из торфа.

Предварительное замачивание торфа в 3-5 объемах воды с выдержкой в течение 2-4 ч при периодическом барботировании продолжительностью 15-20 мин позволяет получить гомогенную суспензию торфа с выделением всех составляющих его фракций. Отмывка полученной суспензии в 12-16 объемах воды на барботажной решетке с одновременным дифференцированным разделением твердой составляющей торфяной суспензии на группы фракций 8-16, 2-7 и менее 2 мм позволяет повысить качество разделения, т.е. получить более однородный состав отделяемых групп фракций и их меньшую засоренность частицами торфа других фракций.

Предлагаемая обработка торфа обеспечивает возможность дифференцированного разделения торфяной суспензии с выделением фракции 8-16 мм, используемой в качестве сырья для получения крупнопористых фильтрующих сред, в частности торфяных фильтров, а также фракций 2-7 и менее 2 мм, используемых для получения формованной продукции сельскохозяйственного назначения (торфяные горшочки, брикеты, субстратные блоки), торфо-цементных строительных материалов и гуминовых питательных веществ. Дифференцированное разделение твердой составляющей торфяной суспензии на группы фракций позволяет расширить технологические возможности способа и сферу использования выделяемых структурных фракций волокнистой части суспензии.

Предлагаемый способ фракционирования торфа осуществляется в следующей последовательности. Торф естественной влажности 90-92% пропускают через грохот, на котором отделяют крупные куски очеса, древесные остатки и другие некондиционные включения, и замачивают в 3-5 объемах воды в емкости, оборудованной барботажной решеткой, где выдерживают в течение 2-4 ч. В процессе вымачивания периодически производят барботирование водно-торфяной смеси до получения однородной гомогенной суспензии, при этом общая продолжительность барботирования не должна превышать 15-20 мин. После этого перекачивают торфяную суспензию в отмывочную емкость, одновременно отделяя на сите диаметром 18 мм крупные, свыше 16 мм фракции торфа. В отмывочной емкости увеличивают количество воды до 12-16 объемов и после барботирования до получения однородной торфяной суспензии производят разделение ее волокнистой части на ситах с диаметром ячеек 7 мм и 2 мм, выделяя группы фракции 8-16, 2-7 и менее 2 мм. Две первые фракции отделяют на ситах, а последнюю наиболее мелкую фракцию сливают в приемную емкость и направляют на дальнейшую переработку для получения различного рода гуминосодержащих препаратов.

Результаты опытной проверки технологических показателей способа приведены в табл. 1 и 2.

Испытания проводились со сфагновым торфом степенью разложения 10% и влажностью 90-92%.

В табл. 1 приведены данные зависимости выхода исходного продукта от количества объемов воды (Q) и продолжительности замачивания (t₃) при различном времени периодического барботирования.

Как показали опыты, торф, замачиваемый в ограниченном количестве воды, в частности менее 3-х объемов, не перемешивается до получения однородной суспензии. В такой водно-торфяной смеси присутствует большое количество торфяных сгустков, образуемых переплетенными волокнами торфа различной величины, которые отделяются вместе с крупными некондиционными частицами торфа на первом сите диаметром 18 мм.

В результате - значительный остаток торфа на первом сите (17,3%) и сравнительно низкий выход полезного продукта (57,4%) с размером фракций от 2 до 16 мм.

Кроме того, при малых объемах воды, несмотря на интенсивное барботирование смеси, процесс замачивания с получением более или менее однородной суспензии занимает продолжительное время. При замачивании торфа в объемах воды, больших 5, несмотря на сравнительно небольшую продолжительность замачивания и минимальный остаток на сите диаметром 18 мм, суммарный выход первых двух фракций получается минимальным, что объясняется частичным измельчением крупных фракций торфа в процессе интенсивного перемешивания торфа в водной среде и соответственно увеличением выхода фракций менее 2 мм, удаляемой вместе с водой для последующего получения гуминосодержащих препаратов.

Замачивание с продолжительностью периодического перемешивания (барботирования) торфа в водной среде менее 15 мин требует значительных затрат времени для расчленения составляющих торфа на отдельные фракции. Перемешивание водно-торфяной смеси более 20 мин практически не влияет на качественные показатели получаемой суспензии и продолжительность самого процесса замачивания, составляющего в оптимальном варианте 2-4 ч.

Таким образом, наиболее благоприятными параметрами процесса замачивания по ее продолжительности и выходу конечного продукта являются: 3-5 объемов воды и общая продолжительность периодического перемешивания (барботирования) - 15-20 мин.

В табл. 2 приведены данные по выходу фракций твердой составляющей водно-торфяной суспензии и качеству разделения при различных объемах отмывной воды.

При 4-8 объемах отмывной воды, несмотря на повышенное содержание фракций торфа 8-16 мм, как наиболее ценного продукта, используемого главным образом для получения крупнопористых фильтрующих сред, сравнительно низко качество разделения. Выделенные фракции торфа размером 8-16 и 2-7 мм оказываются засоренными более мелкими частицами торфа, что снижает качество получаемого сырья и соответственно продуктов его переработки, или вызывает необходимость повторной промывки, обуславливаемой необходимостью получения достаточно чистого исходного продукта.

При объемах отмывной воды более 16 происходит заметное снижение выхода фракций размером 8-16 мм и повышение выхода менее ценной мелкой фракции при высоком качестве разделения. Это объясняется тем, что при интенсивном перемешивании торфа в большом объеме воды происходит некоторое измельчение крупных фракций торфа и переход их в разряд более мелких.

При 12-16 объемах отмывной воды наблюдается значительный выход первых двух фракций торфа при высоком качестве разделения.