2. Классификация и сортировка твердых отходов

Классификация и сортировка представляют собой процессы просеивания с целью разделения твердых отходов на фракции по крупности. Эти процессы включают методы грохочения (рассева) кусков перерабатываемого материала и их разделение с использованием механизмов гравитационно-инерционных и гравитационно-центро-бежных сил. Если классификация имеет самостоятельное значение, когда из отходов выделяют ту или иную фракцию в качестве готового продукта, то ее называют сортировкой.

2.1. Грохочение [1]

Процесс грохочения представляет собой разделение на классы по крупности кусков (зерен) при просеивании материала на ячеистых поверхностях (колосниковые решетки, сетки, щелевидные сита и т. п.).

Основным показателем метода грохочения является его эффективность Е, определяемая отношением количества подрешетного продукта к его общему количеству в исходном материале (%):

Е = 10⁴∙(a-b) / a∙(100-b), (11)

где a и b - содержание нижнего класса соответственно в исходном материале и надрешетном продукте, %.

Объемную производительность неподвижных колосниковых и валковых грохотов можно определить по формуле

Q = q^. F, (12)

где Q - объемная производительность, м³/ч; q - удельная объемная производительность по питанию, м³/м^2.ч; F - площадь решетки, м^2.

Барабанные грохоты выбирают с учетом размера максимального куска материала d_max при условии, что D / d_max ³ 14, где D диаметр барабана грохота. Производительность грохотов Q (т/ч) может быть определена по формуле

Q = 600∙d∙g∙n ∙ ∙tg2a (13)

где d - плотность материала, т/м³; g - коэффициент разрыхления материала (g = 0,2-0,4); a - угол наклона грохота, град; R - радиус барабана, м; h - толщина слоя материала, м (h £ 2 d_max), n - число оборотов барабана, об /мин.

При мокром грохочении в барабанном грохоте расход воды составляет 1,3 м³/м³ для крупного материала и 2,5 м³/м³ - для мелкого материала.

Дуговые грохоты используются для мокрого грохочения. Их объемную производительность Q (м³/ч) ориентировочно оценивают по формуле:

Q = 160∙F∙n, (14)

где F - площадь живого сечения сита (площадь отверстий в свету), м²; n - начальная скорость пульпы, м/с (обычно составляет 0,5-6 м/с).

Удельная объемная производительность грохота q (м³/(м²∙ч)) зависит от ширины d (мм) щели решетки:

q = 170∙ . (15)

2.2. Классификация пульп [1]

Для разделения твердых материалов в виде пульп используют классификаторы грубой (чашевые, спиральные, реечные) и тонкой (гидроциклоны, центрифуги, конусы, пирамидальные отстойники и т. п.) классификации. Наиболее распространены гидроциклоны и спиральные классификаторы с непогруженной и погруженной спиралями.

Производительность классификаторов определяют по сливу (тонкая фракция) и пескам (грубая фракция) по следующим формулам:

а) по сливу классификаторы с погруженной спиралью

Q = m∙K∙(3,125∙D² +0,416∙D); (16)

б) по сливу классификаторы с непогруженной спиралью

Q = m∙K∙(3,916∙D² +0,66∙D); (17)

в) оба типа классификаторов по их пескам

Q = 5,625∙m∙K₁∙n∙D², (18)

где m - число параллельных спиралей в корыте (1 или 2); K - произведение коэффициентов, учитывающих плотность исходного материала, крупность и плотность слива и содержание шламов в исходном материале; D - диаметр спирали, м; n - число оборотов спирали в минуту; К₁ - коэффициент, учитывающий плотность исходного материала.

Производительность гидроциклонов определяют по формуле

Q = 9,5^.10³∙ K_D ∙K_a ∙d_n ∙d_c∙ _, (19)

где D - диаметр гидроциклона, м; d_n - эквивалентный диаметр питающего отверстия, м; d_c - диаметр сливного патрубка, м; g = 9,81 м/с; Н - давление пульпы на входе, МПа; К=0,8+1,2∙(1+10∙D), К_a= 0,79 + 0,044/(0,0379+tga/2), a - угол конусности гидроциклона, град.

Выход продуктов классификации определяют:

- слива g_с = 100∙(a - q)/ (b-q) (20)

- песков g_n = 100 - g_с, (21)

где a, b, q - содержание данного класса, соответственно, в питании, сливе и песках, %.

Выделение данного класса в слив равно, %:

e = g_с∙b/a, (22)

или e = 100∙b/a^.(a - q)/ (b-q). (23)

Эффективность классификации Е (%) определяют по формуле:

Е = 100∙g/a^. (b-a) / (100-a). (24)

Полноту разделения при классификации оценивают коэффициентом разделения К_Е:

К_Е = b - q. (25)