МАШИНА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СУХИХ ГУМИНОВЫХ УДОБРЕНИЙ

Полезная модель относится к машинам по агрохимическому обслуживанию сельского хозяйства и предназначена для получения сухих водорастворимых удобрений посредством механического диспергирования торфа и бурых углей, содержащих гуминовые кислоты, в присутствии химической присадки, в качестве которой используют карбонаты натрия и/или калия, согласно патенту RU 2036190, МПК C05F 11/02.
i
dn
dк
i
Для измельчения твердых материалов под воздействием ударных нагрузок используют измельчители различных конструкций: молотковые, центробежные, в которых измельчение материала происходит благодаря ударам шарнирно или рубящих ножей ротора и статора. (Процессы и аппараты химической промышленности: П 845 Учебник для техникумов / П.Г. Романков, М.И. Курочкина, Ю.Я. Мозжерин и др. Л.: Химия, 1989:). Чем прочнее подвергаемый измельчаемый материал, тем меньше должна быть степень измельчения . Если необходимое отношение , где  - начальный размер кусков измельчаемого материала, a  - конечный размер материала превышает рекомендуемые значения , то процесс измельчения проводят в несколько стадий (обычно различными измельчителями). Таким образом, установка для измельчения, как правило, состоит из нескольких последовательно расположенных измельчителей между которыми устанавливают сита (или другие просеивающие или сортирующие устройства.
Для измельчения твердых материалов используют различные способы. Наиболее часто из них применяют раздавливание, раскалывание, удар и истирание.
К числу простейших измельчителей ударного действия относятся молотковые дробилки. Их применяют для измельчения хрупких материалов (известняк, полевой шпат, сланцы, гранит, шлак, уголь и т.д.). В этих дробилках материал размельчается под воздействием удара быстровращающихся молотков укрепленных на роторе с помощью шарниров, а так же под действием удара материала о броневые плиты. После дробления в рабочей камере материал просыпается вниз через отверстия колосниковой решетки. Размеры продукта дробления определяются как размерами щелей в колосниковой решетке, так и радиальным зазором между молотками и решеткой. К недостаткам молотковых дробилок относятся быстрое изнашивание молотков и решеток, невозможность дробления вязких и влажных материалов.
Для измельчения мягких и хрупких материалов применяются дезинтеграторы и дисмембраторы - измельчители свободного ударного действия. Дезинтеграторами называют ударно-центробежные мельницы, в которых на двух вращающихся в разные стороны дисках жестко закреплены стержни (пальцы), являющиеся рабочими телами. Каждый ряд стержней одного диска расположен (с небольшим зазором) между двумя рядами стержней другого диска). Дисмембраторы отличаются от дезинтеграторов тем, что имеют только один вращающийся диск; второй диск остается неподвижным - это откидная крышка мельницы, по концентрическим окружностям внутренней поверхности которой укреплены ряды стержней различной формы.
Известен способ производства водорастворимых гуминовых солей (RU 2469995) который содержит сушку бурого угля, измельчение сухого угля, обработку измельченного угля щелочным реагентом. При этом фракцию больше требуемой по технологии отправляют на домол, нормально измельченную отправляют в следующую технологическую цепочку.
Существующие схемы диспергации, таким образом, обладают рядом серьезных недостатков, а именно: а) периодичность процесса и как следствие громоздкость аппаратурного оформления; б) трудность автоматизации; в) малая производительность установок; г) высокие эксплуатационные расходы, а так же низкий коэффициент извлечения гуминовых кислот вследствие длительности процесса извлечения их из торфа и угля, обусловленного малыми скоростями диффузии активной части щелочного реагента внутрь твердых частиц.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по своей технической сущности является смеситель для приготовления смесей на основе песка в литейном производстве с одним вертикальным катком и центробежным рыхлителем установленных в металлической чаше (Матвиенко И.В., Тарский В.Л. М 33, Оборудование литейных цехов: Учебник для учащихся средних специальных учебных заведений - Машиностроение. - 1985 г.).
В данном прототипе каток катится по слою смешиваемого материала вокруг центрального вертикального вала в центре чаши. Рыхлитель представляет собой вертикальный вал с диском, на котором вертикально закреплены восемь штырей и вращается от вертикального центрального вала через клиноременную передачу.
При движении катка вокруг вертикального вала и вращения его вокруг собственной оси при одновременном вращении рыхлителя происходит не только перемещение смешиваемых компонентов относительно друг друга, но и уплотнение смеси под катками и последующее разрушение уплотненного слоя, что создает обволакивание зерен песка связующим - т.е. смешение компонентов.
Недостатками конструкции прототипа является отсутствие механизма измельчения угля и торфа, что затрудняет доступ щелочных реагентов к торфу и углю, содержащих гуминовые кислоты. Кроме того каток прототипа находится с постоянным зазором с днищем чаши, что мешает работе катка при попадании между ними случайных твердых предметов, и если при этом соотношение уплотнительного слоя смеси под катком и его диаметром не будет соответствовать расчет схеме работы каткового смесителя, каток будет сдвигать смесь перед собой, не перекатываясь через нее.
Задачей полезной модели является сверхтонкое измельчение угля и торфа за одну стадию при непрерывности процесса, улучшение доступа химических присадок к твердым частицам с целью проникновения друг в друга соприкасающихся веществ (диффузии), автоматизация производственных процессов.
В результате использования предлагаемой полезной модели становится возможным процесс сверхтонкой диспергации торфа и угля до нужной фракции в присутствии химических присадок производить непрерывно в автоматическом режиме, что позволяет организовать промышленное производство гуминовых удобрений в крупных масштабах с использованием существующих способов хранения, механизации погрузочно-разгрузочных работ и транспортно-складских работ (ПРТС) с использованием возвратной тары - мягких полиэтиленовых эластичных контейнеров (МКР), что улучшает условия промежуточного и долговременного хранения сухих гуминовых удобрений с использованием автомобильного, железнодорожного и морского видов транспорта. При этом грузовые операции с мягкими контейнерами способствуют рыхлению и истечению удобрений.
Создание эффективного оборудования для производства порошкообразных гуминовых кислот дает возможность использовать практически неограниченных результатов полезных ископаемых не имеющих широкого применения в других отраслях промышленности или использования отходов угледобывающей промышленности. Запасов бурых углей в мире насчитывается более одного триллиона тонн (2), запасы торфа в России - около 162,5 млрд.т (3). Для получения порошкообразных солей гуминовых кислот могут так же использоваться сапропели, сланцы и другие продукты в которых содержится или из которых синтезируются гуминовые кислоты.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что машина для получения сухих гуминовых удобрений из торфа и углей, содержащих гуминовые кислоты, в присутствии химической присадки, в качестве которой используют карбонаты натрия и/или калия, включающая неподвижную чашу, установленную вместе с приводом на опорную раму, загрузочные бункеры, выгрузные люки, вертикальный гладкий каток и роторный измельчитель, вращающиеся вокруг центрального вала, установленного в подшипниковой опоре по центру днища чаши. При этом каток, посаженный на горизонтальной оси и катящийся по слою измельчаемого и смешиваемого материала смонтирован на кривошипе таким образом, что при попадании под каток случайных твердых предметов он может приподниматься и пропускать последние, а вертикальный приводной вал роторного измельчителя кинематически связан с приводным центральным валом, установленным в подшипниковой опоре, и ножи измельчителя получают сложное движение следствие совмещения двух движений-вращения центрального приводного вала и измельчителя, при этом получение гуминовых удобрений происходит в комбинированном процессе, включающем сверхтонкое диспергирование и перемешивание торфа и угля, содержащих гуминовые кислоты, роторным измельчителем, и увеличение скорости диффузии активной части щелочного реагента внутрь твердых частиц в результате раздавливания и истирания смеси за счет нормального давления вращающегося катка на смесь направленного по радиусу катка и перпендикулярной ему силой трения между катком и смесью.
При этом вертикальный каток, днище и борта чаши облицовываются резиной. Такое исполнение дает хорошее смешивание в результате большего коэффициента трения резины и улучшает диффузию компонентов друг в друга и высокую производительность. Срок службы катка и чаши больше, чем катков в обычном металлическом исполнении. В верхней части чаши находится загрузочный бункер-дозатор для торфа и угля оборудованный электровесовым устройством и бункер-дозатор химических присадок и для добавок против слеживаемости конечного продукта.
В нижней части чаши имеются выгрузные люки. Для освобождения конечного продукта от пыли перед выбросом в атмосферу машина имеет циклон с вытяжным вентилятором.
Сущность предлагаемой модели поясняется фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3.
На фиг. 1 представлена общая схема машины для получения сухих гуминовых удобрений; на фиг. 2 представлена кинематическая схема машины.
Машина для получения удобрений из торфа и угля сверхтонким диспергированием состоит из неподвижной части 1 установленную вместе с приводом 10 на опорную раму. Внутри чаши по центру днища установлена подшипниковая опора 11 центрального вертикального вала 7, который вращает корпус, в котором вертикальный каток 2 с перемешивающими пальцами 3 вращается на горизонтальной оси 4 при зацеплении его с днищем чаши через диспергированный и перемешиваемый измельчителем 5 материал. Измельчитель 5 приводится во вращение через вертикальный вал 6 и кинематическую связь 8 центральным вертикальным валом 7, вращающимся, в свою очередь, от электропривода 10. Вертикальный каток 2 с горизонтальной осью смонтирован на кривошипе 9 (фиг. 2) таким образом, что при попадании под каток 2 твердых предметов, он может приподниматься.
В верхней части чаши 1 находится загрузочный бункер-дозатор 13 для торфа и угля оборудованный электро-весовым устройством и бункер-дозатор 14 для химических присадок и добавок против слеживаемости конечного продукта. В нижней части чаши имеются выгрузные люки 15. Машина может работать периодически, и в комплексе из 2 шт.непрерывно в автоматическом режиме.
Для освобождения конечного продукта от пыли перед выбросом в атмосферу машина имеет циклон 16 с вытяжным вентилятором.
Работает предлагаемая машина следующим образом.
Материал, подлежащий диспергированию, в сухом виде подается в накопительный бункер-дозатор 13, а химические присадки и добавки против слеживаемости конечного продукта подается в бункер-дозатор 14 с электровесовыми устройствами. При достижении заданного веса соответствующих материалов в бункеры-дозаторы 13 и 14, подача их автоматически прекращается. Затем, при закрытых люках 15, бункеры-дозаторы 13 и 14, имеющие выгрузные шнеки, передают отвешенные компоненты внутрь частиц 1. Одновременно привод 10 в подшипниковой опоре 11 приводит во вращение вертикальный вал 7, который в свою очередь, вращает корпус 12, в котором вертикальный каток 2 с перемешивающими пальцами 3 вращается на горизонтальной оси 4 (фиг. 2) при зацеплении его с днищем чаши через диспергируемый и перемешиваемый материал измельчителем 5. Измельчитель 5 приводится во вращение через вертикальный вал 6 и кинематическую связь 8 центральным вертикальным валом 7. При этом измельчитель 5 воздействует на частицы торфа, угля и щелочи измельчая их, и активизирует реагирующие поверхности компонентов смеси, а кривошип 9 при попадании под каток 2 твердых предметов может приподниматься.
к
1
1
2
к
На схеме работы катка (фиг. 3) видно, что перекатывание катка 3 Д по слою h расположенному на днище чаши, принимаемому конструктивно с целью предотвращения дробления материала о днище чаши 1 и создания возможности физического взаимодействия материала слоя h и слоя h находящегося выше линии качения D.
В точке А действуют две основные силы: сила нормального давления катка на смесь N, направленная по радиусу и способствующая физическому и химическому взаимодействию измельчаемого материала, и перпендикулярная силе N сила трения (сцепления) Т между катком и смесью при которой происходит втирание частиц компонентов смеси друг в друга и определяемая соотношением Т=f×N, где f - коэффициент трения между катком и смесью, f=0,6-0,7.
2
2
При переменном значении h, когда каток 2, захватывая смесь не может перекатываться по ней, он с помощью кривошипа 9 (фиг. 2) поднимается вверх, пропуская излишки смеси и в дальнейшем работает стабильно, при этом стабильность слоя h создает измельчитель - перемешиватель 5 (фиг. 1, 2).
При достижении назначенного времени диспергации, открываются люки 15, и диспергированный материал поступает в контейнеры для последующей сушки в промышленных сушилках. Конечный продукт в процессе диспергации освобождается от пыли перед выбросом ее в атмосферу с помощью циклона 16 с вытяжным вентилятором.
Машина может применяться и при приготовлении жидких гуминовых удобрений.
Для промышленного производства удобрений на современном уровне с помощью двух предлагаемых машин можно создать автоматическую линию с попеременной работой машин на один конвейер.
После диспергирования смесь, при необходимости, сушится до 20% влажности и, затем снова измельчается в этой же машине.