26. Магнитные и электрические методы переработки твердых отходов

Магнитн.обогащение исп-т для отделения парамагнитных (слабомагнитных) и ферромагнитных(сильномагн) комп-в (в-в с удельн.магн.восприимчивостью выше 10^-7 м³/кг) смесей тв.мат-в от их доминантных(немагнитных) сост-щих.

Сильномагн.св-ми обл-т магнетит (FeO·Fe₂O₃), магнелит (Fe₂O₃), пирротин (Fe_n-1Sn), ферросицилий. Ряд оксидов, гидрооксидов и карбоанатов Fe, Mn, Cr и ряд мет-в отн-ся к мат-м со слабомагн.св-ми. Различн.породообразующ.минералы (кварц, полевые шпаты, кальцит и т.п) отн-ся к немагнит.мат-в.

Удельн.магн.восприим-тью х (м³/кг) наз-т объемную магн.восприимч-ть в-ва К, отнесенную к его плотности ρ: . Величина k выраж-т связь м/у магн.моментом в-ва М(М – векторн.величина, равная геом.сумме магн.моментов всех магн.диполей в дан.в-ве) и магн.полем V в этом поле.

Слабомагн.мат-лы обогащают в сильн.магн.полях (напряж-тью Н около 800-1600 кА/м), сильномагн. – в слабых полях (Н=70-160 кА/м). Магн.поля промыш.сепар-в бывают в осн.пост-ми или перем-ми комбинирив.магн.поля прим-т реже.

Мат-лы, подвергаемые магн.обогащением сначала подверг-ся дроблению, измельчению, грохочению. Обычно магн.обогащение мат-в крупностью от 3 до 50 мм проводят сухим способом, при крупоснти мат-в 3мм – мокрым. Эвакуируемые из магн.поля зерна сильномагн.мат-в вследствии остаточной намагниченности могут образ-ть агломераты и разн.вида агрегаты. С целью устранения дан.последствия, кот.наз-ся магн.флокуляция исп-т многократн.перемагничивания таких мат-в.

Электрические м-ды: 1) электростатит.сепарация; 2)сепарация в поле коронного разряда; 3)трибадгезионная сепарация.

Электрич.сепарация основана на различ.электропровод-ти и способ-ти к электризации трения минер.частиц разделяемой смеси. По электропровод-ти все мин.частицы дел-ся на проводники, полупроводники и диэлектрики. При контакте частиц обогащаемого мат-ла с поверх-тью заряж-го метал.электрода всем им сообщая заряд, величина кот.зависит от электропод-ти. электропровод-ть частицы интенс-но приобрет-т заряд и отталк-ся от электрода. Частицы диэлектрики сохр-т свою траекторию.

Коагуляция в поле коронного разряда осущ-ся м/у кораннир-щим (это заряж.электрод) и осадит.(заземлен.электрод). Принцип действия основан на ионизации пересекающих это поле минер.частиц, оседающих на них ионами воздуха и на различии интенс-ти передачи приобретенного т.е заряда частицами проводн-в, полупроводн-в и диэлектриков. Это выраж-ся в различн.траекториях движения.

Трибадгезионная сепарация основана на различии в адгезии(прилипании) к поверх-ти наэлектризован.трением частиц разделяемого мат-ла. На процесс адгезии сильно влияет темп-ра подлежащей электр.сепарации мат-лы сначала подверг-ся классиф-ии, сушке и термич.обработке при t до 300^оС. Наиб.эффек-но процесс электр.сепарации провод-ся при крупонсти мат-ла не более 5мм.

27. Выщелачивание (экстрагирование) твердых отходов

М-д основан на извлечении одного или нескольких комп-в из комп-го тв мат-ла путем его(их) избират-го растворения в ж-ти – экстрагенте.

В завис-ти от хар-ра физ-хим процессов протекающих при выщелачивании, различают простое растворение (целевой комп-т извлек-ся в р-р в составе присутств-го в исх.мат-ле соед-ия) и выщелачивание с хим.р-ей (целевой комп-т, находящ.в исх.мат-ле в составе малорастворим.соед-ия, переходит в хорошо растворимую форму).

Миним.расход реагентов, необх-ый для полного извлечения в р-р целевого комп-та, и возмож-ть осущ-ия процесса опред-ся величиной концентрац.константы равновесия р-ии.

Н-р, для случая выщелач-ия концентрац.константа равновесия К_с выраж-ся:

Скорость выщелач-ия обычно изм-ся в ходе процесса и зависит от конц-ии реагентов темп, интен-ти перемеш-ия, величины поверх-ти тв.фазы и др.фак-в. поэтому в общем виде она может быть представлена: ; G – кол-во выщелач-го в-ва в тв.фазе; i – кол-во выщелач.в-ва, переходящ. в раствор в ед.времени t с ед.поверх-ти тв.фазы (поток выщелачивания, удельн.скорость выщелач-ия), S – поверх-ть взаимод-ия фаз.

Процесс экстракции может быть периодич.и непрерывным. При период.процессе его проводят настаиванием, т.е обраб-ка залитого экстрагир.мат-ла в теч.опред.времени с последующим сливом экстрагента и заменой его на новый или вытеснением. Перколяция, т.е образующ-ся экстракт непрер-но вытесн-ся из слоя мат-ла чистым растворителем.

28. Методы переработки твердых отходов основанные на растворении и кристаллизации. Растворение – этот метод заключается в реализации гетерогенного взаимодействия между жидкостью и тв. вещ-ом, сопровождаемого переходом последнего в раствор и широко используется в практике переработки многих твердых отходов. Возможно самопроизвольное растворение определен. величиной энергии Гиббса ΔG. Если энергия Гиббса<0, то возможно растворение тв.в-в, если ΔG =0, то это равновесие смеси, а если ΔG >0,то вероятен процесс кристаллизации. Процессы растворения осуществляют в аппаратах периодического (при небольших производительностях - в стационарном слое твердых частиц или с перемешиванием) и непрерывного (во взвешенном слое или с перемешиванием) действия разнообразных конструкций. Кристаллизация – это выделение тв. фазы в виде кристаллов из насыщенных р-ов, паров или расплавов. Скорость кристаллизации зависит от факторов: 1) степени перенасыщения р-ра; 2)температура; 3)интенсивность перемешивания; 4)содержание примеси. Создание необходимого для кристаллизации перенасыщения р-ра обеспечивает след основными приемами: 1)охлажден горючих насыщ-х р-ов; 2)удаление частей растворителя путем выпаривания (изотермическая); 3)их комбинаций (вакуум – кристаллизация, кристал. с испаряющим растворителем в воздухе или другого газа-носителя); 4)кристаллизация высаливания (введение в р-р в-в, понижающих растворимость соли); 5) вымораживание (охлажден р-ов до отриц темпер с выделением кристаллов соли или их концентрировании удалением части растворителя в виде льда) или за счет хим растворения, обеспечивающие перенасыщение р-ра; 6)высокотемпературная кристаллизация, обеспечив-ся возможность получения кристаллогидратов с минимальным содержанием кристаллизационной влаги.