Композиционный влагопоглощающий материал на основе торфа

Изобретение предназначено для повышения поглотительной способности материалов в отношении воды и загрязнений на водной основе. Материал на основе торфа включает глинистые компоненты. В качестве торфа используют отходы добычи и переработки торфа при соотношении компонентов: глинистые компоненты 1-30%, отходы добычи торфа 70-99%. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к составам для получения влагопоглощающего материала на основе отходов добычи и переработки торфа и может быть использовано в сельском хозяйстве и в качестве подстилочного материала для домашних животных.

Известен торфяной гранулированный подстилочный материал, содержащий фрезерный торф степенью разложения 10-20% и влажностью 55-60% (RU №2157066, кл. А01K 23/00, 1998).

Недостатком такого материала является невысокое водопоглощение из-за низкой скорости и ограниченного набухания.

Прототипом изобретения является состав для подстилочного материала, содержащий 45-95% торфа и 50-10% глинистых компонентов (RU №2000128921, МПК⁷ А01К 1/015).

Однако известный компонентный состав имеет низкое водопоглощение, что обусловлено меньшим содержанием растительных остатков, не подвергшимся биологическому разложению, кроме того, использование в подстилочном материале торфа низкой степени разложения, являющегося ценным видом сырья, нерационально.

Задачами изобретения является разработка композиционного влагопоглощающего материала с повышенной степенью влагопоглощения с одновременной утилизацией отходов торфодобывающих и торфоперерабатывающих производств.

Техническим результатом изобретения является повышение скорости впитывания воды композиционным материалом и увеличение его емкости водопоглощения.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что композиционный влагопоглощающий материал на основе торфа, включающий глинистые компоненты, согласно изобретению в качестве торфа содержит отходы добычи и переработки торфа при соотношении компонентов: глинистые компоненты 1-30%, отходы добычи торфа 70-99%. При этом в качестве отходов добычи и переработки торфа используют пушицу, и/или мхи, и/или раздробленные древесные включения в виде частиц размером от 1 до 7 мм. В качестве глинистых компонентов используют каолиновую глину, и/или кембрийскую глину, и/или глинистый мергель. Целесообразно композиционный материал выполнять в виде гранул диаметром от 3 до 15 мм.

Размер частиц, используемых при получении гранулированного композиционного материала, определяется требованиями, предъявляемыми к сырью для окатывания на тарельчатом грануляторе, и находится в диапазоне от 1 до 7 мм.

Внесение глинистых компонентов (каолиновой глины, и/или кембрийской глины, и/или глинистого мергеля) в отходы добычи и переработки торфа обеспечивает повышение скорости поглощения за счет лучшей смачиваемости минеральных составляющих, а также лучшее разбухание композиционных гранул из-за ослабления связей между элементами структуры при водопоглощении.

Размер гранулированной продукции находится в диапазоне от 3 до 15 мм и зависит от требований к скорости и емкости поглощения, так как емкость поглощения прямо пропорционально зависит от диаметра, а скорость находится в обратной зависимости.

Данное изобретение иллюстрируется следующими графиками, где на фиг.1 представлены зависимости кинетики водопоглощения композиционных гранул с различной концентрацией добавок каолиновой глины С=1÷30%; на фиг.2 - зависимости водопоглощения через 48 часов композиционных гранул от концентрации добавок каолиновой глины С=1÷30%; на фиг.3 - зависимости кинетики водопоглощения композиционных гранул с различной концентрацией добавок кембрийской глины С=1÷30%; на фиг.4 - зависимости водопоглощения через 48 часов композиционных гранул от концентрации добавок кембрийской глины С=1÷30%; на фиг.5 - зависимости кинетики водопоглощения композиционных гранул с различной концентрацией добавок глинистого мергеля С=1÷30%; на фиг.6 - зависимости водопоглощения через 48 часов композиционных гранул от концентрации добавок глинистого мергеля С=1÷30%.

Зависимости кинетики водопоглощения В, кг/кг (фиг.1) композиционных гранул определялись в интервале времени измерения τ=0÷6 мин, при этом диаметр гранул составлял d=7 мм. Гранулы были выполнены на основе отходов добычи и переработки торфа с различной концентрацией С, % добавок каолиновой глины, месторождение Веселовское, Украина. Кривая 1 на графике обозначает концентрацию глины 30%, кривая 2 - 0%, кривая 3 - 20% и кривая 4 - 10%.

Графики зависимости водопоглощения через 48 часов B₄₈, кг/кг (фиг.2) композиционных гранул на основе отходов добычи и переработки торфа от концентрации С, % добавок каолиновой глины, месторождение Веселовское, Украина, показывают изменение емкости водопоглощения гранул при внесении минеральных компонентов. Причем водопоглощение зависит от диаметра гранул d, мм. Кривая 5 соответствует диаметру гранул 10 мм, кривая 6 - 7 мм, а кривая 7 - 5 мм.

Зависимости кинетики водопоглощения В, кг/кг (фиг.3) композиционных гранул диаметром 7 мм, на основе отходов добычи и переработки торфа с различной концентрацией С, % добавок кембрийской глины, пос. Никольское, Ленинградская область, в интервале времени τ=0÷6 мин, представлены следующими кривыми: кривая 8 соответствует материалу с концентрацией глины 0%, кривая 9 - 30%, кривая 10 - 20%, кривая 11 - 10%.

Графики на фиг.4 характеризуют зависимости водопоглощения через 48 часов В₄₈, кг/кг композиционных гранул на основе отходов добычи торфа от концентрации С, % добавок кембрийской глины, пос. Никольское, Ленинградская область, при различном размере диаметра гранул d, мм. На данном графике кривая 12 соответствует диаметру гранул 10 мм, кривая 13 - 7 мм; кривая 14 - 5 мм.

Графики на фиг.5 характеризуют зависимости кинетики водопоглощения В, кг/кг в интервале времени измерения τ=0÷6 мин композиционных гранул с диаметром d=7 мм на основе отходов добычи и переработки торфа с различной концентрацией С, % добавок глинистого мергеля, добытого из подстилающей залежи торфяного месторождения Терелесовское-Грядское в Тверской области. Кривая 15 соответствует материалу с концентрацией мергеля 0 %, кривая 16 - 30%; кривая 17 - 20%, а кривая 18 - 10%.

На графиках зависимости водопоглощения через 48 часов В₄₈, кг/кг (фиг.6) композиционных гранул на основе отходов добычи и переработки торфа от концентрации С, % добавок глинистого мергеля, добытого из подстилающей залежи торфяного месторождения Терелесовское-Грядское, Тверская область, показано изменение емкости поглощения композиций. Причем емкость водопоглощения зависит от диаметра гранул d, мм. На фиг.6 кривая 19 соответствует диаметру гранул 10 мм, кривая 20 - 7 мм, кривая 21 - 5 мм.

Композиционный влагопоглощающий материал на основе торфа получают следующим образом.

Пример 1.

Верховой пушицево-сфагновый торф со степенью разложения 30-35% с начальной влажностью 50-55% просеивали, отделяя крупные составляющие, превышающие размер 10 мм: волокна пушицы, мхи, древесные включения. Полученный отсев дробили на молотковой дробилке, так что конечный размер частиц находился в интервале от 1 до 7 мм. После чего полученный материал смешивали с каолиновой глиной в пропорциях, рассчитанных по массе сухого вещества (концентрация глинистых компонентов от 1 до 30%). Композиционную смесь окатывали на тарельчатом грануляторе, впрыскивая в нее воду до получения гранул требуемого размера. После скатывания производили рассев по фракциям и сушили при комнатных условиях до равновесного влагосодержания. Определение водопоглощения осуществляли по стандартной методике (ГОСТ 24160-80).

Анализ экспериментальных данных позволил установить, что композиционный влагопоглощающий материал с добавками каолиновой глины обладает повышенными значениями скорости водопоглощения и водопоглощения за 48 часов (фиг.1 и 2). Как следует из анализа графика зависимости кинетики водопоглощения (фиг.1), увеличение скорости характерно для композиций с содержанием каолиновой глины 10% (кривая 4) и 20% (кривая 3). При большем содержании минерального компонента материал теряет свои поглотительные свойства, о чем свидетельствует характер графика водопоглощения композиции с концентрацией каолиновой глины 30% (кривая 1), представленного на фиг.1. Анализ графиков водопоглощения за 48 часов композиционных гранул различного диаметра (фиг.2) показывает, что увеличение емкости поглощения характерно для композиций с концентрацией добавок каолиновой глины в интервале С=1÷20% (кривые 5, 6, 7).

Таким образом, показатели скорости водопоглощения и водопоглощения за 48 часов изменяются в зависимости от содержания каолиновой глины, имея оптимальный интервал концентрации глины С=1÷20%.

Пример 2.

Верховой пушицево-сфагновый торф со степенью разложения 30÷35% (начальная влажность 50÷55%) просеивали, отделяя крупные составляющие, превышающие размер 10 мм: волокна пушицы, мхи, древесные включения. Полученный отсев дробили на молотковой дробилке, так что конечный размер частиц находился в интервале 1÷7 мм. После данный материал смешивали с кембрийской глиной в пропорциях, рассчитанных по массе сухого вещества (концентрация глинистых компонентов от 1 до 30%). Композиционную смесь окатывали на тарельчатом грануляторе, впрыскивая в нее воду до получения гранул требуемого размера. После окатывания производили рассев по фракциям и сушили при комнатных условиях до равновесного влагосодержания. Определение водопоглощения осуществляли по стандартной методике (ГОСТ 24160-80).

На фиг.3 и фиг.4 представлены кривые, характеризующие скорость водопоглощения и водополглощение за 48 часов композиционными гранулами с добавками кембрийской глины. Как следует из анализа, оптимальная концентрация кембрийской глины находится в интервале С=1÷30%.

Пример 3.

Верховой пушицево-сфагновый торф со степенью разложения 30÷35% (начальная влажность 50÷55%) просеивали, отделяя крупные составляющие, превышающие размер 10 мм: волокна пушицы, мхи, древесные включения. Полученный отсев дробили на молотковой дробилке, так что конечный размер частиц находился в интервале 1-7 мм. После данный материал смешивали с глинистым мергелем в пропорциях, рассчитанных по массе сухого вещества (концентрация глинистых компонентов от 1 до 30%). Композиционную смесь окатывали на тарельчатом грануляторе, впрыскивая в нее воду до получения гранул требуемого размера. После скатывания производили рассев по фракциям и сушили при комнатных условиях до равновесного влагосодержания. Определение водопоглощения осуществляли по стандартной методике (ГОСТ 24160-80).

Как следует из анализа кривых на фиг.5 и фиг.6, характеризующих скорость водопоглощения и водополглощение за 48 часов композиционных гранул с добавками глинистого мергеля, оптимальная концентрация минеральной составляющей находится в интервале С=1÷20%.

Изобретение в настоящее время находится на стадии опытно-лабораторных испытаний.

1. Композиционный влагопоглощающий материал на основе торфа, включающий глинистые компоненты, отличающийся тем, что в качестве торфа используют отходы добычи и переработки торфа при соотношении компонентов глинистые компоненты 1-30%, отходы добычи торфа 70-99%.

2. Композиционный влагопоглощающий материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве отходов добычи и переработки торфа используют пушицу, и/или мхи, и/или раздробленные древесные включения.

3. Композиционный влагопоглощающий материал по п.2, отличающийся тем, что отходы добычи и переработки торфа используют в виде частиц размером от 1 до 7 мм.

4. Композиционный влагопоглощающий материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве глинистых компонентов используют каолиновую глину, и/или кембрийскую глину, и/или глинистый мергель.

5. Композиционный влагопоглощающий материал по п.1, отличающийся тем, что он выполнен в виде гранул.

6. Композиционный влагопоглощающий материал по п.5, отличающийся тем, что гранулы выполнены диаметром от 3 до 15 мм.