УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО ГУМИНОВОГО БИОСТИМУЛЯТОРА

Полезная модель относится к области нетопливного использования твердых горючих ископаемых и может применяться для получения безбалластного гуминового биостимулятора из бурых углей.
При получении гуминового биостимулятора важной задачей является достижение максимального выхода целевого продукта - гуминового вещества, и минимизация отходов при производстве - остаточного, до конца не прореагировавшего сырья. Данную задачу возможно решить путем увеличения площади поверхности взаимодействия исходного сырья и щелочного агента сверхтонким совместным помолом в высоконапряженных мельницах-активаторах.
Известно несколько способов получения гуминовых биостимуляторов, основанных на тонком диспергировании твердого горючего ископаемого в присутствии щелочных и окислительных агентов (Патент РФ №2623475 от 26.06.2017, МПК C05F 11/02; Патент РФ 2205165 от 27.05.2003, МПК C05F 11/02). Недостатком этих способов и используемых проточных мельниц-активаторов является отсутствие возможности рецикла перерабатываемого сырья через помольные барабаны, что совокупно с недостаточным диспергированием смеси за один проход приводит к неполному выходу целевого продукта - гуминового вещества.
Известен способ получения биостимулятора из торфа (Патент РФ №2242445 от 20.12.2004, МПК C05F 11/02). Способ включает измельчение торфа совместно с щелочным агентом путем диспергирования в проточном механоактиваторе виброцентробежного типа. Измельчение и щелочная экстракция гуминовых веществ проходит в сухом виде.
Недостатком данного способа является неполный выход гуминовых веществ из сырья в связи с недостаточной тониной помола. Время пребывания смеси в помольных барабанах (2-5 минут) не способствует образованию достаточной площади поверхности взаимодействия сырья с щелочным агентом. К тому же применяемая проточная виброцентробежная мельница не приспособлена к подаче смеси на рецикл для дополнительного доизмельчения. Сухое измельчение твердых горючих ископаемых в высоконапряженной шаровой виброцентробежной мельнице сопровождается значительным пылением и нагревом материала, что способствует ухудшению условий труда рабочих, создает пожароопасную ситуацию.
Реализующая данный способ шаровая виброцентробежная мельница-активатор и принцип ее работы приняты за прототип предлагаемого технического решения.
Задача предлагаемой полезной модели - увеличение выхода гуминовых веществ из твердого горючего ископаемого и уменьшение отходов при производстве биостимулятора. Данная задача решается при помощи мокрого помола сырья в присутствии водно-щелочного раствора и реализации рецикла основного процесса помола.
Дополнительно к процессам, характерным сухому помолу, помол в присутствии водно-щелочного раствора усиливается наличием следующих процессов:
1) кавитация в помольных камерах, увеличивающая степень измельчения сырья и общую площадь поверхности.
2) конвективная диффузия, способствующая ускоренному отводу гуминовых веществ от частиц угля - тем самым увеличивается скорость выщелачивания.
Повторное прохождение суспензии через помольные камеры (рецикл) позволяет увеличить степень измельчения сырья, тем самым происходит вскрытие ранее не доступных для воздействия щелочи поверхностей пор, из которых извлекаются оставшиеся гуминовые вещества.
Таким образом, тонкий помол твердого горючего ископаемого в присутствии водно-щелочного раствора при рецикле позволяет добиться увеличения тонины помола, а, следовательно, и увеличения выхода целевого продукта - гуминовых веществ в виде гуматов.
Представленная задача решается тем, что взятая за прототип проточная шаровая виброцентробежная мельница производит помол сырья в присутствии водно-щелочного раствора. При этом осуществляется рецикл гуматов и водно-щелочного раствора через помольные камеры. Конструктивно это достигается тем, что мельница, установленная на раме дополнительно, оборудована вторым ярусом рамы, на которой закреплен бункер - дозатор смеси дробленого сырья и щелочного агента, а также бак воды с дозатором, которые посредством трубопроводного контура сообщены с входом помольных барабанов. Выход помольных барабанов сообщен с приемным бункером суспензии, оборудованным героторным насосом. Бункер суспензии через героторный насос и трубопровод сообщен с промежуточной емкостью, снабженной мешалкой, промежуточная емкость установлена на втором ярусе рамы и имеет возможность подачи суспензии самотеком на вход мельницы для рецикла и/или в баки готового продукта.
Приведена схема установки для получения жидкого биостимулятора, где 1 - бак с водой, 2 – бункер-дозатор, 3 - расходомер-дозатор жидкости, 4 - шаровая виброцентробежная мельница, 5 - приемный бункер суспензии 6 - героторный насос, 7 - промежуточная емкость, 8 - лопастная мешалка, 9 - бак готового продукта.
Работа установки при получении жидкого гуминового биостимулятора осуществляется следующим образом. Бак для воды (1) с дозатором (3) наполняют необходимым количеством воды. В весовой бункер дозатор (2) загружают смесь твердого горючего ископаемого и щелочи с размером частиц не более 3 мм. Запускают шаровую мельницу (4). Подают воду самотеком по трубам в загрузочную секцию помольных барабанов. Включают в работу весовой бункер дозатор (2), в результате чего сухая смесь, падая по гибкому трубопроводу, встречается с водой из дозатора (3) и переносится в загрузочную секцию помольных барабанов шаровой мельницы (4). В помольных барабанах происходит измельчение и перемешивание частиц твердого горючего ископаемого и щелочи в среде воды, в результате чего происходит экстракция гуминовых веществ водно-щелочным раствором. Полученная высокодисперсная суспензия по гибкому трубопроводу поступает в приемный бункер суспензии (5), оборудованный героторным насосом (6). Для осуществления рецикла суспензию героторным насосом (6) перекачивают в промежуточную емкость (7), оборудованную мешалкой (8) для предотвращения оседания суспензии. Из промежуточной емкости (7) по трубопроводу суспензию самотеком подают в загрузочную секцию помольных барабанов шаровой виброцентробежной мельницы (4) для рецикла и/или в баки готового продукта (9).
Пример работы установки при получении гуминового биостимулятора.
Образцы гуминовых биостимуляторов получали из бурого угля Тисульского месторождения (участок Кайчакский) марки 2Б (Таблица 1).
Дробленый бурый уголь (0-3 мм), NaOH и воду в массовом соотношении 4:1:40 загружали в помольные барабаны шаровой виброцентробежной мельницы при помощи весов, бункера-дозатора сыпучих веществ и бака воды с дозатором. Далее проводили все операции согласно описанию работы установки. Частота колебания помольных барабанов - 6,25 Гц.
Для сравнения при аналогичных режимах работы установки, но без добавки воды и рецикла получен порошковый гуминовый биостимулятор (Таблица 2).
Таким образом, помол материала в присутствии водной щелочи позволяет увеличить тонину помола, что приводит к увеличению удельной поверхности частиц угля в сравнении с сухим помолом (на 14,6%). Благодаря этому удается добиться более полного выхода гуминовых веществ из бурого угля (прибавка более 4% на массу угля).
Стоит отметить, что предлагаемая установка позволяет достичь высокого выхода гуминовых веществ из бурого угля (29,48%), превышающего аналитический выход по методике ГОСТ 9517-94 (22,14%).