CC BY
35
664.038.8.004.86
РЕГЕНЕРАЦИЯ ИЗВЕСТИ ИЗ ФИЛЬТРАЦИОННОГО ОСАДКА СВЕКЛОСАХАРНОГО ИРИЗВОДСТВА
В. А. ЛАГОДА, Л. И. ТАНАЩУК, Л. Г. БЕЛОСТОЦКИЙ, В. Е. СКРЫПЛЕВ, В. С. РЫБЧУК
’ Киевский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт
пищевой промышленности
Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт сахарной промышленности *
В настоящее время на сахарных заводах страны ежегодно образуется около 8 млн. т. фильтрационного осадка, причем только часть его применяется в сельском хозяйстве для известкования кислых почв. Остальной осадок накапливается в отстойниках и отвалах и не используется в народном хозяйстве страны. При этом отстойники и отвалы занимают значительные земельные площади, а сам осадок при хранении оказывает вредное воздействие на окружающую среду.
Учитывая, что около 75% фильтрационного осадка составляет карбонат кальция, наиболее рациональным является применение его непосредственно в свёклосахарном производстве для получения извести и диоксида углерода. Это позволит на 70—75% снизить расход известняка.
С целью изучения возможности использования фильтрационного осадка для получения извести исследовали его химический состав до и после обжига (табл. 1). Так как органические соединения Полностью выгорают при обжиге, определяли только их общее содержание.
Таблица 1
Наименование показателей (в массовых долях) Состав фильтрационного осадка
до обжига, % после обжига, % к массе извести
г к массе осадка Г к массе СВ і
Потери при прокаливании, 68,52 3,27
в том числе влага 37,84 — —
Диоксид углерода СОг 18,52 29,79 -
Органические вещества 12,21 19,64
Нерастворимые в НС;! примеси -|-8Ю.< 1,72 2,76 4,75
Оксид кальция СаО 25,02 ‘ 40,25 85,51
Оксид магния ^^gO 0,94 1,52 1,93
Сульфаты БОз 0,74 1,19 —
Полуторные окислы железа и алюминия Ре^.Оз+.АЬОз 1,62 .2,60 3,10
Оксид фосфора Р205 0,77 1,24- 1,24
Из представленных данных видно, что фильтрационный осадок содержит около 40% оксида, кальция и 20% органических веществ к массе сухих веществ осадка.
Известь после прокаливания представляет собой мелкодисперсный порошок белого цвета. Максимальная температура гашения 85—90° С достигается в течение 2—3 мин. Содержание оксида кальция составляет 85,5%
Следовательно, при прокаливании фильтрационного осадка может быть получена высокоактивная известь, пригодная для очистки диффузионного сока
Наиболее реальный путь регенерации извести из фильтрационного осадка — обжиг его в имеющихся на сахарных заводах шахтных известково-газовых печах. Практика эксплуатации таких печей показывает возможность обжига в них карбонатных материалов, характеризующихся временным сопротивлением сжатию не менее 4 МПа [1]. Поэтому основной задачей подготовки фильтрационного осадка к обжигу в шахтной печи является получение из него брикетов, которые имели бы достаточную прочность и не разрушались в порошок в процессе загрузки и обжига в печи. Такие брикеты могут быть получены только с использованием вяжущего материала.
Учитывая, что негашеная известь при смешивании с водой в отношении 1 : 1,5—1,8 гасится с образованием быстро схватывающейся и твердеющей массы, ее использовали в качестве вяжущего материала при получении брикетов из фильтрационного осадка.
При смешивании влажного фильтрационного осадка с оксидом кальция происходит его гидратация с выделением большого количества тепла, что вызывает переход части воды в пар и разогрев массы смеси.
В процессе гидратации вначале оксид кальция растворяется в воде с образованием насыщенного растора гидроксида кальция, который быстро становится пересыщенным, так как растворимость извести при повышении температуры падает. При быстром и сильном пересыщении раствора образуются коллоидные массы.
Гидроксид кальция, образующийся в результате дальнейшей реакции, не может растворяться и прямо выделяется в твердом виде, также образуя коллоидную систему.
Образующиеся коллоидные частицы гидроксида кальция быстро коагулируют в гидрогель, склеивающий частицы извести и фильтрационного осадка. Процессы гидратации и коагуляции продолжаются до тех пор, пока все частицы оксида кальция не прореагируют с водой. При этом уже в процессе гидратации происходит схватывание массы смеси с повышением ее плотности за счет испарения воды и ее отсасывания внутренними слоями частиц оксида кальция из поверхностного коллоидного слоя. После завершения процессов гидратации и коагуляции температура смеси стабилизируется.
Соотношение массы воды к массе вводимой в осадок извести будет существенно влиять на процесс схватывания массы и эффективность ее последующего твердения. Кроме того, значительное влияние оказывает качество добавляемой извести (максимальная температура и продолжительность гашения, гранулометрический состав, температура смеси)
При изучении возможности получения камнеподобного материала из фильтрационного осадка в ка честве вяжущего использовали следующие сорта
НЗВЄСТІ
іфракі.
нирова
фильтр
ИЗВЄСТІ
ремеші
ПОЛНОГ'
вания і ность г чине р Качест лученн в табл
Коли-
чество
добав-
ляемой
ИЗВЄСТІ
% масі фил ьтр ционно осадка
Ю
10
10
10
10
Ана.] исполн І ской м ; камней ! которо )прочнь в каче< ной из и изва При: более 24 ч. В шейся фракщ ее пере
ИЗВЄСТІ
дят к ' опреде
•ІЗВЄСТ1
ногася
мальнс
.86
04
извести: марки ч., заводскую фракционированную |фракции 0,15 мм и менее), заводскую нефракцио-нированную, а также известь, полученную из фильтрационного осадка. Процентное содержание извести изменяли от 10 до 15% к массе осадка. Пе-(ремешивание осадка с известью осуществляли до полного усреднения массы. В процессе перемеши-ания контролировали температуру смеси. Эффектив-ость того или иного варианта оценивали по вели-ине разрушающей силы через 14, 30 и 60 сут. ачественные показатели искусственного камня, поученного из фильтрационного осадка, представлены табл. 2.
Таблица 2
I Коли-чество добавляемой извести, % массе фильтрационного осадка
Качественные показатели извести
сорт
ак- про-
тив- должи-
ность, тель-
°/ /о ность
гаше-
ния,
мин
максимальная температура гашения,
° С
Сопротивление сжатию, через, МПа
14
сут
30
сут
60
сут
10
10
10
10
68,88
10
Известь ч.
Известь
ч.
прокаленная 95,32 Известь заводская
фракционированная Известь заводская
фракционированная прокаленная 87,60 Известь из
филь-
трацион-
ного
осадка 82,90
11
77,30 28
76,5 19,8 24,7 24,8
99,1 31,6 37,1 42,2
73,7 19,8 32,3 32,5
28,9 36,5 41,5
75,5 22,9 32,1 39,7
Анализ полученных образцов показывает, что при использовании в качестве вяжущего вещества заводской мелкофракционной извести может быть получен камнеподобный материал, сопротивление сжатию которого близко, к заданной величине. Наиболее ;прочные брикеты были получены при использовании з качестве вяжущего мелкодисперсной высокоактивной извести (известь марки ч., свежепрокаленная и известь из фильтрационного осадка).
При использовании извести с размером фракций более 0,15 мм брикеты растрескивались в течение 24 ч. В изломах отчетливо видны зерна неразгасив-шейся извести. Это обусловлено тем, что крупные фракции извести не успевают разгаситься в процессе ее перемешивания. Возникающие при гашении такой извести силы в уже сформированном брикете приводят к появлению трещин и его разрушению. При эпределении оптимального количества добавляемой извести установлено, что при использовании медлен-чогасящейся извести с низкими значениями максимальной температуры гашения количество ее может
быть увеличено до 15%, однако максимальная прочность брикетов получена при содержании 10—12%. При использовании прокаленной извести, а также извести из фильтрационного осадка повышение ее количества выше 12% приводит к образованию рассыпчатой массы, из которой невозможно сформировать брикеты без дополнительной дачи воды. По-видимому, часть воды, находящейся в осадке 'в связанном состоянии, не участвует в процессе гашения извести.
После формования при выдерживании брикетов на воздухе происходит их твердение, при котором частицы гидроксида кальция перекристаллизовы-ваются в более крупные, срастаются друг с другом и образуют известковый каркас.
Наряду с этим происходит карбонизация гидроксида кальция за счет поглощения диоксида углерода из воздуха. Образование карбоната кальция обусловливает карбонатное твердение брикетов. Кроме того, карбонат кальция дает множество центров кристаллизации, способствующих образованию в твердеющих брикетах кристаллов карбоната кальция, что приводит к повышению их прочности.
На основании проведенных исследований разработан способ подготовки фильтрационного осадка к обжигу [2], предусматривающий смешивание осадка с оксидом кальция, измельченным до частиц размером не более 0,15 мм. Этот процесс ведется до тех пор, пока температура смеси стабилизируется, т. е. достигнет максимальной величины. Затем смесь формуется в брикеты и направляется на хранение перед обжигом.
Предварительный подогрев осадка до 45—60° С позволяет в 1,5—2 раза сократить продолжительность физико-химических процессов, протекающих при смешивании. Конечная температура подогрева зависит от продолжительности гашения используемого оксида кальция.
Данный способ проверен в производственных условиях на Яготинском сахарном заводе им. Ильича. Схема экспериментальной установки описана авторами ранее в работе [3]. Брикеты фильтрационного осадка подвергали обжигу в шахтной печи экспериментального производства. Полученные при обжиге известь и сатурационный газ использовали для очистки диффузионного сока.
Таблица 3
Показатели Варианты получения извести и сатурацион-ного газа
обжиг известнякового камня обжиг брикетов фильтрационного осадка
Доброкачественность диффу-
зионного сока, % 85,8 85,8
Расход извести на очистку
сока, % 2,7 2,9
Эффект очистки, % 30,2 31,1
Сок I сатурации
скорость осаждения, см/мин 4,3 3,7
фильтрационный коэффициент.
с/см2 3,7 2,9
объем осадка У25, % 19,1 21,7
В табл. 3 приведены сравнительные результаты очистки диффузионного сока известью и газом, полученными при обжиге известняка и фильтрационного осадка. Они подтверждают достаточно высокую эффективность использования в свеклосахарном
производстве извести, регенерированной из фильтрационного осадка.
ВЫВОД
Предлагаемый способ позволяет получить брикеты фильтрационного осадка, пригодные для обжига в шахтной печи с получением извести, которая может быть использована в свеклосахарном производстве для очистки диффузионного сока.
ЛИТЕРАТУРА
1. Совершенствование процессов получения извести и сатурационного газа для технологических потребностей сахарного производства/Шевцов Л. Д., Гуревич Р. Я.
Панов В. В., Педос А. Г.—М.: АгроНИИТЭИПП, 1988,—32 с.
2. А. с. 1406166 (СССР). Способ подготовки фильтрационного осадка сахарного производства к обжигу/Бело-стоцкий Л. Г., Скрыплев В. Е., Савун А. А., Лагода В. А,—Опубл. в Б. И, —1988 — № 24.
3. Установка для подготовки фильтрационного осадка к обжигу в шахтной печи сахарного завода / Савун А. А., Белостоцкий Л. Г., Скрыплев В. Е. и др. // Сахарная свекла: производство и переработка. —1988.— № 5.— С. 35.
Кафедра технологии сахаристых веществ Химико-технологический отдел Поступила 30.06.89
664.126.1.048.015.24
АНТИНАКИПНЫЕ СВОЙСТВА ПОРОШКООБРАЗНЫХ ДОБАВОК ПРИ ВЫПАРИВАНИИ СОКОВ СВЕКЛОСАХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
А. В. САВОСТИН
Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт
Исследовали свойства кировоградского кизельгура, фильтроперлита производства Мытищинского ккомбината строительных материалов, карборафина (ПНР) и еще не применявшейся в сахарном производстве керамзитовой пыли Бескудниковского комбината стррительных материалов и конструкций (г. Москва).
Физические (табл. 1) и химические (табл. 2) свойства этих порошков определяли по известным методикам [!]■
Как видно из данных таблиц, фильтроперлит, кизельгур и карборафин повышают pH, а керамзитовая пыль понижает. Однако результаты исследований по методике определения pH водных вытяжек на соках показали, что из-за их высокой буферное™ изменение pH не превышает 0,1 при расходе порошков 5% к массе сока. Поэтому опасать-
ся резкого снижения или повышения pH при добавлении порошков к сокам не приходится.
Основным компонентом кизельгура, фильтроперлита и керамзитовой пыли являются соли кремниевой кислоты, которые при выпаривании могли бы стать причиной повышения содержания силикатов в соках и привести к увеличению силикатной накипи на поверхности нагрева выпарных аппаратов. Однако с этой точки зрения интерес представляет не общее содержание силикатов в порошках, а лишь растворимая их часть. Исследовали также растворимую часть кальций-магниевых солей, являющихся основными накипеобразователями. В термостойкие стаканы помещали по 2 г порошков и по 100 см3 дистиллированной воды, накрывали часовыми стеклами и кипятили 1 ч. Затем в охлажденных фильтрах определяли содержание кальций-магниевых солей комплексомет-
Таблииа 1
Физические свойства
Наименование порошка плотность, кг/м3 насыпная плотность, кг/м3 pH водной вытяжки сухой остаток водной вытяжки, % к массе порошка скорость фильтрации воды при расходе порошка 0,5% к массе воды, м3/(м2-с)
Кизельгур 2300 500 8,50 5,17 0,030
Фильтроперлит 2260 100 9,00 0,23 0,16
Керамзитовая
пыль 2620 780 4,20 3,48 0,003
Карборафин 21.00 480 7,90 0,08 0,058
Таблица 2
Химический состав, %
Наименование порошка 5Ю2 АЬОз Са0 + М§0 ЫагО+КгО
Кизельгур 84,20 3,30 2,80 5,40 2,10
Фильтроперлит , 75,80 14,90 1,14 1,25 4,89
Керамзитовая
пыль 70,10 24,20 2,70 1,80 0,80
содержание углерода — 95%, зольность — 5%
риче
мете
из с
что
лей,
тово
сирс
сутс
дике
магь
н
Кизе
Фил]
Керг
пыль
Кар{
Кизе
Филі
Кера
пыль
КарС
ропа
сутс
конт
ков.
Д,
и их фиті 12% пари статі
ВЄЩ( 20 °( во сг шив; зуль' пове вани мг/( в ко/
ЛЫ, ]
Не
даюі сти с кипе
98%
нени
(ЧСс
94% торо: Еже} ных ку 51
СОСТс
ЧЄСК(
нее,
