Способ производства гранулированных добавок из торфа

 

Изобретение относится к термомеханическим способам переработки торфа для получения кормовых и других продуктов. Сущность изобретения: способ включает подготовку сырья влажностью 67 - 72% к термообработке, разделение термообработанного материала путем искусственного обезвоживания на отжим и осахаренный остаток. Последний измельчают, смешивают с активным компонентом в виде кормового торфяного сахара и добавками в следующем соотношении, мас.% : осахаренный остаток торфа с содержанием сахара 3 - 7% 60 - 90; кормовой торфяной сахар с содержанием РВ не менее 15% 6 - 27; комбикорм или хвойно-витаминная мука 4 - 13, затем определяют содержание сахара в смеси соотношения, C = (C₁·M₁+C₂·M₂+ ... +C_n·M_n)/ Σ M > 3,5% , , где C₁ C₂ ... C_n - содержание РВ-сахара в осахаренном остатке, кормовом торфяном сахаре и добавках, %; M₁, M₂ ... M_n - масса осахаренного остатка торфа, кормового сахара и добавок, кг, после чего смесь гранулируют, а полученные гранулы обезвоживают до влажности 10 - 15% путем продувки теплоносителем. Гранулированные добавки из торфа используются для кормопроизводства и в качестве полуфабриката для производства активных углей. 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к термомеханическим способам переработки торфа с целью получения продуктов, используемых в качестве кормовых добавок в кормопроизводстве, а также полуфабриката для производства активных углей.

Известен способ производства кормовых добавок с помощью термомеханической обработки и искусственного обезвоживания верховых торфов степенью разложения до 25% в заводских условиях. Сущность способа заключается в нарушении связи воды с торфом путем термообработки с последующим отжатием осахаренного отжима в гидравлических прессах до готовой продукции, утилизации отжима, осахаренного остатка и других продуктов переработки [1].

Однако такой способ имеет до 25-32% потерь органического вещества торфа, содержит периодический режим обработки сырья и низкую степень утилизации тепла, что снижает эффективность процесса в целом.

Известен способ искусственного обезвоживания торфа, включающий добычу сырья влажностью 67-72%, подготовку к термообработке путем пневмосепарации посторонних и древесных включений, непрерывную термообработку сырья паром под давлением с утилизацией тепла в производственном процессе, нагрев материала до 150-160^оС, выдержку нагретого торфа в реакционном объеме с целью его осахаривания, охлаждение массы сбросом давления, отделение с помощью фильтр-прессов отжима от твердого остатка, использование полученных кормового сахара и осахаренного торфа для скармливания сельскохозяйственным животным [2].

К недостаткам способа относятся ограниченный срок действия осахаренного твердого остатка торфа при хранении из-за образования плесени, что снижает качество готовой продукции и увеличивает потери органического вещества. Кроме того, в осахаренном остатке сахара содержится до 2-3%, что ограничивает технологические возможности использования остатка для производства различных продуктов переработки из торфа.

Целью изобретения является повышение качества продукции и расширение технологических возможностей способа.

Цель достигается тем, что в способе производства гранулированных добавок из торфа, включающем подготовку сырья влажностью 67-72% к термообработке, разделение термообработанного материала путем искусственного обезвоживания на отжим и осахаренный остаток, последний измельчают до размеров частиц в поперечнике не более 2 мм, смешивают с активным компонентом в виде кормового торфяного сахара и добавками при следующем соотношении компонентов, мас.%: осахаренный остаток торфа с содержанием сахара 3-7% 60-90 кормовой торфяной сахар с содержанием РВ не менее 15% 6-27 добавки 4-13, затем определяют содержание сахара в смеси из следующего соотношения: C = > 3,5 %, где С₁, С₂, ...С_n - содержание РВ-сахара в осахаренном остатке, кормовом торфяном сахаре и добавках, %; М₁, М₂, . . .М_n - масса осахаренного остатка торфа, кормового сахара и добавок, кг, после чего смесь гранулируют, а полученные формованием гранулы обезвоживают до влажности 10-15% путем продувки теплоносителем.

Смесь гранулируют путем экструзионного формования.

Смесь гранулируют путем прессования.

В качестве добавок в смеси используют комбикорм.

В качестве добавок в смеси используют хвойно-витаминную муку.

Гранулируют смесь для кормопроизводства с диаметром гранул 5,0-20,0 мм и длиной не более двух диаметров.

Осахаренный остаток сушат до влажности 10-15%, а затем гранулируют путем прессования с размером гранул в поперечнике 3-5 мм.

Сущность способа заключается в следующем.

Разрабатывают торфяную залежь путем послойного фрезерования по известной технологической схеме с использованием существующего в промышленности технологического оборудования. При этом используют естественную сушку и убирают сырье повышенной влажностью 67-72% в складочные единицы для длительного хранения. Затем торф в течение всего года равномерно подают на завод. На заводе материал подготавливают к технологическому процессу и с этой целью продувают поступающее сырье нагретым воздухом и отделяют из него посторонние включения, в том числе металл, камни и пни. Затем подогретое до 30-40^оС сырье увлажняют водой до влажности 75-85% и непрерывно нагревают вначале вторичным паром до 90-95^оС, утилизируя теплоту в производственном процессе, затем продувают паром под давлением с более высокими параметрами и нагревают до заданной температуры, например до 140-180^оС, с последующей выдержкой нагретой массы в реакционном объеме под давлением для обеспечения максимального выхода сахаров в водный раствор и уменьшения связи воды с твердой фазой торфа. Затем пропаренный торф непрерывно выводят из системы под давлением.

Наименование и влажность компонентов для составления кормовых добавок на основе продуктов переработки торфа приведены в табл.1.

Образующийся вторичный пар при сбросе давления используют для предварительного подогрева сырья. После этого массу продувают воздухом и охлаждают до 70-80^оС, а потом направляют в фильтр-пресс, где отделяют водный раствор от твердого остатка. Полученный осахаренный отжим используют, например, для получения кормового сахара с содержанием РВ не менее 15%, а твердый осахаренный остаток влажностью 42-48% используют в качестве осахаренного торфа или основы в гранулированных кормосмесях, применяемых для скармливания сельскохозяйственным животным, а также в звероводстве, птицеводстве, свиноводстве и других отраслях народного хозяйства.

Обоснование оптимального состава компонентов при составлении смеси с учетом технологических ограничений приведено в табл.2.

Из табл.2 следует, что оптимальный состав смеси находится в партиях 2, 3 и 4.

Содержание основного компонента - торфа осахаренного в смеси в количестве 59 мас.%, т.е. менее нижнего граничного значения, равного 60 мас.%, приводит к снижению влажности смеси менее 45% (44,9%), что резко снижает эфффективность процесса гранулирования экструзионным формованием из-за снижения качества гранул в связи с повышением крошимости и снижения плотности сформованных гранул.

Содержание основного компонента в смеси в количестве 91,0 мас.%, т.е. выше граничного значения, равного 90,0 мас.%, приводит к снижению сахара в смеси ниже предельного значения, что недопустимо по технологическим условиям.

П р и м е р 1. В установленные календарные сроки добывают на разрабатываемой площади фрезерный торф верхового типа, степенью разложения не более 25%, зольностью не более 2% и влажностью до 72%, с использованием известной технологии, например, перевалочного комплекса, либо технологической схемы с раздельной уборкой.

Торфяное сырье повышенной влажности подают в бункер-накопитель, откуда материал с помощью шнековых дозаторов непрерывно выдают на технологическую линию производства гидролизата (отжима) из торфа конструкции ВНИИТП.

Вначале с помощью пневмосепарационной установки сырье измельчают до крупности частиц не более 10 мм, одновременно удаляя из потока посторонние включения (металл, камни, пни и др.) и нагревая торф до 30^оС (при температуре наружного воздуха ниже 0^оС) низкопотенциальным теплоносителем за счет регенерации тепла. Затем подогретое и отсепарированное сырье пропускают через смеситель, куда из мерной емкости дозированным насосом закачивают подогретую воду и увлажняют материал до влажности 80% (с учетом выбранного режима термообработки и вида сырья). После этого увлажненное сырье подают в каскадный подогреватель конструкции ВНИИТП, где за счет регенерации тепла в производственном процессе нагревают материал вторичным паром до 95^оС.

Из каскадного подогревателя торф нагнетают с помощью шнекоротационного питателя через измельчающее устройство в систему под давлением, откуда частицы торфа с размером не более 5 мм в поперечнике транспортируют по трубе-подогревателю паровым потоком в верхнюю зону вертикального реактора, работающего в качестве осадительной камеры и емкости для выдержки нагретого материала в реакционном объеме для его гидролиза. В реакторе непрерывного действия производят выдержку реакционной массы, например, при 150^оС в течение 4 ч для осуществления реакций гидролитического расщепления легкогидролизуемых веществ торфа с образованием и переходом в водный раствор моно- и олигосахаридов, а также других ценных для кормопроизводства продуктов. Из нижней зоны реактора термообработанный и гидролизованный торф непрерывно выгружают и пропускают последовательно через сепараторы-испарители 1-й и 2-й ступени, где охлаждают материал до 100^оС за счет сброса давления, а затем в каскадном холодильнике до 75^оС путем продувки его воздушным потоком с последующей регенерацией тепла на нагрев исходного сырья. Из каскадного холодильника гидролизованная охлажденная масса поступает в промежуточную емкость-накопитель, из которой питателем ее нагнетают в фильтр-пресс конструкции ВНИИТП под давлением выше атмосферного, где разделяют гидролизованный торф на гидролизат (отжим) и негидролизуемый (осахаренный) остаток влажностью 42-48% . При этом гидролизат перекачивают в цех для дальнейшей его переработки путем упаривания, например, для получения кормового сахара с содержанием РВ не менее 15% и влаги не более 70%, используемого в качестве целевого продукта для животноводства и активного компонента при производстве гранулированных кормовых добавок.

Негидролизуемый остаток после измельчения с помощью дробилки до размеров частиц в поперечнике не более 2 мм подают в цех для использования в качестве основного продукта при производстве гранулированных кормосмесей, например осахаренного торфа, с содержанием сахаров (зависит от вида сырья, технологии, аппаратурного оформления и режима обработки) по Бертрану 3-7% при влажности не более 70%. Из полученных и имеющихся на заводе компонентов приготовляют путем дозирования и смешения кормовую смесь следующего состава, мас.%: осахаренный торф с содержанием сахара 3% и влажностью 48% 90 торфяной кормовой сахар
с содержанием сахара 15% и влажностью 70% 6
хвойно-витаминная
мука влажностью 8%
либо комбикорм влажностью 14% 4
Полученную смесь общей влажностью 47,7% (48% при использовании комбикорма по ГОСТ 22834-87) вначале гранулируют путем формования с диаметром гранул 5,0 мм и длиной не более 10 мм, а затем обезвоживают искусственной сушкой по известной технологической схеме до влажности 14,0-14,5%. Гранулированную смесь используют в качестве кормовых добавок в птицеводстве, кролиководстве, звероводстве, свиноводстве и для крупного рогатого скота.

При этом содержание сахара в смеси определяют из следующего соотношения:
C = > 3,5 %
Подставляя принятые данные по составу смеси, получают:
C = = 3,6 % > 3,5 %, что соответствует технологическим ограничениям содержания сахара в кормовых добавках и минимальному количеству активного компонента. При снижении в смеси активного компонента на 1% ниже граничного значения, равного 6%, содержание сахара в смеси снижается до величины 3,45%, что менее 3,5% и, таким образом, не соответствует принятому соотношению.

П р и м е р 2. Осуществляют промышленную добычу, подготовку и переработку верхового торфа с получением кормового сахара и осахаренного остатка влажностью 42-48% аналогично примеру 1. Из полученных и имеющихся компонентов приготовляют путем дозирования и смешивания кормовую смесь следующего состава, мас.%:
осахаренный торф с
содержанием сахара 3% и влажностью 42% 60
торфяной кормовой сахар
с содержанием сахара 15% и влажностью 70% 27
добавки: хвойно-витаминная мука влажностью 8% 7 комбикорм влажностью 14% 6
Полученную смесь общей влажностью 45,5% гранулируют путем экструзионного формования с получением гранул диаметром 20 мм и длиной не более 40 мм, а затем обезвоживают искусственной сушкой по известной технологической схеме до влажности 14,0% . Гранулированную смесь используют, например, в качестве кормовых добавок в животноводстве.

При этом содержание сахара в смеси определяют и контролируют его минимальное значение по предложенной формуле. Подставляя принятые значения по составу смеси, получают:
C = = 5,85 % > 3,5 %, что удовлетворяет принятым технологическим ограничениям состава компонентов в кормовых смесях.

При снижении в смеси основного продукта - осахаренного торфа на 1% ниже граничного значения, равного 60%, и повышении, соответственно, на 1% добавок, например хвойно-витаминной муки, содержание влаги в смеси, определяемой термостатическим методом или с помощью влагомера, приближается к граничному значению, при котором процесс гранулирования экструзионным формованием является неустойчивым, что снижает качество готовой продукции из-за повышения крошимости гранул и эффективность процесса производства гранулированных кормовых добавок в целом.

П р и м е р 3. Осуществляют добычу, подготовку и переработку верхового торфа с получением кормового сахара с содержанием РВ не менее 15% и термообработанного торфа с содержанием сахара 3-7% и влажностью 42-48% аналогично примеру 1. Подают измельченный осахаренный остаток торфа с содержанием сахара 3% и влажностью 48% на известный гранулятор непрерывного действия и гранулируют материал с размером гранул в поперечнике 3 мм либо 5 мм. Затем гранулы обезвоживают до влажности 15% путем искусственной сушки, например, используя сеточный конвейер, через который продувают теплоноситель с температурой не более 200^оС. Гранулы с кондиционной влажностью используют в качестве полуфабриката для производства активных углей либо в качестве осветляющего материала в различных технологических процессах, в том числе для улучшения экологической обстановки.

П р и м е р 4. Получают термообработанный торф с содержанием РВ 3% и влажностью 42% аналогично примеру 1. Гранулируют полученный торф путем прессования с размером гранул 3 мм или 5 мм. При этом торф перед гранулированием дополнительно обезвоживают от влажности 42% до 15%, используя, например, известные сушильные устройства торфобрикетного производства. Гранулированный торф используют в качестве осветляющих материалов либо полуфабриката для получения активных углей с повышенной сорбционной емкостью.

Преимущества предложенного способа в сравнении с прототипом заключаются в снижении потерь органического вещества при хранении и транспортировке готовой продукции с 10-15 до 5-7%, увеличении срока хранения с 2 недель до 2 месяцев, в уменьшении объема перевозок готовой продукции в 1,7-2,5 раза за счет снижения влажности готовой продукции с 42-48% у осахаренного торфа и с 70 до 10-15% у кормового сахара.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛИРОВАННЫХ ДОБАВОК ИЗ ТОРФА, включающий подготовку сырья влажностью 67 - 72% к термообработке, разделение термообработанного материала путем искусственного обезвоживания на отжим и осахаренный остаток, отличающийся тем, что, с целью повышения качества продукции и расширения технологических возможностей способа, осахаренный остаток измельчают до размеров частиц в поперечнике не более 2 мм, смешивают с активным компонентом в виде кормового торфяного сахара и добавками при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Осахаренный остаток торфа с содержанием сахара 3 - 7% 60 - 90
Кормовой торфяной сахар с содержанием РВ не менее 15% 6 - 27
Добавки 4 - 13
затем определяют содержание C сахара в смеси из следующего соотношения:
C = > 3,5 % ,,
где C₁C₂, . .., C_n - содержание РВ сахара в осахаренном остатке, кормовом торфяном сахаре и добавках, %;
M₁, M₂, ..., M_n - масса осахаренного остатка торфа, кормового сахара и добавок, кг, после чего смесь гранулируют, а полученные формованием гранулы обезвоживают до влажности 10 - 15% путем продувки теплоносителем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь гранулируют путем экструзионного формования.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь гранулируют путем формования.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавок в смеси используют комбикорм.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавок в смеси используют хвойно-витаминную муку.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что гранулируют смесь для кормопроизводства с диаметром гранул 5,0 - 20,0 мм и длиной не более двух диаметров.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что осахаренный остаток сушат до влажности 10 - 15%, а затем гранулируют путем прессования с размером гранул в поперечнике 3 - 5 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2