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 2 3 4 5 6 78 / 138 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

удельные выбросы сероводорода составляют 0,2-2 кг/т перерабатываемого шлакового расплава и являются источником загрязнения окружающей среды.

Под первичной переработкой шлаков подразумевается уборка шлаков от плавильных агрегатов и все последующие операции термического и механического воздействия на расплав шлаков при его охлаждении и затвердевании.

Известные способы первичной переработки не гарантируют получение наиболее эффективных свойств шлаков, однако оказывают влияние на их проявление. Считается, что наиболее перспективным направлением является припечнаяшлакопереработка с корректировкой свойств расплавов в специальных агрегатах – миксерах с последующей стабилизацией необходимого качества шлаков за счет управления процессом кристаллизации. Использование в технологии первичной переработки шлаков способа термодробления (интенсивное охлаждение водой) приводит к стабилизации в шлаках гидровлически активных фаз. Вместе с этим происходит стабилизация стекловидной и мелкокристаллической фазы, которая обладает высокой поверхностной твердостью и абразивностью. Основной операцией при переработки распадающихся металлургических шлаков является разделение их на силикатную и металлическую составляющие. Для этого используются гравитационно-инерционные или гравитационноцентробежные классификаторы, а также воздушно-проходные и воздушно-замкнутые сепараторы. В этих агрегатах под воздействием центробежных и гравитационных сил и направленных потоков воздуха происходит разделение металла по крупности и плотности. Тонкие, легкие фракции выводятся из аппаратов по системе пневмотранспорта подаются в силосные склады. Крупные и тяжелые частицы подвергаются фракционированию с попутным извлечением металла с помощью магнитных сепараторов. В последнее время в технологических схемах переработки распадающихся шлаков нашли применение воздушные классификаторы для извлечения немагнитных и слабомагнитных металлических включений.

2.9.5.1 Переработка доменных шлаков

Доменный шлак перерабатывают либо в жидком состоянии на специальных установках с применением воды, пара или воздуха, либо в твердом. В настоящие время определились два направления в переработки доменных шлаков.

Первое -массовая переработка с получением шлакоемких, но менее эффективных в экономическом отношении материалов:

гранулированного шлака, шлаковой пемзы, щебня. Такая переработка имеет большое значение, поскольку при этом решается вопрос максимального использования металлургических шлаков с получением металлов, необходимых для различных отраслей народного хозяйства.

Второе направление производство менее шлакоемких, но более ценных металлов: шлаковой ваты и изделий из нее шлакового литья, шлакометаллов. Из большого числа способов грануляции практическое применение имеют только два: -гидрожелобный и барабанный. Все способы можно объединить в три группы: мокрая, полусухая и сухая грануляция. При мокрой грануляции шлак сливают в бассейны с водой или в наклонный желоб, примыкающий к бассейну: влажность продукта составляет 25-30%.

Полусухой способ грануляции, заключающийся в воздействии на расплав ограниченного количества воды. Гранулированный шлак в процессе вылеживания на складе может быть частично обезвожены до содержания влаги в нем до 10-15%. Способы полусухой грануляции в свою очередь подразделяются в зависимости от применяемого оборудования на гидрожелобный, барабанный, гидроударный. При сухой грануляции для охлаждения и дробления расплава подают столько воды, чтобы она полностью испарилась. Сухая грануляция возможна и без подачи воды в расплав. Различают несколько способов сухой грануляции: центробежный, валковый, барабанный, вододутьевой.

Для получения гранулированного шлака наиболее эффективным считается гидрожелобный. Он дает возможность регулировать режим охлаждения расплава и получать продукт с низкой влажностью ~ 10%.

Рис. 16. Схема гидрожелобной грануляции

1 – оборотная вода, 2 – транспортное полотно, 3 – шлаковый ковш, 4 – лоток,

5 – желоб, 6 – водяное сопло, 7 – водяной насос, 9 – грейферный ковш.

Типовая установка (рис.16) содержит гидрожелобные агрегаты, крановую эстакаду, систему оборотного водоснабжения и склад готовой продукции.

Недостатками гидрожелобной грануляции это - загрязнения воздушного и водного бассейнов парогазовыми выбросами и загрязнения грунтовых вод. Зимой происходит смерзание гранул шлаков при транспортировке из-за его влажности. При барабанном способе (рис. 17), грануляция шлака происходит на грануляционном барабане, куда одновременно подается вода под давлением 0,2-0,5 МПа в количестве 0,8-1 м3/т. Лопастные барабаны разбивают шлак на мелкие частицы, которые охлаждаются водой, а во время полета – атмосферным воздухом.

Рис. 17. Схема барабанной установки грануляции шлаков

1 – шлаковый ковш, 2 – лоток, 3 – желоб, 4 – барабан, 5 – мостовой

кран, 6 – грейферный ковш, 7 – дренаж, 8 – дренажный канал,

9 – транспорт для готовой продукции.

Недостатки барабанных установок – расплав в полете по воздуху успевает частично закристаллизоваться, что приведет к ухудшению качества шлака, износ барабанов, выброс вредных соединений; часто происходят хлопки и взрывы при попадании в грануляционный аппарат металла (чугуна) и шлаковых корок.

Грануляция в бассейнах – самый простой способ и имеет существенные недостатки. При сливе в бассейн с последующей выемкой шлак обладает высокой влажностью, процесс сопровождается с большим количеством выделения пара и образованием паровой прослойки между водой и шлаком.

Переработка доменного шлака с получением пемзы по важности является вторым видом после грануляции. Вспучивание шлакового расплава достигается машинами центробежного действия в струйных аппаратах и механическими способами. Распространение получили

следующие способы производства пемзы: траншейно-брызгальный, бассейновый, вододутьевой. Самый простой и надежный в эксплуатации является траншейно-брызгальный способ, когда шлаковый расплав по мере слива в траншею пронизывается водяными струями, подаваемыми через брызгала под давлением 0,6 МПа. После застывания слой поливают водой и сверху подают новую порцию шлака с образованием пирога высотой 3-3,5 м. Вспучивание и кристаллизация шлака происходит в траншеи при толщине слоя 100300 мм в течении 1,5-2 часа. Пемзу разрабатывают экскаватором и подают в дробильно-сортировочное отделение с двукратной магнитной сепарацией и отправляют на склад.

При бассейновом способе вспучивание происходит в опрокидном бассейне, через дно которого подаются струи воды, пронизывающие расплав. Вспучивание происходит в течении 6-8 минут. За это время вспученная масса кристаллизуется, и после этого опрокидывается в приямок, где вылеживается в течении 3 часов. После этого направление в дробильно-сортировочное отделение и на склад. При вододутьевом способе дробления расплава осуществляется струей увлажненного воздуха. Недостаток – необходимость регулировки струи шлакового расплава в узких пределах и длительность (до 20 минут) слива шлака из ковша. Технология получения щебня из жидких доменных шлаков заключается в послойном (8-10 см ) сливе шлака в траншею с охлажденной водой каждого слоя. Залитый в траншею шлак выдерживают для окончательной кристаллизации, после чего разрабатываются эскалатором, и подается в систему дробления и сортировки.

Перспективным направлением использования шлаковых расплавов является производство литых изделий. При этом получают изделия, не уступающие железобетонным, а по некоторым показателям (износ, жаростойкость) даже превосходят их. Процесс изготовления заключается в заполнении форм шлаковым расплавом и медленном охлаждении превращения в прочный металл заданных размеров.

Производство шлакоситалов.

Шлакоситалы это стеклокристаллические материалы, имеющие тонкодисперсную кристаллическую структуру. Величина кристаллов 0,1-3 Мкм и содержание их в 1 мм заключается в подготовке шихты и подачи ее в стекловаренную печь непрерывного действия, варке стекла, формовке с последующей кристаллизацией изделия.

109 -1012 штук. Технология

2.9.5.2 Переработка сталеплавильных шлаков

Первичная переработка состоит из операций транспортировки шлаков в ковшах от сталеплавильных агрегатов, их кантовки, дробления, отбора скрапа и отправки на дальнейшую переработку.

Вторичной переработкой, осуществляемой на специальных установках предусматривается механическое дробление и измельчение шлака, дополнительная сепарация и получение фракционированного щебня или муки. Извлечение металла производится электромагнитными шайбами или на магнитных шкивах.

Переработка мартеновских шлаков сводится к грубому дроблению их в шлаковой траншее с частичным охлаждением водой, отбору крупного скрапа магнитными шайбами и подача на сепарацию.

Дробление слоя застывшего шлака может осуществляться в траншеях с помощью «шар-бабы», или термодробления, когда расплав заливают струями воды и шлак растрескивается. металлические скардовины забирают магнитными шайбами, а шлак подают на механическое дробление и магнитную сепарацию (рис. 18).

Рис. 18. Схема переработки мартеновских шлаков

1 – шлаковая чаша, 2 – магнитная шайба, 3 – грейферный ковш,

4 – трубопровод для охлаждающей воды, 5 – колосниковый грохот,

6 – ленточный конвейер, 7 – дробилка, 8 – магнитный сепаратор.

Для вторичной переработки распадающихся сталеплавильных шлаков применяется способ пневматической классификации в горизонтальных и вертикальных потоках воздуха. При горизонтальном

потоке материал проходит через камеру, снабженную бункерами для улавливания частиц различных фракций. Мелкая фракция улавливается в циклоне (рис. 19).

Рис. 19. Схема вторичной переработки распадающихся сталеплавильных

шлаков

2.10 Методы переработки твердых бытовых отходов

ТБО – являются крупнотоннажными отходами, представляющими собой смесь различных по физическому состоянию, крупности и свойствам органических и неорганических компонентов сложного морфологического состава: бумага, стекло, керамика, металл, пластмасса, древесина, строительный и домовой мусор, пищевые отходы.

Содержание ТБО:

• Бумага, картон – 12-38%;

• Пищевые и растительные отходы – 20-45%;

• Чёрные металлы – 3-5%;

• Цветные металлы – 05-08%;

• Текстиль – 4-7%;

• Стекло – 4-8%;

• Пластмассы – 2-6,5%;

• Кожа, резина – 0,3-3,5%;

• Древесина – 0,9-3%;

• Керамика, камни – 0,8-3%.

Складирование ТБО на полигонах является наиболее простым и дешёвым способом обращения с ними. Его реализация требует

ежегодно 0,5-0,6 га новых земельных площадей на каждые 100 тысяч жителей.

Переработка ТБО на мусороперерабатывающих заводах (МПЗ) является экологически целесообразным и экономически выгодным, т.к. предусматривает получение вторичной продукции.

2.10.1 Компостирование ТБО

Таблица 3

Отходы, подвергающиеся компостированию

Особенности ТБО по отношению к компостированию Предпочтительные Растительные остатки, пищевые отходы,

бумажные отходы, санитарно-гигиенические материалы

Обычные Отходы животного происхождения, древесные

отходы, отработанный ил

Непоощряемые Отходы пригодные к переработке во вторичное

сырьё, инертные к компостированию

Непригодные Металлы, опасные отходы, медицинские отходы

Вид отходов

Компостирование – биологический метод обезвреживания ТБО. Иногда его называют биотермическим методом.

Методы компостирования:

• Компостирование в буртах без принудительной аэрации;

• Компостирование в буртах с принудительной аэрацией;

• Компостирование в установках с контролируемыми

условиями (вращающиеся бочки, горизонтальные или вертикальные силосные башни и т.д.);

• Смешанные системы.

Стоимость компостирования связана с применениями специальной техники и может быть значительной.

Сущность метода компостирования.

В толще слоя отходов развиваются теплолюбивые микроорганизмы, в результате чего происходит разогрев материала до

600С. При этом погибают болезнетворные и патогенные

микроорганизмы. Разложение твёрдых органических соединений в ТБО происходит до получения относительно стабильного материала, подобного гумусу. Механизм основных реакций компостирования такой же, как при разложении любых органических веществ.

При компостировании более сложные соединения разлагаются и переходят в более простые. К основным химическим показателям,

характеризующим мусор как материал для компостирования, получения биотоплива и органических удобрений, относится содержание органического вещества, зольность, содержание общего азота, кальция, углерода.

Разрабатываются и сооружаются мусороперерабатывающие заводы, которые работают по схеме из трёх этапов:

1) Приём и предварительная подготовка мусора;

2) Собственно биотермический процесс обезвреживания и

компостирования;

3) Обработка компоста.

Приём и предварительная подготовка включает приёмный бункер, питатели, транспортеры, магнитные сепараторы. Процесс биотермического обезвреживания и компостирования происходит во вращающихся барабанах. Оборудование для обработки компоста состоит из контрольного грохота, магнитного сепаратора и дробильного оборудования для измельчения балласта, и площадки для дозревания компоста. Имеется оборудование для взвешивания поступающего мусора (для вед. учёта) и для мойки мусоровозов.

Переработка мусора должна сочетаться с выпуском продукции, безопасной в эпидемиологическом отношении. Компост, получаемый в результате биотермического обезвреживания ТБО не должен быть использован в сельском и лесном хозяйствах, так как содержит примеси тяжёлых металлов, которые через с/х продукцию могут попасть в организм человека. Допускается несистематически применять в городских скверах и парках.

Недостаток – необходимость складирования компоста и обезвреживания некомпостируемой части мусора, которая может сжигаться, подвергаться пиролизу или вывозу на полигоны.

Для переработки разбавленных органических промышленных отходов используют биологические способы. Обычно используют окисление в аэротенках, биофильтрах, биологических прудах (аэробное обезвреживание). Недостаток – образование большого количества избыточного ила (1-1,5 кг на кг орг.в-в.). Исключить эти недостатки обеспечивает анаэробная обработка сточных вод методом метанового сбраживания, при котором уменьшается объём осадка и получают ценное органическое топливо – метан.

В РФ интенсивные анаэробные технологии пока не используются, хотя методы генной инженерии позволяют получать штаммы, способные обезвреживать экологически опасные органические вещества и другие материалы.

2.10.2 Термические методы переработки ТБО

Термические методы применяются при переработке и утилизации ТБО. В зависимости от температуры процесса все методы термической переработки ТБО можно разделить на 2 большие группы: процессы переработки при температурах ниже температуры плавления шлака и процессы переработки при температурах выше температуры плавления шлака. В свою очередь, по принципиальному характеру процесса каждую из этих групп подразделяют на три подгруппы, которые классифицируют по процессам переработки отходов.

Процессы переработки при температурах ниже температуры плавления шлака:

1. Слоевое сжигание с принудительным перемешиванием

материала, производится:

- на переталкивающих решетках;

- на валковых решетках;

- во вращающихся барабанных печах.

2. Сжигание в кипящем слое производится:

- в стационарном кипящем слое;

- в вихревом кипящем слое;

- в циркулирующем кипящем слое.

3. Сжигание-газификация в плотном слое кускового материала

без принудительного перемещения и перемешивания материала, производится

- паровоздушной газификацией (разработан институтом

химической физики РАН в Черноголовке)

Процессы переработки при температурах выше температуры плавления шлака:

1. Сжигание в слое шлакового расплава, производится:

- с использованием обогащенного кислородом дутья (процесс

Ванюкова);

- с использованием в качестве дутья природного газа (фьюминг-

процесс);

- с использованием электрошлакового расплава.

2. Сжигание в плотном слое кускового материала и шлаковом

расплаве без принудительного перемешивания и перемещения материала, производится:

- в доменных печах (шахтных) с использованием подогретого до

1000С воздуха.

3. Комбинированные процессы, производятся:

- пиролиз-сжиганием пирогаза и отсепарированного углеродного

остатка с использованием необогащенного дутья (процесс Сименса);

- пиролиз-газификацией с получением синтез-газа при

совместной термообработке пирогаза, отсепарированного от металлов углеродистого остатка и минеральных компонентов с использованием обогащенного кислородом дутья (процесс Noell);

- пиролиз-газификацией путем получения синтез-газа при совместной термообработке пирогаза, углеродистого остатка и минеральной фракции с использованием обогащенного кислородом дутья (процесс Термоселект).

Термические методы переработки ТБО при температурах ниже температуры плавления шлака, т.е. менее 1300 часто. Наиболее распространено слоевое сжигание с принудительным перемешиванием и перемещением материала.

2.10.2.1 Процессы переработки при температурах ниже

температуры плавления шлака

При слоевом сжигании все поступающие отходы подвергают сжиганию без какой-либо их предварительной подготовки или обработки. При этом возможно получение тепловой и электрической энергии. Недостаток - образование продуктов сгорания, содержащих вредные соединения, что требует высокоэффективных и дорогостоящих устройств для очистки отходящих газов. Процесс горения протекает в две стадии: в твердой фазе (на колосниковой решетке) и в объеме топочного пространства. Колосниковая решетка обладает шурующей способностью, обеспечивающей расшлаковку спекающихся частей слоя горящих отходов, их аэрацию и повышение КПД топки, способствует образованию минимального количества летучей золы в отходящих газах и максимальному сгоранию всех компонентов, в т.ч. трудносгораемых Должна обладать отсутствием чувствительности к легкоплавким металлическим составляющим (олово, алюминий). Для обеспечения таких требований существуют три типа решеток: поступательно-переталкивающие, обратнопереталкивающие и решетки валкового типа.

Переталкивающие колосниковые решетки обеспечивают движение ТБО вдоль решеток. В результате перемешивания быстро и медленно горящих частей отходов достигается сравнительно равномерное их выгорание. Этот эффект еще больше повышается путем установки последовательно нескольких ступеней решеток (каскадное расположение). Но при этом при пересыпании одной на другую решетку возрастает вынос твердых частиц вместе газами.

На валковых колосниковых решетках отходы перемещаются за счет вращения отдельных валков.

С, применяют наиболее

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 138 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]