Установка для получения гранулированного фильтрующего материала из диатомита

Предложенное решение относится к области очистки жидкостей и газов и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности для повышения качества фильтрации.
Известна установка для получения диатомитовых фильтрующих материалов (патент на изобретение РФ №2314858, МПК B01D 39/06, 2008 г.), содержащая последовательно связанные между собой: измельчитель диатомитовой породы, классификатор измельченной диатомитовой породы, смеситель диатомитовой породы с добавками и печь для обжига. Недостатком известного решения является отсутствие гранулятора фильтрующего материала, что снижает эффективность и длительность функционирования фильтрующего материала, поскольку гранулирование позволяет придать гранулам оптимальную форму и сформировать в них однородную структуру.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является установка для получения гранулированного фильтрующего материала (патент на изобретение РФ №2237510, МПК B01D 39/06, 2004 г.), содержащая последовательно связанные между собой измельчитель диатомитовой породы, смеситель диатомитовой породы с добавками и печь для обжига. Недостатком данного решения являются невысокие эксплуатационные свойства фильтрующего материала (т.е. низкое качество готового продукта) из-за отсутствия гранулятора фильтрующего материала, позволяющего придать гранулам оптимальную форму и сформировать в них однородную структуру.
Технический результат предложенного решения заключается в повышении качества готового продукта.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для получения гранулированного фильтрующего материала из диатомита, содержащей функционально-конструктивно связанные последовательно между собой измельчитель диатомитовой породы, смеситель диатомитовой породы с добавками, печь для обжига и питатель добавок, функционально-конструктивно связанный со смесителем, между смесителем и печью для обжига размещен послойный гранулятор. В качестве послойного гранулятора используется тарельчатый гранулятор-окатыватель или гранулятор псевдоожиженного слоя. Послойный гранулятор повышает качество гранулированного фильтрующего материала из диатомита, т.к. формирует гранулы из слоев сферической формы с шероховатой поверхностью слоев, обладающих абразивными свойствами. Сферическая форма гранулы (и ее слоев) улучшает сыпучесть и порционирование материала, облегчает его поверхностную обработку, обеспечивает более высокую плотность упаковки и стабильность гранулометрического состава продукта по высоте при засыпке в больших объемах. Шероховатая поверхность гранулы (и ее слоев) предотвращает слипание гранул и перекрытие (экранирование) входных отверстий пор у гранул, с которыми они соприкасаются. Абразивные свойства поверхности гранулы (и ее слоев) обеспечивают отшелушивание и удаление верхних отработанных слоев гранул при их трении в процессе противоточной регенерационной промывки. Гранулы выполняются из измельченных частиц диатомитовой породы (диатомит, кизельгур, трепел, опока, инфузорная земля и др.), которая имеет естественную пористость, обеспечивающую высокое качество гранулированного фильтрующего материала.
Поскольку в качестве сырья для гранул может использоваться смесь диатомитов с различных месторождений, которые имеют разные характеристики, то в установку введен измельчитель диатомитовой породы со второго месторождения, функционально-конструктивно связанный со смесителем. При этом свойства и характеристики гранулированного фильтрующего материала регулируются изменением соотношений диатомитов с различных месторождений в смеси, поступающей на гранулирование, что позволяет изменять параметры и качество готового продукта. Изменять и поддерживать необходимое соотношение диатомитов с различных месторождений в смеси, поступающей на гранулирование, позволяет управляющее устройство, с которым связаны регуляторы производительности, установленные на измельчителях диатомитовой породы.
После измельчения диатомитовой породы, как правило, производят классификацию измельченных частиц на фракции, а на гранулирование подают измельченные частицы определенной фракции или фракций (в зависимости от назначения готового продукта), что повышает качество готового продукта. Классификацию измельченных частиц диатомитовой породы можно производить на 3 фракции: до 5 мкм, от 5 до 100 мкм и свыше 100 мкм, что позволяет производить весь спектр продуктов высокого качества. Точную настройку свойств и характеристик (а следовательно, и качества) гранулированного фильтрующего материала производят, регулируя соотношение различных фракций измельченных частиц диатомитовой породы в смеси, поступающей на гранулирование. С этой целью в установку введены размещенные после измельчителя классификатор и питатели для каждой фракции, функционально-конструктивно связанные со смесителем.
Если в смеси, поступающей на гранулирование, имеются или введены органические добавки, то обжиг полученных гранул проводят в условиях, обеспечивающих выгорание органических добавок и образование пор, что повышает пористость гранул и, соответственно, качество готового продукта. Чтобы обеспечить выгорание органических добавок, печь для обжига снабжена устройством для подачи кислорода в зону обжига печи.
Все оборудование установки соединено между собой необходимыми транспортирующими техническими средствами: конвейерами и устройствами трубопроводного транспорта, в том числе гравитационными спусками и пр. (на схеме не показаны). В частности, в функционирующей опытно-промышленной установке используются следующие транспортирующие технические средства:
- измельчители диатомитовой породы связаны с классификаторами с помощью пневмотранспортной системы;
- классификаторы связаны с блоками питателей фракций измельченной породы шнековыми транспортерами;
- блоки питателей связаны со смесителем гравитационными спусками;
- смеситель связан с гранулятором ленточным конвейером;
- гранулятор связан с печью для обжига ленточным элеватором;
- подача добавок в смеситель и подача кислорода в печь для обжига осуществляется с помощью системы трубопроводов.
На чертеже представлена блок-схема установки, включающей измельчители диатомитовой породы с первого 1 и со второго 2 месторождений, классификаторы 3 и 4 с блоками питателей 5 и 6 соответствующих фракций измельченной породы, смеситель 7, связанный с питателем добавок 8, тарельчатый гранулятор-окатыватель 9, печь для обжига 10, снабженную устройством для подачи кислорода 11, и управляющее устройство 12, связанное с регуляторами производительности 13 и 14, измельчителей 1 и 2. Все элементы установки являются устройствами непрерывного действия и функционально-конструктивно связаны между собой.
Установка работает следующим образом.
Диатомитовая порода из различных месторождений, например из Инзенского месторождения диатомита (более легкий, более пористый и менее прочный диатомит) и из Тамбовского месторождения трепела и опоки (более плотный и прочный диатомит), поступает соответственно в измельчители 1 и 2, где измельчается до частиц размером менее 1 мм. Из измельчителей 1 и 2 частицы поступают в классификаторы 3 и 4, где разделяются на три фракции (до 5 мкм, от 5 до 100 мкм и свыше 100 мкм), которые с помощью блоков питателей 5 и 6, содержащих по три питателя, подаются в смеситель 7. В смеситель 7 с помощью питателя добавок 8 также подают связующие добавки, например воду или вещества, содержащие углерод, например водный 5% раствор карбоксиметилцеллюлозы (0,08% карбоксиметилцеллюлозы от веса гранул). В качестве связующей добавки, содержащей углерод, также может использоваться крахмал, модифицированный крахмал, метилцеллюлоза и другие вещества.
В смесителе 7 измельченные частицы породы (с одного или нескольких месторождений, одной фракции или смеси из 2-х или 3-х фракций) смешивают со связующими добавками и отправляют на послойную грануляцию в тарельчатый гранулятор-окатыватель 9 для получения изотропных гранул сферической формы. Полученные гранулы поступают в печь 10 на обжиг при температуре от 700 до 1200°C. Устройство для подачи кислорода 11 позволяет создать в печи 10 условия, обеспечивающие выгорание органических добавок (карбоксиметилцеллюлозы и пр.), вследствие чего в грануле образуются дополнительные поры, что повышает ее пористость и снижает плотность.
Управляющее устройство 12, связанное с регуляторами производительности 13 и 14, изменяя производительность измельчителей 1 и 2, меняет соотношение диатомитов с различных месторождений в грануле, что позволяет получать гранулированный фильтрующий материал с необходимыми свойствами. Управляющее устройство 12 может также использоваться для регулирования подачи добавок питателем 8 и для изменения (с помощью блоков питателей 5 и 6) соотношений различных фракций измельченных частиц диатомитовой породы, поступающей в смеситель 7. Это позволяет поддерживать оптимальные свойства и характеристики гранулированного фильтрующего материала независимо от результатов каждого помола диатомитовой породы и колебаний ее характеристик.