Способ производства вспученного вермикулита
METHOD OF PRODUCTION OF EXPANDED VERMICULITE

Изобретение относится к способам производства вспученного вермикулита и может быть использовано при производстве комбикормов как минеральная добавка для животных и птицы из необогащенной руды с содержанием пустой породы от 15 до 85%.
Известен «Способ производства вспученного вермикулита и агрегат для его осуществления» (пат. RU 2137997, C1, F27B 15/00, 20. 09.1999 г.), в котором сырье перед подачей в основной обжиговый канал печи подсушивают и нагревают до 80-120°C в дополнительно-нагревательном канале отходящими газами, а нагрев сырья в обоих каналах осуществляют сначала прямоточно во взвешенном распыленном состоянии, а затем противоточно в виде скатывающегося по наклонной поверхности насыпного слоя. Нагрев вермикулита осуществляется при температуре 800-1000°C.
Однако невозможно с достаточной точностью регулировать разряжение в канале и сохранять стабильную температуру (800-1000°C), что влечет за собой неравномерность высушивания готового продукта.
Известен способ производства пористых заполнителей, реализованный в «Двухкамерной вращающейся печи» (а.с. SU 1516721, F27B 7/02, 23.10.1989 г. Бюл. №39), содержащей барабан предварительной тепловой подготовки, установленный в нем кооксиально встроенный барабан, загрузочную течку и барабан вспучивания, разгрузочный конец встроенного барабана связан непосредственно пересыпной камерой с загрузочным концом барабана вспучивания.
Данная конструкция не позволяет отделить готовый вермикулит от пустой породы.
Известен «Комбайн для вспучивания вермикулита двухстадийным нагревом» (Я.А. Ахтямов, Б.С. Бобров, Г.В. Геммерлинг, М.Б. Эпельбаум. Обжиг вермикулита, М.: Издательство литературы по строительству, 1972, стр. 104) - принято за прототип, в котором сырье подается во вращающийся сушильный барабан, подогревается до 100°C в сушильном барабане и подается в высокотемпературную часть трубчатой печи, где нагревается до температуры 800-900°C. Вспученный продукт потоком в смеси газов и вторичного воздуха транспортируется по каналу печи и выносится в осадительный циклон.
Основной поток отработанного газа, температура которого 700-800°C, из осадительного циклона выбрасывается в атмосферу, а часть его попадает в сушильный барабан в поток обрабатываемого сырья, которое нагревается только до 100°C.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества готового вспученного вермикулита, обеспечение полного разделения готового вспученного вермикулита от пустой породы, рациональное использование тепловой энергии потока отработанного газа.
Поставленная задача достигается тем, что в способе производства вспученного вермикулита, включающем сушку и подогрев обрабатываемого сырья в потоке отходящих газов в сушильном барабане, обжиг-вспучивание при подводе теплоты с высшей температурой рабочего газа в трубчатой печи, отсос продуктов горения и осаждение готового продукта в циклоне, новым является то, что сушку, подогрев и обжиг-вспучивание осуществляют в псевдоожиженном слое, создаваемом потоком нагретого воздуха и огнеупорными лопастями, установленными вдоль всей длины в шахматном порядке в барабане предварительной тепловой обработки и в барабане вспучивания, наклоненных под углом к горизонтали, причем вспученный вермикулит отделяют от пустой породы в выходном патрубке барабана вспучивания воздушным потоком, создаваемым вентилятором циклона, по разности объемных весов и парусности, при этом разогретый газ используют по закольцованному кругу, а процесс интенсификации образования псевдоожиженного слоя осуществляют подачей обрабатываемого материала на наружные поверхности распределительных усеченных конусов, расположенных во входных патрубках барабана предварительной тепловой обработки и барабана вспучивания.
В промышленном животноводстве и птицеводстве уделяют повышенное внимание нейтрализаторам токсинов (Биовермикулит // [Электронный ресурс]. URL: // uniis.ru/uv (дата обращения: 26.05.2016). Вспученный вермикулит - один из эффективнейших минеральных сорбентов. Он обладает высокой сорбционной емкостью, адсорбирует широкий спектр токсинов и выводит их из организма животных и птицы.
Вермикулит снижает негативное влияние на здоровье и продуктивность животных, снижает риск возникновения заболеваний желудочно-кишечного тракта от кормов низкого качества, в частности силоса.
Вспученный вермикулит применяют в свиноводстве в качестве носителя жира, его жироемкость составляет до 300% по массе. Пропитка вермикулита рыбьим жиром позволяет создавать уникальный питательный корм. Вермикулит позволяет предотвратить диарею у молочных поросят, способствует их лучшему росту и сохранности.
В птицеводстве вспученный вермикулит повышает устойчивость организма к заболеваниям, повышает эффективность поедания корма, продлевает цикл пиковой продуктивности и качество яйца.
3
3
Вспученный вермикулит имеет своеобразную пластинчатую пористость, что обуславливает объемный вес 100-300 кг/м, а в пустой породе 2400-2700 кг/м.
Осуществление сушки, подогрева и вспучивания в псевдоожиженном слое, создаваемом горячим воздушным потоком, а также огнеупорными лопастями, установленными вдоль всей длины в шахматном порядке в барабане предварительной тепловой обработки и в барабане вспучивания, наклоненных под углом к горизонтали, обеспечивает при вращении барабанов захват обрабатываемого материала, подъем его вверх, а ссыпание с лопастей вниз происходит неодновременно, по мере увеличения угла поворота барабана (лопастей), т.к. угол естественного откоса мелких частиц вермикулита равен 45°, а крупных - 85°.
Использование воздушного потока, создаваемого вентилятором циклона, позволяет отделять готовый продукт, вспученный вермикулит, от пустой породы в выходном патрубке барабана вспучивания по разности объемных весов и парусности, направлять его в циклон для накопления и остывания, а использование циркуляции разогретого газа барабанов по замкнутой системе, закольцованному кругу, дает возможность проводить технологический процесс в непрерывном установившемся режиме.
Подача обрабатываемого материала на распределительные усеченные конуса, расположенные во входных патрубках барабана предварительной тепловой обработки и барабана вспучивания, способствует интенсификации образования псевдоожиженного слоя и равномерному распределению сырья в цилиндрическом объеме барабанов, при этом вся рыхлая масса всесторонне обогревается, что ускоряет процесс полного образования вспученного вермикулита.
Сущность предлагаемого способа, реализованного в «Установке для производства вспученного вермикулита», поясняется фиг. - схема установки для производства вермикулита.
Установка для производства вспученного вермикулита (фиг.) содержит расположенные друг над другом под углом α к горизонтали вращающиеся барабаны: верхний барабан предварительной тепловой обработки 1, внутри которого на футерованной поверхности 2 вдоль всей длины в шахматном порядке по радиусу установлены огнеупорные лопасти 3. На входе барабан предварительной тепловой обработки снабжен загрузочным бункером 4 и входным патрубком 5, внутри которого расположен распределительный конус 6, а на выходе - выходным патрубком 7, соединенным посредством пересыпной камеры 8 с входным патрубком 9 нижнего барабана вспучивания 10, внутри которого также расположен распределительный усеченный конус 11, при этом на футерованной поверхности 12 нижнего барабана вспучивания 10 вдоль всей длины в шахматном порядке по радиусу установлены огнеупорные лопасти 13. На входе нижний барабан вспучивания 10 снабжен горелочным устройством 14 с горелкой 15, а на выходе - выходным патрубком 16, который через газовод 17 сообщается с циклоном 18, имеющим вентилятор 19, и далее через трубопровод 20 с входным патрубком 5 верхнего барабана предварительной тепловой обработки 1. Под выходным патрубком 16 нижнего барабана вспучивания 10 расположен теплообменник 21 с вентилятором 22, а сами барабаны снабжены приводами 23 - верхний и 24 - нижний. Пересыпная камера 8, входные патрубки 5, 9 и выходные патрубки 6, 16 футерованы огнеупорным кирпичом.
Работает установка для производства вспученного вермикулита следующим образом. С помощью электроприводов 23, 24 верхний барабан предварительной тепловой обработки 1 и нижний барабан вспучивания 10 запускаются в работу. Включается вентилятор 19 циклона 18, а затем включается горелка 15 горелочного устройства 14. Обрабатываемый материал подается в загрузочный бункер 4 и далее пересыпается во входной патрубок 5 верхнего барабана предварительной тепловой обработки 1 и высыпается на наружную поверхность распределительного усеченного конуса 6, внутренняя поверхность которого обогревается отработанным топочным газом с температурой 500-600°C, поступаемым от барабана вспучивания 10 по газоводу 17, через циклон 18 и трубопровод 20. Материал, скопившийся под действием собственного веса в нижней части барабана предварительной тепловой обработки 1, захватывается огнеупорными лопастями 3, установленными на футерованной поверхности 2 вдоль всей длины барабана 1 в шахматном порядке по радису, поднимается вверх и по мере вращения барабана 1 все время ссыпается вниз, равномерно распределяясь по всему объему. При этом каждая частица (кусочек) обрабатываемого материала всесторонне обогревается потоком отработанного топочного газа и по мере перемещения попадает в выходной патрубок 7 барабана 1, а из него в смеси с воздухом через пересыпную камеру 8 поступает в входной патрубок 9 нижнего барабана вспучивания 10 и высыпается на наружную поверхность распределительного усеченного конуса 11, внутренняя поверхность которого обогревается от горелки 15 горелочного устройства 14 до температуры 1100-1200°C. Скапливаясь под действием собственного веса в нижней части нижнего барабана вспучивания 10, обрабатываемый материал захватывается огнеупорными лопастями 13, установленными на футерованной поверхности 12 вдоль всей длины барабана 10 в шахматном порядке по радиусу, поднимается вверх и по мере вращения барабана вспучивания 10 все время ссыпается вниз, равномерно распределяется по всему объему, что способствует всем частям рыхлой массы всесторонне обогреваться, при этом процесс полного образования вспученного вермикулита происходит при температуре нагрева обрабатываемого материала 600-700°C. Далее в выходном патрубке 16 нижнего барабана вспучивания 10 происходит отделение вспученного вермикулита от пустой породы, а именно пустая порода, как более тяжелая, высыпается в теплообменник 21, горячий воздух от которой (300-400°C) вентилятором 22 доставляется в комбикормовый цех для других технологических процессов (подогрев жира, мелассы и др. ингредиентов комбикормов). Готовый вспученный вермикулит, как более легкая фракция засасывается вентилятором 19 циклона 18 через газовод 17 и оседает в циклоне 18 для охлаждения, дальнейшей его упаковки и складирования.
Цикл замкнут, что дает возможность повысить качество полученного вспученного вермикулита, обеспечить полное разделение готового продукта от пустой породы, рационально использовать тепловую энергию потока отработанного газа и повысить стабильность теплового режима.