Способ получения формованного материала

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОР4ЖОМУ CI %ТЕЛЬСТВО (о1) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) ЗаЯвлено 200979 (21) 2819281Д 3-05

<1>876667 (я)м. к,. с присоединением заявки Йо С 08 Х 5/10

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3010.81, Бюллетень М 40

Дата опубликования описания 301031 (5З) УДп . 678. 557 (088. 8) (72) Авторы изобретения л -.

Т.В.Мурашкевич, P.È.Ходская, А.М.Мишко и E.R.OcìéíèíИнститут физико-органической химии AH Белорусской ССР и Центральный научно-исследовательский институт бумаги.. (73) Заявители (54) спОсОБ пОлучениЯ ФОРИОВАннОГО

МАТЕРИАЛА

Изобрет ние относится к изготовлению формованного материала на основе гидролизного лингина и может найти. применение в химической, металлургической, строительной промышленности или в сельском хозяйстве, в частности при формовании гидролизного лигйи на для получения органо-минеральных удобрений, содержащих различные макро- и микроэлементы.

Известен способ .гранулирования волокнистого материала, по кото-, рому очищенный от посторонних включений волокнистый материал сушат до влажности 40%, просеивают и при рН

5,7-6,2 смешивают со связующим - метилэтилцеллюлозой, взятой в количестве 1% о:- массы волокнистого материала, в виде 10%-ного раствора.

Полученную смесь пропускают через фильеры диаметром 3-4 мм, сушат при 60 С и полученные нити дробят в гранулы (1) .

Недостаток известного способа состоит в том, что в качестве связующего используют дорогостоящие товарные продукты, например метилэтилцеллюлозу. Использование же асбеста и пека сопряжено с трудностями санитарно-гигиенического порядка. Обезвоживание волокнистого материала перед формованием путем фильтрации усложняет процесс формования и гранулнрования.

Наиболее близким к предлагаемому является способ согласно которому гидролизный солянокислый лигнин предварительно размалывают, отжимают до влажности 40-50% на камерном фильтре и подвергают пласгификации в сме» сителе со структурирующей добавкой, например лигносульфонатом, взятым в количестве 2,5-10%. Полученную . лигнинн,о пасту формуют на шнеко-!

5 вом грануляторе. Влажные гранулы сушат в барабанной вращающейся сушилке до влажности 1.0% (2).

Недостатками известного способа явЛяются сложность технологии, мно20 гостадийность и значительная продолжительность процесса. Для гранулирования гидролизного лигнина используют машины со специальными формующими решетками, имеющими отвер25 стия определенного диаметра. для получения гранул размером 2-5 мм необходимы аппараты, в которых осуществляется плотная притирка специально го ножа к формующей матрице — решет30 ке. Попытки использовать для грану876667 лирования гидролизного лигнина шнековые прессы без ножей безуспешны.

Кроме того, использование в качестве структурирующей добавки лигносульфоната не способствует повышению выхода целевого продукта.

Цель изобретения — упрощение процесса и увеличение выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения формованного материала, включающем введение структурирующей добавки в суспензию гидролизного лигнина, грануляцию и сушку, перед грануляцией проводят обработку щелочным агентом до рН 8,7-9,7, а в качестве добавки ис- 15 ,пользуют водорастворимые соли железа, марганца, цинка и кобальта.

Обработка щелочным агентом может быть проведена одновременно с введением добавки. .20

В качестве щелочного агента используют водные растворы аммиака, углекислого натрия, углекислого аммония. или их смеси. Образование гранул происходит в результате усиления вяжущей способности гидролизного лигнина в процессе щелочной обработки, за счет возрастания количества реакционно-способных фенольных соедине-ний лигнина, лигнокислот, подобно гуминовым, образования аммониевых и натриевых солей этих кислот, обладающих вяжущими свойствами, особенно эти свойства усиливаются в присутствии водорастворимых минеральных солей.

Предлагаемый способ получения формованного материала осуществляют следующим образом.

Гидролизный лигнин, являющийся от« ходом гидролизного производства и имеющий влажность 65-70%, перемешавают 40 со щелочным реагентом, в который предварительно добавляют соль минеральной кислоты. В процессе перемешивания кислотность массы изменяется от рН

2,8-3,2 до рН 8,7-.9,7, и в это вре 45 мя гидролизный лигнин начинает комковаться, при этом цвет формующейся массы меняется от светло-коричневого до темного. Процесс формования ведут 10-40 мин, и заканчивают, когда получаются хорошо окатанные гранулы.

Сырые гранулы высушивают в полочной сушилке при 110ОC а течение 1618 ч до влажности 5- 7%. После сушки определяют выход, фракционный состав формованного материала, коэффициент прочности и насыпной вес гранул.

Пример 1. К 17 кг гидролизного лигнина с влажностью 70% добавляют в виде соли хлорное железо FeCR@ Щ в количестве 3% на абсолютно сухой лигнин с получением пастообразной массы, приливают 3 л 25%-ного раствора углекислого натрия и массу перемешивают в шнековом смесителе до изменения рН среды от 3,4 до 9,7 °

Полученную массу пропускают в течение 10 мин через барабанный гранулятор, в котором благодаря щелочной среде масса самопроизвольно начинает сначала комковаться и уплотняться, а затем получаются хорошо окатанные гранулы гидролизного лигнина. Сырые гранулы высушивают в полочной су-. шилке при 110оС в течение 18 ч. Пос" ле сушки гранулы имеют влажность 5% и приобретают необходимую прочность.

Выход гранул 99,5%, диаметр 1-7 ю г коэффициент прочности 2-4 кгс /мм насыпной вес гранул 0,35 кг/л.

Пример 2. К 10 кг гидролизного лигнина, имеющего влажность 65% добавляют 2 л 25%-ного. раствора углекислого аммония, в котором растворен сернокислый марганец ИпЗО в количестве 5% на абсолютно сухой лигнин и массу перемешивают в шнековом смесителе до изменения рН среды от

2,8 до 8,7. Полученную массу пропускают через барабанный гранулятор в течение 27 мнн, в котором благодаря щелочной среде и присутствию добавки масса самопроизвольно начинает сначала комковаться, а затем получаются хорошо окатанные гранулы гидролизного лигнина. Сырые гранулы высушивают в полочной сушилке при 110 С в течение 16 ч. После сушки получа" ют гранулы с влажностью 7%. Выход гранул составляет 95,9%, диаметр

1-3 мм, коэФфициент прочности 22,5 кгс/мм, насыпной вес гранул

О, 37 кг/л.

Пример З..К 10 кг гидролизного лигнина с влажностью 67% добав" ляют кобальт азотнокислый

Co(NOy) ЬН О в количестве 4% на сухой лигнин и приливают

2 л 25%-ного раствора аммиака, после чего массу перемешивают в шнековом смесителе до изменения рН среды от 3,0 до 9,0. Полученную массу пропускают через барабанный гранулятор в течение 38 мин, в котором благодаря щелбчной среде и присутствию добавки масса самопроизвольно начинает сначала комковаться, а затем получаются хорошо окатанные гранулы гидролизного лигнина. Сырые гранулы высушивают в полочной сушилке при

llOoC в течение 17 ч. После сушки получают гранулы влажностью 6%. Выход гранул 98%, диаметр 1 †3 мм. коэффициент прочности 2 — 4,5 кгс/мм насыпной вес гранул 0,45 кг/л.

Пример 4. К 2,5 кг гидро-. лизного лигнина, имеющего влажность

65% добавляют 0,5 л смеси растворов

25%-ного аммиака и 25%-ного углекислого натрия, в котором растворена соль азотнокислого цинка в количестве 3% на абсолютно сухой лигнин, и массу вручную тщательно перемешивают до изменения цвета массы от свет876667

Содержание компонентов,В на абсолютно сухое вещество, в лигнине

Компоненты исход- обработанном r.э примеру

1 2 3 4

Водораствориьыв вещества

7,3

47,5

12,7

10,0 17,4

Легкогидролизуеьые вещества

3,1

3,1

3,0

5 5

2,7

PB легкогидролизуемах веществ

0,5

0,3

0,5 0,4

1,2 рВ трудногидролизуеьых веществ.

32 3 16,2

31,3

29,2 24,7

23,3

32,0

30,8, 33,4

49,7 . 50,4

18,6 22,0

Лигнин (по Кенигу) 50,4 24,1

48,3

17,5

8,6 27;4

Лигнокислоты

40,5 51рО

34,2

52,2 ..:1 4 2,3

Азот (общий) 0,2

1,7

0,3

25%-ного раствора аммиака и массу перемешивают в шнековом смесителе до изменения рН среды от 3,0 до 9,5.

Полученную массу пропускают через барабанный гранулятор в течение .

15 мин, в котором благодаря щелочной среде и присутствию добавки масса самопроизвольно начинает сначала комковаться и уплотняться, а затем получаются хорошо окатанные гранулы гидролизного лигнина. Сырые гранулы высушивают в полочной сушилке при"

110 С в течение 16 ч. После сушки . гранулы имеют влажность 6% и приобретают необходимую прочность. Выход гранул 97,4%, диаметр 1-4 мм коэффициент прочности 2-3 кгс/мм, насыпной вес. гранул 0,36 кг/л.

Пример 1. К 10 кг гидролизного лнгнина с влажностью 65% добавляют в виде соли марганец азотнокислый Mn(NO ) ЬНф в количестве 3% на

Ъ . абсолютно сухой лигнин с получением пастообразной массы. Приливают.1,5 л ло-коричневого до темного, при этом рН среды изменяется от 2,8 до 9,6.

Формование массы осуществляют. на обычном сите, отверстия дна которого закрывают бумагой, вырезанной-по диаметру дна сита. На сито насыпают массу гидролизного лигнина, перемешанную со щелочным реагентом и:добавкой, и путем встряхивания и перекатывания, как это делают при просеивании сыпучего материала, формуют

Целлюлоза (по Ккшнеру) 33,0

Щелочерастворивые в 0,1 н. Па ОН 30,1

Пример 5 ° (по иэвестному способу) . Гидролизный лигнин в количестве

10 кг размалывают в шаровой мельйице в течение 1 ч при влажности 853.Затем массу отжимают до влажности 50% и смешивают с лигносульфонатом, взятьв в количестве ЗЪ от абсолютно сухого лигнина. Полученную массу пропускают через шнековый гранулятор, имеющий формующую матрицу в виде рещетки., Влажные гранулы, не имеющие опреде.ленной формы при наличии большого количества не формованного материала, направляют в сушилку. После сушки 55 получают гранулы влажностью 7%. Выход 72%, диаметр 4-.10 мм; коэффици"

*" 1 ент прочности 1-.1,2 кгс/мм,насыпной вес 0,29 кг/л.

Пример 6. К 15 кг гидролйз- > ного лигнина с влажностью Ь5% до- бавляют в виде соли железо сернистое Fe (SO<) QH O в количестве 5Ъ на абсолютно сухой лигнин с получением пастообраэной массы. Приливают 2 л его в течение 40 мин Полученные гранулы помещают в сушильный шкаф где при 105 С в течение 18 ч их высушивают до влажности 7%. Выход гранул 99,1%, диаметр 2-5 мм. коэффици-. ент прочности 1,5»2,1 кгс/мм, насыпной вес 0,35 кг/л.

Химический состав исходного гидролизного лигнина и обработанного щелочными реагентами по примерам 1-4 приведен в таблице.

876667

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 9498/30

Тираж 533 Подписное филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

25%-ного раствора аммиака и массу п в щнековом смесителе до изменения РН среды от 3;0 до 9,1.

Полученную массу пропускают через барабанный гранулятор в течение

20 мин, в.котором благодаря щелочной среде и присутствию добавки масса самопроизвольно начинает комко.ваться, а затем получаются хорошо окатанные гранулы гидролизного лигнина. Сырые гранулы высушивают в полочной сушилке при 110 С в течение 16 ч, После сушки гранулы имеют влажность

6Ъ и приобретают необходимую прочность. Выход гранул 96,8%, диаметр

1-3 мм, коэффициент прочности 24 кгс/мм, насыпной вес гранул 15

0 35 кг/л.

П. р и м е р.8. К 10 кг гидролизного лигнина с влажностью 65% добавляют 1,5 л 25%-ного раствора аммиака, в котором растворен кобальт 20

СЕРНОКИСлЫй CoSO4 7H@O в количестве

ЗЪ на абсолютно сухой лигнин, и массу перемешивают в шнековом смесителе до изменения РН среды от 3,0 до 9.,0. Полученную массу пропускают через барабанный гранулятор в течение 20 мин, в котором благодаря щелочной среде и присутствию добавки масса самопроизвольно начинает сначала комковаться, а затем получаются хорошо окатанные гранулы гидролизного лигнина. Сырые гранулы высушивают в полочной сушилке при

110 С в течение 16 ч. После сушки получают гранулы с влажностью 6%.

Выход гранул составляет 95,8%, диа- И метр 1-6 ьу, коэффициент прочности

2-4 кгс/мм, насыпной вес гранул

О, 37 кг/л.

Пример 9. К 10 кг гидролизного лигнина с влажностью 65% добав-. Щ ляют 1,5 л 25%-ного раствора аммиака, в.котором растворен цинк сернокислый ZnSO< ° 7H O в количестве 4Ъ на абсолютно сухой лигнин, и массу перемешивают в шнековом смесителе до 4 изменения РН среды от 3,0 до 8,8, Полученную массу пропускают через барабанный гранулятор в течение 20 мин, в котором благодаря щелочной среде и присутствию добавки масса самопроизвольно начинает сначала комковаться, а затем получаются хорошо окатанные гранулы гидролизного лигнина.

Сырые гранулы высушивают в полочной сушилке при 1100С в течение 16 ч.

После сушки получают гранулы с влажностью 6%. Выход гранул составляет

97,1%, диаметр 1-4 мм, коэффициент прочности 2-4 кгс/мм,насыпной вес и гранул 0,36 кг/л. Из данных таблицы видно,что при обработке гидролизного лигнина щелочными реагентами резко увеличивает" ся в обработанных образцах содержание лигнокислот, которые способствуют формованию гранул гидролизного лигнина за счет реакционно-способных фенольных структур, а в присуттвии солей минеральных кислот это свойство усиливается и прочность гранул увеличивается. Из приведенных примеров видно, что прочность гранул колеблется в пределах 1,54,5 кгс/мм,тогда как по известному способу прочность гранул составляет

1-1,2 кгс/мм . При этом выход целевого продукта по предлагаемому способу составляет 95-99%, тогда как по известному только 72%. Процесс получения гранул проводят íà оборудовании простом в эксплуатации, можно проводить процесс и на обычных фильтрах. Все это обеспечивает Упрощение процесса при высоких прочнос.тных характеристиках формованного материала и высоком его выходе. Кроме того, в обработанных образцах увеличивается содержание водо- и щелочерастворимых веществ, а это значит,,что указанные препараты можно использовать в качестве удобрений в сельском хозяйстве .

1. Способ получения формованного материала, включающий введение структурирующей добавки в суспензию гидролизного лигнина, грануляцию и сушку, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и увеличения выхода целевого продукта перед грануляцией проводят обработку щелочным агентом до рН = 8,7 — 9,7, а в качестве добавки используют водорастворимые соли железа, марганца, цинка или кобальта.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что обработку щелочным агентом проводят одновременно с введением добавки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции Р 1569696, кл. С 05 F ll/00, опублик. 1969 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 320448, кл. С 01 В 31/08, 1972 (прототип).