Способ производства формованных субстратов из торфа

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Цель изобретения - снижение знергоемкости способа и улучшение качества формованных субстратов. Торф сепарируют, извлекают из него металлические включения и прогревают острым паром до 40-60 С. Вследствие прогрева сьфья его волокна становятся гибче и эластичнее. Вводят в торф известковые материалы. По ходу движения торф с известковыми материалами насыщается водой до влажности 93- 96%, что обеспечивает стабильность процесса нейфрализации. Измельчают торф до кондиционной фракции и перемешивают в течение 1-2 мин. Сформированные торфоблоки высушивают до влажности 35-65%. 7 табл. КЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 С 05 F 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

jd Trr) K ;.4 (1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3898734/30-15 (22) 20.05.85 (46) 23.02.88. Бюл. № ? (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт торфяной промышленности (72) А.M.Àðõèïîâ, B.Ã.Ñåëåííoâ, Д.Н.Хван и Е.А.П(ипитин (53) 631.531.33 (088.8) (56) Архипов А.М. и др. Технология и оборудование автоматизированной линии производства субстратных торфоблоков. — Труды ВНИИТП, Вып. 51,—

Л., 1983, с.84-93. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ФОРМОВАННЫХ

СУБСТРАТОВ ИЗ ТОРФА (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству. Цель изобретения — снижение энергоемкости способа и улучшение качества формованных субстратов.

Торф сепарируют, извлекают иэ него металлические включения и прогревают о острым паром до 40-60 С. Вследствие прогрева сырья его волокна становятся гибче и эластичнее. Вводят в торф известковые материалы. По ходу движения торф с известковыми материалами насьпцается водой до влажности 93967., что обеспечивает стабильность процесса ней ) рализации. Измельчают торф до кондиционной фракции и перемешивают в течение 1-2 мин. Сформированные торфоблоки высушивают до влажности 35-657.. 7 табл.

1375626

Изобретение относится к производству формованных питательных субстратов на торфяной основе, предназначенных для выращивания рассады овощных, цветочных, ягодных, лесныхи других культур в защищенном и открытом грунте всех климатических зон страны, а также для создания переносных декоративньгх газонов.

Целью изобретения является снижение энергоемкости способа и улучшение качества формованных субстратов.

Пример 1. Верховой торф-сырец влажностью 91-92Х степенью разложения 5-15Х добытый экскаваторным способом разгружают роторным разгружателем и подают скребковым конвейером на двухступенчатый сепаратор.

Первая ступень служит для очистки торфа от крупных древесных включений, кусков мерзлоты и очеса, вторая— для окончательной очистки. Для удаления из торфа металлических предметов установлен электромагнитный сепаратор над ленточным конвейером, подающим торфяное сырье в бункердозатор.

В бункере-накопителе-дозаторе создается текущий запас, сырья для поддержания непрерывности технологического процесса и происходит дополнительное усреднение торца по степени разложения и ботаническому составу.

В бункер-накопитель загружается торфяное сырье естественной влажности и кислотности, где оно в обязательном порядке прогревается до темо пературы 40-60 С острым паром через форсунки.

Параметры острого пара зависят от параметров котла, в данной технологии (котлы ДКВР) пар имеет температуру 120-160 С и давление 1 5-7 атм.

Вследствие прогрева сырья до 40-60 С его волокна пластифицируются, становятся гибче и эластичнее, что снижает энергоемкость при непрерывной выдаче заданного количества торфа и степень диспергирования при последующем измельчении его в двухступенчатой волк-машине.

Известковые материалы непрерывным дозированием с заданным расходом вносятся на поверхность прогретого до о

40-60 С торфяного сь1рья, поступающего из бункера-накопителя-дозатора с заданным сечением и заданной производительностью, что существенно по5

55 вышает качество нейтрализации и скорость протекания реакции раскисления.

По ходу движения торф с известковыми материалами насыщается водой до влажности 93-96, что обеспечивает стабильность процесса нейтрализации, и подается на обработку в двухступенчатую волк-машину, где производится

его двухкратная переработка на фракции заданного размера; в пределах 515 мм, в количестве 70-80Х, Измельчение торфа-сырца до кондиционной фракции можно осуществить и в одноступенчатой волк-машине с установкой барабанов с возможностью регулировки зазора и с двухкратным пропуском сырья.

Измельченный нейтрализованный торф влажностью 93-96Х выдается из волк-машины непосредственно в лопастной смеситель, где производится окончательная гомогенизация торфомассы.

Перемешивание торфомассы в смесителе происходит в течение 1-2 мин (без введения воды) с целью равномерной нейтрализации кислотности торфа и равномерного распределения частиц разного фракционного состава,для сохранения в общей массе частиц торфа от 5-15 мм в количестве 70-80Х.

Кроме того, за счет повышения пластичности торфомассы влажностью

93-96Х, сокращения времени усреднения и перемешивания в смесителе до

1-2 мин энергоемкость процесса перемешивания уменьшается.

Подготовленная таким образом торфомасса поступает в пресс, откуда сформованные торфоблоки перемещаются в сушильную установку. Высушенные торфоблоки до влажности 35-65Х поступают на механическую обработку — нанесение разделительных канавок и посадочных лунок, а затем на упаковку и складирование.

Введение минеральных элементов питания растений (азот, фосфор, ка-лий и микроэлементы) возможно в виде водных растворов в лопастной смеситель или на поверхность сформованных торфоблоков с помощью специального поливочного аппарата.

П р и м е, р 2. Подбор оптимальных режимов прогрева торфяного сьгрья.

В известном способе подогрев сырья пар м в бункере-накопителе ведут только в зимний период с целью возl можного оттаивания прошедших через

1375626

1О

25

55 сепаратор мелких кусков мерзлоты и повышения пластичности сырья для снижения переработки материала и улучшения условий обезвоживания.Для подогрева используют насыщенный водяной пар с низкой температурой (до 50 С), что не позволяет достигнуть поставленной цели .

В предлагаемом способе оттаивание кусков мерзлоты и прогрев сырья до о температуры 40-60 С осуществляется перегретым (острым) водяным паром давлением 1,7-7 атм, температурой

120-160 C. Волокна торфа при пропарке пластифицируются, становятся гибче, эластичнее, уменьшается трение между частицами торфа, повышается его пластичность, что способствует . снижению энергоемкости на выгрузку торфа из бункера и его переработку, улучшается равномерность выдаваемого слоя торфа, что способствует повышению выхода фракций 5-15 мм в количестве 70-80 при дальнейшей обработке сырья. Равномерность выдачи торфа температурой 40-60 С с заданной производительностью и равномерное непре рывное дозирование известковых материалов ускоряют реакцию и качество нейтрализации и повышают стабильность процесса. Прогретое торфяное сырье лучше отдает влагу при формовании, сокращая тем самым продолжительность цикла формования и увеличивая производительность пресса.

Результаты изменения пластичности торфяного сырья от температуры его прогрева на разных стадиях технологического процесса представлены в табл. 1, 2 (повторность опытов пятикратная).

Анализ табл. 1 и 2 показывает, что в предлагаемом способе при прогреве перегретым паром температурой

120-160 С верхового торфа степенью

0 разложения 5-15 . в интервалах 20100 С пластичность торфа колеблется при его выгрузке из накопителя-дозатора в пределах 400-700Х, а средняя энергоемкость по опытам — 0,21

0,30 кВт ч/м . Среднее значение энергоемкости процесса дозирования торфяного сырья 0,24 кВт ч/м . Минимальное значение энергоемкости 0 210,23 кВт.ч/м соответствует выгрузке торфа, прогретого до 40-60 С, а средние значения энергоемкости выгрузки торфа 0,22 кВт ° ч/м соответствуют оптимальному режиму прогрева торфяного сырья.

В известном способе при подогреве насыщенным водяным паром температурой до 50 С торфяного сырья до 1015 С только в зимний период с целью оттаивания кусков мерзлоты пластичность при выгрузке торфа колеблется в пределах 250-400% а средняя энергоемкость составляет 0,32-0,38 кВт -ч/

/мэ . Среднее значение энергоемкости

0,35 кВт ° ч/м, что на 0,13 кВт ч/мэ или на 37,1Х больше, чем в .предлагаемом способе.

В предлагаемом способе среднее значение энергоемкости измельчения прогретого до 20-100 С и увлажненного до влажности 93 — 96% верхового торфа колеблется в пределах 0 35

0,46 кВт.ч/м, а его пластичность после измельчения в пределах 450, 800X. Среднее значение энергоемкости 0,39 кВт ч/м, оптимальное "

0,36 кВт.ч/м . Минимальное значение энергоемкости 0,35-0,36 кВт ч/м со- ответствует измельчению прогретого до 40-60 С и увлажненного до влажности 93-96Х торфа, его пластичность

600-800Х.

В известном способе среднее значение энергоемкости измельчения .поо догретого до 5-15 С торфа влажностью

91-92 колеблется в пределах 0,49

0,51 кВт ч/мз, а его пластичность. после измельчения — в пределах 300500 .. Среднее значение энергоемкости по опытам 0,50 кВт ° ч/м, что на

О, 14 кВт ч/м или йа 28,0 больше, чем в предлагаемом способе.

В предлагаемом способе среднее значение энергоемкости перемешивания торфомассы влажностью 93-96 . в двухвальном смесителе колеблется в преде лах О, 12-0, 16 кВт ° ч/м, а пластичность после перемешивания в течение

1-2 мин — в пределах 500-850 . Среднее значение энергоемкости перемешивания О, 14 кВт ч/м .

Минимальное значение энергоемкости 0,12-0,13 кВт ° ч/м соответствует перемешиванию торфомассы температурой 40-60 С и пластичностью 700—

850X., оптимальное 0,13 кВт ч/м .

В известном способе в период перемешивания измельченного торфа влажностью 91-92 . в двухвальный смеситель вводят воду для доведения торфомассы

5 13756 до влажности 93-96Х. Среднее значение энергоемкости по опытам

0,18 кВт ч/м, что на 0 05 кВт ч/м или на 27,7 больше, чем в предлагаемом способе. Среднее суммарное значение энергоемкости на обработку сырья и приготовление торфомассы по предлагаемому способу

0,71 кВт ч/м, а по известному способу 1,03 вКт.ч/м, что на

0,32 кВт ч/м или на 31,0 больше, чем в предлагаемом способе.

Пример 3. Подбор оптимальных режимов нейтрализации кислотности торфа.

В известном способе известковые материалы из шнекового питателя непрерывным дозированием с заданной производительностью вносятся на по- 20 верхность торфяного сырья, неравномерно поступающего из-под двухступенчатого сепаратора в бункер-накопитель-дозатор. Причина неравномерности поступления торфяного сырья объясне- 25 на в описании процесса.

Колебания поступающего торфяного сырья по производительности приводят к переменному и неравномерному сечению его на транспортере, что приводит к неравномерному распределению известковых материалов, а значит, и неравномерности нейтрализации кислотности. Торф с известняковыми материалами подается в бункер-накопитель-дозатор, где подогревается до 10-15 С и при выгрузке частично усредняется.

Из бункера-накопителя-дозатора С заданной производительностью подогретый торф поступает на обработку в дробилку, где одновременно происхо40 дит частичное усреднение торфа в малом объеме. Из дробилки измельченный торф подается в двухлопастной смеситель, куда вводится и вода.

В табл. 3 приведены данные равно- 45 мерности подачи торфяного сырья и качества нейтрализации, полученные при испытаниях технологии по известному способу (продолжительность перемешивания в лопастном смесителе 4-5 мин). 50

Нормируемое по ТУ значение уровня кислотности торфоблоков 5,8+0,5, полученное по известному способу среднее значение 5,8+0,824.

Расчет показывает, что около 55 55 торфоблоков из 100 не соответствуют требованиям ТУ. Получение такой доли брака является следствием неравномер26 6 ности подачи торфяного сырья при его нейтрализации. В тепличных хозяйствах приходится выполнять дополнительные анализы по кислотности продукции и в случае отклонений от уровня кислотности проводить раскисление продукции до требуемого уровня.

В предлагаемом способе нейтрализация кислотности торфяного сырья,прогретого до оптимальной температуры о

40-60 С и увлажненного до влажности

93-96Х, производится в момент его равномерного дозирования из бункеранакопителя-дозатора. За счет этого достигается более равномерная нейтрализация и, как следствие, более быстрое приготовление торфомассы.

В табл. 4 -приведены данные, характеризующие процесс нейтрализации торфомассы в предлагаемом способе (продолжительность перемешивания в смесителе 2 мин) .

Как видно из табл.4, предлагаемый способ обеспечивает получение 100 . качественной продукции, причем с большим запасом по надежности способа.

Прогрев торфяного сырья в бункеренакопителе, равномерная нейтрализация сырья и увлажнение до влажности

93-96Х позволяют сократить продолжительность приготовления торфомассы в лопастном смесителе.

Заданное количество известковых материалов равномерно вносится в торф, куда вводится и вода, увлажняя его до влажности 93-96, затем увлажненный торф поступает в двухступенчатую волк-машину, где он измельчается до размеров фракции 5-15 мм в количестве 70-80 и перемешивается до состояния торфбмассы, после чего поступает в двухлопастной смеситель, где производится окончательное перемешивание и усреднение до получения однородной массы. Перемешивание в двухлопастном смесителе не должно повышать переработку массы и снижать. количество фракций 5-15 мм.

Проводят опыты по предлагаемой технологии для установления оптимального времени перемешивания торфомассы в двухлопастном смесителе. Торфомассу перемешивают в течение разного времени, повторность опытов трехкратная.

Данные опытов приведены в табл.5.

Как видно из табл. 5, перемешивание торфомассы в течение 1-2 мин

1375626

Таблацв 1

Првдл гаеьаий способ

Температура сыръя после прогрева в бункеренакопителя ° С звестный способ

Пластичность,Х тичность,Х, нейтзованного торго сырья

Пластич ность рфяног

ыръя ес ствеый BJlaa нейтрализованного до влажности 9396Х тор" фяиого сырья после его приготовленной торфомас« сы влажиостьв

93-96Х приготовленн» ной торфоиассы влажностио 9396Х после перемешнвания осле изниз льчения дробилраости и слотсти по е выузки из итеосле пееиеаиваия в геенне 1змельченкеракопите

8 течени

4-5 мнн, ия

1!.!

250-300

300-350

350-400

300-350 400-450

350-400 450-500

400-500 500-600

15

450-500

500-600

600-700

400-450

450-500

500-550

500-550

550-650

700-750

?О

40 обеспечивает сохранение более 70Х грубодисперсных фракций исходного торфа размером 5-15.мм и получение торфомассы с уровнем кислотности

5,8+0,35, т.е. соответствующего тре- . бованиям ТУ.

Сравнение предлагаемого способа и известного по техническим показателям приведено в табл. 6.

Предлагаемый способ позволяет значительно повысить эффективность технологии производства формованных субстратов и качество готовой продукции.

Для сравнения качества продукции по предлагаемому и известному способам проводят опыты по выращиванию рассады томатов сорта Ревермун" в промышленных теплицах. 20

Данные этих опытов приведены в табл. 7 (повторность опытов трехкратная).

Наименьшая разность (НСРО ) при уровне значимости 0,05 показывает, 25 что опыты по всем показателям сравнимы. Причем физико-механические свойства торфоблоков, полученных по предлагаемому способу лучше, чем по известному. Улучшение водовоздушного режима сказывается и на развитии рассады томатов, которая выращивается в теплицах до 30 дней и пересаживается на постоянное место.

В момент выборки рассады отбирают по 3 партии (по 10 шт.) рассады, выращенной на торфоблоках, полученных по разным способам, проводят их биометрические замеры. В обоих случаях получают кондиционную рассаду томатов, но на торфоблоках по предлагаемой технологии качество и внешний вид рассады улучшены.

Формула и э о б р е т е н и я

Способ производства формованных субстратов из торфа путем его сепарации и извлечения из него металлических включений, введения в него известных материалов, прогрева полученной массы паром, измельчения, увлажнения при перемешивании, формования и сушки, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости способа и улучшения качества формованных субстратов, прогрев торфа осуществляют перед введением известковых о материалов до 40-60 С, увлажнение проводят одновременно с введением известковых материалов, а после измельчения полученную массу перемешивают в течение 1-2 мин.

1375626

Продолжение табл.1

Пластичнос рализОванн фяного сыр готовной торфяного сырья ес" тественной влажпосле выГрузки из бункеранакопитености и кислотности по сле выгруэки иэ бункеранакопитения н течение

4-5 мин,Ж

550-600 700-750

750-800

7"0-800

700-650

600-700

550-500

500-450

650-600

450-400 600-500

100

Таблица 2

Известньй способ

Предлагаемьй способ

Средняя энергоемкость, КЯт,ч/мЗ

Средняя энергоемкость, КВТ ч/и получение торфомас" сы в смесителе иэмельче ния нейтолучеия торОмассы ралиэован ного торф естествен ной влажности смесикислотностн иэ бункера-накоI пителя не

0,38

20.

0,46

О, 16.

0,40

0,14

0,13

0,12

Температура сырья после про" грева в бункеренакопите-. ле, С

Теьп ератуpQа,; сырья

ПОСЛЕ ПРО грева в бункеренакопителе С

Известный способ

Выгрузки нейтрализованного торфа иэ бункеранакопитеНОСТЬ

ИРИГОтовленной тор= фомассы

Влажнос тью 9396Х после перемешива ния

Выгрузки торфяного сырья естествен- . ной влажнейтрализованного до влажности 9396Х торфяного

СЫРЬЯ ПОсле BFo измельчения торфяного сырья нейтрализованного влажностьв

93-96Х в

ВОлк-маши"

800-850

700-650

650-600

600-500

1375626 ный способ

Предлагаемый способ

Средняя знергоеикость, кВт ч/и ергоемкость, /м выгрузки торфяного сырья естественной влажности и кислотнос ти из бун кера-вако пителя ение массмрd торассы месие

0914

0,3970

0,24

80.

0,15

041

0,23

0;42

0,16

0,24

100

Среднее

0,50 0,14

0,24

0,39

0,18

0,35

Та блица 3

ПроизвоПроизводительность

КолиУровень кислотСреднеквадрачество проб шнекового ности тическое отклонедозатора по извест ковым маприго говленной торфомассы, рН сол.Х ние значения рН териалам, кг/мин

0,50

1,5

5,40

0,80

0,40

6,00

0,84

5,80

6,40

1,5

1,5

0,45

0,30

0,76

0,92

0,45

1,5

6,00

0,72

0 50

0 55

1,5

1,5

5,50

5,30

0,82

0,80

0,60

4,80

0,71

0,40

0,30

1,5

6,20

6,00

0,91

0,98

1,5

0 445

1 5

Среднее

5,80

0,824 змельчения нейтализован

ohio торфа стествен ой влаиости дительность скребкового конвейера по торфяному сырью влажностью

91-92%, э/

Продолжение табл.2 измельче ння торфяного сырья нейтрализованного влаиностьв

93-96Х в волк-маиине

1375626

Та блица 4

Среднеквадратическое

Уровень кислотПроизводительность

Количество проб ности шнекового отклонеприготовленной торфомассы, рН сол.Х дозатора по известние значения рН ковым материалам, кг/мин

0,50

5,85

0,32

1,5

0,31

5,70

0,50

5,95

0,49

0,28

5,70

0,51

0,31

1,5

5,85

0,29

0 50

1,5

5,90

0,50

0,29

1,50

5,70

0,30

0,51

1,5

5,85

0,49

0,80

1,5

5,81

0,30

1,5

Среднее 0 50

Таблица 5

Способ Продолжительность переме- 15 шивания, мин

5-2

10-7

15-0

Торфомасса,поступающая в смеситель

4,2

10,2

5 2

9ь!

Оь5

5 7

8,0

1,0

3, 12,!

6,4

2,0

17,3

3,0

19,! +О,!В

4,0

4,0

Производительность бункерадозатора по торфяному сырью влажностью

91-92Х, мэ /мин

Фракционный состав торфа, X при размере частиц, мм ф.1.

29,4 22,5 23, 1 10,4

28,6 23,3 22,2 11,4

29,6 25,6 . 24,8 6,3

26, 22, 1 24,4 8,9

25,4 20,0 20, I 12ь 7

23, 1 18,I 19,0 16,7

Среднеквадратичное

2 ОтКЛО ненне эначення рн

+0,9

+0,6

+0,4

+0,3

+0,27

1375626 е- 15 15-0 10-7 ня 9

16

Продолжение табл.5

Францноннвй состав торфа, Й прн размере частиц, мм родолнтель1

2,0 20,3 17 б 18 2 18,б 23,3

5,0 О,З5

+0,82

2 Уб 79б 8Р9

281 203 224 80

Таблица 6

Пластич—

СреднеСодержание фракции Ж

Размер фракций, MM ность торфоблоков квадратичное ность торфооткло нение массы, z после формозначения рН вания, X

Предлагаемый 700-850

+О, 35 +О, 2

70-80

5-15

ИзвестHb1H

+0,82 +0,7

70-80

500-600

2-10

Продолжение табл.б

Продолжительность

Способ производства торфоблоков

ИзмельВыдача торфа еремеперемешивания торфомассы, мин чение торфа шивание орфоассы из накопителя-дозатора ности торфомассы, 7

Предлаг аемый

86,0

1-2

0,36

0,13

0,22

Известный

88,0

0,18

0,35

0,5

Способ производства торфоблоков

Среднеквадратичное отклонение влаж Энергоемкость процессов, В,„ч з

Среднеквадратичное откло ненне эначеннн рН

1375626

ТваннНв 7

Ивнев« ный

9О,8 З1,2

322,8

З8,8 0 56

37,3 О,54

З8О.О

564 6

3»,О

З43,4

8,8

90,4 ЗО,6 49

38 6 0,57 9 I

90в7 31е4

5О

49,7

325,7

38 2 0 56

90,6 З1, !

574 2

$IZ 4 30,6

357,8

9,4

40 4

0,61 9,1

348, 1

436,0

42,0,92,3 28,7

5! 42, 1 0,65 9,8

27,6

92 8

0,62 9,4 . 380,6

40,2 3,!6

656,6, 92,5 28,9

51,0 41,5

6,3 10,0

Среднее

}С9

174,6 5 8

22,2 1,8

0,18

6,7

Составитель Л.Рубинова

Редактор Н.Гунько Техред Л.Олийнык Корректор И.Эрдейи

Заказ 735/25

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

Среднее

Првднвгавнма

6З8,4

660,8

670,5

Тираж 425 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

32,8 2,58

32,4 2,56

33,7 2,61 32,9 2,58

38 7 2,96 за,! 2,91

4З,8 3,6Î