Спосіб гранулювання матеріалів

1. Спосіб гранулювання матеріалів, що включає змішування компонентів вихідної сировини, нагрівання їх, яке здійснюють одночасно зі змішуванням, пресування суміші і формування гранул, який відрізняється тим, що при нагріванні як нагрівальний агент використовують надвисокочастотне випромінювання. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що подання сировини на змішування здійснюють направленим потоком. 3 Відомий спосіб отримання гранульованого адгезиву на основі твердого бітуму, який включає розм'якшення шляхом нагріву вихідного матеріалу для переведення його у високоеластичний стан з наступним гранулюванням, при цьому перехід вихідного матеріалу у високоеластичний стан здійснюють шляхом нагріву до температури в інтервалі від кімнатної температури до 50°С. Переведення вихідного матеріалу у високоеластичний стан здійснюють шляхом термостатування у воді або шляхом надвисокочастотної обробки (патент РФ №2370364, МПК В29В9/00, 14.03.2008р.). Недоліком такого способу є можливість його застосування тільки для бітумних матеріалів. Як найближчий аналог прийнятий спосіб одержання гранул, за яким процес гранулювання включає подачу компонентів, їх змішування, яке здійснюють одночасно з підігрівом, пресування та формування гранул. Підігрів сировини здійснюється парою, яку подають у змішувач через патрубок (патент України №32982 кл. В01J2/20, 10.06.2008р.).Недоліками найближчого аналога є те, що нагрів сировини здійснюють парою, тому вихідна сировина повинна мати вологість не більше 14±4%. За допомогою пари не можна створити однакові умови нагрівання в об'ємі матеріалу, що перемішується. Крім того, використання пари як нагрівального агента вимагає додаткового підсушення сировини перед гранулюванням. Все це значно обмежує асортимент сировини, яку можна використовувати та підвищує собівартість виготовлення гранул. В основу корисної моделі поставлене завдання створити такий спосіб гранулювання матеріалів, у якому шляхом заміни агенту, яким здійснюють підігрів, досягається можливість створення однакових умов нагріву по всьому об'єму сировини, що перемішується, незалежно від її складу. Це дає можливість використовувати як сировину різноманітні тверді матеріали, включаючи побутові відходи, пластмасу, тощо, і розширяє функціональні можливості способу гранулювання і асортимент гранул. Крім того, використання НВЧвипромінювання як нагрівального агента підвищує енергетичну ефективність та продуктивність процесу гранулювання. Для вирішення завдання запропонований спосіб гранулювання матеріалів, що включає змішування компонентів вихідної сировини, нагрівання їх, яке здійснюють одночасно зі змішуванням, пресування суміші і формування гранул, в якому, згідно з корисною моделлю, при нагріванні як нагрівальний агент використовують НВЧ-випромінювання. Для забезпечення безперервного процесу гранулювання, подання сировини на змішування здійснюють направленим потоком. Для забезпечення рівномірного подання матеріалу направлений потік здійснюють за допомогою шнекового механізму. Для покращення процесу гранулювання під час створення направленого потоку сировину додатково піддають нагріванню. Для швидкого і рівномірного підігріву нагрів під час створення направленого потоку здійснюють НВЧ-випромінюванням. 56001 4 Для забезпечення можливості використання як сировини матеріалів з вологістю до 30% під час створення направленого потоку і/або під час змішування сировину додатково підсушують. Для забезпечення підвищення якості гранул під час пресування суміш додатково піддають нагріванню. Для швидкого і рівномірного підігріву під час пресування нагрівання здійснюють НВЧвипромінюванням. Особливістю НВЧ нагріву в порівнянні з іншими видами нагріву, зокрема паром, є виділення теплової енергії в самій масі матеріалу. Кожна зміна напрямку електричного поля приводить до зміщення вільних зарядів, що знаходяться в діелектриках. На зміщення витрачається робота, що перетворюється на тепло. Чим вища частота змін напрямку поля, тим більша кількість тепла виділяється в матеріалі кожну хвилину часу. Що стосується непровідникових матеріалів, що мають більше число вільних зарядів, ніж діелектрики, тут помітну роль виконує струм провідності, який також нагріває матеріал. Проте неоднорідність складу матеріалу і наявність повітряних зазорів між його частками приводить до ряду труднощів, на які необхідно зважати. Сукупне виділення тепла в матеріалі прямо пропорційне відносній діелектричній проникності його і тангенсу кута втрат. Сировинна суміш, що складається з часток різних матеріалів і повітряних зазорів між частками, що мають різні діелектричні проникності і різні значення кута втрат (який залежить від орієнтації матеріалу або ділянок однорідних матеріалів щодо силових ліній електричного поля) знаходиться в різних умовах нагріву по своєму об'єму. Завдяки перемішуванню, орієнтація матеріалів щодо силових ліній електричного поля постійно міняється, так само, як і склад часток або частин сировинної суміші, що є межуючими між собою. Це дозволяє зменшити градієнт значень діелектричної проникності і кута втрат в об'ємі оброблюваного матеріалу, тобто вирівняти напруженість електричного поля по всьому об'єму матеріалу, а значить створити однакові умови нагріву для будь-яких сумішей, незалежно від їх складу і вологості. Що стосується швидкості нагріву, то при НВЧ нагріві вона не залежить від розмірів і теплопровідності матеріалу, а визначається лише величиною підведеної потужності. Спосіб виготовлення гранул виконується наступним чином. Приклад 1. 85кг соломи з вологістю 24% і 15кг поліетилену з вологістю 15% подрібнюють до розміру фракцій 1-5мм. Подрібнені компоненти подають у шнековий механізм (ТУ 5151-003-44507007-97). Загальний час проходження матеріалу через шнековий механізм складає 3хв, під час якого формується направлений потік компонентів, підігрів сировини до температури 50°С НВЧвипромінюванням (ГОСТ 21139-87) і підсушення до вологості 14%. Далі сировина рівномірним потоком поступає у змішувач, де вона одночасно зі змішуванням нагрівається до 70°С. Після змішування проводять пресування сировини та форму 5 56001 вання гранул. Під час формування гранул суміш піддають нагріву НВЧ-випромінюванням до температури 220°С, при якій пластмаса переходить в текучий стан і зв'язує солому, формує плівку на поверхні, яка «консервує» гранули. Сформовані міцні гранули правильної форми зрізаються ножем. Кінцевий продукт – 94кг міцних гранул правильної форми з такими характеристиками: вологість 10% густина 1,1кг/дм3 брикетний пил 0,02%. Приклад 2. 60кг торфу з вологістю 14%, 30кг опалого листя з вологістю 28% і 10кг поліпропілену з вологістю до 18% подрібнюють до розміру фракцій 1-5мм. Подрібнені компоненти подають у шнековий механізм (ТУ 5151-003-44507007-97). Загальний час проходження матеріалу через шнековий механізм складає 3хв, під час якого формується направлений потік компонентів, підігрів сировини до температури 50°С НВЧ-випромінюванням (ГОСТ 2113987) і підсушення до вологості 14%. Далі сировина рівномірним потоком поступає у змішувач, де вона одночасно зі змішуванням нагрівається до 75°С протягом 30хв. Після змішування проводять пресування сировини та формування гранул. Під час формування гранул суміш піддають нагріванню НВЧ-випромінюванням до температури 200°С, при якій пластмаса переходить в текучий стан і зв'язує торф і листя, формує плівку на поверхні, яка «консервує» гранули. Сформовані міцні гранули пра Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 6 вильної форми зрізаються ножем. Кінцевий продукт – 95кг міцних гранул правильної форми з такими характеристиками: вологість 9% 3 густина 1,2кг/дм брикетний пил 0,06%. Приклад 3. 60кг тирси з вологістю 16%, 20кг опалого листя з вологістю 28% і 20кг соломи з вологістю до 20% подрібнюють до розміру фракцій 1-5мм. Подрібнені компоненти подають у шнековий механізм (ТУ 5151-003-44507007-97). Загальний час проходження матеріалу через шнековий механізм складає 3хв, під час якого формується направлений потік компонентів, підігрів сировини до температури 50°С НВЧ-випромінюванням (ГОСТ 21139-87) і підсушення до вологості 14%. Далі сировина рівномірним потоком поступає у змішувач, де вона одночасно зі змішуванням нагрівається до 70°С протягом 30хв. Після змішування проводять пресування сировини та формування гранул. Під час формування гранул суміш піддають нагріванню НВЧ-випромінюванням до температури 80°С, при якій гранули додатково підсушуються. Сформовані міцні гранули правильної форми зрізаються ножем. Кінцевий продукт – 93кг міцних гранул правильної форми з такими характеристиками: вологість 9% густина 1,05кг/дм3 брикетний пил 1,6%. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601