24. Механические методы переработки отходов: общие сведения о процессах дробления(измельчения) отходов и применяемом оборудовании

Процесс разрушения кусков твёрдого материала для уменьшения их размера за счет действия внешних сил - дробление.

Процесс разрушения отхода до конечных частиц размером менее 5 мм на­зывается измельчением или помолом, а разрушение частиц до размера свыше 5 мм называ­ется дроблением.

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

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

Для процессов разрушения наиболее важными характеристиками материала являются его прочность, дробимость, измельчаемость и абразивность.

Процесс измельчения характеризуется степенью измельчения - отношением размеров частиц материа­ла до измельчения и после из­мельчения.

Все оборудование для измельчения подразделяется на дробилки и мельницы. В зависимости от размера кусков исходного материала отхода и конечного продукта процессы измельчение и дробление, а также типы оборудования условно подразделяют на несколько клас­сов.

Дробление- по классу измельчения – крупное(до 1500-300 после 300-100)щековые и конусные дробилки(степень измельчения 3-5); среднее ( до 300-100 после 50-10) конусные и валковые дробилки (степень измельчения 5-10); мелкое (до 50-10 после 10-2) молотковые дробилки и мельницы (степень изм. 10-50).

Измельчение – по классу измельчения – тонкое ( до 15-5 после 2-0,05) барабанные, шаровые, стержневые, кольцевые мельницы (степень измельчения 7-100); коллоидное (до 12-0,1 после 75·10^-3-1· 10^-5 ) вибрационные, струйные и коллоидные мельницы (степень изм. 50-150).

Щековые дробилки – это машины циклического действия, предназначены для дробления хрупких материалов. Щековые дробилки подразделяются на: с простым и сложным движением подвижной щеки.

Дробилки с простым движением щеки различаются между собой способом ее крепления и приводным механизмом. Различают дробилки с верхним подвесом щеки и с нижней шарнирной опорой.

Ширина загрузочного отверстия дро­билки должна быть на 10 — 15% больше размера наибольших кусков питания.

Дробление в щековых дробилках совершается в камере дробления между двумя прямоугольными плитами – щеками, одна или обе из которых совершают колебательные движения и при работе каждая точка щеки движется по дуге окружности. Куски исходного материала подаются в дробилку через приемное отверстие и захватываются щеками в верхней зоне камеры дробления. При сближении щек происходит цикл сжатия — куски разрушаются, разрушенные куски освобождаются от давления щек и под действием сил тяжести перемещаются в нижние зоны камеры дробления до тех пор, пока не застрянут в ее более узкой части. После этого наступает новый цикл сжатия. Так происходит многократно до тех пор, пока камень не выпадет снизу из камеры дробления через нижнее самое узкое сечение камеры дробления — выходную щель.

Щековые дробилки со сложным движением щеки (ЩДС) применяются для крупного дробления твердых отходов минерального происхождения. Значительное вертикальное пе­ремещение щек, обусловливающее их истирающее действие на куски материала, приводит к повышенному износу дробящих плит. Поэтому дробилки со сложным движением применяют преимущественно для малоабразивных материалов. Основное их достоинства - простота конструкции, компактность и малая масса.

В процессе эксплуатации дробилки футеровочные плиты подвергаются быстрому износу, причем наиболее интенсивно изнашивается нижняя часть неподвижной брони, поэтому конструкция плит выполняется, как правило, симметричной, т.е. предусматривает возможность перевертывания их изношенной частью вверх, что практически удваивает срок службы плит.

Конусные дробилки предназначены для крупного, сред­него и мелкого дробления минеральных прочных и особопрочных отходов на различных стадиях дробления.

Рабочим органом конусной дробилки является подвиж­ный дробящий конус, помещенный внутри неподвижного конуса (чаши). Раздавливание, раскалывание, излом и истирание находящихся в рабочем пространстве кусков материала осуществляется в результате движения внутреннего конуса, сходного с движением конического маятника. Процесс дробления происходит непрерывно при последовательном перемещении зоны дробления по окружности конусов.

Валовые дробилки выполняются с гладкими, рифлеными и зубчатыми валками, бывают одно-, двух и четырех валкового исполнения в зависимости от области применения, вида отхода и его характеристик. Валковые дробилки рабо­тают эффективно при степени измельчения кусков твердых отходов – до 5, а мягких – до 10.

Дробилки с зубчатыми валками классифицируются на одно- и двухвалковые и применяются для дробления хрупких или мягких материалов малой крепости.

Дробилки с гладкими и рифлеными валками выпускаются в двух- и четырехвалковом исполнении и применяются как правило, с гладкими валками для среднего и мелкого дробления крепких материалов, с рифлеными валками – для среднего дробления средних крепости отходов, четырехвалковые гладкие и рифленые – для известняка, кокса и пр.

Основным преимуществом этих дробилок является их простота конструкции, обслуживания и высокая надежность работы.

К недостаткам относится их низкая производительность, большой удельный расход электроэнергии, неравномерный и быстрый износ бандажей валков.

Дробилки ударного действия

К дробилкам ударного действия относятся молотковые дробилки с шарнирно подвешенными молотками, роторные с жестко закрепленными лопатами (билами) и стержневые дробилки-дезинтеграторы, которые применяются для дробления мягких и средней прочности отходов из неабразивных материалов (углей, известняка, твердых солей, гипса, пр.).

Дробилки могут быть одно- и двухроторные, реверсивные (для удлинения срока службы молотков ротор может вращаться в обе стороны) и нереверсивные. Дробление в молотковых дро­билках достигается ударами молотков по кускам материала при вращении ротора, ударами кусков материала об отбойные плиты, а также раздавливанием и истиранием материала молот­ками на колосниковой решетке.

Мельницы.

При утилизации твердых отходов применяется размольное оборудование- мельницы, которое широко используют также и в горно-рудной, строительной и химической промышленности. Наиболее распространенными являются следующие типы мельниц:вращающиеся барабанные, центробежные барабанные, вибрационные барабанные, ударного действия, аэродинамические, катково-тарельчатые.

В шаровых барабанных мельницах материал измельчается во вращающемся барабане путем удара мелющих тел, падающих с некоторой высоты. Кроме того, при относительном движении мелющих тел и частиц материала происходит истирание последних

В вибрационных мельницах измельчение материала осуществляется в барабане, заполненном мелющими телами, ударом и истиранием при высокочастотных колебаниях корпуса.

В струйных мельницах измельчение материала происходит истиранием при соударении частиц между собой и со стенками рабочей камеры при хаотическом движении частиц в газовом потоке высокой турбулентности.

Пальцевые измельчители занимают промежуточное положение между дробилками и мельницами, так как их можно применять как для мелкого дробления, так и для крупного помола.

Мельницы по конструктивному признаку подразделяются на:

барабанные (тихоходные), роликовые, маятниковые, кольцевые, молотковые, вертикальные, шахтные (ударные), вибрационные,струйные.

Вращающаяся барабанная мель­ница представляет собой пустотелый барабан, закрытый тор­цевыми крышками, заполненный определенным количеством из­мельчающих тел и вращающийся вокруг горизонтальной оси. При вра­щении барабана измельчающие тела, благодаря трению, увлекаются внутренней поверхностью барабана и под­нимаются на некоторую высоту, за­тем свободно падают (или перекаты­ваются) вниз.