Способ получения структурированного органоминерального вяжущего


 


Владельцы патента RU 2529619:

Новиков Николай Михайлович (RU)
Чиргин Сергей Георгиевич (RU)

Изобретение относится к технологии получения вяжущего вещества из сырья природного происхождения и может быть использовано при брикетировании материалов для изготовления топливных и технологических брикетов. Способ получения структурированного органоминерального вяжущего включает, по меньшей мере, однократное кавитационное диспергирование смеси торфа и воды при соотношении торфа к воде 1:4-1:4,5. Диспергирование ведут до достижения смесью температуры 80-90°C, которую затем охлаждают до комнатной температуры с получением готового продукта. Обеспечивается сохранение вяжущих свойств продукта длительное время при хранении.

 

Изобретение относится к экологически чистым технологиям получения вяжущего вещества из сырья природного происхождения, а именно из торфа, и может быть использовано при брикетировании материалов, в частности для изготовления топливных и технологических брикетов из различных мелкодисперсных материалов природного и искусственного происхождения.

Вяжущие (клеящие) свойства торфа обусловлены содержанием в нем гуминовых веществ. Для изготовления из торфа технологических продуктов с вяжущими свойствами, смесь из торфа и воды подвергают различного рода обработкам с целью активации действия гуминовых веществ. В основном вяжущее получают в технологии изготовления брикетов, что можно объяснить, по-видимому, тем, что торфяное вяжущее не подлежит хранению и транспортировке.

Известен, например, способ получения связующего, являющийся частью способа изготовления топочных брикетов (Патент РФ №2195401, опубл. 2002 г.) [1]. Для получения связующего торф измельчают, истирают, дробят во влажной среде, вываривают и превращают в однородную массу из частиц размером от 0,01 до 10 мкм. Для получения топочных брикетов в массу связующего вводят наполнитель в соотношениях от массы 1:0,01 до 1:20, перемешивают при эксплуатационной влажности от 3 до 97% и помещают в жесткую форму, где подвергают регулируемым динамическим нагрузкам с определенной частотой и силой ударов. Судя по размеру частиц полученной торфяной массы, структура торфа в процессе обработки не изменяется, что не позволяет говорить о высоких вяжущих свойствах полученного связующего.

Известен способ изготовления связующего, являющийся частью способа брикетирования торфяного кокса (SU №30674, опубл. 1933 г.) [2]. Вяжущее готовят обработкой смеси торфа с водой в водяной коллоидной мельнице, в результате чего получают торфяную эмульсию, влажность которой не позволяет использовать ее в качестве связующего для брикетирования кокса. Эмульсию подвергают обезвоживанию до некоторого определенного процента влаги. Необходимость удаления излишней влаги из торфяной эмульсии требует специального оборудования, а также временных и трудовых затрат.

Известен способ получения связующего в виде 2-9% водной суспензии торфа (SU №1715829, опубл. 1992) [3]. Способ применяют в процессе изготовления брикетированного топлива. Отходы торфа любых размеров загружают в лабораторный массной ролл, добавляют горячую воду, и перемешивают до получения гомогенной массы. Полученную торфяную суспензию перемешивают с измельченными древесными отходами (опилками или стружками размером до 15 мм) при 25±5°C в течение 3-5 мин до образования гомогенной массы, из которой затем формуют брикеты при 0,04±0,01 МПа и 25±5C и сушат при 100-130°C. Массной ролл представляет собой чан, внутри которого вращается цилиндр, снабженный стальными ножами. Этот аппарат характеризуется высоким энергопотреблением при недостаточно эффективном размоле массы.

Известен способ получения связующего, применяемый в процессе изготовления топливных брикетов (RU №2413755, опубл. 2011 г.) [4]. Связующее получают из водоторфяной смеси, которую по меньшей мере один раз пропускают через диспергатор (кавитатор) при перепаде давления на диспергаторе от 0,1·105 до 25·105 Па. Как указано в описании к данному патенту, процентное соотношение торфа и воды может быть различным в зависимости от конструкции диспергатора и мощности привода диспергатора, хотя согласно описанию, оптимальным соотношением твердого торфа и воды является 1:2,6 сответственно, при котором вяжущее имеет консистенцию негустой сметаны. Проходящая через диспергатор смесь подвергается кавитационной обработке - воздействию высокого давления в тысячи атмосфер. Обработанную смесь смешивают с углеродсодержащим материалом и брикетируют известными способами. В качестве углеродосодержащего материала могут использовать торф, опилки, уголь, всевозможные отходы (в частности, помет) и их смеси. В примере описания к патенту [4] в качестве такого материала приведен торф.

Использование кавитационных диспергаторов для эффективного измельчения твердой фазы и смешивания ее с жидкой фазой с получением качественной однородной массы известно. Принцип действия таких аппаратов основан на явлении кавитации, представляющем образование в жидкости заполненных газом каверн, или полостей, при «захлопывании» которых возникают ударные волны, приводящие к разрушению твердых тел и эмульгированию жидкости. Этот процесс происходит за счет перепада давления, создаваемого в аппарате. Необходимо отметить при этом, что условия создания явления кавитации различны. В описании способа [4] пишут о давлении в тысячи атмосфер и высокой, в несколько тысяч градусов, температуре. Эти данные вызывают сомнения в возможности реализации данного способа, т.к. при температуре свыше 100 вода начинает испаряться, а торф - гореть.

Таким образом, известные способы получения вяжущего из торфа характеризуются многостадийностью, необходимостью в дополнительном специальном оборудовании, энергоемкостью, а также неразрывностью с последующим процессом брикетирования, исключающим применение полученного вяжущего для различных технологических процессов.

Задача настоящего изобретения - получение вяжущего, как готового продукта, позволяющего использовать его для различных технологических процессов при упрощении технологии его получения. Поставленная задача решается тем, что способ получения структурированного органоминерального вяжущего вещества включает по меньшей мере однократное кавитационное диспергирование смеси торфа и воды, при этом диспергированию подвергают смесь при соотношении торфа к воде 1:4-1:4,5, диспергирование смеси ведут до температуры 80-90°C, полученную смесь охлаждают до комнатной температуры.

Заявленное соотношение торфа и воды в пределах 1:4-1:4,5 способствует такому истечению торфяной смеси в диспергаторе, которое обеспечивает быстрый ее нагрев. Процесс диспергирования торфяной смеси, осуществляемый в кавитационном аппарате до температуры от 80 до 90°C, и охлаждение полученной смеси до комнатной температуры приводит к получению вяжущего, представляющего собой коллоидную систему с размером частиц 2×10-4-2×10-6. Визуально - это желеобразная «паста в оболочке», которая будучи охлажденной до комнатной температуры представляет собой структурированный органоминеральный готовый к применению продукт. Между пастой и стенками емкости визуально определяется наличие неиспаряемой жидкости неисследованной природы, которая, по-видимому, создает на поверхности продукта пленку, защищающую продукт от воздействия кислородсодержащей среды и обеспечивает сохранение вяжущих свойств в течение длительного времени. Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в сохранении вяжущих свойств продукта в течение длительного времени при упрощении технологии его изготовления.

Способ осуществляли в кавитационном аппарате, представляющем собой пульсационный насос, рабочее колесо которого имеет внутреннюю полость, снабженную лопатками, и каналами, соединяющими полость с внешней боковой поверхностью колеса (RU 2386471, публ. 20.04.2010 г.) [5]. Принцип действия данного аппарата следующий. На внешней боковой поверхности колеса имеется вихревой излучатель, в качестве которого на внешней боковой поверхности колеса выполнены тангенциальные, сужающиеся в направлении выхода жидкости, щелевидные каналы, которые относительно направления вращения ротора имеют передние и задние стенки, при этом на передних стенках со стороны выхода жидкости выполнена фаска. При вращении рабочего колеса обрабатываемая жидкотекучая среда поступает во внутреннюю полость колеса, где, взаимодействуя с рабочими лопатками, получает вращательное движение. Под действием центробежных сил поток среды получает значительное приращение радиальной скорости, зависящее от частоты вращения колеса и его диаметра. При движении по щелевидным каналам жидкотекучая среда получает дополнительное приращение скорости как за счет действия центробежных сил, так и за счет сужения поперечного сечения каналов. При выходе из каналов жидкотекучая среда за счет фаски направляет поток в сторону заданного вращением колеса движения, и резко расширяя конфигурацию канала, существенно меняет давление в обрабатываемой среде, вследствие чего возникает мощное турбулентное движение, сопровождающееся явлениями кавитации и интенсивным излучением звуковой и ультразвуковой энергии.

В представленных примерах, иллюстрирующих заявленный способ, используют низинный с высокой степенью разложения торф с торфяного месторождения Замараевское II №744 по справочнику и карте административной единицы г. В-Пышма Свердловской области. Торф подвергали грохочению с использованием вибросита с ячейкой 5 мм до получения торфяной крошки размером до 5 мм. Для получения 1 тонны связующего отвешивали 200 кг полученной торфяной крошки. По примеру 1 брали 800 л а по примеру 2 - 900 л воды. В бак-мешалку при комнатной температуре заливали воду и включали двигатель пульсационного насоса. В движущийся поток воды порциями подавали торфяную крошку. Диспергирование проводили в одну стадию. В процессе диспергирования измеряли температуру обрабатываемой смеси. При достижении смесью температуры 80°C по примеру 1 и 90°C - по примеру 2, обработанную смесь сливали в промежуточную емкость для дегазации и остывания до комнатной температуры. Через 1,5-2 суток продукт является готовым к хранению и транспортировке. Продукт имеет вид желеобразной пасты коричневого цвета и представляет собой готовое к применению вяжущее. Вяжущее, изготовленное по примеру 1, испытывала компания, производящая топливные брикеты. Был опробован брикет, полученный прессованием смеси, содержащей 25% полученного вяжущего и нефтекокса. Брикет имел теплоту сгорания 31,045 ГДж/тонну и был признан топливом, пригодным для сжигания в печах цементного завода. Вяжущее, изготовленное по примеру 2, испытывала металлургическая компания. Результаты испытаний показывают, что брикет, полученный из смеси, содержащей 20% структурированного органоминерального вяжущего и брикетируемой аглошихты, приводит к увеличению вертикальной скорости спекания агломерата, при этом выход годного агломерата увеличивается, а содержание мелочи класса 5-0 мм снижается. Минимальный срок хранения вяжущего по предварительным данным, составляет 2 недели.

Таким образом, заявленный способ позволяет получать вяжущее, как готовый продукт, позволяющий использовать его для получения брикетов, применяемых в различных технологических процессах при упрощении технологии его получения. Вяжущее можно изготавливать и в условиях технологии производства брикетов. Большое содержание гуминовых веществ в заданном объеме вяжущего и коллоидно-дисперсионный состав позволяют связывать, а затем и брикетировать различные мелкие материалы, такие как древесные опилки, мелочь древесного угля, мелочь каменного угля, торфяную крошку, пыль с пылеуловителей, коксовая мелочь, графит и др.

Способ получения структурированного органоминерального вяжущего, включающий по меньшей мере однократное кавитационное диспергирование смеси торфа и воды, отличающийся тем, что диспергированию подвергают смесь при соотношении торфа к воде 1:4-1:4,5 и диспергирование ведут до достижения смесью температуры 80-90°C, которую затем охлаждают до комнатной температуры с получением готового продукта.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии подготовки и производства металлургических и угольных брикетов. Связующее для производства брикетов содержит органический полимер в виде полимерного натриево- и полиалкиленоксидного производного полиметилен-нафталинсульфокислот и добавку производных гликозидов.

Изобретение относится к металлургическому, литейному производству, в частности к изготовлению чугунов, работающих в условиях абразивного износа. Способ включает приготовление смеси исходного материала с последующим формованием.

Изобретение относится к способу получения топливных брикетов, включающий смешение углеродного наполнителя с измельченным углем, добавление связующего вещества и брикетирование смеси под давлением, при этом осуществляют сухое смешение углеродного наполнителя, представляющего собой отходы производства алюминия, анодной массы и электродов в количестве 25,01-85,00 мас.% с измельченным бурым углем до получения 100% сухой массы с последующим добавлением к сухой массе связующего вещества.
Изобретение относится к подготовке металлосодержащего сырья к металлургической переработке, в частности к брикетированию руд и концентратов руд черных металлов. .

Изобретение относится к способу получения природных (несинтетических) железоокисных пигментов, которые могут использоваться в специальных антикоррозионных грунтовках, применяемых в том числе и для нужд кораблестроения с одновременным получением сырья для металлургической промышленности в виде брикетов.

Изобретение относится к получению окускованного материала, который используют для получения металлического железа путем термического восстановления в восстановительной печи с подвижным подом.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при легировании расплава, предпочтительно расплава титана, путем добавления формованных изделий, например, в виде гранул, содержащих лигатуру.
Изобретение относится к окомкованию сульфидных молибденитовых концентратов грануляцией перед окислительным обжигом. .

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству железорудных окатышей. .

Изобретение относится к способам окускования измельченного железорудного сырья для подготовки его к металлургическому переделу и утилизации железосодержащих отходов.

Изобретение относится к способу получения топливных брикетов, включающему смешивание измельченного твердого топлива со связующим, брикетирование смеси под давлением, где в качестве измельченного твердого топлива используют коксовую пыль с размерами частиц менее 1 мм, а в качестве связующего используют фусы коксования в количестве 8,0-10% к массе коксовой пыли, смесь коксовой пыли и связующего нагревают до 100°C, прессуют ступенчато: сначала устанавливают нагрузку 5-6 атм с выдержкой 3-5 мин и далее до 15 атм с выдержкой при максимальной нагрузке 3-5 мин, готовый топливный брикет прокаливают при температуре 250-300°C без доступа воздуха в течение 10-12 мин.

Настоящее изобретение относится к способу получения улучшенного твердого топлива. Описано твёрдое топливо, полученное брикетированием измельчённого низкосортного угля, где наружная поверхность низкосортного угля и внутренние поверхности пор низкосортного угля покрыты нелетучим компонентом, содержащимся в низкосортном угле, а содержание тяжёлого масла составляет менее 0,5 масс.% относительно твёрдого топлива.

Настоящее изобретение относится к брикету, способу изготовления такого брикета и к применению такого брикета в горелках для выработки тепла. Брикет состоит из спрессованного лигноцеллюлозного тела, содержащего: (а) от 60 до 90 вес.% обрезков травяных стеблей и (b) от 10 до 40 вес.% трепаного лигноцеллюлозного связующего со степенью трепания от 38 до 75°RS (градусы Шоппера-Риглера), предпочтительно от 45 до 70°RS (указанные проценты выражены в сухом весе относительно сухого веса суммы (а) и (b)) и из жидкого при комнатной температуре топлива, имеющего температуру вспышки от 30 до 150°С, пропитывающего спрессованное лигноцеллюлозное тело, причем указанный брикет имеет по существу цилиндрическую форму и имеет центральный дымоотвод со звездообразным поперечным сечением.
Изобретение относится к применению брикета экструзионного (БРЭКСы) коксового, полученного методом жесткой вакуумной экструзии, включающего коксовую мелочь, минеральное связующее и, по необходимости, буроугольный полукокс, в качестве восстановителя в металлургических печах.
Изобретение относится к способу получения топливных окатышей, включающий смешивание наполнителя, содержащего отходы обработки древесного сырья, горючего компонента в виде отходов нефтепродуктов и связующего, где в качестве горючего компонента используют также масложировые отходы пищевой промышленности, горючий компонент служит одновременно связующим, в смешиваемую массу добавляют порошкообразный загуститель из горючего материала, при этом вначале производят в течение 1,5-2 минут смешивание загустителя и горючего связующего в соотношении 0,2-1,0:1 для загущения последнего, затем в загущенную массу постепенно вводят наполнитель, составляющий в целом 0,5-1,0:1 к горючему связующему и снова перемешивают в течение 35-40 мин до образования окатышей устойчивой формы, затем снова добавляют загуститель в количестве 10-20% его первоначальной массы для предотвращения слипания окатышей и перемешивают еще 2-4 мин до получения готового продукта в виде округлых окатышей.

Изобретение относится к способу изготовления топливных брикетов, включающему измельчение горючих твердых компонентов, их смешение со связующим, прессование и сушку брикетов, отличающемуся тем, что в качестве горючих твердых компонентов используют утилизируемые артиллерийские пороха баллиститного типа или безвозвратные отходы порохового производства, измельченные на модернизированной дисковой мельнице до размеров частиц 0,5-1,0 мм, и отсевы активированного древесного угля, измельченные на двухвалковой дробилке до размеров частиц менее 4,0 мм, и смешивают их в 8,0-10,0% водном растворе связующего полиакриламида или натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в смесителе непрерывного или периодического действия с горизонтальными мешалками, затем прессуют в топливные брикеты на валковом прессе-грануляторе, сформированные брикеты подвергают сушке воздухом на трехсекционной ленточной сушилке при температуре 100…105ºС в течение 3 ч, затем охлаждают и провяливают в течение суток.

Изобретение относится к брикетированному твердому топливу, которое включает отсевы активного древесного угля и технологические отходы баллиститных порохов, не содержащие в своем составе солей тяжелых металлов и других экологически опасных компонентов, измельченные до дисперсности 0,5-1,0 мм, а в качестве связующего - полиакриламид, при следующем соотношении компонентов, мас.%: отсевы активного древесного угля - 75…86, технологические отходы баллиститных порохов - 10…20, полиакриламид - 4…5.

Изобретение относится к брикетированному твердому топливу, которое включает отсевы активного древесного угля и измельченные до дисперсности 0,5-1,0 мм, баллиститные пороха с истекшими гарантийными сроками хранения, а в качестве связующего - полиакриламид, при следующем соотношении компонентов, мас.%: отсевы активного древесного угля - 75…86, баллиститные пороха с истекшими гарантийными сроками хранения - 10…20, полиакриламид - 4…5.
Изобретение относится к применению брикета экструзионного (БРЭКСа), полученного методом жесткой вакуумной экструзии, включающего отходы обогащения угля и, по необходимости, угольные отсевы, минеральное связующее и бетонит, в качестве топлива для промышленных топок и бытовых печей.

Изобретение относится к пылеугольному топливу для доменной плавки из углеродсодержащего тонкомолотого исходного материала, представляющего собой продукт с выходом летучих веществ до 25% в количестве (3-100) масс.%, полученный путем замедленного полукоксования тяжелых нефтяных остатков, топливо содержит десульфуратор, при этом соотношение углеродсодержащего тонкомолотого исходного материала и десульфуратора составляет: углеродсодержащий тонкомолотый материал - (90-99), масс.%; десульфуратор - (10-1), масс.%.

Изобретение относится к торфяной промышленности, в частности к способам переработки торфяного сырья и производства продукции на его основе. Техническим результатом является обеспечение возможности производства различной торфяной продукции из торфяного сырья любого вида и качества при обеспечении энергонезависимости производства.
Наверх