RU170334U1

RU170334U1 - Гранулированный фильтрующий материал

Info

Publication number: RU170334U1
Application number: RU2016135264U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Косяков; Андрей Владимирович Благов; Сергей Владимирович Кулигин; Александр Дмитриевич Ишков; Евгений Павлович Сальников; Вадим Витальевич Рововой
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Воронежпеностекло"
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2017-04-21

Abstract

Предложенное решение относится к области очистки жидкостей и газов и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности для повышения качества фильтрации.Измельченные частицы диатомита смешивают со связующими добавками и отправляют на послойную грануляцию в тарельчатом грануляторе или грануляторе псевдоожиженного слоя до получения изотропных гранул сферической формы. Полученные гранулы подсушивают и затем обжигают.Готовые гранулы из диатомита имеют пористую структуру, сформированную из слоев сферической формы, шероховатая поверхность которых обладает абразивными свойствами. Размер гранул находится в интервале от 0,3 до 6,0 мм, а прочность гранулы при одноосном сжатии составляет не менее 5,0/dМПа (d- диаметр гранулы, мм).Прочность гранул повышается путем их остекловывания в процессе обжига. Для этого в состав гранул добавляют от 0,1 до 10,0% стеклообразующих оксидов щелочных и/или щелочно-земельных металлов.Загрязненный в процессе эксплуатации гранулированный фильтрующий материал восстанавливают противоточной регенерационной промывкой, в ходе которой при активном взаимодействии (трении) гранул своими шероховатыми поверхностями, обладающими абразивными свойствами, происходит отшелушивание и унос верхних отработанных слоев гранул, наиболее забитых в ходе эксплуатации.Технический результат предложенного решения заключается в повышении качества готового продукта.

Description

Предложенное решение относится к области очистки жидкостей и газов и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности для повышения качества фильтрации.

Известен фильтрующий материал из диатомита (патент на изобретение РФ №2237510, МПК B01D 39/06, 2004 г.), реализуемый в виде порошка с размером частиц от 0,1 до 0,001 мм. Недостатком данного фильтрующего материала являются: малый размер частиц (что затрудняет его регенерацию из-за уноса частиц) и неправильная (несферическая) форма частиц, что снижает сыпучесть, порционирование и плотность упаковки материала.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является гранулированный фильтрующий материал, содержащий кембрийскую глину и молотый бой автоклавного пенобетона (патент на изобретение РФ №2553896, МПК B01D 39/06, 2015 г.). Недостатком известного фильтрующего материала являются его невысокие эксплуатационные свойства, которые проявляются в недостаточной эффективности очистки из-за малого (не более 50%) содержания пористого материала (пенобетона) в гранулах, т.е. низкое качество готового продукта.

Технический результат предложенного решения заключается в повышении качества готового продукта.

Указанный технический результат достигается тем, что в гранулированном фильтрующем материале гранулы имеют пористую структуру и сформированы из слоев сферической формы, а шероховатая поверхность слоев обладает абразивными свойствами. Пористая структура гранулы обеспечивает участие всего ее объема в процессе очистки (фильтрации) жидкости или газа, т.е. повышает эксплуатационные качества гранулированного фильтрующего материала. Сферическая форма гранулы (и ее слоев) улучшает сыпучесть и порционирование материала, облегчает его поверхностную обработку, обеспечивает более высокую плотность упаковки и стабильность гранулометрического состава продукта по высоте при засыпке в больших объемах. Шероховатая поверхность гранулы (и ее слоев) предотвращает слипание гранул и перекрытие (экранирование) входных отверстий пор у гранул, с которыми они соприкасаются. Абразивные свойства поверхности гранулы (и ее слоев) обеспечивают отшелушивание и удаление верхних отработанных слоев гранул при их трении в процессе противоточной регенерационной промывки.

Гранулы могут быть выполнены из измельченных до размера менее 1 мм частиц диатомитовой породы (диатомит, кизельгур, трепел, опока, инфузорная земля и др.), которая имеет естественную пористость, обеспечивающую высокое качество гранулированного фильтрующего материала.

Размер гранул должен находиться в интервале от 0,3 до 6,0 мм, т.к. при меньшем размере гранул происходит их массовый унос в процессе противоточной регенерационной промывки, а при большем - резкое возрастание сопротивления фильтрации.

Экспериментальным путем было установлено, что гранула благополучно отрабатывает гарантийный срок эксплуатации в том случае, если ее прочность при одноосном сжатии составляет не менее 5,0/d_г МПа (где d_г -диаметр гранулы, мм). Для гранулы диаметром 0,3 мм минимально необходимая прочность составляет 16,7 МПа, для 1 мм - 5 МПА, для 5 мм - 1 МПа и для 6 мм - 0,83 МПа. В случае несоблюдения указанного соотношения гранулированный фильтрующий материал теряет свою эффективность вследствие разрушения гранул до истечения гарантийного срока эксплуатации.

В состав гранул может входить от 0,1 до 10,0% (в зависимости от состава диатомита) стеклообразующих оксидов щелочных(натрия, калия, лития) и/или щелочно-земельных (кальция, магния, цинка, бария, свинца) металлов, что повышает прочность гранул на 25-35% за счет их остекловывания в процессе обжига. Если оксидов щелочных и/или щелочно-земельных металлов будет меньше 0,1%, то образовавшиеся отдельные вкрапления стекла не объединяться в цельный стеклянный каркас и, соответственно, прочность гранулы не увеличиться. Если оксидов щелочных и/или щелочно-земельных металлов будет больше 10%, то на прочность гранулы это уже не повлияет, но начнет снижаться пористость гранулы и, соответственно, ее фильтрационная эффективность.

Пример конкретного выполнения

Диатомитовую породу (кизельгур, трепел, опоку, инфузорную землю и др.) измельчают до частиц размером менее 1 мм и классифицируют на 3 фракции (до 5 мкм, от 5 до 100 мкм и свыше 100 мкм), которые для регулирования свойств и характеристик гранулированного фильтрующего материала затем смешивают в различном соотношении фракций.

Измельченные частицы породы (одной фракции или смеси из 2-х или 3-х фракций), имеющие влажность 15-18%, смешивают со связующими добавками, например с водой, повышая влажность измельченных частиц до 38-42%, или с веществами, содержащими углерод, например с водным 5% раствором карбоксиметилцеллюлозы (0,08% карбоксиметилцеллюлозы от веса гранул). В качестве связующей добавки, содержащей углерод, также может использоваться крахмал, метилцеллюлозу и другие вещества.

Смесь частиц диатомитовой породы со связующими добавками отправляют на послойную грануляцию в тарельчатом грануляторе или грануляторе псевдоожиженного слоя до получения изотропных гранул сферической формы, которые подсушивают, а затем обжигают при температуре от 700 до 1200°С. Послойная грануляция обеспечивает изотропность гранул (т.е. повышает качество готового продукта) по пористости, проницаемости, плотности и прочности, повышает сферичность гранул.

Готовые гранулы из диатомита имеют пористую структуру, сформированную из слоев сферической формы, шероховатая поверхность которых обладает абразивными свойствами. Размер гранул находится в интервале от 0,3 до 6,0 мм, а прочность гранулы при одноосном сжатии составляет не менее 5,0/d_г МПа (d_г - диаметр гранулы, мм).

Прочность гранул повышается путем их остекловывания в процессе обжига. Для этого в состав гранул добавляют от 0,1 до 10,0% (в зависимости от состава диатомита) стеклообразующих оксидов щелочных(натрия, калия, лития) и/или щелочно-земельных (кальция, магния, цинка, бария, свинца) металлов. Например, для остекловывания гранул, изготовленных из диатомита Инзенского месторождения, достаточно добавить около 2% соды Na₂CО₃.

Загрязненный в процессе эксплуатации гранулированный фильтрующий материал восстанавливают противоточной регенерационной промывкой, в ходе которой при активном взаимодействии (трении) гранул своими шероховатыми поверхностями, обладающими абразивными свойствами, происходит отшелушивание и унос верхних отработанных слоев гранул, наиболее забитых в ходе эксплуатации.

Claims

1. Гранулированный фильтрующий материал, отличающийся тем, что гранулы имеют пористую структуру, сформированную из слоев сферической формы, шероховатая поверхность которых обладает абразивными свойствами.

2. Гранулированный фильтрующий материал по п. 1, отличающийся тем, что гранулы выполнены из диатомитовой породы, размер гранул находится в интервале от 0,3 до 6,0 мм, а прочность гранулы при одноосном сжатии составляет не менее 5,0/d_г МПа, где d_г - диаметр гранулы, мм.

3. Гранулированный фильтрующий материал по п. 2, отличающийся тем, что в состав гранулы входит от 0,1 до 10,0% оксидов щелочных и/или щелочно-земельных металлов.