RU2657259C2 - Method of production of expanded vermiculite - Google Patents

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to methods for producing expanded vermiculite and can be used in the production of mixed fodder as a mineral supplement for animals and poultry from unenriched ore with an empty rock content of 15 to 85%. Method includes pre-drying, heating the raw materials in the flue gas stream and firing-swelling, respectively, in a rotating pre-heat drum, placed above one another at an angle to the horizontal, and a swelling drum. Drying, preheating and calcination-swelling are carried out in a fluidized bed, which is created by the flow of heated spent flue gas and by means of refractory lobes, arranged along the entire length in staggered order in said rotating drums, in the inlet pipes of which there are truncated cones, on the external surface of which the raw material is fed. Internal surface of the distributive truncated cone of the pre-heat drum is heated with the help of spent flue gases with a temperature of 500-600°C, coming from the swelling drum along the gas flow through the cyclone and the pipeline, the heating of the inner surface of the truncated cone of the swelling drum - by means of the burner burner to a temperature of 1,100-1,200°C with the temperature of heating of the processed raw material 600-700 ° C for the formation of expanded vermiculite, which is separated from the waste rock in the outlet branch pipe of the swelling drum by the air flow according to the difference in the volumetric weights and sail, and precipitated in the cyclone for cooling, with the air flow being created by the cyclone fan, and the production process of the expanded vermiculite is continuously carried out by circulating the heated spent flue gas of said drums in a closed system.

EFFECT: invention makes it possible to improve the quality of the expanded vermiculite obtained, to ensure complete separation of the finished product from the waste rock, to rationally use the thermal energy of the waste gas stream and to improve the stability of the thermal regime.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам производства вспученного вермикулита и может быть использовано при производстве комбикормов как минеральная добавка для животных и птицы из необогащенной руды с содержанием пустой породы от 15 до 85%.The invention relates to methods for the production of expanded vermiculite and can be used in the production of animal feed as a mineral additive for animals and poultry from non-enriched ore with gangue content from 15 to 85%.

Известен «Способ производства вспученного вермикулита и агрегат для его осуществления» (пат. RU 2137997, C1, F27B 15/00, 20. 09.1999 г.), в котором сырье перед подачей в основной обжиговый канал печи подсушивают и нагревают до 80-120°C в дополнительно-нагревательном канале отходящими газами, а нагрев сырья в обоих каналах осуществляют сначала прямоточно во взвешенном распыленном состоянии, а затем противоточно в виде скатывающегося по наклонной поверхности насыпного слоя. Нагрев вермикулита осуществляется при температуре 800-1000°C.The well-known "Method for the production of expanded vermiculite and an aggregate for its implementation" (US Pat. RU 2137997, C1, F27B 15/00, 20. 09.1999, in which the raw materials are dried and heated to 80-120 ° before feeding into the main kiln channel of the furnace). C in the additional heating channel with exhaust gases, and the heating of the raw materials in both channels is carried out first directly in a suspended atomized state, and then countercurrently in the form of a bulk layer rolling down an inclined surface. Vermiculite is heated at a temperature of 800-1000 ° C.

Однако невозможно с достаточной точностью регулировать разряжение в канале и сохранять стабильную температуру (800-1000°C), что влечет за собой неравномерность высушивания готового продукта.However, it is impossible to control the vacuum in the channel with sufficient accuracy and maintain a stable temperature (800-1000 ° C), which entails uneven drying of the finished product.

Известен способ производства пористых заполнителей, реализованный в «Двухкамерной вращающейся печи» (а.с. SU 1516721, F27B 7/02, 23.10.1989 г. Бюл. №39), содержащей барабан предварительной тепловой подготовки, установленный в нем кооксиально встроенный барабан, загрузочную течку и барабан вспучивания, разгрузочный конец встроенного барабана связан непосредственно пересыпной камерой с загрузочным концом барабана вспучивания.A known method for the production of porous aggregates, implemented in the "Two-chamber rotary kiln" (a.s. SU 1516721, F27B 7/02, 10/23/1989 Bull. No. 39), containing a preliminary heat treatment drum, a coaxially integrated drum installed in it, loading chute and expansion drum, the discharge end of the integrated drum is connected directly by the transfer chamber to the loading end of the expansion drum.

Данная конструкция не позволяет отделить готовый вермикулит от пустой породы.This design does not allow to separate the finished vermiculite from waste rock.

Известен «Комбайн для вспучивания вермикулита двухстадийным нагревом» (Я.А. Ахтямов, Б.С. Бобров, Г.В. Геммерлинг, М.Б. Эпельбаум. Обжиг вермикулита, М.: Издательство литературы по строительству, 1972, стр. 104) - принято за прототип, в котором сырье подается во вращающийся сушильный барабан, подогревается до 100°C в сушильном барабане и подается в высокотемпературную часть трубчатой печи, где нагревается до температуры 800-900°C. Вспученный продукт потоком в смеси газов и вторичного воздуха транспортируется по каналу печи и выносится в осадительный циклон.The well-known "Combine for expanding vermiculite with two-stage heating" (Y. A. Akhtyamov, B. S. Bobrov, G. V. Gemmerling, M. B. Epelbaum. Calcination of vermiculite, M .: Publishing house of construction literature, 1972, p. 104 ) - taken as a prototype in which the raw material is fed into a rotating dryer drum, heated to 100 ° C in a dryer drum and fed to the high-temperature part of the tube furnace, where it is heated to a temperature of 800-900 ° C. The expanded product is transported in a mixture of gases and secondary air through the channel of the furnace and transported to a precipitation cyclone.

Основной поток отработанного газа, температура которого 700-800°C, из осадительного циклона выбрасывается в атмосферу, а часть его попадает в сушильный барабан в поток обрабатываемого сырья, которое нагревается только до 100°C.The main stream of exhaust gas, the temperature of which is 700-800 ° C, is emitted from the precipitation cyclone into the atmosphere, and part of it enters the dryer drum into the stream of processed raw materials, which are heated only to 100 ° C.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества готового вспученного вермикулита, обеспечение полного разделения готового вспученного вермикулита от пустой породы, рациональное использование тепловой энергии потока отработанного газа.The objective of the invention is to improve the quality of the finished expanded vermiculite, ensuring complete separation of the finished expanded vermiculite from waste rock, the rational use of thermal energy of the exhaust gas stream.

Поставленная задача достигается тем, что в способе производства вспученного вермикулита, включающем сушку и подогрев обрабатываемого сырья в потоке отходящих газов в сушильном барабане, обжиг-вспучивание при подводе теплоты с высшей температурой рабочего газа в трубчатой печи, отсос продуктов горения и осаждение готового продукта в циклоне, новым является то, что сушку, подогрев и обжиг-вспучивание осуществляют в псевдоожиженном слое, создаваемом потоком нагретого воздуха и огнеупорными лопастями, установленными вдоль всей длины в шахматном порядке в барабане предварительной тепловой обработки и в барабане вспучивания, наклоненных под углом к горизонтали, причем вспученный вермикулит отделяют от пустой породы в выходном патрубке барабана вспучивания воздушным потоком, создаваемым вентилятором циклона, по разности объемных весов и парусности, при этом разогретый газ используют по закольцованному кругу, а процесс интенсификации образования псевдоожиженного слоя осуществляют подачей обрабатываемого материала на наружные поверхности распределительных усеченных конусов, расположенных во входных патрубках барабана предварительной тепловой обработки и барабана вспучивания.The problem is achieved in that in a method for the production of expanded vermiculite, which includes drying and heating the processed raw material in an exhaust gas stream in a drying drum, firing-expansion when heat is supplied with a higher temperature of the working gas in a tube furnace, exhaust products are exhausted, and the finished product is deposited in a cyclone new is that drying, heating and firing-expansion is carried out in a fluidized bed created by a stream of heated air and refractory blades installed along the entire length in matte order in the pre-heat treatment drum and in the expanding drum, inclined at an angle to the horizontal, and the expanded vermiculite is separated from the waste rock in the outlet pipe of the expanding drum by the air flow generated by the cyclone fan, according to the difference in volumetric scales and windage, while the heated gas is used according to ring circle, and the process of intensifying the formation of a fluidized bed is carried out by feeding the processed material to the outer surfaces of the distribution truncated ōnusa disposed in the inlet pipe drum preliminary thermal processing drum and blistering.

В промышленном животноводстве и птицеводстве уделяют повышенное внимание нейтрализаторам токсинов (Биовермикулит // [Электронный ресурс]. URL: // uniis.ru/uv (дата обращения: 26.05.2016). Вспученный вермикулит - один из эффективнейших минеральных сорбентов. Он обладает высокой сорбционной емкостью, адсорбирует широкий спектр токсинов и выводит их из организма животных и птицы.In industrial animal husbandry and poultry, they pay increased attention to toxin neutralizers (Biovermiculite // [Electronic resource]. URL: // uniis.ru/uv (accessed date: 05/26/2016). Exfoliated vermiculite is one of the most effective mineral sorbents. It has a high sorption capacity, adsorbs a wide range of toxins and removes them from the body of animals and birds.

Вермикулит снижает негативное влияние на здоровье и продуктивность животных, снижает риск возникновения заболеваний желудочно-кишечного тракта от кормов низкого качества, в частности силоса.Vermiculite reduces the negative impact on the health and productivity of animals, reduces the risk of diseases of the gastrointestinal tract from poor quality feed, in particular silage.

Вспученный вермикулит применяют в свиноводстве в качестве носителя жира, его жироемкость составляет до 300% по массе. Пропитка вермикулита рыбьим жиром позволяет создавать уникальный питательный корм. Вермикулит позволяет предотвратить диарею у молочных поросят, способствует их лучшему росту и сохранности.Expanded vermiculite is used in pig farming as a carrier of fat, its fat capacity is up to 300% by weight. Impregnation of vermiculite with fish oil allows you to create a unique nutritious food. Vermiculite helps prevent diarrhea in milk pigs, contributes to their better growth and preservation.

В птицеводстве вспученный вермикулит повышает устойчивость организма к заболеваниям, повышает эффективность поедания корма, продлевает цикл пиковой продуктивности и качество яйца.In poultry farming, expanded vermiculite increases the body's resistance to diseases, increases the efficiency of feed intake, prolongs the peak productivity cycle and egg quality.

Вспученный вермикулит имеет своеобразную пластинчатую пористость, что обуславливает объемный вес 100-300 кг/м³, а в пустой породе 2400-2700 кг/м³.Expanded vermiculite has a peculiar lamellar porosity, which leads to a bulk density of 100-300 kg / m ³ , and in empty rock 2400-2700 kg / m ³ .

Осуществление сушки, подогрева и вспучивания в псевдоожиженном слое, создаваемом горячим воздушным потоком, а также огнеупорными лопастями, установленными вдоль всей длины в шахматном порядке в барабане предварительной тепловой обработки и в барабане вспучивания, наклоненных под углом к горизонтали, обеспечивает при вращении барабанов захват обрабатываемого материала, подъем его вверх, а ссыпание с лопастей вниз происходит неодновременно, по мере увеличения угла поворота барабана (лопастей), т.к. угол естественного откоса мелких частиц вермикулита равен 45°, а крупных - 85°.The drying, heating and swelling in the fluidized bed created by the hot air stream, as well as refractory blades installed along the entire length in a checkerboard pattern in the pre-heat treatment drum and in the swelling drum, inclined at an angle to the horizontal, provides for the capture of the processed material during rotation of the drums , lifting it up, and pouring from the blades down occurs at the same time, as the angle of rotation of the drum (blades) increases, because the angle of repose of small particles of vermiculite is 45 °, and large - 85 °.

Использование воздушного потока, создаваемого вентилятором циклона, позволяет отделять готовый продукт, вспученный вермикулит, от пустой породы в выходном патрубке барабана вспучивания по разности объемных весов и парусности, направлять его в циклон для накопления и остывания, а использование циркуляции разогретого газа барабанов по замкнутой системе, закольцованному кругу, дает возможность проводить технологический процесс в непрерывном установившемся режиме.Using the air flow created by the cyclone fan allows you to separate the finished product, expanded vermiculite, from waste rock in the outlet pipe of the expansion drum according to the difference in volumetric weights and windage, direct it to the cyclone for accumulation and cooling, and using the circulation of the heated gas of the drums in a closed system, ring circle, makes it possible to carry out the process in a continuous steady state.

Подача обрабатываемого материала на распределительные усеченные конуса, расположенные во входных патрубках барабана предварительной тепловой обработки и барабана вспучивания, способствует интенсификации образования псевдоожиженного слоя и равномерному распределению сырья в цилиндрическом объеме барабанов, при этом вся рыхлая масса всесторонне обогревается, что ускоряет процесс полного образования вспученного вермикулита.The feed of the processed material to the truncated distribution cones located in the inlet nozzles of the preliminary heat treatment drum and the expansion drum helps to intensify the formation of a fluidized bed and the even distribution of raw materials in the cylindrical volume of the drums, while all the loose mass is comprehensively heated, which accelerates the process of complete formation of expanded vermiculite.

Сущность предлагаемого способа, реализованного в «Установке для производства вспученного вермикулита», поясняется фиг. - схема установки для производства вермикулита.The essence of the proposed method, implemented in the "Installation for the production of expanded vermiculite," is illustrated in FIG. - installation diagram for the production of vermiculite.

Установка для производства вспученного вермикулита (фиг.) содержит расположенные друг над другом под углом α к горизонтали вращающиеся барабаны: верхний барабан предварительной тепловой обработки 1, внутри которого на футерованной поверхности 2 вдоль всей длины в шахматном порядке по радиусу установлены огнеупорные лопасти 3. На входе барабан предварительной тепловой обработки снабжен загрузочным бункером 4 и входным патрубком 5, внутри которого расположен распределительный конус 6, а на выходе - выходным патрубком 7, соединенным посредством пересыпной камеры 8 с входным патрубком 9 нижнего барабана вспучивания 10, внутри которого также расположен распределительный усеченный конус 11, при этом на футерованной поверхности 12 нижнего барабана вспучивания 10 вдоль всей длины в шахматном порядке по радиусу установлены огнеупорные лопасти 13. На входе нижний барабан вспучивания 10 снабжен горелочным устройством 14 с горелкой 15, а на выходе - выходным патрубком 16, который через газовод 17 сообщается с циклоном 18, имеющим вентилятор 19, и далее через трубопровод 20 с входным патрубком 5 верхнего барабана предварительной тепловой обработки 1. Под выходным патрубком 16 нижнего барабана вспучивания 10 расположен теплообменник 21 с вентилятором 22, а сами барабаны снабжены приводами 23 - верхний и 24 - нижний. Пересыпная камера 8, входные патрубки 5, 9 и выходные патрубки 6, 16 футерованы огнеупорным кирпичом.The installation for the production of expanded vermiculite (Fig.) Contains rotating drums located one above the other at an angle α to the horizontal: the upper drum of preliminary heat treatment 1, inside of which on the lined surface 2 along the entire length, fireproof blades 3 are installed in a checkerboard pattern along the radius. the preliminary heat treatment drum is equipped with a loading hopper 4 and an inlet pipe 5, inside of which a distribution cone 6 is located, and at the output - an outlet pipe 7 connected via a refill chamber 8 with an inlet pipe 9 of the lower expansion drum 10, inside which there is also a truncated distribution cone 11, while on the lined surface 12 of the lower expansion drum 10, fireproof blades 13 are installed along the entire length in a checkerboard pattern along the radius. At the entrance, the lower expansion drum 10 is equipped with a burner device 14 with a burner 15, and at the output, an outlet pipe 16, which through a gas duct 17 communicates with a cyclone 18 having a fan 19, and then through a pipe 20 with an inlet pipe 5 of the heat preheating drum 1. Under the outlet pipe 16 of the lower swelling drum 10, there is a heat exchanger 21 with a fan 22, and the drums themselves are equipped with drives 23 - upper and 24 - lower. The overflow chamber 8, the inlet nozzles 5, 9 and the outlet nozzles 6, 16 are lined with refractory bricks.

Работает установка для производства вспученного вермикулита следующим образом. С помощью электроприводов 23, 24 верхний барабан предварительной тепловой обработки 1 и нижний барабан вспучивания 10 запускаются в работу. Включается вентилятор 19 циклона 18, а затем включается горелка 15 горелочного устройства 14. Обрабатываемый материал подается в загрузочный бункер 4 и далее пересыпается во входной патрубок 5 верхнего барабана предварительной тепловой обработки 1 и высыпается на наружную поверхность распределительного усеченного конуса 6, внутренняя поверхность которого обогревается отработанным топочным газом с температурой 500-600°C, поступаемым от барабана вспучивания 10 по газоводу 17, через циклон 18 и трубопровод 20. Материал, скопившийся под действием собственного веса в нижней части барабана предварительной тепловой обработки 1, захватывается огнеупорными лопастями 3, установленными на футерованной поверхности 2 вдоль всей длины барабана 1 в шахматном порядке по радису, поднимается вверх и по мере вращения барабана 1 все время ссыпается вниз, равномерно распределяясь по всему объему. При этом каждая частица (кусочек) обрабатываемого материала всесторонне обогревается потоком отработанного топочного газа и по мере перемещения попадает в выходной патрубок 7 барабана 1, а из него в смеси с воздухом через пересыпную камеру 8 поступает в входной патрубок 9 нижнего барабана вспучивания 10 и высыпается на наружную поверхность распределительного усеченного конуса 11, внутренняя поверхность которого обогревается от горелки 15 горелочного устройства 14 до температуры 1100-1200°C. Скапливаясь под действием собственного веса в нижней части нижнего барабана вспучивания 10, обрабатываемый материал захватывается огнеупорными лопастями 13, установленными на футерованной поверхности 12 вдоль всей длины барабана 10 в шахматном порядке по радиусу, поднимается вверх и по мере вращения барабана вспучивания 10 все время ссыпается вниз, равномерно распределяется по всему объему, что способствует всем частям рыхлой массы всесторонне обогреваться, при этом процесс полного образования вспученного вермикулита происходит при температуре нагрева обрабатываемого материала 600-700°C. Далее в выходном патрубке 16 нижнего барабана вспучивания 10 происходит отделение вспученного вермикулита от пустой породы, а именно пустая порода, как более тяжелая, высыпается в теплообменник 21, горячий воздух от которой (300-400°C) вентилятором 22 доставляется в комбикормовый цех для других технологических процессов (подогрев жира, мелассы и др. ингредиентов комбикормов). Готовый вспученный вермикулит, как более легкая фракция засасывается вентилятором 19 циклона 18 через газовод 17 и оседает в циклоне 18 для охлаждения, дальнейшей его упаковки и складирования.The installation for the production of expanded vermiculite is as follows. Using electric drives 23, 24, the upper pre-heat treatment drum 1 and the lower swelling drum 10 are put into operation. The fan 19 of the cyclone 18 is turned on, and then the burner 15 of the burner device 14 is turned on. The material to be processed is fed into the loading hopper 4 and then poured into the inlet pipe 5 of the upper pre-heat treatment drum 1 and poured onto the outer surface of the truncated distribution cone 6, the inner surface of which is heated flue gas with a temperature of 500-600 ° C supplied from the expansion drum 10 through the gas duct 17, through a cyclone 18 and a pipe 20. Material accumulated under the influence of of solid weight in the lower part of the pre-heat treatment drum 1, is captured by refractory blades 3 mounted on the lined surface 2 along the entire length of the drum 1 in a checkerboard pattern along the radis, rises up and, as the drum 1 rotates, pours down all the time, evenly distributed throughout the volume . In this case, each particle (piece) of the processed material is comprehensively heated by the flow of exhaust flue gas and, as it moves, enters the outlet pipe 7 of the drum 1, and from it in the mixture with air through the overflow chamber 8 enters the inlet pipe 9 of the lower swelling drum 10 and pours out onto the outer surface of the truncated distribution cone 11, the inner surface of which is heated from the burner 15 of the burner device 14 to a temperature of 1100-1200 ° C. Accumulating under the action of its own weight in the lower part of the lower swelling drum 10, the processed material is captured by refractory blades 13 mounted on the lined surface 12 along the entire length of the drum 10 in a checkerboard radius radius, rises upward and, as the swelling drum 10 rotates, is poured downward all the time, evenly distributed throughout the volume, which contributes to all parts of the loose mass to comprehensively heat, while the process of complete formation of expanded vermiculite occurs at a pace The temperature of the processed material is 600-700 ° C. Next, in the outlet pipe 16 of the lower swelling drum 10, the expanded vermiculite is separated from the gangue, namely the gangue, as heavier, is poured into the heat exchanger 21, the hot air from which (300-400 ° C) is delivered by the fan 22 to the feed mill for others technological processes (heating fat, molasses and other ingredients of animal feed). The finished expanded vermiculite, as the lighter fraction, is sucked in by the fan 19 of the cyclone 18 through the gas duct 17 and settles in the cyclone 18 for cooling, its further packing and storage.

Цикл замкнут, что дает возможность повысить качество полученного вспученного вермикулита, обеспечить полное разделение готового продукта от пустой породы, рационально использовать тепловую энергию потока отработанного газа и повысить стабильность теплового режима.The cycle is closed, which makes it possible to improve the quality of the obtained expanded vermiculite, to ensure complete separation of the finished product from waste rock, to rationally use the thermal energy of the exhaust gas stream and to increase the stability of the thermal regime.

Claims (1)

Способ производства вспученного вермикулита, включающий предварительную сушку, подогрев сырья в потоке отработанных топочных газов и обжиг-вспучивание соответственно во вращающихся, расположенных друг над другом под углом к горизонтали барабане предварительной тепловой обработки и барабане вспучивания, отличающийся тем, что сушку, подогрев и обжиг-вспучивание осуществляют в псевдоожиженном слое, который создают потоком нагретого отработанного топочного газа и с помощью огнеупорных лопастей, установленных вдоль всей длины в шахматном порядке в упомянутых вращающихся барабанах, во входных патрубках которых расположены распределительные усеченные конусы, на наружную поверхность которых осуществляют подачу обрабатываемого сырья, при этом осуществляют обогрев внутренней поверхности распределительного усеченного конуса барабана предварительной тепловой обработки с помощью отработанных топочных газов с температурой 500-600°С, поступающих от барабана вспучивания по газоходу через циклон и трубопровод, причем обогрев внутренней поверхности распределительного усеченного конуса барабана вспучивания - посредством горелки горелочного устройства до температуры 1100-1200°С с обеспечением температуры нагрева обрабатываемого сырья 600-700°С для образования вспученного вермикулита, который отделяют от пустой породы в выходном патрубке барабана вспучивания воздушным потоком по разности объемных весов и парусности, и осаждают в циклоне для охлаждения, при этом воздушный поток создают вентилятором циклона, а процесс производства вспученного вермикулита осуществляют непрерывно путем циркуляции разогретого отработанного топочного газа упомянутых барабанов по замкнутой системе.A method for the production of expanded vermiculite, including pre-drying, heating of the raw material in the exhaust flue gas stream and firing-expansion, respectively, in the preliminary heat treatment drum and the expansion drum, rotating one above the other, horizontally, characterized in that the drying, heating and firing swelling is carried out in a fluidized bed, which is created by a stream of heated exhaust flue gas and using refractory blades installed along the entire length in a checkerboard Ohm order in the said rotating drums, in the inlet pipes of which there are distribution truncated cones, on the outer surface of which feed the processed raw material, while heating the inner surface of the distribution truncated cone of the drum pre-heat treatment using exhaust flue gases with a temperature of 500-600 ° C coming from the swelling drum through the gas duct through the cyclone and the pipeline, and heating the inner surface of the distribution truncated expansion cone of the expansion drum — by means of a burner of the burner device to a temperature of 1100–1200 ° С, providing a heating temperature of the processed raw material of 600–700 ° С to form expanded vermiculite, which is separated from waste rock in the outlet pipe of the expansion drum by air flow, according to the difference in volumetric weights and windage , and precipitated in a cyclone for cooling, while the air flow is created by the cyclone fan, and the process of production of expanded vermiculite is carried out continuously by circulating the heated CLOSED said drums the flue gas in a closed system.

Images