Способ обезвоживания торфа Советский патент 1935 года по МПК C10F5/00 

Предметом настоящего изобретения является способ, обеспечивающий рациональное обезвоживание мелкого торфа в бесконечных колонках.

Сам по себе способ (безвоживания мелкого торфа давлением собственного веса в бесконечных колонках известен.

Однако способам, применявшимся до сих пор, свойственен тот недостаток, что при обезвоживании теряется вместе с утекающей води много сухих частиц.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что перед про усканием через колонки, которые сами по себе не являются новыми, коагулированный мелкий торф или мелкий торф, предварительно подвергнутый химической или физической обработке, например нагреванию, приобретает то свойство, что станоВится возможным отжимать воду из торфяной массы, не теряя сухих частиц торфа. Торфяная масса пропускается через колонку, образованную из отдельных фильтров с торфяной массой в них, поставленных один на другом; в этой колонке торфяная масса по продвижения ее вниз постепенно отпрессовывается и вынимается наконец в виде компактной массы из фильтра, который в свою очередь вновь загружается жидкой торфя 86).

НОИ массой, становится наверх колонки и таким образом процесс прессования происходит бесконечно.

Способность коллоидальной жидкой торфяной массы сжиматься и способность ее отпрессовываться обратно пропорциональны, т. е. в то время, как первая с увеличением измельчения возрастает, вторая уменьщается. При этом безразлично, получена ли эта масса путем искусственного измельчения и разжижения твердо торфяной или путем натурального коллоидального разложения и разбухания в жидкой среде. Торфяное вещество, находящееся в коллоидальном состоянии и измельченное и разложившееся до полной потери начальной структуры, хотя практи ески и не поддается ни отпрессовываийю, ни фильтрованию, но имеет очень сильно выраженную способность к сжиманию.

Способность коллоидального торфа отпрессовываться и фильтроваться, необходимая при экономическо.м брикетировании жидкого торфа, может быть придана ему посредством коагуляции (т.е. тесного смешения его с водой, содержащей электролиты или по другой какой-либо причине действующей коагулирующе) и при этом с полным сохраненией его свойства сжиматься или даже с повышением этого его свойства, также необходимого при экономическом брикетировании разжиженного топлива, свойУ;тва, усиленного уже тем, что торфяное вещество заранее было измельчено.

Если разлить „гидроторф (т. е. торфяную массу, измельченную струей воды или другим каким-либо способом и смешанную С водой и разжиженную ею) на дренажированный участок земли для сушки, то этот участок земли действует не только как осушителЬ, но и как фильтр. Поверхность такого участка однако быстро так забивается при фильтровании не коагулированного гидроторфа (например, торфа с содержанием 3,4% сухого вещества), что становится поверхностью, способной фильтровать жидкий торф только на будущий год. В противоположность этому при заполнении участка земли трижды гидроторфом ТОГИ же рода, но разжиженным еще раза в IVa примесью 0,2%-го гипсового натурального раствора (т. е. почти насыщенного), поверхность его, после тройного фильтрования, не только не забивается, но наоборот еще лучше пропускает через себя воду из гидроторфа (содержащего только 0,033% гипсового раствора) и притом с тем эффектом, что каждое новое заливание гидроторфом отдает поверхности больше воды, чем предшествующее. В среднем три разлива коагулированного гидроторфа отдали фильтрующей поверхности в три дня в три раза больше воды, чем при таких же разливах не коагулированного торфа в четыре дня. Самая большая отдача воды произошла в первые тридцать минут.

Несмотря на то, что для действительности коагулирующего вещества необходимо тесное перемешивание его с измельченной массой, после такого тройного просачивания воды коагулированного гидроторфа, содержащей очень немного гипс;а, торф на фильтрующей поверхности сам оказывался настолько коагулированнь1м, что после отпрессования он содержал 24,8% вместо 18,2% сухого вещества, т. е. больше, чёп на одну треть сухого вёш ества, больше, чем при fpoflaoM прос1вчивани.и такого же количества не коагулированной воды из ги-дроторфа.

Отпрессовьшание такого торфа,отфильрованного на болотистой почве, через который триждь просочилось коагулирующее вещество, уже использованное и потому содержащее в лучшем случае только 33 стотысячных растворенного гипса, требует50 атм. давления в течение часа для получения торфа с содержанием 24,8% сухого вещества. Если же отпрессовывать торфяную массу, коагулированную самым действительным коагулирующим средством, а именно коллоидальным раствором гидрата окиси железа слабой концентрации (0, железа), то получался отпрессованный торф с 20,1% сухого вещества уже при б атм. давления и при отпрессовании только в течение, б минут.

При отпрессовании воды из волокнистой торфяной массы, т. е. из массы, мало разложившейся и хорошо поддающейся отпрессованию, высокое давление (например в 25-100 атм.) вызывает потери торфяного вещества до 50/о, между тем как тонко измельченный торф, как это доказали вышеупомянутые потери коллоидов при фильтровальных опытах с не коагулированным гидроторфом, который проходит через малейшие отверстия фильтров, должен претерпевать значительные потери в веществе уже при самых низких давлениях, потери, которые уменьшают значительно его способность сжиматься и его теплотворную способность. Высокое давление практически совершенно уничтожает способность торфа сжиматься.

Вышеупомянутые результаты, подкрепленные опытами Г. Стадникова („Новейшая торфяная химия, 1930, страницы 8-33 и 57-70) с гидро - и фильтроторфом в различных комбинациях коагулирования, фильтрования и отпрессования, доказывают, что каждое коагулирование коллоидального жидкого торфа приводит к свертыванию части мелких торфяных коллоидов. Одновременно коллоидально связанная вода превращается в свободную воду, так что действительно коагулированный мелкий торф может быть обезвр н как фильтрованием, так и легким отпресровь1|занием под давлением без того, чтобй tto ввернувшиеся

мелки коллоиды торфа могли быть выдавлены вместе с отфильтрованной или отпрессованной водой.

При отпрессовывании торфяной массы под большим давлением невозможна комбинация из химических, коагулирующих средств и из физических средств отпрессовывания, оставляющая отпрессованную массу неизменной, т. е. с сохранением всех ее мелких коллоидов ис сохранением ее сжимаемости и теплотворной способности. При таком отпрессовании выдавливаются вместе с утекающей свободной водой даже коагулированные свернувщиеся мелкие коллоиды и притом в таком количестве, что они не только забивают каналы фильтров в прессуемом слое и самих фильтрах, но что их просачивание вредно отражается на теплотворной способности и на способности спрессованной массы сжиматься (причем способность сжиматься практически сводится к нулю).

Мелкий же торф становится прессуемым, смотря по роду и степени его измельчения, уже при обезвожении его до 15 содержания сухих веществ. Он прессуется при этом в мокрые брикеты, сжимающиеся при полной сохранности их сухих веществ и могущие быть сложенными в щтабели; одйо то обстоятельство, что мелкий торф, коагулированный коллоидальным раствором, содержащим в себе 25 стотысячных долей , железа, поддается обезвожению до 28,Р/о содержания сухих веществ всего только при б атм. давления и при отпре(совании всего только в течение б минут, го-, ворит за то, что является возможным дешевое производство чисто механическим путем торфяных брикетов, брикетов усыхающих и выдерживающих хранение (на складе) непосредственно из болота. Мокрый брикет в таком виде может быть сложен в щтабели с просветами отдельными брикетами для вентиляции. В таном виде можно его хранить на открытом воздухе в штабелях спросветами для вентиляции без особого ущерба для его теплотворной способности. При этом он сжимается, в зависимости от рода торфа, в сухие брикеты, подходящие к углю и дереву по твердости, плотности, сухости и теплотворной способности.

Такое npdcToe решение задачи брикетирорания мокрого торфа затрудняется однако большими расходами, связанны, ми с добычей этого коагулирующего средства. Производство торфяных брикетов чисто механическим путем непосредственно из болота, брикетов, усыхающих и выдерживающих складывание в штабели, возможно при применении и более дешевых и слабее действующих коагулирующих средств. .Для этого достаточно, например,коагулировать торфяную массу 0, гипсовым раствором в комбинации с таким способом отпрессования, при котором возможно обёзвожение даже не коагулированного мелкого торфа, при очень низких давлениях, до такой степени сухости, которая превышает низшую ее степень в 15 - 20% содержания сухих частей, при каковой снова восстанавливается прессуемость торфа.

Такое обезвоживание под давлением достигается непрерывным самоотпрессованием жидкого торфа во многих тонких слоях под максимальным -давлением в 3,5 атм., возрастающим по слоям.

На фиг. 1-3 прилагаемого чертежа изображены в вертикальном разрезе примерно три прессовальных приспособления, годных для такого процесса.

Первое из этих трех прессовальных приспособлений (фиг. 1) состоит например из колонки с 30-ю фильтровальными слоями, второе (фиг. 2) с 24-мя фильтровальными .слоями и третье (фиг. 3) только с 18-ю фильтровальными слоями (Ь) высотой в 25 см каждый. Эти фильтровальные слои состоят из ящиков, точно приходящихся одий в другой, и притом так, что каждый ящик своей нижней частью надавливает на верхнюю часть находящегося под ним ящика. Таким путем жидкий торф, находящийся в нижних слоях, постепенно отпрессовывается через фильтровальные днища в ящиках весом каждого отде; ьного ящика и весом всех ящиков, расположенных над ним.

Отличаются между собою эти три прессовальные колонки изображенные на фиг. 1-3, кроме числа их фильтровальных элементов еще и тем, что в колонке по фиг. 1 каждый фильтровальный элемент (fi-fso) под фильтровальным днищем & снабжен еще (также и самостоятельно вводимым) плотным днищем 6i иПритом так, что вода, отпрессованная в каждом отдельном фильтровальном слое, вытекает по этому днищу, не прохоДя через нижние слои, коагули-рованные до процесса прессования.

В прессовальной колонке по фиг. 2 снабжаются двойным днищем вышеописанного рода b и bi не все фильтровальные элементы, а только каждый п-ъш слой, в данном примерном случае каждый третий (т. е. 3, 6, 12 и т. д. до 24) слой, два же слоя, лежащие в проме5кутке, имеют только фильтровальные днища Ь,

В прессовальной колонке, по фиг. 3 все фильтровальные элементы должны быть снабжены только фильтровальными днищами b или также и фильтровальными отверстиями в части их боковь1х стенок.

Фильтровальные элементы, наполненные жидким торфом, постепенно и принудительно опускаются сверху донизу iepe3 всю образуемую ими колонку. Колонка фильтровальных слоев опускается вся вниз на 25 см по мере того, как снизу вынимается отпрессованный слой. Высота колонки снова восполняется на 25 См фильтровальным элементом, который ставится на нее сверху. Таким путем достигается тот эффект, что каждый из тридцати, двадцати четырех или восемнадцати слоев жидкого торфа этих трех колонок оказывается отпрессованным весом всех слоев, лежащих над ним, при каждом движении вниз колонки, т. е. давлением, увеличенным в тридцать, двадцать четыре или восемнадцать раз. Снизу колонки отпрессованный слой вынимается из ящика в виде цельного куска. Этот фильтровальный ящик снова наполняется жидким торфом и поступает сверху на колонку, чтобы проделать опятц этот бесконечный путь.

В предлагаемых трех примерных процессах самодействующего отпрессования тонких слоев жидкого торфа в давильных колонках, остающихся постоянными по высоте и по числу слоев в них, несмотря на одинаковость движения вниз постоянного удаления нижнего отпрессованного слоя, различие в конструкции фильтровальных ящиков этих трех колонок ffo фиг. 1, 2 и 3 должно разпичн действовать на эффект коагуляци и физического отжимания.

Эффект химического воздействия в выщеописанном комбинированном двойственном процессе коагуляции жидкого торфа и самопрессования его может 6bitb значительно повышен в давильной колонке по фиг. 3. Так как в этой послел ней все 18 (или л-ное их количество) фильтровальных ящика снабжены обыкновенными (или двойными) фильтровальными днищами Ь, то коагулирующее действие ограничивается не только единичной коагуляцией, произведенной до начала отпрессования, но коагуляция происходит и во всех 18 отдельных давильнофильтровальных слоях, во время процесса прессования при прохождении через всю колонку по фиг. 3. Коагуляция производится уже использованным коагулирующим средством, т, е. водой, вытекающей -из всех вышележащих слоев.

Устройство давильной колонки по фиг. 3 дает возможность усиливать и улучшать более слабое коагулирующее действие, примерно, скажем, такого коагулирующего средства, как 0,2 /о-ный раствор гипса, путем последующей коагуляции тонких давильно-фильтровальных слоев. Эта последующая {оагуляция происходит бесплатно посредством уже использованного коагулирующего средства, количество которого - регулируется числом фильтровальных слоев и содержанием воды в них; она может быть уси-; лена и улучшена до степени, равной полномерной коагуляции жидкого торфа раствором гидрата окиси железа (с содержанием железа 0,) или даже до степени, превышающей эту коагуляцию.

Таким путем можно повысить в каждом отдельном фильтровальном слое давильной колонки по фиг. 3 свертывание коллоидов мелкого торфа и образование свободной воды до такой степени, что, так же как и при фильтрации коагулированного гидроторфа, при самоотпрессовании коагулированного мелкого торфа,, вытекать вниз будет, под действием слабого слоевого давления, только свободная вода, но не коллоиды мелкого торфа.

Если бы случилось, что в колонке по фиг. 3 не удалось достичь обезвоживашия давлением примерно до 90-50% (т.е. «а каждую тонну мокрой прессованной «ассы в 900, 800 до 100 кг содержания «оды), несмотря на химическое действие последующей коагуляции одновременно с самортпрессованием тонких прессовальных и фильтровальных слоев физическим их уплотнением при каждом движении вниз, то этот недостаток пополняется или уменьшается следующим . Так же как и в давильной колонке по фиг. 2 каждый третий (или п-ный) фильтровальный ящик снабжается под фильтровальным днищем bi еще плот ным днищем, чтобы таким путем можно было направлять воду, вытекающую из фильтровальных слоев, лежащих выше двойных днищ, для многократной коагуляции нижележащих фильтровальных слоев, после чего вода сейчас же выводится из колонки.

Одни только эти три Примера относительной регулируемости физических и химических взаимодействий, состоящих из целесообразной комбинации коагулирования мелкого торфа и самопрессования, доказывают, что есть возмон кость добывать чисто механическим путем прямо из болота нетронутый в своих качествах (или по возможности нетронутый) мелкий прессованный торф с бО/о-ным содержанием сухих веществ и при этом с меньшим числом прессовальных слоев, с меньшей затратой времени на прессование и при более слабых давлениях, чем при самопрессовании некоагулированного мелкого торфа.

Этот прессованный торф можно предоставить естественному уплотнению, в зависимости от степени его сжимаемости, общепринятым способом складывания в штабели с просветами для вентиляции; при этом брикеты из мокрого торфа с содержанием сухих веществ по меньшей мере 15-20% превращаются в сухие брикеты. Или же можно подвергнуть такой торф с содержанием сухих веществ в 50% искусственной сушке перегретым паром (по Штейнеру „Известия общества содействия культуре болот стр. 58 и след., 89 и след. 1931 г.). Торф при этом сушится также в виде мокрых прессованных брикетов при сохранении одинаковой температуры как сушимого торфа, так и перегретого пара.

Этот торф можно после искусственно сушки брикетировать так, это делается с бурым углем.

Описанный способ имеет три главных преимущества. Первые два преимущества заключаются в целесообразном использовании двух бесплатных сил природы, а именно силы тяжести самой уплотняемой массы, для ее первичного обезвожения и уплотнения давлением и силы сжимания-для вторичного окончательного обезвоживания самоуплотнением. Третье главное преимущество заключается в полной или наивозможной сохранности качеств прессованной массы (т. е. теплотворной способности и способности сжиматься) и в применении бесплатного средства, т. е. уже использованного коагулирующего средства, для последующего слоевого коагулирования прессуемой массы в целях повышения химического коагулирующего влияния на процесс самоотпрессования и самоуплотнения.Дальнейшим преимуществом нового способа является то, что он допускает повторное использование уже многократно бывшего в употреблении коагулирующего средства. Это коагулирующее средство, в котором не содержится никаких коллоидов, применяется и притом почти без каких-либо новых затрат дJ ycиусиления процесса обезвоживания прессуемой массы в самом болоте. Одновременно достигается значительное ускор ение и удешевление добычи гидроторфа благодаря тому, что можно обойтись совершенно без фильтровальных и сушильных поверхностей или пользоваться имн менее долго.

Новым являлось повторное использование третьего из трех бесплатных рабочих средств (силы тяжести и силы сжимания прессуемой массы и отходящей воды коагулирующего средства уже бывшего в употреблении) для слоевого последующего коагулирования прессуемой массы, подвергнутой уже предварительной коагуляции для активизации, находящихся во взаимной связи процевсов отпрассовывания и коагуляции.

Исходя из того обстоятельства, что сила сжимания мелкого торфа, уже sttaчительно повышенная в гидроторфе измельчением вещества, может быть повышена одним только слабым коагулированием гипсом до значительной степени, соответствующей дневному увеличению сухих веществ в 11°/о, вмокрых брикетах при складывании их в щтабели с просветами, можно сделать вывод, что сила сжимания измельченного торфа может быть далее повыщена до такой степени применением коллоидального раствора гидрата окуси железа или других сильно коагулирующих реактивов, действующих как коагулятор, значительно сильней, чем гипс, что становится возможным получать в течение немногих дней или даже часов брикеты, подобные каменному углю nyTerj самоусадки (т. е. быстрым самосжиманием при складывании в штабели) из брикетов сильно сжимающегося черного и мещанного торфа с содержанием сухих веществ, доведенного отпрессованием минимум до , складывая их в щтабели с просветами, или же получать самоусадкой из мокрых брикетов измельченного чистого светлого торфа такого же минимального содержания сухих веществ, при однако более продолжительном хранении в щтабелях, материалы, твердые как камень, выдерживающие давление и обработку (как-то: легкие строительные камни, плиты и т. п.). Мокрые брикеты из коагулированного мелкого светлого торфа минимум сод;ержания сухих веществ могут быть соверщенно избавлены от их волокнистости самоуплотнением при складывании в щтабели с просветами. В таком виде они поддаются легко измельчению в мелкую , однородную зернистую торфяную муку, годную, благодаря ее несмачиваемости, малому содержанию серы, легкой воспламеняемости и быстрому сгоранию, не только для обыкновенных топок для угольной пыли, но и для питания двигателей внутреннего горения. В болотистых местностях торф в виде торфяной муки может иметь применение как топливо превыщающее все другие виды топлива своей экономичностью.

Обезвоживание самопрессованием в

тонких слоях мелкого торфа Может быть

повыщено еще приспособлением для

того конструкций, как это явствует из

иг. 4 и 5.

Давильная колонка по фиг. 4 состоит ак же, как и колонка по фиг. 1 из прессовальных элементов, расположеннь1х один над другим, с двойными днищами b и bi. Днище bi расположено настолько ниже днища &, насколько оно вдавливается, при прохождении через всю колонку, в тонкий прессовальный слой, находящийся непосредственно под ним, под действием веса давящих йа него элементов колонки.

В давильной колонке по фиг. 1 фильг трует только верхнее днище Ь, нижнее же днище й плотное, так что отпрессование тонких прессовальных слоев может происходить только вниз. В давильной колонке сделаны фильтрующими и нижнее днище Ь и боковые стенки пространства, лежащего между обоими днищами Ь и Ь. Тонкие прессовальные слои, находящиеся в фильтровальных ящиках колонки по фиг. 4, отпрессовываются не тодько вниз, как в колонке по фиг. 1, но также и вверх в полое пространство и притом так, что отпрессованная вода может вытекать оттуда изколонки. Вследствие такого двустороннего отпрессовывания давление обезвоживания распространяется приблизительно только до середины тонкого прессуемого слоя; таким путем уменьщается и без того незначительная толщина прессуемого слоя приблизительно наполовину и увеличивается физи:ческое действие отпрессовьшания, так как обезвоживающее давление возрастает с уменьщением толщины слоя мелкого торфа.

Усиление физическЬго действия обезвоживания, получаемого благодаря двустороннему действию обезвоживания под собственным давлением в тонких прессуемых слоях давильной колонки по фиг. 4 будет больще у больщинства сортов торфа, чем увеличение обезвоживания под химическим воздействием, которое может быть достигнуто повыщением коагулирующего действия при одностороннем отпрессовании прессуемых слоев в давильной колонке по фиг. 1.

Предмет патента

1. Способ обезвоживания торфа под давлением столба установленных один на другой фильтровальных ящиков с обезвоживаемым торфом, отличающийся

тем, что через мелочь коагулированного сырого торфа после создания столба из регулируемого числа поставленных друг на друга ящиков проводят уже бывшее в употреблении коагулирующее средство с целью повторного коагулирования тррфа в нижестоящих ящиках, под по«т пенно увеличивающимся давлением.

2. Приспособление для осуществления способа, означенного в п. 1, состоящее из ящика с фильтрующим дном, снабженного вторым дном, предназначенным для установки ящика в столбе на ниже расположенный ящик, отличающееся

тем, что названное второе дно Ь так же выполнено фильтрующим

3.При осуществлении способа, означенного в п. 1, применение всех или только некоторых ящиков ; для сырого торфа, снабженных вторым фильтрующим дном согласно п. 2.

4.Видоизменение способа, означенного в п. 1, отличающееся тем, что частично обезвоженный этим способом торф подвергают дальнейщему обезвоживанию прессованием под высоким давлением, а затеем на воздухе или в сушилках.