книги / Переработка отходов производства и потребления

Для тонкого измельчения используются бисерные, шаровые, струйные, вибрационные, центробежные, коллоидные мельницы и дезинтеграторы. Бисерные мельницы применяют для непрерывного измельчения материалов в жидкой среде. В качестве мелющих тел используют стеклянный, керамический или стальной бисер - ша­ рики диаметром 0,3 - 10 мм. Загрузка мелющих тел достигает 85% объема камеры. Размольный аппарат бисерной мельницы представляет собой камеру с охлаждающей рубашкой, в которой вращается вал с насаженными на него дисками (ротор). Исходный материал в виде суспензии подается в камеру под давлением, где дробится и истирается при соударении с мелющими телами. Объем камеры выпускаемых бисерных мельниц может составлять от 0,15 до .1000 л. Производительность бисерных мельниц достигает 4 м / ч.

Барабанные шаровые мельницы для тонкого измельчения по своей конструкции аналогичны устройствам для крупного дробле­ ния. По своей производительности они могут различаться на пять порядков: от нескольких килограммов до нескольких сотен тонн в час. Такие мельницы в зависимости от конструкции могут рабо­ тать в непрерывном и периодическом режимах и использоваться для сухого и мокрого помола. Размер частиц исходного материала составляет 1 - 5 0 мм, а измельченного продукта 5 - 4 0 мкм. Оте­ чественная промышленность выпускает для тонкого помола шаро­ вые барабанные мельницы модели ШБМ, шаровые мельницы с разгрузкой через решетку МШР и шаровые мельницы с централь­ ным сливом МШЦ в большой номенклатуре типоразмеров. Загруз­ ка измельчающих стальных шаров диаметром 30 - 125 мм состав­ ляет 4 0 - 45% объема камеры.

Помол в струйных мельницах осуществляется при соударении частиц материалов, происходящем при турбулентном движении га­ зового потока, в котором они диспергированы. Струйные мельницы представляют собой размольную камеру, снабженную загрузочной воронкой с эжектором. Подаваемый в камеру на измельчение про­ дукт попадает под мощные струи сжатого воздуха, движущегося со сверхзвуковой скоростью, в результате чего частицы соударяются и истираются друг о друга и о стенки камеры. Камера на выходе снабжена классификатором, в результате чего измельченный до нужного состояния продукт выносится из нее, а остальной Матери­ ал продолжает измельчаться. Размер частиц исходного материала - до 250 мкм, а готового продукта 2 - 3 мкм. Производительность отечественных струйных мельниц - от 0,5 до 1000 кг/ч. За рубе­ жом выпускаются струйные мельницы и с более высокой произво­ дительностью - до 10 т/ч.

Вибрационные мельницы по конструкции и принципу действия не отличаются от вибрационных дробилок, имеют те же достоинст­ ва - высокую производительность, низкую энергоемкость и другие. Объем размольной камеры отечественных вибромельниц марки СВМ может составлять от 0,05 до 700 л, а производительность - до 8 т/ч измельченного продукта.

Дезинтеграторы позволяют измельчать материалы практически любого вида: металлы, органические продукты, пластмассы, резину и др. С их помощью можно производить разволокнение волокни­ стых материалов, в т.ч. композиционных. Размер частиц измельча­ емого материала может составлять от 2 - 5 до 20 - 50 мм. Измель­ чение материалов в дезинтеграторе происходит при очень высоких скоростях рабочего инструмента - до 300 м/с, а производитель­ ность дезинтеграторов достигает 80 т/ч. Отечественная промыш­ ленность выпускает дезинтеграторные установки, характеристики которых приведены в табл. 6.10.

Для разделения твердых отходов на фракции по размерам ис­ пользуют грохочение (рассев) под действием гравитационно-инер­ ционных и гравитационно-центробежных сил. Грохочением назы­ вается процесс разделения на классы по размерам кусков (зерен) материала при его перемещении на ячеистых поверхностях. В ка­ честве последних используют колосниковые решетки, штампован­ ные решета, сетки и щелевидные сита, выполненные из металлов и полимерных материалов и характеризующиеся формой и разме­ рами ячеек. Грохочение широко применяют при утилизации и пе­ реработке подавляющего большинства твердых отходор. В тех слу­ чаях, когда грохочение используется для получения той или иной фракции материала в качестве готового продукта, его часто назы­ вают сортировкой.

Таблица 6.10

Последовательный ряд размеров отверстий сит, применяемых для грохочения, называется шкалой классификации. Отношение размеров отверстий смежных сит называется модулем шкалы. Для сит крупного и среднего грохочения модуль чаще равен 2, при этом шкала классификации равна, например, 50, 25, 12, 6, 3 мм. В ситах мелкого грохочения применяют модуль V7 г 1,41.

При грохочении смесь зерен отходов разделяется на две фрак­ ции: надрешетный продукт, состоящий из зерен с размером больше отверстий рассеивающей поверхности, и подрешетный продукт, зерна которого прошли через отверстия. Грохочение осуществляет­ ся с помощью грохотов. Разделение материалов на грохоте стано­ вится возможным благодаря колебательным движениям ячеистых поверхностей, в результате которых разделяемые материалы встряхиваются и зерна с размером меньше размера отверстия про­ ходят сквозь него.

Продукт, прошедший через отверстия данного сита, но остав­ шийся на следующем сите шкалы, называют классом крупности или фракцией. В технике применяют два способа обозначения классов: от - до и минус - плюс. Более широкое распространение получил второй способ. Например, класс крупности -40 +20 мм оз­ начает, что крупность материала >20, но < 40 мм.

Классификация грохочения проводится по крупности просеива­ емого материала и по размеру отверстия просеивающей поверхно­ сти (табл. 6.11)

Грохоты различаются геометрической формой, характером дви­ жения просеивающей поверхности, ее расположением относитель­ но горизонтальной плоскости и другими признаками. Просеиваю­ щая поверхность грохота может быть плоской, цилиндрической и вогнутой. В соответствии с этим бывают грохоты плоские, барабан­ ные и дуговые. По расположению просеивающей поверхности от­ носительно горизонтальной плоскости грохоты бывают горизон­ тальные и наклонные.

По характеру движения просеивающей поверхности грохоты подразделяются на неподвижные, подвижные с круговым движени­ ем и подвижные с прямолинейным движением. Все это предопреде­ ляет большое разнообразие просеивающих аппаратов.

Для грохочения используют неподвижные колосниковые, вал­ ковые, барабанные вращающиеся, дуговые, ударные, плоские кача­ ющиеся, гирационные, вибрационные с прямолинейными вибраци­ ями (резонансные, самобалансные, с самосинхронизирующимися вибраторами) и с круговыми или эллиптическими вибрациями (инерционные с дебалансным вибратором, самоцентрирующиеся, электровибрационные) грохоты. При грохочении комкующихся ма­ териалов некоторые типы этих механизмов снабжают дополнитель­ ными устройствами, обеспечивающими эффективное разделение фракций.

Наиболее широко для рассеивания различных зернистых мате­ риалов, в том числе и отходов, используют вибрационные грохоты с круговым движением просеивающей поверхности. Такие грохоты характеризуются простотой конструкции и регулировки, надежно­ стью в эксплуатации и универсальностью. Вибрационные грохоты изготавливаются в подвесном и опорном исполнениях. Более удоб­ ны в работе опорные грохоты.

Виброгрохоты отличаются наличием вибрационного возбудите­ ля. В большинстве конструкций используют центробежные (дебалансные) вибровозбудители с вращающейся неуравновешенной массой (инерционным элементом). Существуют также грохоты с

электромагнитным вибровозбудителем, в которых колебания гене­ рируются за счет воздействия переменного магнитного поля на ферромагнитные тела. Классификационными признаками вибро­ грохотов являются динамические, технологические и конструкци­ онные (количество просеивающих поверхностей).

Подавляющее большинство выпускаемых виброгрохотов - это одномассные зарезонансные (при зарезонансном режиме частота вынужденных колебаний превышает частоту собственных колеба­ ний грохота) аппараты с дебалансным вибровозбудителем, которые согласно стандарту подразделяются на три типа: Л, С и Т.

Грохоты типа Л (легкие) предназначены для грохочения сыпу­ чих материалов с насыпной плотностью до 1,4 т/м3; грохоты типа С (средние) - для грохочения материалов с насыпной плотностью до 1,8 т/м3 и грохоты типа Т (тяжелы^) - для грохочения матери­ алов с насыпной плотностью до 2,8 т/м3.

Технические характеристики инерционных наклонных грохотов приведены в табл. 6.12 и 6.13.

На рис. 6.7 показан легкий инерционный грохот марки ГИЛ43.

Рис. 6.7. Легкий инерционный грохот ГИЛ43:

1 - короб; 2 - пружинные амортизаторы; 3 - электродвигатель; 4 —рама; 5 - инер­ ционный вибровозбудитель

Тонкое грохочение осуществляют на поверхностях из полиуре­ тана, резины, синтетических тканей (сеток из полимерных моно­ нитей). Для тонкого грохочения разработаны специальные вибро­ грохоты моделей СНВ и ТНВ с просеивающей поверхностью из полиамидной сетки, грохоты моделей Гр299 и ГП-0,75 с полиуре­ тановыми ситами и другие.

Технология измельчения и классификация отходов по крупно­ сти может быть организована с использованием либо открытых циклов работы измельчителей, когда перерабатываемый материал проходит через дробилку только один раз, либо замкнутых циклов с грохотом, надрешетный продукт которого возвращают в дробил­ ку. Некоторые распространенные варианты схем измельчения и классификации твердых отходов представлены на рис. 6.9.

Рис. 6.9. Некоторые схемы дробления и классификации отходов по крупности:

а - одностадийная с открытым циклом; б - одностадийная с проверочным грохоче­ нием; в - одностадийная с открытым циклом и предварительным грохочением; г - одностадийная с предварительным и проверочным грохочением

При выделении трех и более классов перерабатываемого мате­ риала возможно различное технологическое оформление процесса грохочения (рис. 6.10). Каждая из этих схем имеет свои преиму­ щества и недостатки, касающиеся интенсивности износа ячеистых поверхностей, удобства ремонта и наблюдения за их состоянием, эффективности процесса и компактности установки.

I Исходный.

M Q jn eptttt/1

Оmeet

Рис. 6.10. Схемы выделения материалов различных классов при грохочении:

а - от крупного к мелкому; б - от мелкого к крупному; в - комбинированным способом

Качество грохочения определяется интенсивностью динамиче­ ского режима колебаний грохота, ударной нагрузкой на просеива­ ющую поверхность, видом и конструктивными параметрами про­ сеивающей поверхности.

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

где а и v - содержание нижнего класса соответственно в исход­ ном материале и подрешетном продукте, %.

Расчет грохотов достаточно прост и описан в специальной ли­ тературе.

6.2. Агрегирование отходов

Наряду с методами уменьшения размеров кусковых материалов и их разделения на классы крупности при переработке твердых от­ ходов большое распространение имеют методы, связанные с укруп­ нением мелкодисперсных частиц, имеющие как самостоятельное, так и вспомогательное значение и объединяющие различные при­ емы гранулирования, таблетирования, брикетирования и высоко­ температурной агломерации. Их используют при переработке ком­ понентов отвальных пород, получаемых в процессе добычи полез­ ных ископаемых, хвостов обогащения углей и золы - уноса ТЭС, в процессах утилизации фосфогипса, при подготовке к переплаву мелкокусковых и дисперсных отходов черных и цветных металлов, в процессах утилизации пластмасс, саж, пылей и древесной мело­ чи, при обработке шлаковых расплавов в металлургических произ­ водствах и во многих других процессах утилизации и переработки BMP.

Гранулирование. Методы гранулирования охватывают большую группу процессов формирования агрегатов, обычно сферической или цилиндрической формы, из порошков, паст или расплавов пе­ рерабатываемых материалов. Эти процессы основаны на различных приемах обработки материалов.

Гранулирование порошкообразных материалов окатыванием наиболее часто проводят в ротационных (барабанных, тарельча­ тых, центробежных, лопастных) и вибрационных грануляторах различных конструкций. Производительность этих аппаратов и ха­ рактеристики получаемых гранул зависят от свойств исходных ма­ териалов, а также от технологических параметров (расхода порош­ ков и связующих, соотношения ретура - затравки и порошка, тем­ пературного режима, частоты вращения, коэффициента заполне­ ния аппарата) и конструктивных факторов (геометрических разме­ ров аппарата, угла наклона и др.).