Природный цеолит – нанопористый минерал, отличающийся сорбирующими, ионообменными, каталитическими и другими свойствами. Это порода вулканическо-осадочного происхождения, разделяющаяся на более чем 40 структурных видов. Частицы цеолита представляют собой водные алюмосиликаты кальция, натрия и других металлов с каркасной структурой, состоящей из окон, каналов, полостей на уровне кристаллической решетки. За счет такой особой структуры вещество отличается высоким уровнем избирательности при адсорбции на молекулярном уровне. Активация цеолита позволяет повысить его адсорбционные, ионообменные свойства. Одним из методов повышения активности вещества является механическая обработка, измельчение.

Что такое механическая активация цеолита?

Измельчение цеолита носит активационный характер. В ходе помола возрастает удельная поверхность, а с ней и степень кристалличности продукта. В то же время, чем выше последний показатель, тем лучше сорбционные свойства материала. Кроме того, в ходе активации нецеолитные компоненты удаляются, а концентрация цеолитной фазы увеличивается. Отметим также, что от вида и интенсивности помола минерала зависит глубина структурных преобразований вещества.

В процессе механоактивации цеолита высвобождается открытая каркасно-полостная структура на уровне кристаллической решетки. При этом разрушаются аквакомплексы металлов, находящиеся в полостях. Свободные катионы перемещаются по цеолитовой решетке и связываются с кислородными атомами.

Применение цеолита

За счет высоких адсорбирующих, каталитических, ионообменных и других свойств цеолит применяется в десятках сфер промышленности, сельском хозяйстве. Его используют в области удобрения почв, нефтехимии, при осушении газов и других сред, в процессах извлечения радионуклидов, в очистке питьевой, технической воды, при кормлении животных, в растениеводстве.

Применение цеолитов доходит даже до сферы создания систем жизнеобеспечения космических станций. В этом случае, как правило, используют синтетическое вещество. Оно служит адсорбентом для выдыхаемого человеком углекислого газа.

От сферы использования в большой мере зависят требования к степени измельчения, активации продукта. Основные области использования цеолита и требования к дисперсности частиц в зависимости от этого:

• тепличное растениеводство – при приготовлении грунтов используют зерна от 3 до 10 мм;
• удобрение почв – применяют гранулы от 1 до 3 мм;
• животноводство – частицы для кормов должны быть менее 1 мм;
• птицеводство – в кормовые добавки подмешивают зерна размером от 1 до 3 мм;
• ионообменные технологии – в фильтрах для воды используют порошок от 1 до 3 мм;
• строительство – для цементов, бетонов, растворов используют добавки в доли миллиметра.

Цеолит также активно используют в адсорбционных технологиях, в качестве наполнителей полимеров для бумаги. Таким образом, в разных сферах находит применение продукт с тонкостью помола от долей миллиметра до 3-10 мм.

За счет широкой области применения, доступности, простоты получения и высокой эффективности цеолита производство этого продукта считается перспективным направлением. При этом основной задачей в рамках подготовки такой добавки в корма, почвы и для других сфер стало измельчение цеолита до определенной фракции. Важно добиться однородности и равномерности частиц. Также играет роль активация цеолита, отражающаяся его сорбционных, ионообменных свойствах, способности усваиваться живым организмами, растениями. Увеличение удельной площади продукта сказывается на способности взаимодействовать с другими элементами, повышении сорбционных качеств вещества.

Так, например, чем лучше активирован цеолит, тем эффективнее он поглощает микротоксины и выводит их из организма, улучшая пищеварение животных. Кроме того, это еще и источник микроэлементов для растений. А за счет сорбционных и ионообменных качеств минерал делает питательные элементы в почве доступными для усвоения растениями. Цеолит обеззараживает, смягчает воду, удаляет из нее ионы аммония, аммиак. В этих процессах также важнейшую роль играет активация цеолита.

Традиционные методы обработки вещества не всегда позволяют быстро и эффективно добиваться нужного результата, поэтому есть смысл совершенствования технологий. Для начала рассмотрим недостатки классических схем.

Активация цеолита традиционными методами

Классическое измельчение и механическая активация цеолита подразумевают использование дробилок в виде вибрационных центробежных, планетарных мельниц, дезинтеграторов. Далее измельченный продукт просушивают в сушильных барабанах. Во время обработки параллельно выполняют сортировку на грохотах, разделяющих вещество по фракциям. В зависимости от сферы использования проводится первичное и вторичное измельчение цеолита.

Недостатками классических технологий считаются следующие моменты:

• сложность регулировки гранулометрического состава;
• низкие санитарно-гигиенические условия обработки цеолита;
• высокие затраты энергии и других ресурсов на выполнение процессов.

Решить эти проблемы классического оборудования помогает аппарат вихревого слоя (АВС) от компании GlobeCore. При его использовании активация цеолита проводится под воздействием электромагнитного поля в среде ферромагнитных частиц, которые, превращаясь в миниатюрные мешалки и дробилки, эффективно перемалывают вещество до однородного состояния. Рассмотрим, как это работает.

Измельчение и активация цеолита при помощи аппарата вихревого слоя

Аппарат вихревого слоя представляет собой установку с немагнитной рабочей камерой, в которую помещены ферромагнитные иголки. Камера расположена в индукторе, который создает в ней вращающееся электромагнитное поле. Когда оно активно, ферромагнитные частицы начинают быстро перемещаться, ударяться о стенки аппарата, сталкиваться друг с другом и с обрабатываемым продуктом. В камере образуется вихревой слой.

В таких условиях интенсифицируется измельчение цеолита и вместе с этим происходит активация частиц. Всего за несколько секунд удается измельчить продукт до размеров в доли миллиметра. При этом, чтобы получать частицы цеолита определенной фракции, достаточно просто регулировать время обработки вещества в аппарате. Поэтому на АВС можно без проблем получать однородное мелкодисперсное вещество с нужным размером зерен. Притом все они будут приблизительно одинаковыми за счет высокой интенсивности и однородности обработки продукта.

Активация цеолита в среде вихревого слоя выполняется за счет процессов измельчения, перемешивания под воздействием высоких локальных давлений, акустических колебаний, электромагнитной обработки и электролиза в случае использования жидкой среды. Но измельчение цеолита на АВС, как правило, выполняется в сухом виде. В результате удается упростить технологический процесс, а дальнейшая дополнительная обработка вещества практически не требуется.

В рамках электромагнитной обработки цеолита на АВС выход измельченного и активированного продукта увеличивается за счет интенсификации процессов. При этом вещество становится лучше по качеству, сравнительно с традиционными способами обработки:

• повышается равномерность гранулометрического состава;
• уменьшается доля продолговатых, лещадных зерен;
• готовый продукт точно соответствует заданному классу.

Кроме того, удается отойти от многоэтапной обработки вещества, подразумевающей первичное, вторичное измельчение цеолита. Теперь достаточно просто загрузить вещество в аппарат и обработать на протяжении того или иного времени. В результате сразу получаем зерна нужного размера, а вторичная обработка не требуется. Активация цеолита достигает высоких показателей, поэтому продукт становится более подходящим для большинства сфер.

Преимущества обработки цеолита на аппарате вихревого слоя

Измельчение и активация цеолита на АВС от компании GlobeCore отличается следующими плюсами по сравнению с традиционными методами механоактивации и помола минерала:

• Экономичность
  За счет малой потребляемой мощности АВС-100 и АВС-150 (4,5 кВт и 9,5 кВт соответственно) на измельчение цеолита тратится в разы меньше энергии, чем при использовании энергоемких классических установок со сравнительно низким КПД. При этом выход продукта за единицу времени увеличивается.
• Эффективность
  За счет комплексной обработки в среде электромагнитного поля наблюдается качественная активация цеолита, в результате чего становится доступной система полостей и каналов с кремнеалюмокислородным каркасом в частицах. Сорбционные, ионообменные качества улучшаются. Порошок отличается однородностью, одинаковым размером частиц, чистотой.
• Удобство использования
  Компактная установка заменяет собой массивное, тяжелое оборудование, элементарно выстраиваясь в существующую производственную линию. При этом под аппарат для своего размещения не требует фундаментов.

Активация цеолита на аппарате вихревого слоя актуальна для ряда специализированных предприятий по производству удобрений, кормовых добавок, фильтрующих компонентов, конструкций, строительных материалов и других продуктов. За счет экономичности, компактности, доступности установка подходит как для масштабного завода, так и для небольшого цеха.

Для консультации и заказа моделей аппаратов АВС-100 или АВС-150 обратитесь к менеджерам компании GlobeCore.