Механическая переработка отходов. Какие технологические циклы измельчения используют на практике, и в чем состоит сущность измельчения в стержневых, шаровых и ножевых мельницах.

Классификация отходов.

Общепринятой классификации отходов нет. Для удобства специалистов используется различные критерии для классификации отходов.

1. По степени опасности для ОС. Приказом Министра природных ресурсов №115 от 2002г. введены в действие «методические указания по разработке проектов нормативов образования отходов и лимитов на их размещение» и приказ министра №511 от 20001г. «Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для ОС». Медицинские и биологические отходы имеют свои критерии определения класса опасности. Приказом министра транспорта РФ №73 от95г. утверждены «правила перевозки опасных грузов автомобильным транспортом», где имеется своя градация по классу опасности (предусмотрено 9).

2. С целью более подробной инвентаризации и последовательного использования или утилизации отходов введены классификаторы, включающие сведения о происхождении отходов, их агрегатном состоянии, стадии жизненного цикла, на котором они образуются, опасных свойств, (токсичность, взрывоопасность, реакционная способность и сод-е возбудителей инфекционных болезней). В настоящее время для классификации используется Федеральный классификационный каталог отходов ФККО.

13-ти значный код определяет вид отходов с классификационными признаками. Первые 8 цифр – происхождение отходов, 9,10 цифра – агрегатное состояние и физические формы, 11 и 12 цифры – опасные свойства и их комбинации, 13 цифра – класса опасности для ОПС.

По медицинской классификации:

А- неопасные;

Б- опасны е;

В– чрезвычайно опасные;

Г- близкие к составу;

Д- радиактивные отходы.

Эта классификация узаконена Минздравом о раздельном сборе отходов в медицинских учреждениях. А - в одноразовые или многоразовые пакеты; Б и В -в одноразовые закрывающиеся. Запрещено перевозить в открытом виде по городу. Г - по правилам промышленныхых отходов; Д - по правилам радиоактивных.

По технологическим признакам:

1. из неорганического сырья

2. орг. негорючие

3. орг. горючие

4. требующие выбора переработки и захоронения (сложные).

 

Механическая переработка отходов. Как по размеру кусков (зерен) материала различают стадии дробления, какие технологические циклы дробления используют на практике и в чем состоит сущность дробления в щековых, конусных, валковых, роторных дробилках.

Интенсивность и эффективность большинства химических, диффузионных и биохимических процессов возрастает с уменьшением размеров зерен перерабатываемых материалов, поэтому технологическим операциям переработки предшествуют операции уменьшения размеров зерен.

Метод дробления применяют для получения из крупных кусков продуктов крупностью преимущественно 5 мм.

Дробление широко используют при открытых разработках полезных ископаемых, отвальных шлаков металлургических предприятий, вышедших из употребления резин и пластмасс, изделий, отходов древесины строительных и др. материалов.

В качествеве осн. технологич. показателей дробления рассматривают степень и энергоемкость дробления. Степень дробления выражает отношение размеров кусков, подлежащих дроблению, и кусков раздробленного материала (и равно дэ макс/дэ сред).

Технология дробления может быть организована с использованием либо открытых циклов работы дробилок, когда перерабатываемый материал проходит через дробилку только один раз, либо замкнутых циклов с грохотом, надрешетный продукт которого возвращают в дробилку.

Для дробления большинства видов твердых отходов используют щековые (для разрушения кусков материала сжатие щек), конусные (дробление материала внутри неподвижной конусной чаши вращающимся конусом), валковые (затягивание материала силами трения и раздавливания между двумя цилиндрическими валками, вращающимися с одинаковой скоростью навстречу друг другу) и роторные (быстрое вращения ротора с жёстко закреплёнными молотками и многократные удары кусков по отбойным плитам или решёткам) дробилки.

Выбор типа дробилки производят с учетом прочности, упругости и крупности подлежащего измельченного материала, а также необходимой степени дробления и требуемой производительности.

Цель обогащения перерабатываемых отходов. Сущность технологических процессов, основанных на гравитации: отсадка, обогащение в тяжелых суспензиях и жидкостях, обогащение в потоках на наклонных поверхностях.

В практике рекуперации твердых отходов промышленности используют различные методы обогащения перерабатываемых материалов, подразделяемые на гравитационные, магнитные, электрические, флотационные и специальные.

Гравитационные методы

Гравитационные методы обогащения основаны на различии в скорости падения в жидкой (воздушной) среде частиц различного размера и плотности. Они объединяют обогащение отсадкой, в тяжелых суспензиях, в перемещающихся по наклонным поверхностям потоках, а также промывку.

Отсадка представляет собой процесс разделения минеральных зерен по плотности под действием переменных по направлению вертикальных струй воды (воздуха), проходящих через решето отсадочной машины. Отсадке обычно подвергают предварительно обесшламленные материалы оптимальной крупности (0,5-100 мм для нерудных и 0,2-40 мм для рудных материалов). При отсадке крупного материала находящийся на решете слой толщиной в 5-10 диаметров наибольших частиц в подаваемом на переработку материале (питании) называют постелью. При отсадке мелкого материала (3-5мм) на решете укладывают искусственную постель из крупных тяжелых частиц материала, размер которых в 3-4 раза превышает размер наиболее крупных частиц питания.

В процессе отсадки материал расслаивается: в нижнем слое концентрируются тяжелые частицы, в самом верхнем – легкие мелкие. Получаемые слои разгружают раздельно.

Отсадочные машины различаются способом создания пульсаций (движением диафрагмы, поршня, решета, пульсирующей подачей сжатого воздуха), типоразмерами, конструктивными особенностями, числом фракций выделяемых продуктов. Их производительность может быть определена по формуле: Q=3600гаммасредBHвэ, где гаммаср – средняя насыпная плотность материала постели, т/м³; В – ширина отсадочного отделения, м; вэ - средняя скорость продольного перемещения материала в машине, м/с.

Обогащение в тяжелых суспензиях и жидкостях. Этот процесс заключается в разделении материалов по плотности в гравитационном или центробежном поле в суспензии или жидкости, плотность которой является промежуточной между плотностями разделяемых частиц.

Тяжелые суспензии представляют собой взвешенные в воде тонкодисперсные частицы тяжелых минералов или магнитных сплавов – утяжелителей, в качестве которых используют ферросилиций, пирит, пирротин, магнетитовый и гематитовый концентраты и другие материалы крупностью до 0,16 мм. В качестве тяжелых жидкостей используют растворы хлоридов кальция и цинка, тетрахлорида углерода, тетрабромэтана, хлорного олова и других соединений.

Для поддержания устойчивости суспензии в нее добавляют глину (до 3% от массы утяжелителя) или применяют смесь порошков утяжелителей различной плотности.

Наиболее распространенными аппаратами обогащения в тяжелых средах являются барабанные, конусные, колесные и гидроциклонные сепараторы.

Обогащение в потоках на наклонных поверхностях. Эти процессы включают обогащение на концентрационных столах, а также в струйных сепараторах, шлюзах и подшлюзах и в винтовых сепараторах.

Обогащение на концентрационных столах характеризуется разделением минеральных частиц по плотности в тонком слое воды, текущей по наклонной плоской деке стола, совершающей возвратно-поступательные горизонтальные движения перпендикулярно направлению движения воды.

Деки бывают трапециевидной и прямоугольной формы. На части поверхности дек в продольном направлении закрепляют параллельно располагаемые рифли (планки переменной высоты и длины), длина которых увеличивается от верхнего к нижнему краю стола – краю разгрузки легких продуктов. Пульпу разделяемого материала подают в верхний угол поверхности стола (деки). Питание деки смывной водой ведут с ее верхнего края, ниже места ввода пульпы.

Частицы разделяемого материала большей плотности оседают в межрифленных пространствах и под действием колебаний наклонной деки продвигаются вдоль рифлей, достигая нерифленой части деки, где образуют веер частиц различной плотности, удаляемых раздельно. Не оседающие частицы меньшей плотности переносятся смывным потоком через рифли; их в виде раздельных продуктов отводят с поверхности концентрационного стола.

Более эффективно разделение предварительно классифицированных материалов. Оптимальное отношение длины деки L к ее ширине S определяется крупностью обогащаемых материалов. Концентрационные столы изготовляют в промышленном, полупромышленном и лабораторном исполнении в одно- и многоярусном вариантах с деками трех видов: песковые с L/S»2,5 для материалов крупностью d>1 мм, мелкопесковые (L/S=1,8; d=0,2-1 мм), шламовые (L/S£1,5; d<0,2 мм).

К основным регулируемым технологическим параметрам обогащения на столах относят число n ходов деки стола в минуту и оптимальную длину l (в мм) хода.

Обогащение на винтовых сепараторах и шлюзах происходит, как и на столах, в небольшой толщины (6-15 мм) потоке пульпы разделяемых материалов, подаваемой в верхнюю часть наклонного желоба. Винтовые сепараторы представляют собой неподвижные вертикальные винтообразные желоба с поверхностью специального профиля. Тяжелые частицы пульпы сосредоточиваются в желобе ближе к вертикальной оси его витков и разгружаются посредством отсекателей в соответствующие приемники. Легкие частицы концентрируются у периферийной части желоба и разгружаются в нижней части сепаратора.

Струйные сепараторы снабжены суживающимся к нижнему концу и устанавливаемым под углом 15-20град жело­бом или конусом. Пульпу (содержание твердого 50-60%) за­гружают в верхнюю часть желоба. Сокращение расстояния между стенками желоба от загрузочного конца к разгрузочно­му приводит к увеличению высоты потока от 2 до 12 мм.

Частицы большей плотности концентрируются в нижних слоях потока, а меньшей плотности сосредоточиваются в верхних его слоях. Разделенные потоки частиц поступают в отдельные при­емники. Производительность этих аппаратов определяется крупностью и минеральным составом обрабатываемого мате­риала и обычно составляет 0,9-5,5 т/ч на 1 м2 рабочей площа­ди желоба. Их можно использовать и для классификации (строительного песка).

Шлюзы характеризуются наличием наклонных (3-15град) лотков с укрепленными на их дне трафаретами (бруски, уголки, профилированные ков­рики, панцирные сетки, ткань) для задержания тяжелых частиц подаваемой в верхнюю часть лотка пульпы перерабатываемого материала.

Эти аппараты мо­гут быть неподвижными и подвижными, глубокого (высота по­тока до 0,4 м для переработки материалов крупностью от 20 до 100 мм и более) и мелкого (высота потока до 0,05 м для материалов крупностью до 20 мм) заполнения. Аппараты мел­кого заполнения называют подшлюзками. Легкие частицы пульпы уносятся потоком через трафареты, частицы большей плотности депонируются в межтрафаретных пространствах, после заполнения которых при прекращенной подаче пульпы производят их промывку водой с последующим смывом кон­центрата в приемник. Ширина шлюзов обычно составляет 0,5-1,5 м, длина 6-10 м.

Магнитные методы.

Такой вид обогащения применяют для отделения парамагнитных (слабомагнитных) и ферромагнитных (сильно) смесей твердых материалов от диамагнитных составляющих.

Сильномагнитными свойствами обладают соединения железа (магнетит); слабомагнитные – оксиды и карбонаты Fe, Mn, Cr и некоторых редких Ме.

Изменение траектории частиц в магнитном поле зависит от удельной магнитной восприимчивости вещества, напряженности магнитного поля и размеров частиц. При проведении процесса следует учитывать способность намагничивания. Слабомагнитные материалы обогащают в сильных м.п. и наоборот.

М.п. промышленных сепараторов бывают постоянными и переменными, комбинированные применяются реже. Процесс намагничивания сильномагнитного вещества, помещенного в магнитное поле с увеличивающейся напряженностью, выражается кривой, выходящей из начала координат. При устранении поля такое вещество сохраняет часть магнитных свойств в виде остаточной индукции (для B=0 создают поле противоположной напряженности).

Подлежащие магнитной сепарации материалы подвергают предварительной обработке: дробление, измельчение, грохочение, удаление шлама. Проводят сухим способом (материалы крупностью 3-50мм) и мокрым (меньше 3). Технология зависит от состава материала и типа используемого сепаратора.

Сепараторы снабжены:

-многополюсные открытые или закрытые магнитные системы (различные типы м.п)

-способы подачи материала и транспорта продуктов обогащения (барабанные, валковые, дисковые, ленточные, роликовые, шкивные)

-эвакуация магнитных компонентов

Производительность сепаратора: Q=qnL (по сухому исходному питанию). q – удельная производительность, n – число барабанов, L – рабочая длина барабанов.

Удаляемые из м.п. зерна из-за остаточной намагниченности агломерируются, поэтому проводят многократное перемагничивание материалов в переменном поле. В процессах переработки твердых отходов находят широкое применение электромагнитные способы и железоотделители (для извлечения железных деталей из измельченных разрыхленных намагниченных материалов).

Гравитационные методы (инерционные методы, основанные на различных плотностях компонентов, их упругих свойствах, и коэффициентов трения).

Электрические методы.

Основано на различии электрофизических свойств материалов и включает сепарацию в электростатическом поле, поле короткого разряда, коронно-электростатическом поле, трибоадгезионную сепарацию.

Трибология – наука о трении и износе. Трибоэлектричество – возникновение электрического заряда при трении. Трибоадгезионная сепарация основана на различии в адгезии к поверхности наэлектризованных частиц. Температура процесса сепарации влияет на силу адгезии. Также действует сила тяжести и центробежные силы, которые повышают эффективность разделения.

В однородном электрическом поле на частицу действует кулоновская сила F (зависит от напряженности и заряда). В неоднородном – кулоновская и пандеромоторная сила (обусловлена различием диэлектрической проницаемости среды и частицы и зависит от градиента поля dE/dx размера частицы и диэлектрической проницаемости).

Частицы: проводники, полупроводники, диэлектрики.

При контакте частиц обогащаемого материала с поверхностью заряженного металлического электрода у частиц возникает одноименный с этим электродом заряд, который зависит от электропроводности частиц: электропроводные приобретают значительный заряд и отталкиваются, а частицы диэлектриков сохраняют свои траектории.

При небольшой разнице в электропроводности применяют электризацию трением путем интенсивного перемешивания у поверхности вибролотка. Наэлектризованные частицы в э.п. изменяют свои траектории. Сепарация в поле коронного разряда основана на ионизации пересекающих это поле частиц и на различии интенсивности передачи приобретенного заряда частицами проводников, п/п и диэлектриков на осадительный электрод.

Электрические сепараторы:

-по характеру э.п. (электростатические и коронные)

-по электризации (контактная и трибоэлектризация)

-по конструкции рабочих органов (барабанные, ленточные, лотковые, пластинчатые, полочные и др.)

Наиболее эффективен процесс сепарации для частиц менее 5 мм.

Основные направления переработки отходов пластмасс. Подготовка к утилизации отходов производства и потребления.

Твердые отходы пластмасс разделяются на отходы производства и потребления.

Производство пластмассового сырья сопровождается образованием твердых технологических отходов в виде слитков, кусков, бракованных волокон и т.д. Использование таких отходов целесообразно на перерабатывающих предприятиях, т.к. отходы не требуют очистки и т.д.

Такие отходы перерабатывают по 2 направлениям:

1. С целью производства того же продукта, в процессе производства которого образовался данный продукт. Иногда сбор автоматический и сразу после образования. Сырье подается на измельчение. После измельчения его смешивают с основным сырьем и направляют в приемные устройства экструдеров и формовочных установок.

2. Для изготовления изделий менее ответственного назначения. Сортировка отходов, измельчение и гранулирование.

Переработка отходов производства пластмасс облегчена по сравнению с отходами потребления концентрированием их на производствах и предохранением от загрязнения.

С отходами пластмасс теряется огромное кол-во ценных органических продуктов, повторное использование которых сократило бы потребление сырья и загрязнение ОС. Переработке отходов пластмасс предшествует их сбор, сортировка, очистка от примесей, уплотнение, а также гранулирование.

Приемы в переработке:

- измельчение

- экструзия

- флотация

- экстракция

- растворения

- грохочение

В соответствии с образцовой технологической схемой регенерации пластмасс из отходов потребления на переработку поступают отходы с примесями. Из мешков конвейером их направляют в дробилку. Измельченную смесь промывают и пневмотранспортом направляют в воздушный классификатор, в котором сепарируют около 3% тяжелых отходов. Затем отходы дополнительно измельчают в дробилке второй ступени и потоком воздуха через магнитный сепаратор удаляют оставшиеся металлы.

Высушенные отходы перемешивают в турбинной мельнице для предотвращения комкования и направляют в экструдер, в котором превращают отходы в таблетки.

При использовании флотации изменят поверхностное натяжение на границе «воздух – полимер – вода», подбирая концентрации смачивающих веществ (желатин, катион- и анионактивные). При этом одни виды пластмасс всплывают, а другие вместе с примесями осаждаются на дно.

 

Ц/б.

Для получения бумаги используют целлюлозу(Ц) различных древесных пород и однолетних растений и древесную массу. Применяют Ц и в текстильной промышленности.

Бумажное производство не требует выработки химически чистой Ц, поэтому в сырье сохраняет часть гемицеллюлоз, содержащих α-целлюлозы. Более дешевым полуфабрикатом для производства бумаги, картона является древесная волокнистая масса. В производстве используют различные виды древесно-волокнистой массы: белую (механическое истирание или размельчивание кусковой древесины), бурую (продукт размола пропаренной в котлах под давлением древесины), химическую (обработанная NaOH, NaHCO3 при t=150град под давлением).

Выбор конкретного способа определяется типом сырья и назначением производимой Ц. Варка под давлением непрерывная или периодическая.

По составу: кислотная, нейтральная и щелочная.

По хар-ру активных компонентов: щелочная с использованием едкого Na, смеси NaOH и сульфида Na2S или известкового молока; сульфитная варка, где активным компонентом являются сульфиты.

Все виды Ц можно получить из отходов лесопиления и лесозаготовок, из с/х растительных отходов и стеблей тростника.

По расчетам такие отходы могут заменить более 50% сырья в виде древесины. Для таких отходов наиболее эффективным является сульфатная варка Ц, кот позволяет перерабатывать все виды отходов такого типа сырья.

Растительные отходы перед варкой подвергают подготовит операциям, которые сводятся к удалению инертных включений, измельчению. Последовательность операций зависит от вида перерабатываемого сырья.

Получаемую в таком тех процессе сечку с длиной волокон 12-15мм, направляют в ц/б производство.

Технология эвакуации ТБО.

Расчет подходящей технологии эвакуации определяется расстоянием от места сбора до места хранения или переработки, количеством отходов и местными условиями.

Экономически целесообразно – расстояние вывоза до 18км, но в отдельных городах плечо вывоза = 30–100км. Анализ расположения полигонов показыват, что ежегодно возрастает дальность на 1-1,5км.

С целью снижения расходов на транспортировку, снижения кол-ва мусоровозов, а также экономии горючих смазочных материалов используют 2-х этапную систему сбора и вывоза отходов, включающую мусороперегрузочные станции.

При этой системе сбора и вывоза доставка ТБО на мусороперегрузочные станции осуществляют мусоровозами, а вывоз на полигоны уплотненных ТБО производится большегрузными мусоровозами. Эта система является технологически гибкой и простой, требует небольших капитальных затрат. Эффективна при дальности вывоза более 20км.

Классификация отходов.

Общепринятой классификации отходов нет. Для удобства специалистов используется различные критерии для классификации отходов.

1. По степени опасности для ОС. Приказом Министра природных ресурсов №115 от 2002г. введены в действие «методические указания по разработке проектов нормативов образования отходов и лимитов на их размещение» и приказ министра №511 от 20001г. «Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для ОС». Медицинские и биологические отходы имеют свои критерии определения класса опасности. Приказом министра транспорта РФ №73 от95г. утверждены «правила перевозки опасных грузов автомобильным транспортом», где имеется своя градация по классу опасности (предусмотрено 9).

2. С целью более подробной инвентаризации и последовательного использования или утилизации отходов введены классификаторы, включающие сведения о происхождении отходов, их агрегатном состоянии, стадии жизненного цикла, на котором они образуются, опасных свойств, (токсичность, взрывоопасность, реакционная способность и сод-е возбудителей инфекционных болезней). В настоящее время для классификации используется Федеральный классификационный каталог отходов ФККО.

13-ти значный код определяет вид отходов с классификационными признаками. Первые 8 цифр – происхождение отходов, 9,10 цифра – агрегатное состояние и физические формы, 11 и 12 цифры – опасные свойства и их комбинации, 13 цифра – класса опасности для ОПС.

По медицинской классификации:

А- неопасные;

Б- опасны е;

В– чрезвычайно опасные;

Г- близкие к составу;

Д- радиактивные отходы.

Эта классификация узаконена Минздравом о раздельном сборе отходов в медицинских учреждениях. А - в одноразовые или многоразовые пакеты; Б и В -в одноразовые закрывающиеся. Запрещено перевозить в открытом виде по городу. Г - по правилам промышленныхых отходов; Д - по правилам радиоактивных.

По технологическим признакам:

1. из неорганического сырья

2. орг. негорючие

3. орг. горючие

4. требующие выбора переработки и захоронения (сложные).

 

Механическая переработка отходов. Как по размеру кусков (зерен) материала различают стадии дробления, какие технологические циклы дробления используют на практике и в чем состоит сущность дробления в щековых, конусных, валковых, роторных дробилках.

Интенсивность и эффективность большинства химических, диффузионных и биохимических процессов возрастает с уменьшением размеров зерен перерабатываемых материалов, поэтому технологическим операциям переработки предшествуют операции уменьшения размеров зерен.

Метод дробления применяют для получения из крупных кусков продуктов крупностью преимущественно 5 мм.

Дробление широко используют при открытых разработках полезных ископаемых, отвальных шлаков металлургических предприятий, вышедших из употребления резин и пластмасс, изделий, отходов древесины строительных и др. материалов.

В качествеве осн. технологич. показателей дробления рассматривают степень и энергоемкость дробления. Степень дробления выражает отношение размеров кусков, подлежащих дроблению, и кусков раздробленного материала (и равно дэ макс/дэ сред).

Технология дробления может быть организована с использованием либо открытых циклов работы дробилок, когда перерабатываемый материал проходит через дробилку только один раз, либо замкнутых циклов с грохотом, надрешетный продукт которого возвращают в дробилку.

Для дробления большинства видов твердых отходов используют щековые (для разрушения кусков материала сжатие щек), конусные (дробление материала внутри неподвижной конусной чаши вращающимся конусом), валковые (затягивание материала силами трения и раздавливания между двумя цилиндрическими валками, вращающимися с одинаковой скоростью навстречу друг другу) и роторные (быстрое вращения ротора с жёстко закреплёнными молотками и многократные удары кусков по отбойным плитам или решёткам) дробилки.

Выбор типа дробилки производят с учетом прочности, упругости и крупности подлежащего измельченного материала, а также необходимой степени дробления и требуемой производительности.

Механическая переработка отходов. Какие технологические циклы измельчения используют на практике, и в чем состоит сущность измельчения в стержневых, шаровых и ножевых мельницах.

Метод измельчения применяют для получения из кусковых отходов зерновых и мелкодисперсных фракций крупностью менее 5 мм.

Наиболее распространенными агрегатами грубого и тонкого измельчения, используемыми при переработке твердых отходов является стержневые, шаровые и ножевые мельницы.

Мелющими телами в стержневых и шаровых мельницах являются стальные стержни и стальные или чугунные шары, размещаемые в корпусах мельниц.

В мельницах ножевого типа измельчение идет в узком зазоре (0,1-0,5 мм) между закрепленными внутри статора неподвижными ножами и ножами, фиксированными на вращающемся роторе.

Барабанные стержневые и шаровые мельницы применяют для сухого и для мокрого помола. Тип и размеры этих мельниц определяют способом эвакуации продукта (разгрузка через решетку или сито), внутренним диаметром барабана без футеровки D и рабочей длиной L. Различают короткие (L<D) и длинные (L>D) мельницы.

Стержневые мельницы обычно применяют для грубого измельчения отходов в открытом или замкнутом цикле с классификатором. По сравнению с шаровыми мельницами стержневые обеспечивают более равномерный по крупности продукт и меньше шлама.

Шаровые мельницы также используют в открытом и замкнутом цикле с классификаторами. Причем мельницы с решеткой применяют для сравнительно крупного измельчения, а мельницы с центральной разгрузкой – для тонкого и особо тонкого измельчения. Мешающие тела: стержни диаметром 25-100 мм и шары диаметром 30-125 мм – из высокоуглеродистой стали. Длина стержня 1,2-1,6 диаметра мельницы.