Лекція № 10. Захист літосфери.

План

1. Методи переробки твердих відходів.

2. Механічна утилізація твердих відходів.

3. Механічно-термічна переробка твердих відходів.

4. Термічна обробка твердих відходів.

5. Збагачення твердих відходів.

6. Фізико-хімічне виділення компонентів за участі рідкої фази.

1. Методи переробки твердих відходів

Утилізація твердих відходів у більшості випадків приведе до необ­хідності або їх поділу на компоненти (у процесах очищення, збага­чення, витягу цінних речовин) з наступною переробкою сепарованих матеріалів різними методами, або додання їм визначеного виду, що забезпечує саму можливість утилізації відходів ВМР. Сукупність най­більш розповсюджених методів підготовки та переробки твердих від­ходів представлена на рис. 12.2

Природоохоронною є будь-яка діяльність, спрямована на збере­ження якості навколишнього середовища на рівні, що забезпечує стій­кість біосфери. Використання очисних споруд, навіть найефективніших, різко скорочує рівень забруднення навколишнього середовища, однак не розв’язує цієї проблеми повністю, оскільки в процесі функці­онування цих установок також утворює відходи, хоча і в меншому обсязі, але з підвищеною концентрацією шкідливих речовин. Для досягнення високих еколого- економічних результатів необхідно процес очищення шкідливих викидів сумістити з процесом утилізації влов­лених речовин, що зробить можливим об’єднання першого напрямку з другим - усунення причин забруднення. Реалізація цього напрямку вимагає розробки мало відхідних, а в перспективі і безвідхідних техно­логій виробництва, котрі дозволяли б комплексно використовувати вихідну сировину та утилізувати максимальну кількість шкідливих для біосфери речовин.

2. Механічна утилізація твердих відходів

Дроблення. Інтенсивність та ефективність більшості хімічних дифу­зійних і біохімічних процесів зростає зі зменшенням розмірів шматків (зерен) матеріалів, що переробляються. У цьому зв’язку власне техно­логічним операціям переробки твердих відходів звичайно передують операції зменшення розмірів їхніх шматків, що мають поряд з опера­ціями їхньої класифікації і сортування важливе самостійне значення в технології рекуперації твердих відходів [39].

Метод дроблення використовують для одержання з великих шмат­ків матеріалів, які переробляються, продуктів величиною переважно мм. Дроблення широко використовують при переробці відходів розкриття при відкритих розробках корисних копалин, відвальних шлаків металургійних підприємств, гумових технічних виробів, що вийшли з ужитку, відвалів галіту та фосфогіпсу, відходів деревини, деяких пластмас, будівельних та багатьох інших матеріалів. Як основні технологічні показники дроблення розглядають ступінь і енергоємність дроблення.

Для дроблення більшості видів твердих відходів застосовують ще- кові, конусні, валкові і роторні дробарки різних типів. Для поділу дуже великих агломератів відходів застосовують копрові механізми, механічні ножиці, дискові пилки, стрічкопильні верстати та деякі інші механізми і методи (наприклад, вибух). Вибір типу дробарки роблять з урахуванням міцності, пружності та величини матеріалу, який під­лягає переробці, а також необхідних розмірів шматків (зерен) продукту і необхідної продуктивності.

Технологія дроблення може бути організована з використанням відкритих циклів роботи дробарок, коли матеріал, що переробляється, проходить через дробарку тільки один раз, або замкнутих циклів з помолом, надрешітний продукт якого повертають у дробарку. Розповсюджений варіант схеми дроблення твердих відходів показано на рис. 12.3.

Здрібнювання. Метод здрібнювання застосовують при необхідності одержання з кускових відходів зернових та дрібнодисперсних фракцій розміром менше 5 мм. Процеси здрібнювання поширені в технології рекуперації твердих відходів при переробці відвалів розкриваючих порід, які добуваються відкритим способом, та шахтних розробок корисних копалин, будівельних конструкцій та виробів, деяких видів змішаного брухту виробів з чорних і кольорових металів, паливних і металургійних шлаків, відходів вуглезбагачення, деяких виробничих шламів та відпрацьованих пластмас, піритних недогарків, фосфогіпсу і ряду інших ВМР (вторинних матеріальних ресурсів).

Найбільш розповсюдженими агрегатами грубого та тонкого здріб­нювання при переробці твердих відходів є стрижневі, кульові та ножові млини, хоча в окремих випадках застосовують і інші механізми (дезінтегратори, дискові і кільцеві млини, бігуни, пневмопушки тощо.

Рисунок 12. 3 – Проста схема дроблення і подріблення відходів

Здріблювання деяких типів відпрацьованих пластмас і гумових тех­нічних виробів проводять при низьких температурах (кріогенне здріб­нювання).

Класифікація і сортування. Ці процеси використовують для розді­лення твердих відходів на фракції за грубістю. Вони включають методи просіювання кусків (зерен) матеріалу, який не переробляється, і їх розділення під дією гравітаційних - інерційних і гравітаційних - цент- робіжних сил. Ці методи широко застосовуються як самостійні та допоміжні при безпосередній утилізації та переробці більшості твердих відходів.

В тих випадках, коли класифікація має самостійне значення, тобто має на меті одержання тієї або іншої фракції матеріалу як готового продукту, її часто називають сортуванням. Просівання являє собою процес поділу на класи різних за розмірами шматків (зерен) матеріалу при його переміщенні на сотових поверхнях. Як поверхні викорис­товують колосникові решітки, штамповані сита, дротяні сітки і щілино­подібні сита, які виконані з різних металів, гуми, полімерних матеріалів і характеризуються перфорацією з отворами різної форми і розмірів. При просіванні використовують нерухомі колосникові, валкові, бара­банні, обертові, дугові, ударні, плоскі, які гойдаються, напіввібраційні (граційні), вібраційні з прямолінійними вібраціями (резонансні, само- балансові, з вібраторами, що самосинхронізуються) та з коловими або еліптичними вібраціями (інерційні з дебалансним вібратором, які само- центруються, електровібраційні) сіялки. При просіванні грудкуватих матеріалів деякі типи цих механізмів додатково обладнюють пристро­ями, що забезпечують ефективне проведення відповідних операцій.

Технологічно при виділенні більше двох класів матеріалу, що пере­робляється, просівання може здійснюватися різними варіантами (рис.12.4), кожний з яких має очевидні переваги та недоліки, що стосуються інтенсивності зносу перфорованих поверхонь, зручності їхнього ре­монту або заміни і спостереження за їхнім станом, ефективності про­цесу та компактності установки.

Серед застосовуваних для поділу твердих матеріалів у вигляді пульп класифікаторів грубої (чашкові, рейкові, спіральні) та тонкої (гідро­циклони, відстійні центрифуги, конуси, пірамідальні відстійники й ін.) класифікації найбільше поширені гідроциклони та спіральні класи­фікатори з незануреною та зануреною спіралями. Перші з них вико­ристовують для одержання грубих зливів розмірами від 0,2 до 0,5 мм (іноді до 1 мм), другі - для одержання тонких зливів (80-90 % класу — 0,074 мм). Обидва типи характеризуються діаметром спіралі та дов­жиною оповитого нею жолоба.