3. Механо-термічна переробка твердих відходів

Грудкування. Поряд з перерахованими вище методами зменшення розмірів кускових матеріалів і їхнього поділу на класи грубості в практиці рекупераційної технології твердих відходів велике поширення мають методи, пов’язані з вирішенням завдань укрупнення дрібно­дисперсних частинок ВМР, що мають як самостійне, так і допоміжне значення і різні технології укрупнення: гранулювання, таблеткування, брикетування та високотемпературні агломерації. їх використовують при переробці в будівельні матеріали ряду компонентів відвальних порід видобутку багатьох корисних копалин, хвостів збагачення вугіл­ля та попелу - виносу ТЕС, у процесах утилізації фосфогіпсу в сільсько­му господарстві і цементній промисловості, при підготовці до перепла- ву дрібнокускових та дисперсних відходів чорних та кольорових мета­лів, у процесах утилізації пластмас, саж, пилу та дерев’яних дрібних відходів, при обробці жужільних розплавів у металургійних вироб­ництвах та електротермофосфорному виробництві й у багатьох інших процесах утилізації і переробки ВМР [37].

Гранулювання. Методи гранулювання охоплюють велику групу про­цесів формування агрегатів звичайно кулястої або (рідше) циліндричної форми з порошків, паст, розплавів або розчинів матеріалів, що пере­робляються. Ці процеси полягають у різних прийомах обробки мате­ріалів.

Гранулювання порошкоподібних матеріалів скочуванням найчас­тіше проводять у ротаційних (барабанних, тарілчастих, відцентрових, лопатевих) та вібраційних грануляторах різних конструкцій. Продук­тивність цих апаратів і характеристики гранулятів, які обертаються залежать від властивостей вихідних матеріалів, а також від тех по логічних (витрати порошків та з’єднуючих, співвідношення ретурп затравки та порошку, температурного режиму) та конструктивній (геометричних розмірів апаратів, режиму їхньої роботи: частоти обор тання, коефіцієнта заповнення, кута нахилу) факторів.

Барабанні гранулятори, які одержали велике застосування на при к тиці, часто забезпечують різними пристроями для інтенсифікації про­цесів, запобігання адгезії липких порошків на робочих поверхнях, сортування гранул за розмірами. Вони характеризуються великою продуктивністю (до 70 т/год, іноді більше), відносною простотою конструкції, надійністю в роботі і порівняно невисокими питомими енерговитратами. Однак барабанні гранулятори не забезпечують мож­ливості одержання гранулята вузького фракційного складу, контролю і керування відповідними процесами. Для одержання гранулята, близь­кого за сполукою до монодисперсного, використовують тарілчасті (дискові) гранулятори окутування, що забезпечують можливість досить легкого керування процесом.

Існує багато конструкцій тарілчастих грануляторів, що розрізняють­ся розмірами, наявністю або відсутністю, а також формою і розташу­ванням окремих конструктивних елементів. Звичайно використовують тарілки (чаші, диски) діаметром 1-6 м з висотою борта до 0,6 м.

Технологічні схеми грануляційних установок розрізняються в основ­ному відсутністю або використанням ретурних потоків. Кратність ос­танніх (відношення маси повернення до маси виведеного готового про­дукту) може змінюватися в межах 0,5-15 та визначається в основному вологовмістом гранулюючих матеріалів та виходом дрібних фракцій. Кратність циркуляції істотно впливає на економіку процесу гранулю­вання. Деякі типові схеми гранулювання представлені на рис. 12.5.

Рис. 12.5. Типові схеми (а-в) гранулювання порошкових матеріалів:

1 - пристрій просіювання; 2 - дробарка; 3 - охолоджувач; 4 - сушарка;

5 - опудрювач; БГ - барабанний гранулятор; ТГ - тарілчастий гранулятор; ШГ - шнековий гранулятор; БШГ - баштовий гранулятор;

ГКШ - гранулятор киплячого шару; БГС - барабанний гранулятор- сушарка; ВГ - валковий гранулятор; Р - розчин або суспензія;

М - порошкоподібний матеріал; Д - дрібна фракція просівання; Пр - продукт

Брикетування. Методи брикетування знаходять широке застосуван­ня в практиці утилізації твердих відходів як підготовчих (з метою додавання відходам компактності, що забезпечує кращі умови тран­спортування, збереження, а часто і саму можливість переробки) та самостійних (виготовлення товарних продуктів) операцій.

Брикетування дисперсних матеріалів проводять без з’єднуючих при стисканні пресувань, що перевищують 80 МПа та з добавками спо­лучних при тисках, звичайно обмежених 15-25 МПа. На процес брике- тування дисперсних матеріалів істотно впливають сполука, вологість та грубість матеріалу, температура, питомий тиск та тривалість пре­сування. Необхідний питомий тиск пресування звичайно зворотно залежний від вологості матеріалу. Перед брикетуванням матеріал під­дають просіванню (класифікації), дробленню (при необхідності), сушін­ню, охолодженню й іншим підготовчим операціям.

У практиці брикетування твердих відходів використовують різні пресові механізми. При брикетуванні дисперсних матеріалів найбільше поширення одержали штемпельні (тиск пресування 100-120 МПа), вальцьові та кільцеві (200 МПа) преси різних конструкцій.

Високотемпературна агломерація. Цей метод використовують при переробці пилу, окалин, шламів та дрібних часток рудної сировини п металургійних виробництвах піритних недогарків та інших дисперсних залізовмісних відходів. Для проведення агломерації на основі таких ВМР готують шихту, що містить тверде паливо (коксовий пил 6-7 % за масою) та інші компоненти (концентрат, руда, флюси). Усереднену і зволожену до 5-8 % шихту розміщують у вигляді шару певної висоти. Це забезпечує оптимальну газопроникність шихти, яка розміщена на ґратах випалювальних вагонеток (палет) агломераційної машини, що рухають шари зворотного агломерату грубістю 12-18 мм, запобігаючи спіканню шихти з матеріалом візка і пропалюванню ґрат. Запалювання та нагрівання шихти забезпечують просочування через її шар продуктів спалювання газоподібного або рідкого палива та повітря. Процес спікання мінеральних компонентів шихти відбувається при горінні її твердого палива (1100-1600 °С). Агломераційні гази видаляють під розрідженням 7-10 кПа.

Спечений агломерат дроблять до грубості 100-150 мм у валкових зубцюватих дробарках, продукт дроблення просівають, а відтак охо­лоджують. Просів просівання фракцій 8 мм, вихід якого становить 30-35 %, повертають на агломерацію.

У практиці високотемпературної агломерації поширені конвеєрні машини з верхнім запалюванням шихти продуктивністю 400- 500 т/год. їхнім недоліком є одержання великих обсягів розбавлених забруднюючими компонентами (СО, S0₂, NО) агломераційних газів. Агломераційні машини з нижнім запалюванням дозволяють значною мірою уникнути цього недоліку.