ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ТОРФЯНОГО СЫРЬЯ
PROCESS COMPLEX FOR HYDROMECHANICAL FRACTIONATION OF PEAT MATERIAL

Изобретение относится к торфяной промышленности, а именно, к технологическим комплексам добычи торфяного сырья и его переработки на продукцию, используемую в промышленности и сельском хозяйстве.
Известна технология добычи торфа «Гидроторф», по которой торфяная залежь разрабатывается гидравлическим способом, а полученная пульпа гидротранспортом перекачивается на участок переработки, где механически обезвоживается и окончательно досушивается до необходимой влажности твердого торфяного топлива (Гидроторф. Книга вторая, часть 1. Гидравлический способ сезонной добычи торфа. Издание научно-технического Управления ВСНХ СССР, М, 1927, 490 с.).
Недостатком технологии является невозможность гидромеханического фракционирования торфяного сырья на волокнистую массу и гумусовый концентрат.
Известен технологический комплекс по добыче и переработке торфа для производства продукции, тепла и электроэнергии (RU 2295556, опубл. 20.03.2007, бюл. №8). В качестве исходного сырья используется получаемая в торфяной залежи пульпа, которая затем гидромеханически фракционируется на крупнодисперсную и мелкодисперсную фракции, используемые затем для производства продуктов из торфа.
Недостатком изобретения является отсутствие в представленном способе технических решений получения исходного торфяного сырья в виде пульпы, добытой, как следует из текста изобретения, способом скважинной гидродобычи. В настоящее время способ скважинной гидродобычи используется для получения твердых полезных ископаемых, при которой разрушение массива руды производится в подземной выработке гидромонитором. Образующаяся пульпа подается наверх с помощью пульпопдъемного механизма (погружного землесоса, гидроэлеватора или эрлифта) (Аренс В.Ж., Исмагилов Б.В., Шпак Д.Н. Скважинная добыча твердых полезных ископаемых. М., Недра, 1980, 229с.).
Однако, в силу специфики физико-механических характеристик торфа, в отличие от твердых полезных ископаемых, в настоящее время нет конструкторско-технологических решений для скважинной добычи торфа. Следовательно, применение предложенного комплекса, в котором торф предлагается использовать как исходное сырье в виде пульпы, не обосновано, а это не позволяет его реализовать для гидромеханического фракционирования торфяного сырья на волокнистую массу и гумусовый концентрат.
Недостатком представленного технологического комплекса является также то, что на пульпопроводе, соединяющим участок добычи с модульным участком, для подачи пульпы установлен насос-измельчитель. Известно, что насосы-измельчители перекачивают пульпу в виде сточных вод с содержанием частиц размером до 50мм (А.с. 844051, Насос-дробилка, опубл. 07.07.81, бюл. №25; а.с. 408658, Насос-дробилка, опубл. 30.11.73, бюл. №48; SU 1551267, Насос-измельчитель, опубл. 23.03.90, бюл. №11). Торфяная залежь содержит включения от мелких до крупногабаритных (пни, остатки деревьев и т.п.), которые не могут быть переработаны насосами-измельчителями и застрянут в всасывающем трубопроводе или в рабочем колесе насоса, что приведет к его остановкам с последующей разборкой насоса для удаления застрявших включений. Это не позволит использовать предложенный комплекс для гидромеханического фракционирования торфяного сырья на волокнистую массу и гумусовый концентрат, поскольку процесс фракционирования пульпы является непрерывным.
Недостатком комплекса является также невозможность круглогодичной работы комплекса.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является комплекс для добычи полезных ископаемых, в частности торфа, состоящий из участка добычи торфа и модульного цеха по его переработке, состоящий из центрифуги и линии по производству торфяной продукции (РФ 2304721, опубл. 20.08.2007). В качестве исходного сырья используется получаемая в торфяной залежи пульпа, которая, как сказано в изобретении, перекачивается вакуум-насосом в модульный цех, где должна обезвоживаться на центрифуге для производства затем продуктов из торфа.
Недостатком является отсутствие фракционирования в модульном цехе поступающей пульпы на две фракции - крупнодисперсную и мелкодисперсную.
Недостатком комплекса является невозможность перекачки пульпы вакуумным насосом, т.к. вакуумные насосы применяются только для откачки газов из замкнутого пространства, что не позволит реализовать гидромеханическое фракционирование торфяного сырья на волокнистую массу и гумусовый концентрат.
Недостатком является невозможность подводного размыва торфяной залежи гидромонитором, поскольку плотная структура залежи является переплетенными частицами торфа и неразложившихся растительных включений, что не позволяет создать пульпу нужной консистенции, а это не позволит реализовать гидромеханическое фракционирование торфяного сырья на волокнистую массу и гумусовый концентрат.
Недостатком является конструкция всасывающей головки (у авторов –торфосос) с отверстиями не менее 15мм, поскольку к поверхности торфососа будут присасываться остатки торфообразующих растений (пни, ветки, корни и т.п.). Это потребует остановки работы комплекса для очистки торфососа, что нарушает непрерывность работы оборудования модульного цеха, а это не позволит реализовать гидромеханическое фракционирование торфяного сырья на волокнистую массу и гумусовый концентрат.
Недостатком является невозможность разработки торфяной залежи на полную толщину, так как по условиям работы комплекса необходимо оставлять наружный слой толщиной 0,5м и придонный слой толщиной 0,5м.
Недостатком является также невозможность круглогодичной работы комплекса.
Технической проблемой изобретения является создание технологического комплекса гидромеханического фракционирования торфяного сырья на волокнистую массу и гумусовый концентрат.
Техническим результатом изобретения является расширение ассортимента по круглогодичному производству продукции из волокнистой массы и гумусового концентрата.
Поставленная проблема и технический результат достигаются тем, что технологический комплекс гидромеханического фракционирования торфяного сырья, состоящего из участка добычи торфа и цеха переработки торфяного сырья, согласно изобретению, цех переработки торфяного сырья включает в себя участок подготовки торфяного сырья к гидроразмыву, который состоит из дробилки и сепаратора, и участок гидромеханического фракционирования торфяного сырья, который состоит из последовательно установленных и взаимосвязанных между собой посредством трубопроводов и транспортеров емкость для торфяного сырья с вертикально установленной решеткой-фракционатором, гидромонитора с центробежным насосом, технического водоёма, скважины для воды, грейфера, центробежного насоса для перекачки пульпы, двухфракционной центрифуги, емкости для волокнистой массы, емкости для суспензии, фильтр-пресса, емкости для фильтрата из фильтр-пресса, гидроциклона, емкости для фильтрата из гидроциклона, емкости для гумусового концентрата и погрузчика.
В технологическом комплексе установлен ленточный фильтр-пресс непрерывного действия.
Предложенный технологический комплекс гидромеханического фракционирования торфяного сырья расширяет ассортимент по круглогодичному производству продуктов с высокой добавленной стоимостью и может быть встроен в различные технологические линии по получению продуктов из торфяного сырья. Например, волокнистую массу использовать для производства кипованого торфа и субстратов грунтов, используемых в тепличных хозяйствах, а гумусовый концентрат использовать для производства экологически чистых органических удобрений.
Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором показана схема технологического комплекса гидромеханического фракционирования торфяного сырья.
Технологический комплекс гидромеханического фракционирования торфяного сырья состоит из участка добычи торфа 1, на котором расположены экскаватор 2 и наращиваемый штабель 3, транспортной линии 4, цеха круглогодичной переработки торфа 5, в котором расположены склад торфяного сырья 6, участок 7 подготовки торфяного сырья для гидроразмыва, который состоит из дробилки 8 и сепаратора 9, а также участок гидромеханического фракционирования торфа 10, который состоит из емкости 11 для торфяного сырья, в которой вертикально установлена решетка-фракционатор 12, гидромонитор 13 с центробежным насосом 14, грейфера 15, центробежного насоса 16 для перекачки гидромассы, двухфракционной центрифуги 17, емкости 18 для волокнистой массы, емкости 19 для суспензии, ленточного фильтр-пресса непрерывного действия 20, емкости 21 для фильтрата из фильтр-пресса, гидроциклона 22, емкости 23 для фильтрата из гидроциклона, емкости 24 для гумусового концентрата, погрузчика 25, технического водоема 26 из скважины 27 для получения воды.
Технологический комплекс гидромеханического фракционирования торфяного сырья работает следующим образом. На участке добычи 1 торф извлекается экскаватором 2 на всю глубину торфяной залежи и укладывается в наращиваемый штабель 3, из которого транспортной линией 4 торфяное сырье доставляется в цех 5 круглогодичной переработки торфа на склад сырья 6. Со склада 6 торфяное сырье поставляется на участок подготовки 7, где проходит через дробилку 8, из которой сырье поставляется в сепаратор 9. Торфяное сырье из сепаратора 9 со средневзвешенным диаметром частиц d>50мм cнова поступает в дробилку 8, а сырье со средневзвешенным диаметром частиц d≤50мм поставляется на участок гидромеханического фракционирования торфа 10 в емкость 11 для торфяного сырья, в которой вертикально установлена решетка-фракционатор 12 с ячейками 50×50мм. Затем заполняется водой технический водоем 26 из скважины 27. После этого включается центробежный насос 14, который подает воду в гидромонитор 13, который напорной струей воды размывает торфяное сырье, находящееся в емкости 11. Полученная пульпа через решетку-фракционатор 12 перекачивается центробежным насосом 16 в двухфракционную центрифугу 17, в которой пульпа разделяется на две фракции - волокнистую массу со средневзвешенным диаметром частиц 1,0<d≤50мм, которая поступает в емкость 18, и суспензию со средневзвешенным диаметром частиц со средневзвешенным диаметром частиц d≤1мм, которая поступает в емкость 19. Из емкости 18 волокнистая масса поступает в ленточный фильтр-пресс непрерывного действия 20, а фильтрат из него поступает в емкость 21, откуда направляется в емкость для суспензии 19. Из емкости 19 суспензия подается в гидроциклон 22, в котором суспензия разделяется на гумусовый концентрат, который поступает в емкость 24, и воду, которая поступает в емкость 23, из которой возвращается в емкость 11.
Остатки торфяного сырья, не прошедшие сквозь решетку-фракционатор 12, грейфером 15 вынимаются из емкости 11 на погрузчик 25, который доставляет остатки в дробилку 8.
Полученная из ленточного фильтр-пресса непрерывного действия 20 волокнистая масса и гумусовый концентрат из емкости 24 поступают на дальнейшее использование для изготовления продуктов: волокнистую массу, например, использовать для получения кипованого торфа и субстратов грунтов, используемых в тепличных хозяйствах, а гумусовый концентрат использовать для получения экологически чистых органических удобрений.
Экскавация торфяной залежи на полную глубину позволяет вести переработку торфяного сырья в широком диапазоне физико-механических характеристик торфа. Работа технологического комплекса не зависит от внешних факторов и осуществляется круглый год в заводских условиях с получением продукции с высокой добавленной стоимостью.
В настоящее время изобретение находится на стадии технического предложения и может быть использовано в инновационных проектах разработки торфяных месторождений с выполнением требований экологии и пожарной безопасности.