1. Уменьшение размеров кусков

Для этого используют процессы дробления и измельчения (помол) ТО.

1.1. Дробление твердых отходов [1]

Этот метод применяется для уменьшения крупности кусков перерабатываемых материалов до размеров около 5 мм.

Основным технологическим показателем процесса дробления является так называемая степень дробления i, которая выражает собой отношение размеров кусков материала, соответственно, до и после его дробления:

i = D_max /d_max, (1)

где D_max и d_max - диаметр максимального куска материала до и после дробления.

По размеру кусков исходного сырья и конечного продукта дробление условно делят на три класса: крупное, среднее и мелкое (табл.1).

Таблица 1.

Приблизительная классификация измельчения твердых отходов методом дробления [2]

Размер кусков до и после дробления	Класс измельчения (дробления)
	крупное	среднее	мелкое
Dmax, мм	1200–500	350–100	100–40
dmax, мм	3 7 50–100	100–40	30–5

Выбор типа дробилки осуществляют с учетом прочности, упругости и крупности подлежащего переработке материала, а также необходимой степени дробления и производительности.

1.2. Измельчение твердых отходов [1, 2]

Метод измельчения (помол) ТО применяют, когда из кусковых отходов необходимо получать измельченные продукты особо мелкодисперсных фракций. Наиболее часто для грубого и тонкого измельчения используют стержневые, шаровые и ножевые мельницы, а также дезинтеграторы, пневмопушки и т. п. Для измельчения пластмасс и ре-зинотехнических изделий применяют низкотемпературное криогенное измельчение, при котором исходный материал охлаждается ниже температуры его хрупкости. При этом в качестве охлаждающего агента обычно используют жидкий азот (температура (-196) ^оС).

В мельницах в качестве мелющих тел используют стержни из высокоуглеродистой стали диаметром 25-100 мм, длиной 1,2-1,6 диаметра мельницы или шары диаметром 30-125 мм. Диаметр мелющих тел D_мт (мм) оценивают по формуле:

D_мт = 6∙ ∙lgd_{к ,} (2)

где d_н - максимальный диаметр подлежащих измельчению кусков, мм; d_к - размер зерен измельченного материала, мкм.

Тип и размеры мельниц выбирают исходя из требуемой производительности и крупности получаемых продуктов (зерен) измельчения.

Степень заполнения барабана мельницы мелющими телами j (т. н. коэффициент заполнения) можно определить по формуле

j = V_мт / V = 4∙G _мт / p∙g _мт ∙D²∙L , (3)

где V и V_мт - объем барабана мельницы соответственно общий и занятый мелющими телами, м³; G _мт - масса загрузки мелющих тел, т; g _мт - масса мелющих тел в единице объема, т/м³ (обычно принимают g _мт = 4,6-4,8 т/м³ для шаров и g _мт = 6,6 т/м³ - для стержней); D и L - внутренний диаметр и длина барабана мельницы, м.

Значение j для шаровых мельниц находится в диапазоне 45-48 %, для стержневых мельниц оно около 35 %. На практике эту величину оценивают по формуле:

j » 50 -127∙(2∙АВ-D) /2∙D , (4)

где АВ - расстояние от вершины барабана диаметром D до поверхности мелющих тел.

Массу загрузки мелющих тел G _мт рассчитывают по формуле

G _мт = L∙j∙g _Мт . (5)

Важной технической характеристикой мельницы является скорость вращения барабана. Критическое число оборотов, при котором мелющие тела начинают вращаться вместе с барабаном мельницы диаметром D (м), оценивают по формуле

n_кр = 42,3∙ . (6)

Отношение рабочей частоты вращения к критической называют относительной частотой вращения y. Она определяется как y = n /n_кр и на практике принимается равной 0,72-0,85.

Производительность мельницы оценивают по количеству перерабатываемого в единицу времени материала Q (т/ч):

Q = q₁ ∙V/ (b_к - b_исх), (7)

и по содержанию вновь образованного в измельченном продукте материала данного класса Q₁(т/ч):

Q₁ = Q∙(b_к - b_исх) /100, (8)

где q₁ - удельная производительность по вновь образованному расчетному классу, т/(м³∙ч); b_к и b_исх - выход данного класса, соответственно, в измельченном продукте и в исходном материале, %.

Удельная производительность q, т/(м³∙ч), по перерабатываемому материалу определяется как

q = Q / V, (9)

где V - рабочий объем барабана мельницы, м³.

Удельную производительность по вновь образованному расчетному классу определяют по формуле:

q₁ = Q₁ / V. (10)

Принятая классификация измельчения (помола) приведена в табл. 2.

Таблица 2.

Классификация фракций помола твердых отходов [2]

Размер зерен,	Класс измельчения (помола)
мм	грубый	средний	тонкий	коллоидный
до помола	1-5	0,1-0,04	0,1-0,02	0,1
после помола	0,1-0,04	0,005-0,015	0,001-0,005	0,001