29 Механические и физико-механические методы переработки твердых отходов

Механические и физико-механические методы являются первой стадией или предварительным этапом переработки отходов, заключающее в классификации отходов по физическим параметрам, уменьшение их объемов и подготовки для последующей их переработки и утилизации. Данные методы широко применяются как для твердых отходов, так и пастообразных, сыпучих и жидких кубовых остатков с высоким содержанием ценных компонентов и практической возможностью их извлечения и утилизации во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства.

К механическим методам переработки относятся процессы:

-дробление (дробилки);

-измельчение (мельницы);

-классификация (грохоты);

-смешивание (смесители),

-компактирование (таблеточное, прессовальное и валковое оборудование),

-гравитационное обогащение (сепараторы, шлюзы, обогатительные столы).

К физико-механическим методам переработки относятся процессы:

-флотация,

-магнитная сепарация,

-электрическая сепарация,

-грануляция.

Для дробления и измельчения твердых отходов на минераль­ной основе (отходы горных пород, шлаки, золошлаки, фосфогипс и другие стройматериалы) применяют машины, в которых используются способы измельчения, основанные на раздавли­вании, раскалывании, разламывании, истирании и ударе.

Дробление и измельчение твердых отходов на органической основе (резинотканевые и полимерные материалы, древесные отходы и др.) осу­ществляют в машинах, принцип работы которых основан на распиливании, резании и ударе.

Флотация - это процесс разделения твердых материалов, основанный на избирательном прилипании частиц мине­ралов к поверхности раздела двух фаз.

Различают три вида флотации для отходов производства и потребления:

-Пенной флотацией называется про­цесс, при котором гидрофобные час­тицы прилипают к вводимым в пульпу пузырькам воздуха или газа и подни­маются с ними кверху, образуя пену, а гидрофильные частицы остаются взве­шенными в пульпе.

-Пленочной флотацией называется процесс, при котором гидрофобные частицы, попадая на поверхность дви­жущегося потока воды, остаются на ней, образуя пленку, а гидрофильные частицы тонут.

-Масляной флотацией называется процесс, при котором гидрофобные частицы прилипают к каплям масла в пульпе и всплывают наверх, а гид­рофильные частицы остаются взве­шенными в пульпе.

Процессы магнитной сепара­ции, основанные на различии маг­нитных свойств разделяемых ком­понентов, находят широкое при­менение для обогащения руд черных, редких и цветных металлов, регенерации сильномагнитных утя­желителей, удаления железистых примесей из кварцевых песков, аб­разивов, керамического сырья, флюсов, ванадийсодержащих шлаков и других материалов, а также пищевых продуктов.

1. Сильномагнитные минералы, извлекаемые на магнитных сепараторах с относительно слабым магнитным полем напряженностью до 120 кА/м.

2. Слабомагнитные минералы, извлекаемые на магнитных сепараторах с сильным полем напряженностью 800—1500 кА/м и выше. Эта группа включает минералы с удельной магнитной восприимчивостью X = (750 - 10)• 10-⁸ м³/кг: окислы, гидроокислы и карбонаты железа и марганца, вольфрамит, гранат, биотит и др.

3. Немагнитные минералы, не извлекаемые при магнитном обогаще­нии, удельная магнитная восприим­чивость % которых меньше 10~⁷ м³/кг. К ним относятся: кварц, кальцит, касситерит, апатит и др.

Электрическая сепарация — процесс разделения частиц компонен­тов смеси с различными электро­физическими свойствами, в зависи­мости от которых под действием электрического поля изменяются траектории движения частиц.

Электрическая сепарация при­меняется для обработки сыпучих ма­териалов крупностью до 5 мм, пе­реработка которых другими метода­ми малоэффективна (компоненты близки по плотности, магнитным или физико-химическим свой­ствам) или неприемлема с эконо­мической или экологической точ­ки зрения.

Для гранулирования материалов в отечественной и зарубежной практике применяют различные методы и аппаратуру. Гранулирование связано с изменением агрегатного состояния сред. По этому при­знаку гранулирование можно классифицировать следующим образом:

из жидкой фазы — диспергиро­ванием ее на капли с последующей кристаллизацией растворенного ве­щества при обезвоживании или ох­лаждении этой фазы;

из твердой фазы — прессовани­ем с последующим дроблением брикетов до гранул требуемого раз­мера;

из смеси жидкой и твердой фаз — агломерацией порошков с последу­ющим окатыванием агломератов и упрочнением связей между части­цами при удалении жидкой фазы;

из газообразной фазы — конден­сацией (десублимацией) с образо­ванием твердых гранул;

из смеси жидкой и газообразной фаз при протекании химической реакции;

из смеси жидкой, твердой и га­зообразной фаз при протекании химической реакции.

Гранулирование методом окатывания состоит в предварительном образовании агрегатов из равномерно смоченных частиц или в наслаи­вании сухих частиц на смоченные ядра — центры гранулообразования. Этот процесс обусловлен действием капиллярно-адсорбционных сил сцепления между частицами и пос­ледующим уплотнением структуры, вызванным силами взаимодействия между частицами в плотном дина­мическом слое, например в грануляторах барабанного или тарельчатого типов.

Гранулирование методом диспергирования жидкости в свободный объем заключается в разбрызгивании жидкости, например безводного плава гранулируемого вещества, на кап­ли, приближенно однородные по размеру и последующей их кристалли­зации при охлаждении в нейтраль­ной среде (воздухе, масле и т. п.).