способ добычи формованного торфа

Формула изобретения

СПОСОБ ДОБЫЧИ ФОРМОВАННОГО ТОРФА, включающий экскавацию торфа из залежи с одновременной сепарацией древесных включений, формование торфа и послойную укладку сформованных элементов в фигуры сушки с образованием вентиляционных каналов, отличающийся тем, что экскавированный из залежи торф предварительно укладывают в валок, где его выдерживают до влажности 80 - 90%, а послойную укладку сформованных элементов в фигуры сушки производят с критерием слоя 0,75 - 0,85 до высоты, ограниченной пределом прочности нижерасположенных в фигуре сушки сформованных элементов, причем фигуры сушки ориентируют в направлении юг - север с направлением вентиляционных каналов запад - восток.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии добычи торфа.

Известен способ добычи кускового (формованного) торфа, включающий экскавацию торфа из залежи с отделением древесных включений, формование торфа в куски и выстилку их на поля сушки [1].

Способ предусматривает механическую переработку экскавированного из залежи торфа, что практически ведет к полному нарушению его естественной структуры, изменению водно-воздушных свойств и органического вещества торфа, сужая, тем самым его потребительские возможности, поскольку такой торф становится непригодным для последующей переработки и сельскохозяйственного использования. Кроме того, выстилка сформованного торфа на поверхность поля сушки не исключает влагообмен между влажной поверхностью поля и сушимым торфом, что замедляет процесс сушки и требует перевертывания сформованных кусков торфа. Это усложняет технологию добычи торфа и делает ее более трудоемкой. И наконец полная зависимость данного способа от погодных условий и малая продолжительность сезона добычи ограничивают технологические возможности его применения.

Известен способ добычи формованного торфа, включающий экскавацию торфа из залежи с одновременной сепарацией древесных включений, формование торфа и послойную укладку сформованных элементов в фигуры сушки с образованием вентиляционных каналов [2].

Экскавация торфа осуществляется на всю глубину торфяной залежи машинами-багерами, перемещающимися по дну карьера, которые ленточными транспортерами доставляют торф к формующе-стилочному оборудованию. Сформованные элементы в виде кирпичей торфа непосредственно стилочным оборудованием укладывают перпендикулярными рядами с воздушными промежутками между кирпичами в каждом ряду в фигуру сушки, при этом кирпичи каждого последующего по высоте ряда укладывают через несколько (5-10) дней после укладки предыдущего.

Высокое влагосодержание экскавируемого из залежи торфа (до 94%), поступающего в формователь без предварительного обезвоживания, ведет к уменьшению механической прочности отформованных кирпичей и снижению эффективности выпол- нения дальнейших операций. Такие кирпичи быстро теряют форму и крошатся при выполнении последующих операций с ними, особенно при погрузке их из фигур сушки в транспортные средства.

Укладка сформованных кирпичей перпендикулярными между собой рядами усложняет операцию и снижает эффектив- ность естественной сушки, поскольку фигуры сушки с подобной укладкой имеют значительное аэродинамическое сопротивле- ние для воздушного потока. Кроме того, жесткая технологическая связь между экскавирующим и формующе-стилочным обору- дованием снижает надежность известного способа и ограничивает его технологические возможности.

Цель изобретения - улучшение условий сушки сформованных элементов торфа и повышение их качества.

Достигается это тем, что в способе добычи формованного торфа, включающем экскавацию торфа из залежи с одновременной сепарацией древесных включений, формование торфа и послойную укладку сформованных элементов в фигуры сушки с образованием вентиляционных каналов, экскавированный из залежи торф предварительно укладывают в валок, где его выдерживают до влажности 80-90%, а послойную укладку отформованных элементов в фигуры сушки производят с критерием слоя 0,75-0,85 до высоты, ограниченной пределом прочности нижерасположенных в фигурах сушки сформованных элементов, причем фигуры сушки ориентируют в направлении юг-север с направлением вентиляционных каналов - запад-восток.

Предварительная укладка экскавированного из залежи торфа в валок с выдержкой его до влажности 80-90% позволяет снизить влажность формуемого торфа, сохранив в достаточной степени его формующие свойства. В результате сокращается время последующей сушки сформованных элементов в фигурах сушки и повышается их механическая прочность вследствие большего содержания сухого вещества торфа в единице объема торфомассы перед формованием.

Послойная укладка сформованных элементов в фигуры сушки с критерием слоя 0,75-0,85, характеризующим плотность укладки, а также ориентирование фигур сушки в направлении юг-север с направлением вентиляционных каналов в направлении запад-восток позволяет существенно снизить аэродинамическое сопротивление воздушному потоку и дает возможность ему пронизывать фигуры сушки через вентиля- ционные каналы, а также в максимальной степени использовать эффект солнечной радиации и конвекции тепловых потоков. Это повышает интенсивность испарения влаги из уложенных в фигуры сушки сформованных элементов торфа и сокращает продолжительность самой сушки.

Высота формируемых фигур сушки определяется пределом прочности сформованных элементов. Чем выше их прочность, тем большей может быть высота фигур сушки. Последнее весьма существенно, поскольку с увеличением высоты фигуры за счет изменения скорости ветра, влажности воздуха и интенсивности солнечной радиации возрастает и конвекция теплового потока и соответственно повышается испаряемость влаги. Так, на высоте 2,0 м над поверхностью залежи испаряемость увеличивается более чем на 1 кг/м² по сравнению с тем же показателем на высоте 0,2 м. Как показала опытная проверка способа, укладка нового слоя сформованных элементов на нижележащий слой может производится, когда влагосодержание на поверхности элементов этого слоя достигает 1,6 кг/кг. В результате проверки установлено, что наиболее оптимальной фигурой сушки является непрерывная стенка, вытянутая с юга на север. При сушке сформованных элементов размером 0,45х0,25х0,8 м, уложенных в стенку в три ряда, в течение сезона можно сделать два цикла. В результате с одной карты шириной 20 м можно убрать 24 ряда элементов или 380 т/га (при конечной влажности 50% ). При этом качество продукции практически не отличается от свойств естественного торфа. После измельчения высушенных элементов сформованного торфа можно получить фракции торфяных частиц необходимых размеров для дальнейшего использования в самых различных направлениях переработки.

На фиг. 1 представлена схема добычи формованного торфа предлагаемым способом; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Способ добычи формованного торфа заключается в следующем. На предварительно подготовленном к эксплуатации участке торфяной залежи производят экскавацию торфа 1 с одновременной сепарацией древесных включений. Экскавированную торфомассу укладывают в валок 2, где ее выдерживают до влажности 80-90%, после чего формуют в элементы 3 блочного типа. Формование производят при перемещении формующего механизма вдоль валка. Сформованные элементы послойно укладывают в фигуры сушки с образованием вентиляционных каналов 5 с критерием слоя 0,75-0,85, при этом фигуры сушки ориентируют в направлении юг-север с направлением вентиляционных каналов запад-восток. Порядок формирования фигур сушки устанавливают в зависимости от механической прочности отформованных блочных элементов на сжатие. При достаточной прочности элементов последние могут быть уложены сразу в два ряда, при пониженной прочности каждый последующий ряд элементов укладывается после подсушки предыдущего.

Общая высота фигур сушки помимо предела прочности нижерасположенных в фигуре сформованных элементов определ- яется с учетом технологических ограничений по регламенту добычи. Последние предусматривают укладку верхнего слоя сформованных элементов в ходе сушки всей фигуры, но с учетом того, чтобы к моменту отгрузки на склад готовой продукции торф всей фигуры был высушен до кондиционной влажности.

Для установления оптимальных параметров влажности торфа в валке перед формованием были проведены многократные полевые исследования с верховым торфом степенью разложения 5-15%. Этот показатель должен быть обусловлен, с одной стороны, минимальным влагосодержанием торфа в валке, с другой - сохранением благоприятных свойств формуемости торфа, определяемых главным образом его влажностью.

Поскольку помимо влажности на формуемость торфа в значительной степени оказывают влияние физические характерис- тики торфа (тип залежи, вид торфа, степень разложения, засоренность древесными включениями и т.п.), в процессе исследования определяется коэффициент упрочнения торфа при формовании , учитывающий все эти особенности. Коэффициент упрочнения определяется по эмпирической зависимости

= где V_o - удельный объем торфа, предел прочности которого равен 0,1 кг/см².

В табл. 1 приведены значения коэффициента упрочнения торфа при формовании () и количества удаляемой воды ( W) при сушке сформованных элементов до влажности 50% в зависимости от влажности формуемого торфа.

Как видно из данных табл. 1, при повышении влажности торфа коэффициент упрочнения последовательно снижается, но зато возрастает количество воды, которое необходимо удалить после формования в процессе дальнейшей сушки сформованных элементов до влажности 50%, а следовательно, и время сушки.

Учитывая воздействие постоянного усилия формования (без возможности его увеличения) при влажности торфа в валке менее 80% и высоком коэффициенте упрочнения формуемость торфа вследствие недостаточного количества воды в нем заметно снижается, что в свою очередь ведет к уменьшению механической прочности сформованных элементов. При влажности торфа в валке более 90%, имеющем сравнительно низкий коэффициент упрочнения и повышенное влагосодержание, отформованные элементы оплывают после формования, теряют форму, механическую прочность и требуют длительного времени для последующей сушки до кондиционной влажности 50% . В процессе полевых испытаний способа велись наблюдения за динамикой процесса сушки сформованных элементов, уложенных в фигуры сушки, с периодическим контролем влаги весовым методом.

В табл. 2 приведены данные, характеризующие величину испаряемости и продолжительность сушки элементов до конечной влажности 50% в зависимости от критерия слоя, т.е. плотности укладки элементов в фигуры сушки.

Критерий слоя определяется отношением суммарной площади поверхности сформованных элементов к площади поверхности всей фигуры сушки, т.е.

K_с=

Исследования процесса сушки проводились с формованными элементами прямоугольного сечения различных размеров, наиболее оптимальным из которых выбран элемент с размерами 0,45 х 0,25 х 0,8 м.

Как показали результаты опытной проверки, при критерии слоя менее 0,75 процесс испаряемости влаги идет интенсивнее, а соответственно имеет несколько меньшую продолжительность сушки сформованных элементов до влажности 50% . Однако фигуры сушки с таким критерием слоя имеют сравнительно небольшое содержание торфа в объеме всей фигуры (коэффициент загрузки фигуры сушки), поскольку значительная часть этого объема приходится на вентиляционные каналы, что снижает концентрацию торфа в фигурах сушки и требует для них дополнительных площадей. При критерии слоя 0,75 - 0,85 испаряемость влаги уменьшается незначительно, несколько в большей степени увеличивается продолжительность сушки сформованных элементов, но существенно увеличивается коэффициент загрузки фигур сушки. При критерии слоя более 0,85 вследствие уменьшения размеров вентиляционных каналов резко снижается интенсивность испаряемости и существенно возрастает продолжительность сушки. Высушенные в фигурах сушки с критерием слоя 0,75 - 0,85 до влажности 50% формованные элементы обладают достаточной механической прочностью для последующей тpанспортировки и сохраняют близкие к естественным водно-воздушные свойства.