CC BY
69
УДК 631.826
САПРОПЕЛЬ - ПРИРОДНЫЙ РЕСУРС ОРГАНИЧЕСКОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА САПРОПЕЛЕ-МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
Владимир Васильевич Морозов, д. техн. н., профессор Людмила Николаевна Савельева
ФГБОУ ВПО «Великолукская ГСХА», Россия, г. Великие Луки
Рассмотрены существующие конструкции смесителей. Проанализированы достоинства и недостатки существующих типов смесителей. Намечены дальнейшие задачи исследований, исходя из выбранного типа смесителя для смешивания сапропеле-минеральной смеси.
Ключевые слова: смеситель; сапропель; удобрение.
За последние десятилетия значительно сократилось содержание гумуса в почвах на площади свыше 600 млн. га. Существенная часть пахотных земель потеряла до 40% этого вещества. Происходит это, прежде всего, из-за большого дефицита органических удобрений, которые составляют в среднем по стране свыше 30% от научно обоснованной потребности [8].
Резервом органических удобрений могут служить озерные са-пропели. Сапропели представляют собой илистые донные отложения пресноводных водоемов, образовавшиеся в результате физико-механических, биохимических и микробиологических процессов из остатков населяющих озеро растительных и животных организмов, а также из неорганических компонентов биогенного происхождения и минеральных примесей проносного характера [7].
Высокая водоудерживающая и низкая фильтрационная способности сапропеля способствуют улучшению водно-физических свойств легких почв. Обладая клеящей способностью, сапропель при взаимодействии с почвой улучшает ее структуру, придает ей комковатость, рыхлость, увеличивается воздухопроницаемость [8].
Внесение сапропелей в почву является не только средством непосредственного обеспечения культурных растений питательными веществами, но и весьма важным фактором коренного улучшения плодородия за счет обогащения почвы органическими веществами, снижения кислотности и улучшения водно-физических свойств пахотного слоя, что в конечном итоге приводит к повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Поэтому рассмотрение вопросов, связанных с использованием сапро-
пеля на удобрения, является целесообразным и актуальным.
В естественном состоянии сапропель не является удобрением, это лишь сырье для его производства. Сырой, неразложившийся сапропель существенно уступает навозу по эффективности. Чтобы получить полноценное удобрение, необходимо придать ему нужные агрохимические и физико-механические свойства, активизировать микробиологическую деятельность с целью перевода азота, фосфора, серы в доступную для растений форму [6].
Эффективность сапропелей как удобрений может быть повышена в результате внесения их совместно с навозом и минеральными удобрениями [7].
Учитывая хорошие связующие свойства и способность при высыхании образовывать прочные гранулы, которые в дальнейшем медленно размягчаются под действием влаги и микроорганизмов, органические сапропели с успехом можно использовать для получения гранулированных органоминераль-ных удобрений с добавками NPK и микроэлементов. Скорость выщелачивания минеральных веществ из таких гранул намного меньше, чем скорость растворения отдельно приготовленных гранул из солей, вследствие чего повышается коэффициент использования питательных веществ растениями, снижается опасность загрязнения вод за счет выноса биогенных элементов с грунтовыми водами [3].
Принципиальной основой
способа приготовления сапропеле-минеральных удобрений является физико-химическая активизация гуминового комплекса сапропелей с последующим соединением фосфора и калия при смешивании [7]. Смешивание является одной из наиболее значимых и энергоемких операций в технологии производства сапропеле-минеральных удобрений. Поэтому, с целью проведения дальнейших исследований данного процесса, следует более подробно рассмотреть известные в настоящее время смесительные устройства и способы смешивания.
Классификация смесителей сыпучих материалов представлена в таблице 1.
С точки зрения процесса смешения компонентов непрерывно действующие смесители можно условно разделить на следующие группы (рис. 1):
• смесители I группы, в которых материал перемещается вдоль оси без какого-либо продольного перемешивания частиц. Эти смесители практически безынерционные: любые нарушения в дозировании смешиваемых компонентов в них не исправляются. Их конструкция должна обеспечивать беспрепятственное перемещение материала и хорошее поперечное смешение компонентов смеси. Несмотря на конструктивную простоту и малые габаритные размеры смесителей первой группы, стоимость смесительных установок, в состав которых они входят, весьма высокая, а также качество смеси, выдаваемое этими смесителями, низкое;
Таблица 1 - Классификация смесителей сыпучих материалов [1, 4, 5]
Признак Вид смесителя
По способу установки Передвижные Стационарные
По характеру протекающего в них процесса смешивания Периодического действия Непрерывного действия
По скорости вращения перемешивающего органа Тихоходные Скоростные
По механизму процесса смешения Конвективного смешения Диффузионного смешения Конвективно-диффузионного смешения
По способу воздействия на смесь Гравитационные Центробежные Вибрационные Продуваемые
По виду потока частиц Циркуляционные С хаотическим перемещением частиц
По конструктивному признаку С вращающимся корпусом Со стационарным корпусом и вращающимся Перемешивающим органом С вертикальным валом С горизонтальным валом Червячные Лопастные и т. д.
По способу разгрузки С ручной разгрузкой С механизированной разгрузкой
По способу управления С ручным управлением С автоматическим управлением
Рисунок 1 - Классификация смесителей
• смесители II группы, в которых материал перемещается вдоль оси при наличии некоторого продольного перемешивания частиц. В этих смесителях наблюдается поршневой режим движения материала вдоль оси их корпуса. Однако в отличие от смесителей первой группы у них происходит при этом и некоторое постепенное продольное перемещение частиц относительно друг друга. Вследствие наличия продольного перемешивания частиц смесители второй группы обладают инерционностью и в них могут быть сглажены флуктуации входных потоков. Наиболее характерными смесителями этой группы являются барабанные смесители непрерывного действия;
• смесители III группы, в которых поступившие компоненты перемещаются хаотично по всему внутреннему их объему [2].
Проанализировав преимущества и недостатки всех смесителей непрерывного действия, отметим, что каждая из этих групп обладает как достоинствами, так и недостатками.
Достоинства центробежных и вибрационных смесителей - значительная инертность, а значит, и большая сглаживающая способность, позволяющая получать смеси высокого качества, способность к разрушению агломератов, возможность совмещения смешивания и измельчения в одном аппарате и т.п. Недостатки - значительные материалоемкость и энергопотребле-
ние, наличие быстродействующих внутренних устройств, сложность конструкции, возможность сегрегации материалов [4].
Проведя анализ смесительного оборудования, на основании данных НПО «Агромаш» Пищевое и технологическое оборудование, Самарского завода «Строммаши-на», Производственного Объединения РосОборуд, Завода металлоконструкций и промышленного оборудования «ЮВС», можно сделать вывод, что барабанные смесители, в отличие от остальных смесителей, обладают всеми достоинствами смесителей второй группы, а также простой конструкцией, надежностью в эксплуатации, меньшими материалоемкостью и энергозатратами. Смеситель барабанного типа обеспечивает однородность готового продукта более 95% и малый уровень шума во время работы.
Поэтому в качестве объекта исследования нами был выбран непрерывно действующий смесительный агрегат барабанного типа, обладающий способностью сглаживать флуктуации мгновенных расходов входных потоков за счет направленной организации движения их внутри аппарата.
На основании вышеизложенного определены задачи исследования:
• Исследовать физико-механические характеристики са-пропеле-минеральной смеси.
• Обосновать конструктивные
и технологические параметры барабанного смесителя для работы с сапропеле-минеральными смесями.
• Изучить влияние конструктивных и технологических параметров на основные агрохимические характеристики сапропеле-минеральной смеси.
• Определить рациональные параметры процесса смешивания сапропеле-минеральных удобрений
для получения однородной смеси при наибольшей производительности смесителя.
• Разработать технологическую линию поточного производства са-пропеле-минеральных удобрений.
• Дать технико-экономическое обоснование производства и использования сапропеле-минераль-ных удобрений.
Список литературы
1. Баранцева Е.А. Моделирование и оптимизация процессов смешивания сыпучих материалов. - автореф. дис. д.т.н. / Е.А. Баранцева. - Иваново, 2010. - 41 с.
2. Богданов В.В. Эффективные малообъемные смесители / В.В. Богданов. -Л.: Химия, 1989.
3. Карасев Ю.А. Повышение эффективности обезвоживания сапропеля естественной влажности путем совершенствования конструктивных и технологических параметров шнекового пресса. -автореф. дис. к.т.н. / Ю.А. Карасев. - Великие Луки, 1999. - 20 с.
4. Макаров Ю.И. Аппараты для смешивания сыпучих материалов / Ю.И. Макаров. - М.: Машиностроение, 1973. -216 с.
5. Маньянов В.И. Разработка и исследование центробежного смесителя-
диспергатора с направленной организацией движения потоков для переработки сыпучих материалов. - автореф. дис. к.т.н. / В.И. Маньянов. - Кемерово, 2006. - 20 с.
6. Садов В.В. Обоснование параметров процесса ввода жидких компонентов при измельчении фуражного зерна в молотковой дробилке. - автореф. дис. к.т.н. / В.В. Садов. - Барнаул, 2005. - 18 с.
7. Хохлов В.И. Применение сапропе-лей на удобрение / В.И. Хохлов, А.И. Фомин, Н.А. Шилова - М.: Россельхозиздат, 1986. - 40 с.
8. Хохлов В.И. Современное состояние добычи и использования сапропеля на удобрения: обзорная информация / ВНИИТЭИ агропром / В.И. Хохлов. - М., 1991. - 60 с.
E-mail: [email protected]
182112 Псковская область, г. Великие Луки, пр. Ленина д.2, Великолукская ГСХА. Тел.: (81153) 7-16-22
