Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Методы переработки бытовых и промышленных отходов. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 23 / 133 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

материалов, определение направлений наиболее эффективных

пользования возможно только

особенностей происхождения, техногенеза и т.д. Одним

эффективных направлений использования подобного сырья

промышленность строительных материалов. Однако на пути

генных отходов

промышленном производстве имеется ряд трудностей, преодоление

которых возможно только при решении основного

направленного формирования

отходов по методам

технологий переработки и ис

и повсеместного использования техно

материаловедения – техногенного сырья и готовой продукции на их основе.

Рис. 6. Классификация газообразных

обезвреживания и переработки

отходов по методам обезвреживания

Рис. 7. Классификация жидких

Рис. 8. Классификация твердых

и переработки

Для наиболее полной характеристики рассматриваемых отходов, как вторичных материальных ресурсов (ВМР), необходимой для организации учёта их образования, хранения, использования их целесообразно группировать с учётом следующих признаков:

• Тип промышленности (химическая, металлургическая);

• Под отрасль промышленности, в которой могут потребляться

или образуются отходы (производство резиновых изделий, выплавка стали, добыча руды);

• Процессы, при проведении которых образуются ВМР (добыча,

обогащение, переработка и т.д.);

• Физико-химические свойства отходов;

• Объём образовавшихся отходов;

• Содержание ценных компонентов в отходах;

• Стоимостные показатели;

• Возможность использования отходов (наличие надёжных

способов переработки, а также оборудования);

• Транспортабельность отходов;

• Воздействие на окружающую среду.

Особенно актуальным в последнее время становится проблема перемещения отходов между странами. В 1992 г. организация экономического сотрудничества и развития(ОЭСР) издало правила для регулирования торговли отходами между странами - членами ОЭСР. В соответствии с этими правилами опасные отходы подразделяются на 3 списка. «Красный список» включает отходы, которые всеми признаны опасными (полихлорированныебифенилы, хлорированные диоксины и т.д.). Они регулируются Базельской конвенцией. «Желтый список» («янтарный») включает менее опасные отходы, такие как фенол, отслужившие свой срок свинцовые аккумуляторные батареи и т.д. Эти отходы регулируются в меньшей степени. В «Зеленый список» входят отходы, предназначенные для рециклизации (свинец, кадмий, отходы пластмассы, изношенные шины, зола с угольных ТЭС и т.д.). Эти отходы считаются неопасными при перевозках и экспортируются (импортируются) без каких-либо ограничений.

2 МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ

2.1 Методы переработки и использования попутнодобываемых материалов

Попутно-добываемые материалы образуются при добыче различного рода сырья. К ним относятся – вскрышные породы при открытой добыче и отходы проходки при шахтной добыче. В этой области проводятся комплексные исследования по использованию таких материалов в качестве сырья для производства строительных материалов.

Эти исследования показали возможность использования для производства щебня таких материалов как гранит, песчаники, окисленные кварциты, глинистые и кристаллические сланцы и т.д., применяемые в качестве заполнителей при производстве бетонов. Причем, при подборе этих материалов для производства бетонов необходимо учитывать не только их влияние на физико-механические свойства бетонов (плотность и прочность), но и возможную коррозию в щелочной и других средах.

Пески Лебединского и Стойленского месторождений Белгородской области могут быть использованы для производства стекловолокна, стеклоизделий различного назначения, ситаллов, а также в качестве мелкого заполнителя при производстве различных видов бетонов. Из общей массы вскрыши добыча песков составляет около 2 млн. тонн в год. Отличительной особенностью песков является их мелкозернистая структура, что в производстве строительных материалов требует добавления укрупняющей добавки. Разработаны составы плотных силикатных строительных материалов с использованием вскрышных песков и отходов дробления кристаллических сланцев Лебедин6ского горнообогатительного комбината (ЛГОК) в качестве укрупняющей добавки. Активная поверхность отсева в сочетании с его химическими свойствами обеспечивают повышенные прочностные показатели и соответствие других строительно-технических свойств кирпича требованиям ГОСТа.

Кристаллические сланцы, запасы которых ≈ 590 млн. м попутная добыча на одном Лебединском ГОКе составляет ≈ 1 млн. м3в год, могут быть использованы для производства керамзита (быстрый нагрев с плавлением и газовыделением) и автоклавных материалов.

Вскрышные карбонатные породы (мел, мергель) могут использоваться для производства извести, мела, цемента. Отходы дробления мергеля могут использоваться как заполнители в бетоны.

Железосодержащие вскрышные породы являются отходами горнодобывающей промышленности и в настоящее время находятся в

,плюс

отвалах в значительных количествах. Многие исследования показали, что свойства портландцементного клинкера при введении в его состав железосодержащих материалов улучшаются. По сравнению с портландцементом железо-шлаковый цемент (15% извести, 15% железосодержащих вскрышных пород или пиритных огарков, 70% шлака) отличается повышенной прочностью при разрыве (∼в 2 раза) и изгибе (∼ в 1,5 раза).

Железистые породы используются при производстве плотных и ячеистых силикатных бетонов на основе известковых вяжущих при автоклавной обработке.

Глинистые породы вскрыши являются ценным сырьем для производства строительной керамики и легких пористых материалов. Кроме того, исследованиями установлено, что железистая порода в смеси с известью при автоклавной обработке подвергается твердению и на ее основе могут быть изготовлены автоклавные бетоны. Так ячеистые силикатные бетоны, полученные на железистых породах, по прочности превышают обычные ячеистые бетоны на 20 – 30%.

Плотные силикатные бетоны на основе известково-железистого вяжущего (30% извести + 70% вскрышной железосодержащей породы и песка) также характеризуются повышенными прочностными характеристиками (до 65 МПа при ρ=2100 кг/м (75-150 циклов).

Горелые породы – это материал, образовавшийся в естественных условиях в результате самовозгорания углесодержащих пород: природные – если обжиг пустых пород происходил в недрах земли при подземных пожарах, и отвальные – если обжиг пустых пород происходил в результате окислительного самовозгорания после извлечения вместе с углем на поверхность, в отвалах или терриконах шахт и угольных разрезов. Для промышленности строительных материалов особый интерес представляют отвальные горелые породы, в большом объеме встречающиеся в угледобывающих районах.

Пустая порода, подаваемая на терриконики, обычно включает частицы угля, горючих сланцев, серы и ее соединений. Последние под действием влаги и кислорода воздуха самовозгораются при t=1200 0С, и пустая порода, неорганическая часть которой обычно состоит из глинистых, песчаных, углистых сланцев, подвергается естественному длительному обжигу.

Выгорание иногда сопровождается вспучиванием или прокаливанием породы, степень которых зависит от качества и количества угля и серы, находящихся в виде остатков в породе, зернистости пустой породы и от интенсивности и температуры

) и морозостойкостью

горения. Во всех случаях особые изменения претерпевают заключающиеся в пустых породах глинистые минералы: глинистые минералы частично или полностью дегидратируют, а зерна кварца разъедаются и диспергируются, переходя в растворимую активную кремнекислоту. Под действием высокой температуры активизируются также и железистые компоненты Fe факторы обуславливают высокую гидравлическую активность горелых пород. Для оценки гидравлической активности горелых пород предложен так называемый глинисто-железистый модуль, который зависит от содержания в горелой породе трех основных групп активных окислов:

Мг-ж = (Al2O3 + Fe2O3)/ SiO

М г-ж < 0,2 – малоактивные горелые породы,

М г-ж = 0,2 - 0,3 – умеренноактивные,

М г-ж = 0,3 - 0,45 – активные,

М г-ж> 0,45 – высокоактивные.

Горелые породы являются сырьевым материалом для производства автоклавных силикатных материалов.

Горелые породы терриконов представляют собой спекшиеся глыбы и песчано-щебеночную смесь с преобладающим содержанием щебня крупной фракции, количество песчаной части не превышает 20%. Исследованиями установлено, что в мелкой фракции горелых пород содержание серы иногда в 2,5 раза больше, чем в крупной фракции, также повышено содержание выгорающих частиц, что для бетонов автоклавного синтеза является вредным, поэтому необходимо обогащение породы. Рекомендуется двухступенчатая подготовка горелых пород для производства бетонов:

1) грохочение с размерами ячеек 5 мм, подрешетчатая фракция

выбрасывается в отвал;

2) фракция более 5 мм дробят в дробилках ударно-истирающего

действия и разделяют на песок и щебень.

Физико-механические свойства горелых пород.

Ср. плотность 2000 кг/м3

Пористость 9,7 – 20%

Предел прочности при сжатии щебня в цилиндре 40 – 80 МПа

Морозостойкость > 50 циклов.

2.2 Методы переработка и использование отходов обогащения руд

и Fe3O4. Все отмеченные

2O3

2.2.1 Переработка отходов обогащения железных руд

К отходам обогащения железных руд относятся, в первую очередь, хвосты, которые образуются при мокром и сухом магнитном обогащении руды. Использование этих отходов в производстве строительных материалов не более 18%. Остальная основная масса выбрасывается в хвостохранилища, которые занимают целые площади вблизи ГОКов. Исследования показали, что хвосты обогащения железных руд (ХОЖР) пригодны для производства бетона, строительных и штукатурных растворов, каменного литья и стекол. По внешнему виду ХОЖР– это песок железисто кварцевого состава с содержанием фракции менее 0,14мм – 86% - 88%; 0,14 – 3мм – 12-14% средняя насыпная плотность отходов 1300 кг/м из хвостохранилищ 1700 кг/м3. Содержание глинистых частиц не превышает 5%. Содержание общего железа до 20%, магнитного – 2,55%, SiO2 – 60-70% На двух ГОКах КМА –Губкинском (ЛГОК) и Чернянскомвыход ХОЖР составляет 60 млн.тонн/год. Эти отходы характеризуются следующим составом:

SiO2 –33 - 70%; Al2O3 – 1,8 - ,4%; Fe2O3-до 40%; CaO – 1,8-3%; MgO – 2,4 - 4,7%. Их можно использовать в качестве мелкого

заполнителя и кремнеземистого компонента вяжущего. Использование ХОЖР позволяет получить плотнее силикатные бетоны марок 400-700. Также бетоны характеризуются повышенной морозостойкостью (МРЗ), стойкостью к воздействию агрессивных сред, большим сопротивлением истиранию, и повышенной прочностью на изгиб.

Для получения силикатных стеновых блоков используют следующие составы: цемент: известь: ХОЖР как 1:1:0,3. путем совместного помола в шаровых мельницах до Sуд = 4000 см2/г.

ХОЖР используют и для камнелитых изделий. Разработаны составы и технологии изготовления каменных отливок. Литьем в подогреваемые песчано-глинистые формы получают плиточные изделия широкой номенклатуры. В металлических формах получают конуса гидроциклонов. Центробежным способом получают крупногабаритные каменные трубы диаметром 1,2м и длиной 1м, а также камнелитые вставки для футеровки трубопроводов.

Отходы обогащения сухой магнитной сепарации (СМС) железных руд характеризуются крупностью 0-10; 0-20; 0-40; 0-70 мм и представлены железистыми карбонатами и силикатами. Прочностные характеристики щебня, получаемого из отходов в СМС близки к характеристикам гранитного щебня характеризующиеся лучшим сцеплением с арматурой и повышенной коррозионной стойкостью к

(текущего выхода) и

агрессивным средам. Характеристики прочностного бетона в возрасте 28 суток выше, чем у бетона на гранитном щебне.

2.2.2 Переработка отходовобогащения руд цветных металлов

К числу отходов обогащения руд цветных металлов относятся отходы в виде хвостов флотационного и гравитационного обогащения руд. По зерновому составу хвосты флотации представляют собой мелкодисперсный материал, в котором содержание фракции менее 0,1 мм – 40 – 80 %, фракции > 0,15 мм –10 – 15%. Более крупные фракции содержат хвосты гравитационного обогащения:

0,1 мм –10 – 30%; более 0,15 – 50 – 80%.

Отходы обогащения медных, медно-никелевых и свинцовоцинковых руд

используются в качестве сырья для производства строительных материалов.

Технология переработки включает извлечение из хвостов обогащения пирита и пиритного концентрата. Оставшийся отход обезвоживают до влажности 12 – 16% и используют в качестве добавки при производстве силикатных облицовочных и стеновых материалов, стеклотары, и асфальтобетона. Предел прочности изделий

при введении хвостов обогащения 90% 300 кг/см . Плотный силикатный бетон марки 400 получают введением хвостов до 65%.

Кроме того хвосты обогащения медных, медно-никелевых и свинцово-цинковых руд можно использовать в качестве мелкого заполнителя в строительных растворах.

Отходы обогащения титановых руд содержат фракции: 0,24 – 0,16 мм – 62%; 0,16 – 0,128 – 20%, более 0,24 мм – 18%.

Химический состав: SiO

– 96 – 97%; Al2O3 – 0,8%; TiO2 – 0,6%;

Fe2O3 – 0,25%.

Основная область применения – стекольная промышленность. На основе титановых отходов синтезировано черное стекло (добавка в количестве 20%). Полученное стекло является технологичным, с высокими физико-механическими свойствами: плотность – 2600÷2700 кг/м3; высокая кислотоустойчивость и щелочноустойчивость.

Отход титаномагниевого производства – шлам с химическим составом: CaO – 30%, SiO2 – 4,4%, Fe2O3 – 8,8%, TiO2 – 4,2; Al2O3 – 11%, используются в качестве пластифицирующей добавки в строительных растворах.

Для получения раствора М – 100 расход материалов на 1м :

• портландцемента – 290 кг.

• песок – 1260 кг.

• шламовое тесто – 65 кг.

• вода – 290 л.

Физико-механические свойства раствора: подвижность – 10÷12 см; водоудерживающая способность – 28÷33%; ρ морозостойкость – 50 циклов. Растворы с использованием шламов обладают меньшей расслаиваемостью, улучшается перекачиваемость по трубопроводам, водопоглощение снижается до 5÷8%, повышение прочности в кладке на 20÷30%.

В числе отходов алюминиевой промышленности для производства строительных материалов наибольший интерес представляет нефелиновый шлам.

Химический состав: SiO2 – 27 – 29%; Ae2O3 – 2,5 – 4,6%; Fe2O3 – 3%; CaO – 52 – 55%; MgO до 3%.

Минералогический состав представлен в основном двухкальциевым силикатом 2CaO·SiO2– 80 – 90% (условное обозначение C2S).

Нефелиновый шлам получают следующим образом: попутный продукт переработки аппатит – нефелиновых руд спекают совместно с известняком с получением спека, состоящего из алюмината щелочных металлов, двухкальциевого силиката, феррита натрия. Полученный спек подвергают выщелачиванию, при котором алюминаты щелочных металлов переходят в раствор, феррит натрия гидролизуется с образованием NaОН и гидроксида железа, а двухкальциевый силикат осаждается и образует так называемый нефелиновый: (белитовый) шлам, который, отделив от раствора, проливают и направляют на цементные заводы.

Так из 4 тонн нефелинового концентрата и 15 тонн известняка получается 1 тонна глинозема, 1 тонна содопродуктов и 10 тонн цемента. Шлам содержит готовый: двухкальциевый силикат, входящий в состав клинкера, т.е., является полуфабрикатом цемента. При использовании нефелинового шлама в качестве сырья расход известняка сокращается на 50÷60%, производительность вращающихся печей повышается на 25÷30%, расход топлива снижается на 20÷25%.

Кроме того, нефелиновый шлам в производстве силикатного кирпича и изделий из плотного силикатного бетона заменяет известь, удельный расход шлама составляет 900÷1000 кг на 1 тысячу штук кирпича.

Технология производства силикатного кирпича с применением нефелинового шлама вместо извести включает размол сухого шлама

= 2000÷2150 кг/ м3;

ср

до остатка на сите 008 не более 15%, затем молотый материал в количестве 25% используется как вяжущее, а заполнителем служит немолотый шлам или кварцевый песок. Кирпич получается марок

125÷150.

Перспективным направлением использования нефелиновых шламов является изготовление асфальто-нефелиновых вяжущих. Эти вяжущие получают при активации нефелинового шлама фосфогипсом, прошедшим термообработку при температуре 400 в фосфоангидрит (в количестве 10%).Тонкость помола фосфоангидрита составляет при остатке на сите 008 – 7÷8%. Прочность такого вяжущего 32÷35 МПа.

2.3 Использование отходов добычи и обогащения углей

Отходы добычи и обогащения углей содержат в среднем 10÷20 % углерода и являются ценным органно-минеральным сырьем. Использование такого сырья позволит снизить затраты технологического топлива при выпуске стеновых керамических материалов и пористых заполнителей. Теплотворная способность отходов составляет 3300-12000 кДж/кг. Химический состав характеризуется наличием следующих окислов, масс. %: SiO2 – 51÷59;

Al2O3 – 16÷29; Fe2O3 – 2÷14; CaO – 2÷4,3; C – 10÷20; MgO – 0,6÷1,9.

Гранулометрический состав отходов гравитационного обогащения углей зависит от глубины обогащения исходного сырья. Содержание кусков более 100 мм – 1÷5 %; 100÷25 мм – 15÷50 %; меньше 4 мм – 1÷4%. Влажность не превышает 14 % и зависит от крупности материала.

Существенно выше дисперсность и влажность отходов флотации, содержащие частицы более 1 мм – 0,5÷5 %, менее 1 мм – 95÷99%. Отходы флотации представляют собой пульпу с содержанием твердой фазы не более 100÷200 г/л. После фильтрации таких пульп получают материал (в виде кека) влажностью 20÷25 %. В настоящее время эти отходы используются в производстве пористых заполнителей – аглопорита (рис. 9).

С и превращенным

<<< < Предыдущая 1 23 / 133 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]