ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ ГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ С СОДЕРЖАНИЕМ СОЛЕЙ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ДО 95% Российский патент 2016 года по МПК C05F11/02 

Изобретение относится к производству удобрений и стимуляторов роста растений и может быть использовано в сельском хозяйстве.

Твердофазная конверсия (ТФК) бурых углей известна из патентов РФ №2036190, №2243194, кл. C05F 11/02, характеризующихся близкими техническими решениями, направленными на получение гуматов щелочных металлов. В обоих случаях технологическая линия как таковая отсутствует: процесс протекает в смесителе, куда поступает измельченный уголь и щелочная присадка.

Недостатки известных способов получения гуминовых препаратов методом твердофазной конверсии бурых углей:

- низкая скорость реакции;

- отсутствует операция освобождения сырья от инородных включений, следствием чего является существенное загрязнение готового продукта балластом;

- не предусмотрено оборудование для поддержания нормальной экологической обстановки на производстве.

Известна технологическая линия по производству твердых и жидких гуминовых препаратов, описанная в патенте РФ №2469995, кл. C05F 11/02 - прототип - включающая узел дробления и рассева бурых углей, узел твердофазной конверсии бурого угля, узел получения жидкого гуминового препарата и узел сушки.

Недостатки известной технологической линии:

- неполная конверсия угля и неудовлетворительная скорость реакции ТФК из-за наличия балласта и крупных частиц угля;

- относительно высокая себестоимость продукции;

- наличие балласта в жидком гумате.

Технический результат, соответствующий заявляемой технологической линии, заключается в том, что подбором аппаратов в заявляемую технологическую линию достигается синергетический эффект, который, в свою очередь, позволяет повысить содержание солей гуминовых кислот до 95%.

Технический результат достигается тем, что узел дробления и рассева бурого угля имеет две последовательно соединенные дробилки грубого и мелкого помола, узел сушки оснащен центробежным циклоном для улавливания инертных частиц, а узел получения жидкого гуминового препарата дополнительно содержит шнековую центрифугу.

Применением комплекса валковой и роторно-струйной дробилки осуществляется не только механическое, но и интенсивное химическое воздействие за счет высокого коэффициента избытка воздуха. Тем самым достигается увеличение поверхности контакта реагирующих компонентов, увеличение химической активности бурого угля, снижение средней молекулярной массы гуминовых кислот.

Подбором аппаратов в заявляемую технологическую линию достигается синергетический эффект, позволяющий получить частицы солей гуминовых кислот чешуйчатого типа, отличающиеся высокой парусностью и низкой скоростью витания по сравнению с частицами инертных тел и непрореагировавшего угля, что в конечном итоге позволяет повысить содержание солей гуминовых кислот до 95% непосредственно в технологическом процессе без привлечения дополнительного оборудования.

Изобретение поясняется графическими материалами.

Фиг. 1. Узел дробления и рассева бурого угля.

1 - приемный бункер; 2 - цепной транспортер; 3 - валковая дробилка; 4 - вибросито.

Фиг. 2. Узел твердофазной конверсии бурого угля.

5 - расходный бункер; 6 - роторно-струйная дробилка; 7 - батарейный циклон; 8 - рукавной фильтр; 9 - тяговый вентилятор; 10 - транспортный шнек; 11 - весовой бункер-дозатор; 12 - бункер-дозатор гидроксида щелочного металла; 13 - транспортный перемешивающий шнек; 14 - дозирующий насос для впрыска умягченной воды в реактор; 15 - реактор-смеситель барабанного типа.

Фиг. 3. Узел получения жидкого гуминового препарата.

16 - емкость с рубашкой обогрева и перемешивающим устройством; 17 - насос-гомогенизатор; 18 - шнековая центрифуга; 19 - обогреваемая расходная емкость; 20 - расходная емкость линии разлива; 21 - линия разлива.

Фиг. 4. Узел сушки.

19 - обогреваемая расходная емкость; 22 - расходный бункер; 23 - сушилка взвешенного слоя; 24 - центробежный циклон для улавливания инертных частиц; 25 - прямоточный циклон для улавливания высушенного твердого гумата; 26 - скруббер мокрого пылеулавливания; 27 - бак орошения.

Описание изобретения

В основе работы заявляемой технологической линии - твердофазная конверсия (ТФК) бурого угля, определяющаяся, в первую очередь, оптимальным размером частиц угля, интенсивностью перемешивания реакционной массы и отсутствием нереакционноспособных включений.

Сверхтонкое измельчение бурого угля проводится для:

- снижения времени реакции путем увеличения поверхности контакта реагирующих компонентов;

- увеличения химической активности бурого угля: измельчение проводится в присутствии кислорода воздуха, окисляющего периферийные фрагменты молекул гуминовых кислот, что приводит к возрастанию содержания карбоксильных и гидроксильных групп;

- снижения средней молекулярной массы гуминовых кислот путем механического воздействия.

Размер частиц бурого угля должен быть минимальным: чем больше их общая поверхность, тем выше скорость конверсии угля. В то же время при микронных диаметрах частиц образуются агломераты, то есть частицы слипаются в достаточно прочные комки.

Оптимальный среднемедианный размер частиц бурого угля, установленный нами экспериментально, равен 100 мкм.

В связи с изложенным выше узел дробления и рассева бурого угля имеет две последовательно соединенные дробилки: грубого помола (Фиг. 1, поз. 3 - валковая дробилка) и мелкого помола (Фиг. 2, поз. 6 - роторно-струйная дробилка).

Фракции бурого угля с размером частиц менее 4 мм поступают на домол в роторно-струйную дробилку 6 (Фиг. 2), с размером частиц более 4 мм после вибросита 4 (Фиг. 1) возвращаются в приемный бункер 1 (Фиг. 1).

Твердофазная конверсия бурого угля осуществляется в реакторе-смесителе барабанного типа 15 (Фиг. 2), куда частицы бурого угля со среднемедианным размером 100 мкм подаются транспортным перемешивающим шнеком 13 (Фиг. 2).

Гуматы очищаются от балласта (инертных нереакционноспособных частиц) в узле сушки (Фиг. 4), где инертные включения улавливаются центробежным циклоном 24.

Для очистки жидких гуминовых препаратов узел получения дополнительно содержит шнековую центрифугу 18 (Фиг. 3).

Таким образом, качество как твердых, так и жидких продуктов значительно возрастает.

Одновременно снижается себестоимость готовой продукции благодаря существенному увеличению скорости твердофазной конверсии.

Схема является практически безвыбросной, включающей аппараты для очистки технологического воздуха: батарейный циклон 7 (Фиг. 2), рукавной фильтр 8 (Фиг. 2), скруббер мокрого пылеулавливания 26 (Фиг. 4).

Технологическая линия по производству твердых и жидких гуминовых препаратов включает узел дробления и рассева бурого угля (Фиг. 1), узел твердофазной конверсии бурого угля (Фиг. 2), узел получения жидкого гуминового препарата (Фиг. 3), узел сушки (Фиг. 4).

Узел дробления и рассева бурого угля (Фиг. 1) состоит из приемного бункера 1, цепного транспортера 2, валковой дробилки 3 и вибросита 4.

Узел твердофазной конверсии бурого угля (Фиг. 2) содержит расходный бункер 5 с шлюзовым питателем, роторно-струйную дробилку 6, соединенную с батарейным циклоном 7, из которого воздух, очищенный в рукавном фильтре 8, через тяговый вентилятор 9 сбрасывается в атмосферу. Частицы бурого угля диаметром до 100 мкм, уловленные батарейным циклоном 7 и рукавным фильтром 8, через шлюзовые питатели поступают в транспортный шнек 10, который подает их в весовой бункер-дозатор 11. Частицы бурого угля смешиваются с гидроксидом щелочи, дозируемым бункером-дозатором 12 в транспортный перемешивающий шнек 13, который подает реакционную смесь в реактор-смеситель барабанного типа 15. Для активации процесса в реактор 15 дозирующим насосом 14 впрыскивается умягченная вода.

По окончании процесса конверсии готовый продукт поступает в узел сушки (Фиг. 4) или узел получения жидкого гуминового препарата (Фиг. 3).

Узел получения жидкого гуминового препарата включает емкость 16 с рубашкой обогрева, оснащенную насосом-гомогенизатором 17. Из емкости 16 раствор подается в шнековую центрифугу 18 для тонкой очистки от примесей. Готовый жидкий продукт либо поступает в обогреваемую расходную емкость 19 узла сушки, либо в расходную емкость 20 линии разлива 21. Себестоимость жидкого гумата, полученного растворением твердого гумата - продукта твердофазной конверсии, в три раза ниже в сравнении с жидким гуматом, произведенным методом жидкофазной конверсии бурого угля.

Узел сушки (Фиг. 4) содержит расходную емкость 19 с готовым жидким продуктом, расходный бункер 22 с готовым твердым продуктом. Назначение узла сушки - получение твердого гумата высокого качества с заданной влажностью, практически лишенного балласта посторонних включений. Это действительно, в особенности, в отношении твердого гумата, произведенного на основе жидкого продукта, поступающего из узла получения жидкого гуминового препарата и прошедшего дополнительную очистку с помощью шнековой центрифуги.

При сушке жидкого продукта раствор из емкости 19 насосом подается в сушилку взвешенного слоя 23.

Твердый гумат поступает на сушку из расходного бункера 22 через шлюзовый питатель. Центробежный циклон 24 служит для улавливания инертных частиц, а в прямоточном циклоне 25 осаждается высушенный и очищенный от примесей твердый продукт.

Технологический воздух перед выбросом в атмосферу подвергается тонкой очистке в скруббере мокрого пылеулавливания 26.

Пример работы технологической линии по производству твердых и жидких гуминовых препаратов с получением твердого и жидкого гумата калия.

1. Узел дробления и рассева бурого угля.

Из приемного бункера 1 бурый уголь с содержанием гуминовых кислот не менее 85% (в пересчете на сухое вещество) и зольностью не более 10% цепным транспортером 2 подается на валковую дробилку 3. Далее измельченный уголь самотеком попадает на вибросито СВ-09. Фракция более 4 мм возвращается в приемный бункер, менее 4 мм - поступает в расходный бункер 5 и затем через шлюзовый питатель - в роторно-струйную дробилку 6. Предварительное дробление проводится для снижения затрат по сверхтонкому измельчению.

2. Узел твердофазной конверсии бурого угля.

По мере расходования фракции менее 100 мкм в бункерах батарейного циклона 7 и рукавного фильтра 8 автоматически включается шлюзовый питатель расходного бункера 5, роторно-струйная дробилка 6 и тяговый вентилятор 9 BP 6-6.3. Фракции менее 100 мкм потоком воздуха уносятся в батарейный циклон и рукавной фильтр. Для защиты от переполнения и холостого режима работы в бункерах батарейного циклона и рукавного фильтра установлены датчики верхнего и нижнего уровня. Наполнение весового бункера-дозатора 11 Альфа Мини ДВБН-250 осуществляется транспортным шнеком 10. По команде датчика уровня в бункере весового дозатора 11 включаются шлюзовые питатели батарейного циклона и рукавного фильтра, выгружая измельченный уголь в транспортный шнек 10. Весовой дозатор 11 выгружает заданные порции измельченного бурого угля в транспортный перемешивающий шнек 13.

Весовой дозатор гидроксида калия Альфа Мини ДВБН-250 дозирует заданные порции в транспортный перемешивающий шнек 13. Умягченная вода впрыскивается дозирующим насосом 14 в реактор-смеситель барабанного типа 15.

По заложенной программе весовые дозаторы поддерживают заданное соотношение компонентов бурый уголь:гидроксид калия:вода - 100:26:18.

Внутри реактора-смесителя барабанного типа 15 поддерживается постоянный уровень заполнения - 0,45 объема. В верхней части смесителя предусмотрено устройство для очистки стенок барабана в виде неподвижного скребка, в нижней части по всей длине расположен каток, механически воздействующий на реакционную смесь, измельчающий гидроксид калия и препятствующий образованию агломератов гумата калия.

3. Узел получения жидкого гуминового препарата.

В емкость 16 с рубашкой обогрева и перемешивающим устройством при постоянной циркуляции с помощью насоса-гомогенизатора 17 загружают заданное количество воды, 80%-ного гумата калия, полученного методом ТФК, растворяют, при необходимости нагревают и направляют в шнековую центрифугу 18, где происходит отделение примесей. Очищенный 18-20%-ный раствор гумата калия сливают в обогреваемую расходную емкость 19, а 10-12%-ный раствор - в расходную емкость 20 линии разлива 21.

Содержащий 12-15% растворимых солей гуминовых кислот осадок, выпадающий в центрифуге, высушивается и отправляется потребителям для гумификации и очистки загрязненных почв.

4. Узел сушки.

4.1. Сушка и классификация 80%-ного гумата калия, полученного методом ТФК.

Гумат калия с содержанием основного вещества 80% выгружается в расходный бункер 22 сушилки взвешенного слоя 23. Шлюзовый питатель, управляемый контроллером шкафа управления узлом сушки, подает 80%-ный гумат калия в сушилку взвешенного слоя 23. Инертные частицы улавливаются центробежным циклоном 24, а высушенный порошок 85%-ного гумата калия - прямоточным циклоном 25. Остаток - не более 5% - осаждается в скруббере мокрого пылеулавливания 26, орошаемом раствором из бака 27. По достижении концентрации орошающего раствора более 10% автоматически включается его подпитка водой для разбавления. Избыточный раствор через перелив направляется в обогреваемую расходную емкость 19.

4.2. Сушка 18-20%-ного раствора гумата калия.

В обогреваемой емкости 19 при помощи насоса организована постоянная циркуляция раствора. Из циркуляционного трубопровода насос-дозатор, управляемый контроллером шкафа управления сушкой, отбирает и подает нагретый до 30-40°C 18-20%-ный раствор гумата калия в сушилку взвешенного слоя 23.

Высушенный препарат содержит 95% гумата калия, 35% которого улавливается центробежным циклоном 24, 60% - прямоточным циклоном 25. Скруббером 26 мокрого пылеулавливания улавливаются оставшиеся 5% уноса частиц гумата калия.

Продукты, получаемые по заявляемой технологической линии при обработке бурого угля гидроксидом калия.

1. 80%-ный гумат калия

Влажность - 27%; содержание солей гуминовых кислот - не менее 80%; pH 0,1%-ного раствора - 9,5-10,5.

2. 10-12%-ный раствор гумата калия

Содержание механических примесей - менее 1%; pH - 9,0-9,5.

3. Энерген «экстра»

Содержание солей гуминовых кислот - 95%; влажность - 10-15%; pH 0,1%-ного раствора - 8,5-9,0.

4. 85%-ный гумат калия

Содержание солей гуминовых кислот - не менее 85%; влажность - 10%; pH 0,1%-ного раствора - 9,3-9,7.

5. Порошкообразное удобрение - смесь («Хелаты»)

Влажность - 24%.

Содержание солей: гумата калия - 45, 00%, карбамида - 48,36%, медного купороса - 0,82%, сульфата цинка - 0,84%, сульфата железа - 0,68%, сульфата кобальта - 0,24%; содержание борной кислоты - 3,64%.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Технологическая линия по производству твердых и жидких гуминовых препаратов с содержанием солей гуминовых кислот до 95% включает узел дробления и рассева бурого угля, узел твердофазной конверсии бурого угля, узел получения жидкого гуминового препарата, узел сушки, при этом узел дробления и рассева бурого угля имеет две последовательно соединенные дробилки грубого и мелкого помола, узел сушки оснащен центробежным циклоном для улавливания инертных частиц, а узел получения жидкого гуминового препарата дополнительно содержит шнековую центрифугу. Изобретение позволяет подобрать аппараты в заявляемую технологическую линию таким образом, что достигается синергетический эффект, который, в свою очередь, позволяет повысить содержание солей гуминовых кислот до 95%. 4 ил., 1 пр.

Технологическая линия по производству твердых и жидких гуминовых препаратов с содержанием солей гуминовых кислот до 95%, включающая узел дробления и рассева бурого угля, узел твердофазной конверсии бурого угля, узел получения жидкого гуминового препарата, узел сушки, при этом узел дробления и рассева бурого угля имеет две последовательно соединенные дробилки грубого и мелкого помола, узел сушки оснащен центробежным циклоном для улавливания инертных частиц, а узел получения жидкого гуминового препарата дополнительно содержит шнековую центрифугу.