Способ обезвоживания торфа

Способ обезвоживания торфа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Кяасс 10с, 5

М 44855

° Г ,с

ПАТЕНТ HA иЗОБРЕТКниЕ

ОПИСЙНИЕ способа обезвоживания торфа.

К патенту ин-ца В. Борн (W. Вог ), в r. Берлине, Германия, заявленному 25 декабря 1931 года (спр. о нерв. Эй 1000б9).

Приоритет по пп. 1 — 3 от 13 марта 1931 года и но . 4 от 14 сентября

1931 года иа основании ст. 6 Советско-германского соглашения об охране apo- ) мышленной собственности.

О выдаче патента опубликовано 31 октября 1935 года.

Действиепатента распространяется на 15 лет от 31 октября 1935 года.. (86) Предметом настоящего изобретения является способ, обеспечивающий рациональное обезвоживание мелкого торфа в бесконечных колонках.

Сам по себе способ обезвоживания мелкого торфа давлением собственного веса в бесконечных колонках известен.

Однако способам, применявшимся до сих пор, свойственен тот недостаток, что при обезвоживании теряется вместе с утекающей водй много сухих частиц.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что перед пропусканием через колонки, которые сами по себе не являются новыми, коагулированный мелкий торф или мелкий торф, предварительно подвергнутый химической или физической обработке, например нагреванию, приобретает, то свойство, что становится возможным отжимать воду из торфяной массы, не теряя сухих частиц торфа. Торфяная масса пропускается через колонку, образованную из отдельных фильтров с торфяной массой в них, поставленных один на другом; в этой колонке торфяная масса по мере продвижения ее вниз постепенно отпрессовывается и вынимается наконец в виде компактной массы из фильтра, который в свою очередь вновь загружается жидкой торфяФ ной массой, становится наверх колонки и таким образом процесс прессования происходит бесконечно.

Способность коллоидальной жидкой торфяной массы сжиматься и способность ее отпрессовываться обратно пропорциональны, т. е. в то время, как первая с увеличением "измельчЖия возрастает, вторая уменьшается. При этом безразлично, получена ли эта масса путем искусственного измельчения и разжижения твердой торфяной массы или путем натурального коллоидального разложения и ра ухания в жидкой среде. Горфяное вещество, находящееся в кодлоидальном состоянии и измельченное и разложившееся до полной потери начальной структуры, хотя практически и не поддается ни отпрессовыванию, ни фильтрованию, но имеет очень сильно выраженную способность к сжиманию.

Способность коллоидального торфа отпрессовываться и фильтроваться, необходимая при экономическом брикетировании жидкого торфа, может быть придана ему по родством коа гуля ции. (т.е. тесного смешения его с водой, содержащей электролиты или по другом какой-либо причине действующей коагулирующе) и при этом с полным сохранением его свойства сжиматься или даже с повышением этого его свойства, также необходимого при экономическом брикетировании разжиженного топлива, свойства, усиленного уже тем, что торфяное вещество заранее было измельчено.

Если разлить „гидроторф" (т. е. торфяную массу, измельченную струей во— ды или другим каким-либо способом и смешанную с водой и разжиженную ею) на дренажированный участок земли для сушки, то этот участок земли действует не только как осушитель:, но и как фильтр. Поверхность такого участка однако быстро так забивается при фильтровании не коагулированного гидроторфа (например, торфа с содержанием

3,4% сухого вещества), что становится поверхностью, способной фильтровать жидкий торф только на будущий год. В противоположность этому при заполнении участка земли трижды гидроторфом тоге же рода, но разжиженным еще раза в 1 /2 примесью 0,2%-го гипсового натурального раствора (т. е. почти насыщенного), поверхность его, после тройного фильтрования, не только не забивается, но наоборот еще лучше пропускает через себя воду из гидроторфа (содержащего только 0,033% гипсового раствора) и притом стем эффектом, что каждое новое заливание гидроторфом отдает поверхности больше воды, чем предшествующее. В среднем три разлива коа гули рованного гидроторфа отдали фильтрующей поверхности в три дня в три раза больше воды, чем при таких же разливах не коагулированного. торфа в четыре дня. Самая большая отдача воды произошла в первые тридцать минут.

Несмотря нато, что для действительности коагулирующего вещества необходимо тесное перемешивание его с измельченной массой, после такого тройного просачивания воды коагулированного гидроторфа, содержащей очень немного, гипса, торф на фильтрующей поверхности сам оказывался настолько коатулированным, что после отпрессования он содержал 24,8% вместо 18,2% сухого вещества, т. е. больше, чем на одну треть сухого вещества, больше, чем при тройном просачивании такого же количества не коагулированной воды из гидроторфа.

Отпрессовывание. такого торфа, отфильрованного на болотистой почве, через который трижды просочилось коагулирующее вещество, уже использованное и потому содержащее в лучшем случае только 33 стотысячных растворенного гипса, требует 50 атм. давления в течение часа для получения торфа с содержанием 24,8% сухого вещества. Если же отпрессовывать торфяную массу, коагулированную самым действительным коагулирующим средством, а именно коллоидальным раствором гидрата окиси железа слабой концентрации (0,025 О железа), то получался отпрессованный торф с 20,1О О сухого вещества уже при б атм. давления и при отпрессовании только в течение. б минут.

При отпрессовании воды из волокнистой торфяной массы, т. е. из массы, мало разложившейся и хорошо поддающейся отпрессованию, высокое давление (например в 25 — 100 атм.) вызывает потери торфяного вещества до 50%, между тем как тонко измельченный торф, как это доказали вышеупомянутые потери коллоидов при фильтровальных опытах с не коагулированным гидроторфом, который проходит через малейшие отверстия фильтров, должен претерпевать значительные потери в веществе уже при самых низких давлениях, потери, которые уменьшают значительно его способ- ность сжиматься и его теплотворную способность. Высокое давление практически:: совершенно уничтожает способность торфа сжиматься.

Вышеупомянутые результаты, подкрепленные опытами Г. Стадникова. („Новейшая торфяная химия", 1930, страницы

8 — 33 и 57 — 70) с гидро- и фильтроторфом в различных комбинациях коагулирования, фильтрования и отпрессования, доказывают, что каждое коагулирование коллоидального жидкого торфа приводит к свертыванию части мелких торфяных коллоидов. Одновременно коллоидально связанная вода превращается в

„свободную воду", так что действительно коагулированный мелкий торф может быть обезвожен как фильтрованием, так и легким отпрессовыванием под давлением без того, чтобы ето свериувшйеся (1 мелкие коллоиды торфа могли быть: выдавлены вместе с отфильтрованной или отпрессованной водой;

При отпрессовывании торфяной массы под большим давлением невозможна комбинация из химических коагулирующих средств и из физических средств отпрессовывания, оставляющая отпрессованную массу неизменной, т. е. с сохранением всех ее мелких коллоидов и с сохранением ее сжимаемости и теплотворной способности. При таком отпрес- совании выдавливаются вместе с утекающей свободной водой даже коагулированные свернувшиеся мелкие коллоиды и притом в таком количестве, что они не только забивают каналы фильтров в прессуемом слое и самих фильтрах, но что их просачивание вредно отражается на теплотворной способности и на способности .спрессованной массы сжиматься (причем способность сжиматься практически сводится к нулю).

Мелкий же торф становится прессуемым, смотря по роду и степени его измельчения, уже при обезвожении его до

15 — 20 /р содержания сухих веществ.

Он прессуется при этом в мокрые брикеты, сжимающиеся при полной сохранности их сухих веществ и могущие быть сложенными в штабели; одйо то обстоятельство, что мелкий торф, коагулированный коллоидальным раствором, содержащим в себе 25 стотысячных долей железа, поддается обезвожению до 28,1О содержания сухих веществ всего только при б атм. давления и при отпрессовании всего только в течение б минут, говорит за то, что является возможным дешевое производство чисто механическим путем торфяных брикетов, брикетов усыхающих и выдерживающих хранение (на складе) непосредственно из болота.

Мокрый брикет в таком виде может быть сложен в штабели с просветами между отдельными брикетами для вентиляции. В таком виде можно его хранить на открытом воздухе в штабелях с просветами для вентиляции без особого ущерба для его теплотворной способности. При этом он сжимается, в зависи-. мости от рода торфа, в сухие брикеты, подходящие к углю и дереву по твердости, плотности, сухости и теплотворной способности.

Такое простое решение задачи брикетирования мокрого торфа затрудняется однако большими расходами, связанны, ми с добычей этого коагулирующего средства. Производство торфяных брикетов чисто механическим путем непосредственно из болота, брикетов, усыхающих и выдерживающих складывание в штабели, возможно при применении и более дешевых и слабее действующих коагулирующих средств..Для этого достаточно, например, коагулировать торфяную массу 0,2% гипсовым раствором в комбинации с таким способом отпрессования, при котором возможно обезвожение даже не коагулированного мелкого торфа, при очень низких давлениях, до такой степени сухости, которая превышает низшую ее степень в 15 — 20% содержания сухих частей, при каковой снова восстанавливается прессуемость торфа.

Такое обезвоживание под давлением достигается непрерывным самоотпрессованием жидкого торфа во многих тонких слоях под максимальным давлением в

35 атм., возрастающим по слоям.

На фиг. 1 — 3 прилагаемого чертежа изображены в вертикальном разрезе примерно три прессовальных приспособления, годных для такого процесса

Первое из этих трех прессовальных приспособлений (фиг. 1) состоит например из колонки с 30-ю фильтровальными слоями, второе (фиг. 2) с 24-мя фильтровальными .слоями и третье (фиг.3) только с 18-ю фильтровальными слоями (b) высотой в 25 см каждый. Эти фильтровальные слои состоят из ящиков, точно приходящихся один в другой, и притом так, что каждый ящик своей нижней частью надавливает,. на верхнюю часть находящегося под ним ящика.

Таким путем жидкий торф, находящийся в нижних слоях, постепенно отпрессовывается через фильтровальные днища в ящиках весом каждого отдельного ящика и весом всех ящиков, расположенных над ним.

Отличаются между собою эти три прессовальные колонки изображенные на фиг. 1 — 3, кроме числа их фильтровальных элементов еще и тем, что в колонке по фиг. 1 каждый фильтровальный элемент (f,вЂ”â€”, зо) под фильтровальным днищем b снабжен еще (также и самостоятельно вводимым) плотным днищем 8» и притом так, что вода, отпрессованная в каждом отдельном фильтровальном слое, вытекает поэтому днищу, ке проходя через нижние слои, коагулированные до процесса прессования.

В прессовальной колонке по фиг. 2 снабжаются двойным днищем вышеописанного рода b и b> не все фильтровальные элементы, а только каждый и-ый слой, в данном йримерном случае каждый третий (т. е. 3, б, 12 и т. д. до 24) слой, два же слоя, лежащие в промежутке, имеют только фильтровальные днища b.

В прессовальной колонке, по фиг. 3 все фильтровальные элементы должны быть снабжены только фильтровальными днищами b или также и фильтровальными отверстиями в части их боковых стенок.

Фильтровальные элементы, наполненные жидким торфом, постепенно и принудительно опускаются сверку донизу йерез всю образуемую ими колонку. Колонка фильтровальных слоев опускается вся вниз на 25 см по мере того, как снизу вынимается отпрессованный слой.

Высота колонки снова восполняется на

25 см фильтровальным элементом, который ставится на нее сверху. Таким путем достигается тот эффект, что каждый из тридцати, двадцати четырех или восемнадцати слоев жидкого торфа этих трех колонок оказывается отпрессованным весом всех слоев, лежащих над ним, при каждом движении вниз колонки, т. е. давлением, увеличенным в тридцать, двадцать четыре или восемнадцать раз.

Снизу колонки отпрессованный слой вынимается из ящика в виде цельного куска. Этот фильтровальный ящик снова наполняется жидким торфом и поступает сверху на колонку, чтобы проделать опять этот бесконечный путь.

В предлагаемых трех примерных процессах самодействующего отпрессования тонких слоев жидкого торфа в давильных колонках, остающихся постоянными по высоте и по числу слоев в них, несмотря на одинаковость движения вниз постоянного удаления нижнего отпрессованного слоя, различие в конструкции фильтровальных ящиков этих трех колонок йо фиг. 1, 2 и 3 должно различно действовать на эффект коагуляции и физического отжимания.

Эффект химического воздействия в вышеописанном комбинированном двойственном процессе коагуляции жидкОго торфа и самопрессования его может быть значительно повышен в давильной колонке по фиг. 3. Так как в этой послед ней, все 18 (или и-ное их количество) фильтровальных ящика снабжены обыкновенными (или двойными) фильтровальными днищами b, то коагулирующее действие ограничивается не только единичной коагуляцией, произведенной до начала отпрессования, но коагуляция происходит и во всех 18 отдельных давильнофильтровальных слоях, во время процесса прессования при прохождении через всю колонку по фиг. 3. Коагуляция производится уже использованным коагулирующим средством, т, е. водой, вытекающей из всех вышележащих слоев.

Устройство давильной колонки по фиг. 3 дает возможность усиливать и улучшать более слабое коагулирующее действие, примерно, скажем, такого коагулирующего средства, как 0,2%-ный раствор гипса, путем последующей коагуляции тонких давильно-фильтровальных слоев. Эта последующая коагуляция происходит бесплатно посредством уже использованного коагулирующего средства, количество которого -=регулируется числом фильтровальных слоев и содержанием воды в них; она может быть усилена и улучшена до степени, равной полномерной коагуляции жидкого торфа раствором гидрата окиси железа (с содержанием железа 0,0250/ю) или дажедо степени, превышающей эту коагуляцию.

Таким путем можно повысить в каждом отдельном фильтровальном слое давильной колонки по фиг. 3 свертывание коллоидов мелкого торфа и образование свободной воды до такой степени, что, так же как и при фильтрации коагулированного гидроторфа, при самоотпрессовании коагулированного мелкого торфа,, вытекать внйз будет, под действием слабого слоевого давления, только свободная вода, но не коллоиды мелко-. го торфа, Если бы случилось, что в колонке по фиг. 3 не удалось достичь обезвоживания давлением примерно до 90 50% (т. е. на каждую тонну мокрой прессованной массы в 900, 800 до 100 кг содержания воды), несмотря на химическое действие последующей коагуляции одновременно с самоотпрессованием тонких прессовальных и фильтровальных слоев физиче ским их уплотнением при каждом движении вниз, то этот недостаток пополняется или уменьшается следующим спо собом. Так же как и в давильной колон"ке по фиг.2 каждый третий (или и-ный) фильтровальный ящик снабжается под

:фильтровальным днищем bq еще плотным днищем, чтобы таким путем можно было направлять воду, вытекающую из фильтровальных слоев, лежащих выше двойных днищ, для многократной коагуляции нижележащих фильтровальных слоев, после чего вода сейчас же выво,дится из колонки.

Одни только эти три примера отно-. сительной регулируемости физических и химических взаимодействий, состоящих из целесообразной комбинации коагулирования мелкого торфа- и самопрессования, доказывают, что есть возможность .добывать чисто механическим путем прямо из болота нетронутый в своих качествах (или по возможности нетронутый) мелкий прессованный торф с 50О О-ным содержанием сухих веществ и при этом с меньшим числом прессовальных слоев, с меньшей затратой времени на прессование и при более слабых давлениях, чем при самопрессовании некоагулированного мелкого торфа.

Этот прессованный торф можно предоставить естественному уплотнению, в зависимости от степени его сжимаемости, общепринятым способом складывания в штабели с просветами для вентиляции; при этом брикеты из мокрого торфа с содержанием сухих веществ по меньшей мере 15 — 20О О превращаются в сухие брикеты. Или же можно подвергнуть такой торф с содержанием сухих веществ в 50О О искусственной сушке перегретым паром (по Штейнеру „Известия общества содействия культуре болот" стр. 58 и след., 89 и след. 1931 г.).

Торф при этом сушится также в виде мокрых прессованных брикетов при сохранении одинаковой температуры как рушимого торфа, так и перегретого пара..

Этот торф можно после искусственной сушки брикетировать так, как это делается с бурым углем.

Описанный способ имеет три главиых преимущества. Первые два преимущества заключаются в целесообразном использовании двух бесплатных сил природы, а именно силы тяжести самой уплотняемой массы, для ее первичного обезвожения и уплотнения давлением и силы сжимания — для вторичного окончательного обезвоживания самоуплотнением. Третье главное преимущество заключается в полной или наивозможной сохранности качеств прессованной массы (т. е. теплотворной способности и способности сжиматься) и в применении бесплатного средства, т. е. уже использованного коагулирующего средства, для последующего слоевого коагулирования прессуемой массы в целях повышения химического коагулирующего влияния на процесс самоотпрессования и самоуплотнения.

Дальнейшим преимуществом нового способа является то, что он допускает. повторное использование уже многократно бывшего в употреблении коагулирующего средства. Это коагулирующее средство, в котором не содержится никаких коллоидов, применяется и притом почти без каких-либо новых затрат дляусиусиления процесса обезвоживания прессуемой массы в самом болоте. Одновременно достигается значительное ускорение и удешевление добычи гидроторфа благодаря тому, что можно обойтись совершенно без фильтровальных и сушильных поверхностей или пользоваться ими менее долго.

Новым являлось повторное использование третьего из трех бесплатных рабочих средств (силы тяжести и силы сжимания прессуемой массы и отходящей воды коагулирующего средства уже бывшего в употреблении) для слоевого последующего коагулирования прессуемой массы, подвергнутой уже предварительной коагуляции для активизации, находящихся во взаимной связи процессов отпрессовывания и коагуляции.

Исходя из того обстоятельства, что сила сжимания мелкого торфа, уже значительно повышенная в гидроторфе измельчением вещества, может быть повышена одним только слабым коагулированием гипсом до значительной степени, соответствующей дневному увеличению сухих веществ в 11 0, в- мокрых брикетах при складывании их в штабели с и ро светами, можно сделать вывод, что сила сжимания измельченного торфа может быть далее повышена до такой степени применением коллоидального раствора гидрата окиси железа или других сильно коагулирующих реактивов, действующих как коагулятор, зйачительно сильней, чем гипс, что становится возможным получать в течение немногих дней или даже часов брикеты, подобные каменному углю путем самоусадки (т. е. быстрым самосжиманием при складывании в штабели) из брикетов сильно сжимающегося черного и мешанного торфа с содержанием сухих веществ, доведенного отпрессованием минимум до 25О О, складывая их в штабели с просветами, или же получать самоусадкой из мокрых брикетов измельченного чистого светлого торфа такого же минимального содержания су хих веществ, при однако более продолжительном хранении в штабелях, материалы, твердые как камень, выдерживающие давление и обработку (как-то: легкие строительные камни, плиты ит.и.).

Мокрые брикеты из коагулированного мелкого светлого торфа минимум 25% содержания сухих веществ могут быть совершенно избавлены от их волокнистости самоуплотнением и ри складывании в штабели с просветами. В таком виде они поддаются легко измельчению в мелкую, однородную зернистую торфяную муку, годную, благодаря ее несмачиваемости, малому содержанию серы, легкой воспламеняемости и быстрому сгоранию, не только для обыкновенных топок для угольной пыли, но и для питания двигателей внутреннего горения. В болотистых местностях торф в виде торфяной муки может иметь применение как топливо превышающее все другие виды топлива своей экономичностью.

Обезвоживание самопрессованием в тонких слоях мелкого торфа может быть повышено еще приспособлением для ,этого конструкций, как это явствует из фиг. 4 и 5.

Давильная колонка по фиг. 4 .состоит так же, как и колонка по фиг. 1 из прессов альных элементов, расположенных один над другим, с двойными днищами

b и b>. Днище b> расположено настолько ниже днища b, насколько оно вдавливается, при прохождении через всю колонку, в тонкий прессовальный слой, находящийся непосредственно под ним, под, действием веса давящих на него элементов колонки.

В давильной колонке по фиг.1 филь;трует только верхнее днище Ь, нижнее же днище b плотное, так что отпрессование тонких прессовальных слоев мо-, жет происходить только вниз. В давильной колонке сделаны фильтрующими и нижнее днище Ь и боковые стенки пространства, лежащего между обоими днищами b и b,. Тонкие прессовальные слои, находящиеся в фильтровальных ящиках колонки по фиг. 4, отпрессовываются не только вниз, как в колонке по фиг. 1, но также и вверх в полое пространство и притом так, что отпрессованная вода может вытекать оттуда из колонки. Вследствие такого двустороннего отпрессовывания давление обезвоживания распространяется приблизительно только до середины тонкого прессуемого слоя; таким путем уменьшается и без того незначительная толщина прессуемого слоя приблизительно наполовину и увеличивается физическое действие отпрессовывания, так как обезвоживающее давление возрастает с уменьшением толщины слоя мелкого торфа.

Усиление физического действия обезвоживания, получаемого благодаря двустороннему действию обезвоживания под собственным давлением в тонких прессуемых слоях давильной колонки по фиг; 4 будет больше у большинства сортов торфа, чем увеличение обезвоживания под химическим воздействием, которое может быть достигнуто повышением коагулирующего действия при одностороннем отпрессовании прессуемых слоев в давильной колонке по фиг. 1.

Предмет патента

1. Способ обезвоживания торфа под давлением столба установленных один на другой фильтровальных ящиков с обезвоживаемым торфом, отличающийся ф/

1.У

nvf а тем, что через мелочь коагулированного сырого торфа после создания столба из регулируемого числа поставленных друг на друга ящиков проводят уже бывшее в употреблении коагулирующее средство с целью повторного коагулирования торфа в нижестоящих ящиках, под постепенно увеличивающимся давлением.

2. Приспособление для осуществления способа, означенного в и. 1, состоящее из ящика с фильтрующим дном, снабженного вторым дном, предназначенным для установки ящика в столбе на ниже ,расположенный ящик, отличающееся тем, что названное второе дно Ь так же выполнено фильтрующим, 3. При осуществлении способа, означенного в п. 1, применение всех или только некоторых ящиков 1 для сырого торфа, снабженных вторым фильтрующим дном согласно и. 2.

4. Видоизменение способа, означенного в п. 1, отличающееся тем, что частично обе звоже нный этим способом торф подвергают дальнейшему обезвоживанию прессованием под высоким давлением, а затем на воздухе или в сушилках.

Тип. „Печатный Труд. Зак. 6557 — 209