Конструктивные схемы процессов дробления, измельчения, классификации и сортировки твердых отходов.

Дробление - это процесс уменьшения размеров кусков материала разрушением их под действием внешних сил.

Дробление является одной из вспомогательных операций, применя­емых при переработке отходов.Целесообразность включения операций дробления в технологичес­кие схемы переработки ТБО определяется в основном требованиями к крупности материала соответствующих переделов переработки - обога­тительного, термического, биотермического, других переделов, а также необходимостью освобождения отходов от упаковки перед сепарацией ТБО (например, если сбор и доставка ТБО на сортировку осуществля­ется в полиэтиленовых мешках).Основной принцип реализации на практике дробления техногенно­го сырья может быть заимствован из опыта обогащения полезных иско­паемых - «не дробить ничего лишнего». Это означает, что дроблению следует подвергать не все исходные ТБО, а лишь их фракцию, не удов­летворяющую по крупности требованиям последующего передела. В частности, исходя из условий сортировки, легкообогатимой является фракция -250 мм (-300 мм), поэтому дробить следует лишь крупнокус­ковую фракцию, выход которой относительно небольшой.Дробление производится в специальных машинах - дробилках - методами раздавливания, раскалывания, истирания, удара, разрывания или их сочетанием; кроме того, в некоторых дробилках на куски мате­риала воздействуют изгибающие силы

Выбор способа дробления зависит от физических свойств дробимо­го материала и крупности исходного материала.

Для очень твердых материалов наиболее рационально дробление ударом или раздавливанием, для вязких - раздавливанием или ударом в соединении с истиранием. Хрупкие материалы дробят способом раска­лывания, волокнистые материалы типа текстиля - разрыванием.

Физическая сущность процессов дробления и измельчения одинако­ва, в результате дробления образуется преимущественно кусковой про­дукт, в результате измельчения — в основном порошкообразная масса.Для дробления первичного сырья (руд и горных пород) в основном применяют дробилки двух типов - щековые и конусные; ограниченно применяются валковые и молотковые дробилки. Щековые дробилки применяются также для дробления бетонных и железобетонных отхо­дов (образующихся, например, при сносе старых зданий).В щековой дробилке дробление производится путем раздавливания дробимых кусков между вертикальной и наклонной плоскостями (ще­ками). Материал загружается в приемное отверстие между щеками. По мере уменьшения размеров куски опускаются вниз к выходной щели.

Весьма эффективны для дробления материалов повышенной проч­ности (в том числе техногенного сырья, включая отходы железобетона и другие строительные отходы, отходы футеровки термического оборудо­вания, металлургические шлаки, отходы керамики и пр.) вибрационные щековые дробилки типа ВЩД, созданные в АО «Механобр-техника» (Санкт-Петербург).

Крупность дробленого продукта в вибрационной щековой дробилке снижается в два раза по сравнению с обычной при одинаковой производительности.

Щековая дробилка типа ЩДП 1 - неподвижная щека; 2 - подвижная щека; 3 - шатун; 4 —распорные плиты

Вибрационная щековая дробилка типа ВЩД 1 -торсины; 2 –щека; - 3 -мягкие пружины –; 4 – корпус; 5 – вибровозбудители Дробилка типа ВЩД отличается простотой конструкции (рис.4) Дробление материала осуществляется между двумя щеками, под­вешенными к корпусу на торсионах. Щеки совершают синхронные колебания (частота 800-1500 в минуту) под действием вибровозбудите­лей, которые одновременно вызывают вертикальные колебания дро­билки на мягких пружинах. За счет направленного вибрационного воздействия щек на дробимый материал обеспечивается повышенная производительность машины - до 100 т/час при использовании наибо­лее крупной дробилки с размером отверстия 1200x1500 мм (при макси­мальной крупности исходного питания 1000 мм крупность готового продукта после дробления в этой дробилке материала средней прочно­сти составляет 70 мм).

Конусные дробилки различают для крупного дробления и для среднего и мелкого дробления.В конусных дробилках дробление происходит методом раздавлива­ния и истирания между двумя усеченными конусами (в дробилках для крупного дробления внешний конус - неподвижный - установлен вниз вершиной, а внутренний - подвижный - вверх, в конусных дробилках для среднего и мелкого дробления оба конуса расположены вершинами вверх).Для дробления техногенного сырья - отходов - чаще всего применя­ются роторные дробилки: молотковые, ножевые и дисковые; значительно реже - растирающие дробилки (рашпили) и дробилки других типов.Молотковые дробилки включают дробильную камеру с решетча­той нижней частью, через которую разгружается дробленый материал, и вращающийся вал с жестко закрепленными или шарнирно подвешен­ными на нем билами (ударными вращающимися инструментами, часто называемыми молотками).Молотковые дробилки бывают двух типов - горизонтального и вертикального.На рис. 6 представлена молотковая дробилка для дробления ТБО го­ризонтального типа. Материал поступает через загрузочное отверстие 1 в рабочую камеру дробилки. Дробящими элементами дробилки являются мо­лотки 2, укрепленные на роторе 8, и режущие ножевые элементы 3, уста­новленные на стенке 4 (стенка имеет некоторую подвижность, что устраня­ет заклинивание дробилки при попадании крупногабаритных предметов). Отходы измельчаются до 100-125 мм, проходят через решетку 6 и поступа­ют на конвейер 7. Недоизмельченный материал скапливается над решет­кой в пространстве 5 и измельчается при реверсивном движении ротора 8.

Молотковая дробилка горизонтального типа1 — загрузочное отверстие; 2—молотки; 3 —режущие ножевые элемен­ты; 4 — стенка корпуса; 5 - зона доизмелъчения; 6 - решетка; 7 - кон­вейер; 8 – ротор

Роторно-ножевые дробилки бывают двух типов — двухроторные и трехроторные. В обоих случаях роторы выполнены в виде винтов, ре­жущие кромки которых обеспечивают дробление материала. Дробилки этого типа часто используются в зарубежной практике перед сепарацией ТБО для вскрытия мешков и пакетов с отходами.

Два верхних винтовых ротора, вращающихся с небольшой скорос­тью навстречу друг другу, обеспечивают предварительное дробление материала, нижний ротор - его доизмельчение.

Нижний ротор образует режущую поверхность как с двумя верхни­ми роторами, так и с неподвижными ножами, закрепленными на корпу­се (за счет дополнительных многозаходных витков). Степень дробления регулируется с помощью изменения зазора между нижним ротором и стационарными ножами.Скорость вращения каждого ротора можно плавно и индивидуаль­но регулировать.На рис. 7 представлена роторно-дисковая дробилка для дробления крупногабаритных отходов (изношенные автопокрышки, громоздкая упаковка, мебель). В этой дробилке два параллельных вала 4 и 5 враща­ются навстречу друг другу с различной частотой (40 и 80 мин¹). Каждый вал приводится от отдельного двигателя. На валах в шахматном порядке установлены режущие диски 8 с заостренными элементами (зубьями) 3, обеспечивающие захват, измельчение и удаление отходов, которые пере­мещаются в промежутки, образованные между соседними дисками ва­лов. На раме 7 смонтировано приемное и направляющее устройство 1 в виде бункера прямоугольного сечения, по боковым стенкам которого ус­тановлены ролики 2, образующие как бы наклонные рольганги, продвигающие материал к режущим зубьям. При попадании в дробилку слиш­ком твердых или больших кусков материала оба или один из валов на ко­роткое время приостанавливаются, а затем начинают вращаться в обрат­ном направлении, выталкивая материал, который не может пройти сквозь дробящие элементы, после чего работа аппарата стабилизируется.

Роторно-дисковая дробилка для дробления крупногабаритных отходов1 — бункер; 2 -ролики; 3 - зубья; 4,5 — валы; 6 — станина; 7 —рама; 8 – диски

Классификация и сортировкаЭти процессы используют для разделения твердых отходов на фракции по крупности. Они включают методы грохочения (рассева) кусков (зерен) перерабатываемого материала и их разделение под действием гравитационно-инерционных и гравитационно-центробежных сил. Эти методы широко применяют в качестве самостоятельных и вспомогательных при непосредственной утилизации и переработке подавляющего большинства твердых отходов. В тех случаях, когда классификация имеет самостоятельное значение, т. е. преследует цель получения той или иной фракции материала в качестве готового продукта, ее часто называют сортировкой Грохочение представляет собой процесс разделения на классы по крупности различных по размерам кусков (зерен) материала при его перемещении на ячеистых поверхностях. В качестве последних используют колосниковые решетки, штампованные решета, проволочные сетки и щелевидные сита, выполненные из различных металлов, резины, полимерных материалов и характеризующиеся ячейками (отверстиями) различных форм и размеровПри грохочении используют неподвижные колосниковые, валковые, барабанные вращающиеся, дуговые, ударные, плоские качающиеся, полувибрационные (гирационные), вибрационные с прямолинейными вибрациями (резонансные, самобалансные, с самосинхронизирующимися вибраторами) и с круговыми или эллиптическими вибрациями (инерционные с дебалансным вибратором, самоцентрирующиеся, электровибрационные) грохоты. При грохочении комкующихся материалов некоторые типы этих механизмов иногда снабжают дополнительными устройствами, обеспечивающими эффективное проведение соответствующих операций.