Металлургическая переработка отходов производства и потребления

Предложено много способов сортировки лома и отходов с помощью электрических методов: измерения электрического потенциала, измерения ЭДС испытываемого сплава и медного электрода, измерения электропроводности наведенного тока и др. Эти способы не получили широкого распространения, так как требуют специальных образцов из испытуемого сплава и позволяют определять лишь 2–3 сплава.

Для видовой сортировки сырья применяют сортировочные столы

иконвейеры, первые – при периодическом процессе, вторые – при непрерывной сортировке (конвейерная линия). Конвейер может быть ленточным или пластинчатым. Скорость движения конвейера – 0,06–0,02 м/с. Производительность стола составляет 20 т/ч, конвейера – 5–10 т/ч. За столом стоят от 3 до 5 сортировщиков, на конвейере зона обслуживания одним сортировщиком составляет 2,5–3,0 м.

Рассортированный материал лотком перегружается в приемные короба. Норма выработки одного рабочего при сортировке лома

иотходов класса А составляет 0,06–0,346 т/ч.

2.6.Сортировкапо крупности, магнитной восприимчивости

иплотности

Сортировка по крупности производится с целью выделения из лома и отходов мелких или крупных фракций, в том числе негабарита. Разделение по крупности в общей схеме первичной переработки имеет основное или вспомогательное назначение, ведется оно в неподвижных или подвижных грохотах.

Грохочение бывает сухим или мокрым. Мокрое применяется для выделения мелких фракций. Оно всегда эффективнее сухого, если выделяется подрешетный продукт размером менее 5 мм.

Подвижные грохоты делятся на плоскокачающиеся, барабанные и инерционные. Грохоты выбираются с учетом свойств обрабатываемого сырья и требований к качеству продуктов грохочения. Неподвижные грохоты применяются для отделения материала менее 50 мм. К ним относятся колосниковые грохоты, горизонтальные решетки. При грохочении кускового материала грохоты устанавливаются под углом не менее 35°, а для материала плоской формы или для влажной мелочи – не менее 50°. Эффективность грохочения этого типа грохотов не превышает 65 % [2].

60

Барабанные грохоты – перфорированные цилиндрические или конические вращающиеся барабаны диаметром до 2,7 м и длиной до 12 м. Они имеют несколько сит, расположенных последовательно или параллельно (с разными диаметрами). Для сбора подрешетного продукта снизу грохота устанавливается наклонный поддон. Для мокрого грохочения внутри барабана имеются брызгала. Разгрузка материала происходит за счет наклона оси грохота. Перемещению материала в барабане способствуют лопасти, закрепленные на его внутренней поверхности.

Барабанные грохоты применяются для крупного и среднего грохочения с отсевом в подрешетный продукт фракций не менее 25 мм. Угол наклона барабана – 2–8°, скорость вращения – 11–15 об/мин.

В плоскокачающихся грохотах сито совершает возвратно-посту- пательные движения, и кроме того, на него действуют прерывистые толчки, способствующие разрыхлению материала и перемещению его вдоль грохота к разгрузке. Производительность грохота достигает 5 т/ч по медной стружке и 1,5 т/ч – по алюминиевой. Крупность исходного материала не должна превышать 100 мм, минимальная крупность отсева составляет 3 мм.

Вибрационные грохоты широко применяются в переработке вторичного сырья и представлены большим разнообразием конструкций и типоразмеров, имеют широкий диапазон производительности, крупности исходного и подрешетного продуктов. По способу обеспечения колебательных движений сита грохоты делят на инерционные, самобалансовые и резонансные [16].

Инерционный грохот состоит из короба в котором вращается вал с дебалансами. В коробе расположено одно или два сита с мини-

мальным размером отверстий нижнего сита 2 2 мм, а верхнего – 24 24 мм. Корпус грохота закреплен на пружинных подвесках. В зависимости от крупности материала амплитуда колебаний грохота регулируется изменением эксцентричности расположения дебаланса. Эффективность грохочения составляет 75–80 %.

Самобалансные грохоты применяют для обезвоживания продуктов обогащения, отделения суспензии и отмывки утяжелителя (при сортировке в тяжелых средах). Короб с ситами подвешен на пружинных опорах и рессорах. С коробом жестко связан самобалансовый вибратор. Колебание короба происходит за счет силы инерции,

61

возникающей при вращении вала вибратора с эксцентрично закрепленными грузами. Транспортировка и разгрузка материала обеспечивается наклоном грохота на угол до 8°.

Резонансные грохоты используют для грохочения любого вида лома с размерами кусков до 300 мм, а также для обезвоживания кусковых материалов и шлаков. Грохот представляет собой колебательную систему из двух масс – короба и подвижной рамы, соединенных упругими связями (рессоры и пружинные опоры). Шатун привода резиновыми элементами упруго соединен с коробом. Колебания короба совершаются благодаря периодически изменяющейся силе упругости резиновых элементов, частота вынужденных колебании близка к резонансной. Грохоты этого типа высокопроизводительны, надежны в работе, требуют небольшого расхода энергии.

Сортировке с применением электромагнитной сепарации подвергают стружку, лом к отходы крупностью до 540 мм, шлаки, отсевы, пылевидные отходы, дробленные кабели, аккумуляторный лом, высечку, штамповку и др. Цель этой операции заключается в выделении из вторичного сырья ферромагнитных предметов и деталей с большим количеством железных приделок. Полнота отделения ферромагнитных включений определяется крупностью кусков сырья, толщиной слоя сырья, его насыпным весом, засоренностью, напряженностью магнитного поля и скоростью перемещения в нем сепарируемого материала [16].

Наиболее часто при обработке лома и отходов цветных металлов применяют электромагнитные подвесные железоотделители типа ЭПР-8О, ЗПР-120, электромагнитные шкивы ШЭ-650, ШЭ-1000, электромагнитные сепараторы.

Подвесные сепараторы предназначены для извлечения ферромагнитных включений из потока движущегося по конвейеру сырья. Сепаратор устанавливают вдоль или поперек оси конвейера. Железосодержащие предметы притягиваются электромагнитом к ленте разгрузочного устройства и выносятся в сторону для разгрузки. Процесс выделения из сырья магнитной фракции осуществляется непрерывно, разгрузка ленты сепаратора может быть непрерывной или производиться по мере накопления на ней магнитного материала. Ферромагнитные детали размером менее 5 мм и массой менее 0,08 кг подвесными сепараторами не извлекаются.

62

Сепаратор ЭПР-120 имеет ленту шириной до 1200 мм, скорость движения ленты достигает 2 м/с. Сепаратор устанавливают над конвейером на расстоянии 280–450 мм. Масса извлекаемых деталей не превышает 20 кг. Напряженность магнитного поля на ленте конвейера составляет 100–150 кА/м.

Электромагнитные шкивы используют для извлечения ферромагнитных включений из потока сыпучих либо кусковых немагнитных материалов. Электромагнитные шкивы состоят из стальных дисков-полюсов с закрепленными на них катушками. Такие шкивы устанавливают в качестве приводных барабанов ленточных конвейеров. При движении конвейера ферромагнитные предметы притягиваются к ленте и освобождаются на том участке, где лента отделяется от шкива. Немагнитные предметы сбрасываются с конвейера. Оптимальной скоростью конвейера является 1,25–2,0 м/с. Крупность сепарируемого материала и толщина его слоя на конвейере не должна превышать 150 мм.

Электромагнитные шкивы используют на ленточных конвейерах сортировочных линий, установках обезжиривания и сушки стружки и других сыпучих материалов.

Кроме описанных железоотделителей для выделения ферромагнитных включений из вторичного сырья применяются другие сепараторы.

Сортировка лома и отходов цветных металлов по плотности проводится в тяжелых средах [3]. Тонкоизмельченный утяжелитель перемешивают с водой для образования суспензии, в которой компоненты с малой плотностью всплывают, а тяжелые тонут. В качестве утяжелителя применяют ферросилиций (сплав железа и кремния), галенит, магнетит, шлам свинцовых отработанных аккумуляторов. Наиболее распространен ферросилиций (плотность – 6400–7000 кг/м3).

Для приготовления суспензии с плотностью 2000–3200 кг/м3 содержание кремния составляет 10–20 %. При более высоком его содержании ухудшаются магнитные свойства ферросилиция и затрудняется его регенерация. При более низком содержании кремния ферросилиций плохо дробится и способен окисляться.

Для изготовления тонкого порошка ферросилиций измельчают до крупности 0,15 мм. При этом образуются частицы неправильной формы, что увеличивает вязкость суспензии при повышенной плотности. Лучшая форма ферросилиция – форма шара. Из него можно

63

получить суспензию с плотностью до 3800 кг/м3 с низкой вязкостью, и кроме того, он хорошо отмывается и регенерируется с небольшими потерями.

Разделению в тяжелых суспензиях подвергают лом и отходы алюминия и его сплавов, лом свинцовых аккумуляторов. Регенерацию утяжелителя проводят на грохоте с помощью магнитных сепараторов. Основное технологическое оборудование разделения в тяжелых суспензиях: колесные тяжелосредные сепараторы и тяжелосредные вихревые циклоны.

Колесный тяжелосредный сепаратор CK-I2 используется для классификации дробленого алюминиевого лома по группам марок сплавов, а также других материалов. Крупность лома – 10–300 мм. Лом вместе с суспензией поступает в ванну сепаратора, состоящую из двух отделений, соединенных в нижней части. Одно отделение служит для классификации материала, другое – для размещения элеваторного колеса, разгружающего потонувшую фракцию. При выгрузке происходит разделение на две фракции. Легкая фракция всплывает, тяжелая – тонет и совместно с суспензией подается к разгрузочному концу барабана (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Сепаратор СК-12:

1 – ванна; 2 – элеваторное колесо; 3 – перфорированные черпаки; 4 – скрепковый механизм

Для разделения лома свинцовых аккумуляторов крупностью 10 мм от органической массы применяются тяжелосредные цикло-

ны (рис. 2.10).

64

2.7. Разделка лома: резка, дробление и измельчение. Пакетирование и брикетирование

Разделка лома производится с целью удаления приделок из черных металлов и неметаллических материалов, разделения механически связанных деталей из различных металлов и сплавов, а также уменьшения размеров лома до величины, удобной при выполнении последующих операций. Разделку демонтажом проводят в редких случаях, когда необходимо извлечь из лома ценные детали и изделия: шариковые подшипники, крепежные детали. Обычно ее ведут методами разрушения: резкой, рубкой, разбивкой.

К операциям разделки относятся резка, дробление и измельчение, пакетирование и брикетирование, операции по обработке электромоторов, кабелей, аккумуляторных батарей, радиаторов, артиллерийских гильз и других видов вторичного сырья.

Для разделки крупногабаритного лома и отходов, а также приведения сырья в габаритное состояние применяют резку ручным, огневым и механическим способами. Ручная резка с использованием ножовок применяется крайне редко, поскольку производительность ее весьма низкая. Распространение получила огневая резка, принцип которой заключается в последовательном прогреве металла по линии реза, при этом металл сгорает в струе кислорода. Скорость огневой резки тем выше, чем ниже теплопроводность металла. Способ наиболее пригоден для резки стальных узлов и деталей. Огневую резку проводят горелкой-резаком, к которой подается кислород и жидкое или газообразное топливо [15].

Существенным недостатком огневой резки являются значительные потери металлов в результате его сгорания и окисления. Поэтому при большом объеме разделки лома и отходов более рациональна механическая резка. Небольшие куски лома и отходов режут с помощью аллигаторных ножниц, имеющих литую станину, на которой расположен неподвижный нож. Длина ножа этого типа ножниц – 600 мм. Для резки лома больших поперечных сечений применяют гидравлические (гильотинные) ножницы с усилием резания 3150, 6300 и 10 000 кН. Ножницы включают узел собственно ножниц с режущим и сжимающий устройством, узел подающего устройства с загрузочным бункером, коробом и толкателем, узел гидропривода и системы управления. Гильотинные ножницы H-2338

66

имеют максимальный ход ножа 950 мм (число ходов ножа – 3–4 в минуту) и обеспечивают производительность 10–15 т/ч.

Дроблению и измельчению подвергают легковесный негабаритный лом, кабельный лом и проводники тока, статорные обмотки, корпуса электродвигателей, свинцовые аккумуляторы, стружку, пакетированные цветные металлы.

Взависимости от размеров дробленого продукта различают дробилки крупного (250–300 мм), среднего (25–30 мм) и мелкого дробления (до 3 мм). Дробильно-размольные аппараты могут быть общего назначения и специализированные. К первой группе относятся копровые установки, щековые, молотковые и роторные дробилки. Для тонкого измельчения применяют мельницы, роторные измельчители, бегуны [2].

Специализированными аппаратами являются пакетораздирочные

ибанкоразрывные машины, стружкодробилки, галтовочно-обдироч- ные барабаны.

Копровые установки используют для разделки крупногабаритного литейного лома, они могут быть стационарными или передвижными. Копровая разбивка – механизированная переработка лома, осуществляемая дроблением его падающим стальным телом – копровой бабой. Масса бабы копра составляет 750–3000 кг, максимальный размер кусков в исходном материале – 1500–2000 мм, в дробленом – 500–300 мм. Производительность копровых установок по алюминию достигает 1 т/ч, по цинку – 2,0 т/ч.

Щековые дробилки применяют для среднего и мелкого дробления шлаков, аккумуляторного лома. Степень дробления в щековых дробилках равна 3–5. Они отличаются надежностью в работе и простотой в эксплуатации.

Кабель, проводники тока, автомобильные аккумуляторы, литейные алюминиевые сплавы и другие материалы раздавливают с помощью дробилок ударного действия – молотковых и роторных [4].

Вмолотковых дробилках дробление осуществляется молотками, шарнирно закрепленными на вращающемся роторе; сила дробящего удара тем больше, чем больше масса молотка и чем выше скорость вращения ротора. В роторных дробилках дробящим телом являются била, жестко закрепленные на вращающемся роторе со скоростью 1000 об/мин. Крупность загружаемых кусков – 200 мм. Молотковые

ироторные дробилки имеют высокую производительность, боль-

67

шую степень дробления (до 50). Производительность и качество дробления определяется типом разгрузочной решетки, размерами ее отверстий и расстоянием между молотками (билами) и решеткой. Это расстояние регулируют в зависимости от вида материала, подвергаемого дроблению. При дроблении кабеля оно составляет 15–30 мм, проводников тока – 2–3 мм, литейного лома – 35–45 мм.

В ряде случаев возникает необходимость подвергать материал мелкому дроблению или измельчению. Эту операцию проводят при разделке автомобильных аккумуляторов, проводников тока, шлаков

ит. п. Помимо молотковых и роторных дробилок для этой цели используют измельчители типа ИПР, а также стержневые и шаровые мельницы, бегуны. Измельчители типа ИПР применяют для измельчения автомобильных аккумуляторов и проводников тока перед пневматической или электростатической сепарацией сырья [2].

Измельчитель ИПР-450 М состоит из камеры резания, станины, загрузочной и разгрузочной решеток, привода и вентиляционной системы. На корпусе измельчителя расположены неподвижные ножи. В камере резания вращается ротор с закрепленными на нем ножами. Зазор резания между ножами корпуса и ротора регулируется

впределах 0,3–0,4 мм. Крупность исходного материала – 300 мм, производительность измельчителя при переработке автомобильных аккумуляторов составляет 1500–2000 кг/ч, при переработке проводников тока – 400–450 кг/ч.

Стержневые и шаровые мельницы, бегуны предназначены для сухого или мокрого помола неметаллического сырья (шлаков, футеровочных материалов и др.).

Пакетирование имеет цель уплотнить легковесные неплотные лом и отходы с получением пакетов определенной массы, размеров

икрупности.

Плотный материал удобнее загружать в металлургические агрегаты, их плавка сопровождается меньшими потерями металлов, снижаются расходы на транспортировку сырья. Пакетированию подвергают разделанный на куски лом, радиаторы, обрезь, отходы прутков, труб, кабельный лом, статорные обмотки, бытовой лом и др. Плотность получаемых пакетов определяется величиной прессового усилия и толщиной прессуемого материала. Для алюминия она со-

ставляет 1400–2400, а для меди – 2000–4500 кг/см3.

68

При выборе размеров и конструкции пакет-пресса учитывают марку сплавов и толщину металла в изделиях. В зависимости от усилия прессования гидравлические пакет-прессы делят на прессы малой мощности с усилием прессования до 2500 кН, средней – 2500–5000 кН и большей мощности – более 5000 кН.

Любой пакет-пресс состоит из загрузочного короба с механизмом подачи сырья, станины с камерой прессования и механизмом выгрузки, гидравлической системы. Передвижной пакет-пресс малой мощности Б-132 имеет номинальное рабочее давление прессования 1000 кН и обеспечивает прессование пакетов размером 300 400 650 мм и массой 40–50 кг по алюминию и 75–80 кг – по меди. Производительность пресса – 30 пакетов в час. Схема пресса показана на рис. 2.11.

Рис. 2.11. Схема прессования на пакет-прессе Б-132:

а – загрузка; б – прессование; в, г – пакетирование; д – выталкивание; 1 – загрузочный короб; 2 – пресс-камера; 3 – крышка пресс-камеры; 4, 5, 6, 7 – гидроцилиндры

Из загрузочного короба 1 с помощью гидроцилиндра сырье подается в пресс-камеру (а). Пресс-камера 2 закрывается крышкой 3,

69