9. Цель обогащения перерабатываемых отходов. Сущность технологических процессов промывки и флотации.

Промывка. Для разрушения и удаления глинистых, песчаных и других минеральных, а также органических примесей твердых отходов часто используют процессы их промывки (отмывки), которые проводят в промывочных машинах разнообразной конструкции (гидромониторы, барабанные грохоты, бутары, вращающиеся скрубберы, корытные мойки, аппараты автоклавного и других типов).

В качестве промывочного агента наиболее часто используют воду (в ряде случаев с добавками ПАВ), иногда применяют острый пар и различные растворители.

Флотация. Наиболее распространена пенная флотация с использованием механических и пнемомеханических машин. Недостатком пенной флотации является высокая стоимость и низкая производительность.

Флотация заключается в поднятии твердой гидрофобной частицы прилипшими пузырьками воздуха. Возникает верхний пенный слой с высокой концентрацией целевых частиц.

Возможность образования флотационного комплекса “частица-пузырек”, скорость процесса и прочность связи зависят от природы этих частиц и характера взаимодействия жидкой фазы с поверхностью частиц.

Вероятность прилипания пузырька зависит от смачиваемости, на величину которой влияют адсорбционные явления, присутствие ПАВ, электролитов и др. В качестве агентов-собирателей частиц применяют масла, жирные кислоты и их соли, меркаптаны.

Флотационное разделение:

-Механическое разделение диспергированным воздухом,

-Подача воздуха через пористые материалы (простота конструкции и низкие энергозатраты, НО: частое засорение, трудность подбора материала с одинаковыми отверстиями для образования мелких и равных по размеру пузырьков)

-Выделение газов из раствора

-Электрофлотация

Химическая флотация характеризуется добавлением веществ, которые вызывают химические реакции с выделяемыми газами. Здесь большой расход реагентов.

Биологическая флотация применяется при очистке осадков бытовых СВ. Осадок подогревают паром и выдерживают несколько суток. В ходе деятельности микроорганизмов выделяются пузырьки газа, который уносят частицы осадка в темный слой, где они уплотняются и обезвоживаются (снижение влажности на 80проц).

Ионная флотация (для извлечения металлов при низкой их исходной концентрации) характеризуется тем, что в суспензию вводят воздух, разбивая на пузырьки, и собиратель частиц ПАВ. Собиратель образует в воде ионы с зарядом, противоположным заряду извлекаемых частиц. Ионы собирателя и частицы загрязнений вместе с пузырьками выносятся в пену, после обработки которой извлекают частицы удаляемого вещества.

10. Цель обогащения перерабатываемых отходов. Сущность технологических процессов обогащения, основанных на магнитных и электрических методах.

Магнитные методы.

Такой вид обогащения применяют для отделения парамагнитных (слабомагнитных) и ферромагнитных (сильно) смесей твердых материалов от диамагнитных составляющих.

Сильномагнитными свойствами обладают соединения железа (магнетит); слабомагнитные – оксиды и карбонаты Fe, Mn, Cr и некоторых редких Ме.

Изменение траектории частиц в магнитном поле зависит от удельной магнитной восприимчивости вещества, напряженности магнитного поля и размеров частиц. При проведении процесса следует учитывать способность намагничивания. Слабомагнитные материалы обогащают в сильных м.п. и наоборот.

М.п. промышленных сепараторов бывают постоянными и переменными, комбинированные применяются реже. Процесс намагничивания сильномагнитного вещества, помещенного в магнитное поле с увеличивающейся напряженностью, выражается кривой, выходящей из начала координат. При устранении поля такое вещество сохраняет часть магнитных свойств в виде остаточной индукции (для B=0 создают поле противоположной напряженности).

Подлежащие магнитной сепарации материалы подвергают предварительной обработке: дробление, измельчение, грохочение, удаление шлама. Проводят сухим способом (материалы крупностью 3-50мм) и мокрым (меньше 3). Технология зависит от состава материала и типа используемого сепаратора.

Сепараторы снабжены:

-многополюсные открытые или закрытые магнитные системы (различные типы м.п)

-способы подачи материала и транспорта продуктов обогащения (барабанные, валковые, дисковые, ленточные, роликовые, шкивные)

-эвакуация магнитных компонентов

Производительность сепаратора: Q=qnL (по сухому исходному питанию). q – удельная производительность, n – число барабанов, L – рабочая длина барабанов.

Удаляемые из м.п. зерна из-за остаточной намагниченности агломерируются, поэтому проводят многократное перемагничивание материалов в переменном поле. В процессах переработки твердых отходов находят широкое применение электромагнитные способы и железоотделители (для извлечения железных деталей из измельченных разрыхленных намагниченных материалов).

Гравитационные методы (инерционные методы, основанные на различных плотностях компонентов, их упругих свойствах, и коэффициентов трения).

Электрические методы.

Основано на различии электрофизических свойств материалов и включает сепарацию в электростатическом поле, поле короткого разряда, коронно-электростатическом поле, трибоадгезионную сепарацию.

Трибология – наука о трении и износе. Трибоэлектричество – возникновение электрического заряда при трении. Трибоадгезионная сепарация основана на различии в адгезии к поверхности наэлектризованных частиц. Температура процесса сепарации влияет на силу адгезии. Также действует сила тяжести и центробежные силы, которые повышают эффективность разделения.

В однородном электрическом поле на частицу действует кулоновская сила F (зависит от напряженности и заряда). В неоднородном – кулоновская и пандеромоторная сила (обусловлена различием диэлектрической проницаемости среды и частицы и зависит от градиента поля dE/dx размера частицы и диэлектрической проницаемости).

Частицы: проводники, полупроводники, диэлектрики.

При контакте частиц обогащаемого материала с поверхностью заряженного металлического электрода у частиц возникает одноименный с этим электродом заряд, который зависит от электропроводности частиц: электропроводные приобретают значительный заряд и отталкиваются, а частицы диэлектриков сохраняют свои траектории.

При небольшой разнице в электропроводности применяют электризацию трением путем интенсивного перемешивания у поверхности вибролотка. Наэлектризованные частицы в э.п. изменяют свои траектории. Сепарация в поле коронного разряда основана на ионизации пересекающих это поле частиц и на различии интенсивности передачи приобретенного заряда частицами проводников, п/п и диэлектриков на осадительный электрод.

Электрические сепараторы:

-по характеру э.п. (электростатические и коронные)

-по электризации (контактная и трибоэлектризация)

-по конструкции рабочих органов (барабанные, ленточные, лотковые, пластинчатые, полочные и др.)

Наиболее эффективен процесс сепарации для частиц менее 5 мм.