Спосіб отримання спученого матеріалу, переважно перліту

1. Спосіб отримання спученого матеріалу, переважно перліту, що включає нагрів дрібнодисперсних частинок при переміщенні в процесі нагріву, який відрізняється тим, що нагрів здійснюють при низхідному переміщенні сировинного матеріалу у формі невимушено природно переміщуваного вниз насипного шару матеріалу, електричним джерелом тепла. 3 сировинного матеріалу і забруднення навколишнього середовища. Вказаний спосіб розрахований на вермікуліт і у разі підбору його параметрів для перліту, спучити який суттєво складніше вказані проблеми істотно посилюються. Відомий спосіб отримання спученого вермікуліту (див. SU 765628, МПК F27В15/00, дата публікації 23.09.1980), що включає подачу теплової енергії на неспучений матеріал, який заздалегідь подрібнюють і інжектують у висхідний нахилений до горизонту потік розпечених газів, і пневмоінжекційним пристроєм подають з великою швидкістю у бік відбивача, ударяючись об який неспучені частинки падають у напрямку ежектора, а в результаті дії теплової енергії на частинки, що рухаються вгору і на падаючі частинки матеріалу відбувається їх спучення. При цьому гази постійно видаляють витяжним пристроєм, а крупні частинки при цьому випадають з потоку і по похилому поду скочуються в бункер неспучених частинок. Як і в попередньому способі, недоліком відомого способу є значна енергоємність процесу, що включає витрати енергії на інжектування, розпилювання та вертикальну подачу частинок спучуваного матеріалу у вертикальному напрямі на значну висоту, значні енергетичні втрати із-за високих температур, великих габаритів установки які визначаються тим, що термічна обробка ведеться в розрідженому пиловому потоці матеріалу. Істотним недоліком є нерівномірне спучення матеріалу, який після осідання, формування його шару і охолоджування усаджується, втрачаючи характеристики спученого матеріалу. Також істотним недоліком є багатократні зіткнення частинок об відбивач і стінки в процесі криволінійного (зигзагоподібного) переміщення спученого матеріалу в бункер в результаті яких зменшуються розміри частинок і зменшується насипна пористість спученого матеріалу внаслідок того, що механічні зв'язки між спученими і скріпленими під кутом пластинками матеріалу від ударів руйнуються. При цьому такий технологічний процес супроводжується викидом продуктів неповного згорання палива, створенням пилоподібних хмар дрібних фракцій спученого вермікуліту, що виносяться повітряним потоком, який транспортує оброблюваний вермікуліт, що приводить до істотної втрати сировинного матеріалу і забруднення навколишнього середовища. Застосування в способі похилої печі істотно збільшує виробничі площі для здійснення способу. Вказаний спосіб розрахований на вермікуліт і у разі підбору його параметрів для перліту, спучити який істотно складніше, тому, що траєкторії переміщення частинок для забезпечення спучення мають істотно збільшуватися і тому вказані проблеми істотно посилюються. Відомий спосіб теплової обробки компостованого матеріалу у шарі (див. WO9301149, МПК C05F3/06, 17/00, 17/02, дата публікації 21.01.1993) при якому компостований матеріал формують у вигляді нахилених шарів, розміщених з можливістю зісковзування вниз при їх формуванні, при цьому огорожу основи для укладання шарів форму 55390 4 ють проникною і подають в сформований шар теплову енергію шляхом подачі під проникну підставу шарів повітря з необхідною температурою. Недоліком подібного способу є те, що такий спосіб не може бути застосований для спучення матеріалу, оскільки шар при здійсненні теплової обробки залишається нерухомим, унаслідок чого термічно оброблювані частинки в нерухомому шарі в процесі спучення мають подолати вагу шару матеріалу над ними. Відомий спосіб виробництва спученого матеріалу (див. RU 2137997, МПК F27B15/00, дата публікації: 20.09.1999), переважно вермікуліту, із застосуванням багатоетапної теплової обробки шляхом двох етапного інжектування сировини у висхідний похилий потік розжарених газів з швидкістю, більшою швидкості потоку, при цьому на першому етапі сировину підігрівають до 80-120°С, подаючи спочатку у розпиленому та підвішеному стані в газовий потік з температурою 150-230°С прямоточно, а потім подають в цей же потік противоточно, потім на другому етапі інжектують заздалегідь нагріту сировину у підвішеному розпиленому стані в газовий потік з температурою 8001000°С, прямоточно, з великою швидкістю у бік відбивача, ударяючись об який неспучені частинки падають у напрямі другого інжектора, а в результаті дії на падаючі частинки матеріалу теплової енергії газового потоку з температурою 8001000°С, відбувається їх доспучення. При цьому гази постійно видаляють витяжним пристроєм, а крупні частинки при цьому випадають з потоку і по похилому поду скочуються в бункер не спучених частинок. В результаті застосування в способі багатоетапної теплової обробки всі вказані в попередніх способах (заснованих на розпилюванні і інжектуванні) недоліки збільшуються оскільки подвоюється інжектування, подвоюються повітряні потоки і подвоюється зіткнення частинок об перешкоди і відбивач. У способі відбувається нераціональне використання тепла потоку розжарених газів із-за його високого потенціалу і великих габаритів установки, що реалізовує спосіб. При цьому, для такого способу характерні і тільки йому властиві додаткові проблеми, пов'язані з тим, що в результаті застосованої двоетапної термічної обробки і низьких температур на першому етапі теплової обробки волога, що міститься в сировині і саме випаровування якої в першу чергу забезпечує розшарування і спучення, віддаляється надзвичайно плавно, і рухома сила процесу спучення плавно видаляється з сировини, що обмежує сам процес спучення. Відомий спосіб отримання спученого вермікуліту (див. RU 2005100532, МПК В28D1/00, дата публікації заявки: 20.07.2006), що включає обробку первинної сировини пероксидом водню і подальшу термообробку в зваженому розпиленому стані при 150-300°С. Для способу характерні недоліки попередніх способів властиві способам заснованим на вказаному способі теплової обробки, проте попередня обробка первинної сировини пероксидом водню покращує процес спучення. Проте новий застосо 5 ваний матеріал вимагає застосування спеціальних режимів, пов'язаних з властивостями цього матеріалу і застосування такого матеріалу здорожчує процес попередньої обробки. Завданням розробки є створення способу отримання спученого матеріалу, переважно перліту, в якому за рахунок зміни та застосування нового способу нагріву і способу переміщення початкової сировини в процесі обробки забезпечується можливість спучення матеріалів що погано піддаються спученню, зокрема перліту, знижуються витрати енергії на спучення, знижуються теплові втрати, втрати оброблюваного матеріалу в навколишнє середовище і істотно зменшуються габарити пристроїв, що реалізовують спосіб. Для вирішення вказаного завдання спосіб отримання спученого матеріалу, переважно перліту включає нагрів дрібнодисперсних частинок при переміщенні в процесі нагріву. Новим в способі є те, що нагрів здійснюють при низхідному переміщенні сировинного матеріалу у формі невимушено природно переміщуючогося вниз насипного шару матеріалу, електричним джерелом тепла. Унаслідок застосування вказаних особливостей способу процес спучення відбувається не в повітряному потоці, а практично в шарі, що на декілька порядків зменшує об'єм зони термічної обробки, що у свою чергу різко зменшує теплові втрати із за різкого зменшення зовнішньої поверхні зони термічної обробки. Відсутнє винесення дрібних фракцій в навколишнє середовище і відповідно підвищується вихід цільового продукту. Процес виробництва стає екологічно чистим. При цьому процес переміщення термічно оброблених частинок не пов'язаний з динамічними ударами частинок на високих швидкостях об огорожі та відбійні щити, що зменшує руйнування спучених частинок, які значною мірою є механічно зв'язаними під різними кутами пластинками, що у свою чергу знижує насипну щільність спученого матеріалу. З іншого боку, знаходячись в рухомому стані і розширюючись (спучуючись) частинки в русі легко займають своє нове положення по відношенню до сусідніх частинок, і структура рухомого шару плавно зменшує свою щільність. У конкретних варіантах реалізації способу огорожу зони низхідного переміщення перліту виконують з проникного для пари та вологи матеріалу, що видаляється з сировини. Виконання зони огорожі з проникного для пари та вологи матеріалу, що видаляється, дозволяє поліпшити процес видалення вологи з шару, що знижує витрату тепла в способі на перегрів вказаної пари й вологи. У конкретних варіантах реалізації способу перед нагрівом фракціонований матеріал зволожують і витримують в замкнутому об'ємі під підвищеним тиском 10-30мм водяного стовпа. Попереднє зволоження сировинного матеріалу і витримка його в замкнутому об'ємі під підвищеним тиском дозволяє додатковій волозі легко проникнути в пори і зони майбутнього розшарування в оброблюваних частинках, що покращує подаль 55390 6 ший процес спучення без застосування дорогих і складних у застосуванні хімікатів. У конкретних варіантах реалізації способу проникну огорожу формують у вигляді окремих щілин. Застосування формування проникності огорож шляхом формування окремих щілин різко розширює перелік застосованих в способі конструкційних матеріалів для огорож. У конкретних варіантах реалізації способу кут нахилу насипного шару матеріалу, що природно скочується, у міру його просування збільшують. Збільшення кута нахилу насипного шару матеріалу, що природно скочується, у міру його просування, додатково полегшує зміну взаємного положення спучуваних частинок, що дозволяє зберігати частинкам свої збільшені в процесі спучення розміри і плавно міняти в процесі обробки насипну щільність шару без необхідності підняття ваги шару матеріалу, розташованого над конкретною частинкою. Спосіб ілюструється прикладом його реалізації. При здійсненні способу беруть перліт з частинками з фракційним складом в межах 0,5-3,5мм, насипають шаром в бункер з одночасним напиленням на поверхню шару що насипається, дрібнодисперсної води. Після заповнення бункера його закривають і вентилятором подають в нього повітря з вологістю 96%. Після витримки сировини в бункері протягом двох годин з нього відбирають заздалегідь витриману сировину (при цьому подачу сировини в бункер, його зволоження і подачу вентилятором повітря продовжують) і безперервно подають відібрану витриману сировину в трубопровід, що розширюється до низу, кут нахилу, якого у верхній частині складає 38° і збільшується до низу до 58°. Трубопровід має періодично розташовані щілини шириною 0,5мм, що розміщені між зонами розміщення електричних нагрівачів і розташований в нижньому кінці труби розвантажувальний стіл, аналогічний столам розвантаження печей для випалення вапна. Параметрами роботи розвантажувального столу і нагрівачів забезпечують щільність потоку енергії і температуру шару матеріалу у внутрішній порожнині трубопроводу в межах 320-430°С. В процесі руху по внутрішній порожнині трубопроводу сировина спучується, пара і волога, що забезпечила спучення, віддаляється через торці труби і через присутні в її стінках щілини, а оброблюваний шар скочується до нижньої частини труби і цільовий продукт відбирається з нижньої частини труби розвантажувальним столом і подається або на зберігання або відразу на ділянку формування конструктивних елементів будівельних конструкцій. Унаслідок застосування вказаних особливостей способу, процес спучення відбувається в шарі, що на декілька порядків зменшує об'єм зони термічної обробки, забезпечує раціональне використання тепла, що у свою чергу різко зменшує теплові втрати внаслідок різкого зменшення зовнішньої поверхні зони термічної обробки. При цьому процес зісковзування термічно оброблених частинок не пов'язаний з динамічними ударами 7 55390 частинок на високих швидкостях об огорожі, що зменшує руйнування спучених частинок, які значною мірою є механічно зв'язаними пластинками, що у свою чергу знижує насипну щільність спученого матеріалу. Розроблений технологічний процес не супроводжується викидом продуктів непов Комп’ютерна верстка А. Рябко 8 ного згорання палива, створенням пилоподібних хмар з дрібних фракцій спученого продукту, що виносяться повітряним потоком. Відсутність винесення дрібних фракцій в навколишнє середовище підвищує вихід цільового продукту. 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