Способ получения гнанул или брикетов из порошообразного сульфата натрия

Способ получения гнанул или брикетов из порошообразного сульфата натрия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

O ll H C A H M E, 5521О6

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.03.73 (21) 1896276/26 с присоединением заявки Мс (23) Приоритет

Опубликовано 30.03.77. Бюллетень Хо 12

Дата опубликования описания 13.04.77 (51) М. Кл В 01J 2/20

С 01D 5/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 66.099.2(088.8) (72) Авторы изобретения Н. И. Суслов, А. Г. Прохоров, Н. М. Кудрявцева и В. А. Рябин (71) Заявитель

@ Tg (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛ ИЛИ БРИКЕТОВ ф

И3 ПОРО1ДКООБРАЗНОГО СУЛЬФАТА HATPH5I 4 34iirf)fPgg

Известны способы брикетирования или гранулирования продуктов продавливанием их через фильеру в расплавленном состоянии или нагретых до температуры вязкого течения с охлаждением в процессе формообразования.

Такими способами гранулируют пластмассы и хлорид калия.

Брикетировать сульфат натрия путем расплавления до жидкотекучего состояния и продавливания при температуре 880 †9 С с одновременным охлаждением технически сло>кно, а экономически нецелесообразно.

Известен способ брикетирования сульфата натрия, включающий смешивание его с водой и прессование смеси. Смешивание проводят в барабанном грануляторе с охлаждением интенсивным потоком воздуха, прессование ведут с повторным увлажнением на валковых прессах, после чего проводят дробление и вторичное прессование на тех же прессах.

Сульфат натрия состоит из элементарно жестких твердых частиц, зерен, поэтому непосредственное прессование сульфатов не дает прочных брикетов.

Для повышения прочности в сульфат добавляют воду, за счет чего часть безводного сульфата переходит в десятиводный сульфат — мирабилит, который служит связкой при прессовании.

Образование мирабилита сопровождается выделением тепла, которое не способствует получению при прессовании прочных брикетов, в связи с чем сульфат натрия охлаждают одновременно с увлажнением.

Кроме того, этим способом не удается улучшить перед прессованием свойства природного карабогазского сульфата, из которого несмотря на подобную обработку брикеты после

10 прессования оказываются малопрочными и большею частью рассыпаются по выходе из пресса. Полученный известным способом продукт содержит более 40 /с мелочи, которую после отсева направляют на повторную обра15 ботку.

Причиной неэффективности известного способа является высокая моно- и тонкодисперсность, низкая объемная плотность — примерно 0,6 — 0,7 г/см природного карабогазского

20 сульфата.

Следствием моно- и тонкодисперсности, т.е. следствием преобладания одной и очень мелкой фракции в карабогазском природном сульфате, является большое содержание воз25 духа в порошке, поступающем на прессование в брикеты.

Объемная дозировка такого сульфата оказывается легковесной, а присутствующий в порошке воздух не успевает полностью выхо30 дить в момент прессования из продукта и

552106

3 препятствует получению прочных брикетов.

Отсутствие эффективного способа получения гранул из природного сульфата натрия, запасы которого огромны, а стоимость наименьшая, препятствует использованию его в производстве сернистого натрия, в то время как сульфатов других сортов недостаточно и стоимость их выше природного.

Известный способ связан также с многостадийными энерго- и трудоемкими бункеровочными, дозировочными, транспортировочными операциями, процессами перемешивания и сложной системой улавливания пыли и порошкового материала из интенсивного потока воздуха при смешивании и при дроблении, Кроме того, прессование увлажненного сульфата в условиях сезонного повышения температуры внешнего или цехового воздуха выше

20 — 25 С в сочетании с экзотермической реакцией при увлажнении, поднимающей тевгпературу порошкового материала до 30—

32" С, дает непрочные рассыпающиеся частично в порошок брикеты.

Целью изобретения является повышение выхода товарного продукта.

Предложенный способ, включающий смешивание сульфата натрия с водой и прессование смеси, отличается от известных тем, что исходный продукт превращают из порошкового в пластичный путем механического перемешивания его с водой в шнековом смесителе с фильерой в течение 10 — 30 мин с одновременным нагревом до температуры 40 — 90 С для пластигрикации смеси, прессование которой проводят путем выдавливания через фильеру с последующим разделением полученных стержнеи на гранулы или брикеты.

Согласно способу сульфат натрия одновременно с обычным увлажнением, сопровождающимся переходом части безводного сульфата в десятиводныи сульфат — мирабилит, с выделением тепла, т. е. повышением температуры продукта, подвергается интенсивной термомеханической обработке, при которои физическое состояние частиц сульфата изменяется, за счет чего сульфат становится пластичным, плотным, легко принимает любую форму, т.е. легко формуется или прессуется при малых удельных давлениях.

Новые пластические свойства сульфат натрия приобретает вследствие того, что в процессе термо-механической обработки в шнековом смесителе происходит желатинизирование поверхности частиц сульфата, т. е. обволакивание или притирание к ним элементарных частиц мирабилита; увеличение объемной плотности сульфата за счет ориентировочного силового оожатия и притирки частиц; нагревание сульфата за счет трения при о„иентировочном силовом перемещении одних слоев по другим, спосооствующее желатинизированию массы и удаленггю из нее воздуха.

Претерпевая указанные выше физические изменения, которые следует IId3blr3aTb п "BcTHфикациеи, сульфат натрия из жесткого труд5

45 нопрессуемого превращается в пластичную плотновязкую вакуумированную массу, становится схожим с пластилином, хорошо формуется или прессуется при низких удельных давлениях в нагретом состоянии и затвердевает при охлаждении или при высушивании.

Термомеханическая пластификация осуществляется путем ориентированного напряженного обжатия, переминания, с напряженным силовым ориентированным перемещением одних слоев по другим, с вакуумированием массы, т. е. отсосом воздуха, разделяющего тонкодисперсные частицы сульфата.

Термо-вакуум-механическую пластификацию сульфата натрия удобнее проводить в смесителе с разгрузочно-рециркуляционным шнеком по авт. св. Мю 245338 с подключением корпуса смесителя к вакууму или в аналогичном аппарате.

Пластифицирование сульфата натрия вы полняют смесовые валы в корпусе смесителг и разгрузочно-рециркуляционный шнек, который, осуществляя рециркуляцию массы с ориентированным напряженным обжатием, перемещением и притиркой частиц сульфата, в значительной мере участвует в выполнении всех элементов пластифицирования — желатинизации, уплотнении и нагревании.

Новые пластические своиства вакуумированного сульфата натрия позволяют прессование его в брикеты осуществлять при более низких удельных давлениях, выдавливанием шнек-прессом в виде сплошной одной или нескольких лент того или иного сечения, рассекаемых при выходе из фильеры на куски— брикеты той или иной длины, которые затвердевают в первую очередь с поверхности при частичном естественном или принудительном охлаждении или сушке.

В качестве такого шнек-пресса может быть использован тот же смеситель с разгрузочнорециркуляционным шнеком, в котором непрерывно выполняемая пластификация сульфата натрия будет заканчиваться также непрерывным выдавливанием его через фильеру.

Следует отметить, что упоминавшиеся ранее ориентированное обжатие массы и ориентированное перемещение одних слоев IIQ другим осуществляются не только рециркуляционной, но и разгрузочной частью шнека. 3То в обеих частях шнека достигается за счет основного ориентированного движения массы вперед и так называемого зашнекового эффекта, при котором часть массы, захваченная шнеком, выдавливается через фильеру, адругая часть из-за сопротивления на выходе выжимается обратно по зазору между винтом и корпусом шнека.

На чертеже показана схема шнекового смесителя для получения гранул сульфата натрия, Шнековый смеситель содержит корпус 1, снабженный питателем 2, распылительными форсунками 3 и фильерой 4, 552106

В корпусе 1 установлены лопасти 5 и шнек, остоящий из рециркуляционной части 6 и разгрузочной части 7.

Устройство работает следующим образом.

Сульфат натрия непрерывно подают в корпус 1 питателем 2, имеющим уплотнительную зону, и орошают водой в пределах примерно

6 — 10% по весу сульфата через форсунки 3, При замене воды мирабилитом последний подают в пределах примерно 10 по весу сульфата также через питатель, аналогичный питателю 2.

Емкость аппарата равняется примерно 1/3—

1/2 часовой производительности по сульфату с тем, чтобы время пребывания, т. е. длительность периода пластифицирования сульфата соответственно составляла 1/3 — 1/2 час.

Сульфат в аппарате должен поддерживаться на уровне 8 для того, чтобы лопасти 5 активно воздействовали на продукт.

Одновременно сульфат натрия захватывается рециркуляционной частью 6 шнека и разгрузочной частью 7 и продавливается через фильеру 4.

Кроме того, как указывалось выше, в обеих частях шнека, а больше в части 7 наблюдается так называемый зашнековый эффект, т. е. выдавливание значительной части сульфата происходит не только через фильеру 4, но и в обратном направлении, что в комплексе с другими элементами силового воздействия обеспечивает эффективное пластифицирование сульфата, охарактеризованное выше.

Вакуумирование массы сульфата достигается через штуцер 9. Герметичность аппарата обеспечивается уплотнительной зоной в питателе 2 и уплотнением массы сульфата фильерой 4.

По выходе из фильеры 4 пластичная масса сульфата в виде одной или более лент 10 сплошного сечения поступает на транспортер

11, режутся струной 12 с автоматическим движением на куски-брикеты 13 определенной длины, которые пластинчатым транспортером

14 подаются в воздушно-охладительную или сушильную камеру 15, где брикеты отверждаются за счет охлаждения до 20 — 30 С или за счет сушки при температуре более 100 С.

Воздух в качестве хладагента следует выбирать в том случае, если его естественная температура не будет выше 20 — 25 С, в противном случае следует предпочитать не охлаждение, а сушку брикетов продуктами сгорания любого вида топлива.

Опыты по прессованию карабогазского сульфата предложенным способом с использованием смесителя с рециркуляционным шнеком дали положительные результаты.

Прим ер.

Шнековый смеситель, на котором были проведены опыты по получению гранул сульфата натрия, имеет следующие характеристики.

Зо

G0

Производительность по брикетам, т/час 1 — 1,2

Диаметр шнека, мм 100

Диаметр фильеры, мм 60

Число оборотов шнека, об/мин 32

Емкость корпуса смесителя, м 0,20

В смеситель подают порошкообразный сульфат и воду в количестве 8 — 10 /о от веса сульфата. Время пребывания массы в смесителе составляет 16 — 19 мин и определяется по формуле:

T = 60 ;а

Q где: Т вЂ” время пребывания массы в смесителе, мин;

v — емкость смесителя, м ; у,, — плотность массы в смесителе, т/м, у,=1,6 т/м ;

Q — производительность, т/час.

Температуру в смесителе поддерживают на уровне 60 — 65 C за счет подвода пара в рубашку корпуса смесителя под давлением

3 атм и с температурой 132 С.

В результате получают брикеты диаметром

60 мм и длиной 100 — 120 мм.

Брикеты не сушат, а непосредственно в состоянии, очень схожем с состоянием пластилина, направляют в реакционную печь для восстановления сульфата натрия до сернистого натрия.

Полученные брикеты при ударе или падении деформируются, но не раскалываются, не крошатся и тем более не рассыпаются в порошок. Выход годных брикетов составляет около 100О/о.

Если брикеты после формования (прессования) не направляют сразу в реакционную печь, а сбрасывают на склад или в вагон для отгрузки стороннему потребителю, тогда их надо сушить. После сушки или выдержки на воздухе они затвердевают, приобретают прочность и становятся транспортабельными на любое расстояние и любым транспортом.

При гранулировании сульфата натрия вводят добавку, содержащую воду, которая не только физически, но и химически активно способствует процессу пластифицирования и даже с выделением тепла. При этом весь сульфат несколько нагревается (до 30 — 32 С), сокращая тем самым расход тепла, подводимого извне.

Пластифицирование при этом протекает за

20 — 30 мин, так как осуществляется при сравнительно низких температурах. Сульфат имеет жесткую кристаллическую структуру и отличается полиморфизмом, при котором некоторые его группы по-разному гидратируют, т. е. не одинаково по времени присоединяют воду.

В этой связи для экструдирования сульфата должно быть обеспечено время пребывания материала в экструдере в течение указанных 20 — 30 мин, что достигается увеличением камеры смешения, 552106

Формула изобретения

Составитель Н. Суслов

Техред Г. Алиева

Корректор JI. Брахнина

Редактор Т, Пилипенко

Заказ 689/3 Изд. № 304 Тираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

По результатам проведенных опытов оптимальный нагрев сульфата при экструдировании определен в 75 — 80 С.

Сульфат натрия нагревать нельзя до температуры выше 100 С, так как при его увлажнении вода при температуре 180 †2 С немедленно испаряется и процесс пластифицирования и экструдирования в таких условиях не осуществим, так как брикеты выходят не пластичными, а рыхлыми и рассыпаются при выходе из фильеры.

Предложенный способ получения гранул из сульфата натрия одинаково пригоден как для природного карабогазского, так и для всех других указанных сульфатов, Способ получения гранул или брикетов из порошкообразного сульфата натрия, включа5 ющий смешивание его с водой и прессование смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода продукта, смешивание проводят в шнековом смесителе с фильерой в течение 10 — 30 мин с одновременным нагре10 вом до температуры 40 — 90 С для пластификации смеси, прессование которой проводят путем выдавливания через фильеру с последующим разделением образующихся стержней на гранулы или брикеты.