Джерела і методи переробки промислових відходів - студопедія
МЕТОДИ УТИЛІЗАЦІЇ ПРОМИСЛОВИХ ВІДХОДІВ
Текст лекцій, (БЕ ЗС)
У той же час, будівельна індустрія і промисловість будівельних матеріалів щорічно добувають і споживають близько 3,5 млрд т нерудної сировини, велика частина якого може бути замінена промисловими відходами. Завдання утилізації останніх тим більше актуальна, що організація виробництва продукції на їх основі вимагає витрат в 2-3 рази менших, ніж для відповідних виробництв на основі спеціально видобувається природного сировини.
Джерелами виникнення твердих відходів в матеріальному виробництві є: підприємства з видобутку копалин, збагачення та переробки сировини, використаний продукт.
Тверді відходи класифікують по галузях промисловості (відходи хімічної, металургійної, паливної та інших галузей), по конкретним виробництвам (наприклад, відходи сірчанокислотного, содового, фосфорнокіслотного та інших виробництв), по тоннажності, ступеня використання, ціннісним показниками, впливу на навколишнє середовище, здатності до займання, корозійного впливу на обладнання і т. п.
Методи підготовки і переробки твердих відходів. Для більшості основних видів великотоннажних твердих відходів в даний час розроблені і частково реалізуються описані нижче економічно доцільні технології їх утилізації.
Утилізація твердих відходів в більшості випадків призводить до необхідності або їх поділу на компоненти (в процесах очищення, збагачення, вилучення цінних складових) з подальшою переробкою сепарованих матеріалів різними методами, або надання їм певного виду, що забезпечує саму можливість утилізації відходів.
До основних методів підготовки і переробки твердих відходів відносяться:
1. Зменшення розмірів шматків і частинок. Для зменшення розмірів шматків і частинок застосовують процеси дроблення і подрібнення (помелу). Метод дроблення використовують для отримання з великих шматків, що переробляються продуктів крупністю переважно 5 мм. Метод подрібнення використовують при необхідності отримання з кускових відходів зернових і дрібнодисперсних фракцій крупністю менше 5 мм.
2. Класифікація і сортування використовуються для поділу твердих відходів на фракції по крупності.
3. Укрупнення розмірів шматків і частинок. Для укрупнення розмірів шматків і частинок використовують методи гранулювання, таблетування, брикетування та високотемпературної агломерації.
4. Збагачення твердих відходів. У практиці рекуперації твердих відходів промисловості застосовують різні методи збагачення переробляються, що підрозділяються на гравітаційні, магнітні, електричні, флотаційні і спеціальні. Гравітаційні методи об'єднують збагачення відсадків, в важких суспензіях, в переміщаються по похилих поверхнях потоках, а також промивання.
5. Фізико-хімічне виділення компонентів за участю рідкої фази. До них відносяться: вилуговування, зміщення, розчинення і кристалізація.
2. Процеси зменшення розмірів частинок твердих відходів (дроблення, подрібнення, класифікація і сортування)
Інтенсивність і ефективність більшості хімічних, дифузійних і біохімічних процесів зростає зі зменшенням розмірів шматків (зерен), що переробляються. У зв'язку з цим операції зменшення розмірів шматків відходів має самостійне значення в технології рекуперації твердих відходів.
Дроблення. Метод дроблення використовують для отримання з великих шматків, що переробляються продуктів крупністю переважно 5 мм. Дроблення широко використовують при переробці відходів розкривання при відкритих розробках корисних копалин, шлаків металургійних підприємств, що вийшли з ужитку гумових технічних виробів, відвалів фосфогіпсу, відходів деревини, пластмас, будівельних і багатьох інших матеріалів. В якості основних технологічних показників дроблення розглядають ступінь дроблення і енергоємність.
Для дроблення більшості видів твердих відходів використовують шнекові, конусні, валкові і роторні дробарки різних типів. Для оброблення дуже великих агломератів відходів застосовують копрові механізми, механічні ножиці, дискові пилки, стрічкопильні верстати і деякі інші механізми і прийоми (наприклад, вибух).
Подрібнення. Метод подрібнення використовують при необхідності отримання з кускових відходів зернових і дрібнодисперсних фракцій крупністю менше 5 мм. Процеси подрібнення використовуються при переробці відвалів розкривних і попутно видобутих порід відкритих і шахтних розробок корисних копалин, що вийшли з ладу будівельних конструкцій і виробів, деяких видів змішаного брухту з чорних і кольорових металів, паливних і металургійних шлаків, відходів вуглезбагачення, деяких виробничих шламів, відходів пластмас , піритових огірків, фосфогіпсу та ряду інших BMP.
Найбільш поширеними агрегатами грубого і тонкого подрібнення, використовуваними при переробці твердих відходів є стрижневі, кульові і ножові млини. Подрібнення деяких типів відхідних пластмас і гумових технічних виробів проводять при низьких температурах (кріогенне подрібнення).
Тілами, що мелють в стрижневих і кульових млинах є розміщуються в їх корпусах сталеві стрижні і сталеві або чавунні кулі. У млинах ножового типу подрібнення йде у вузькому (0,1-0,5 мм) зазорі між закріпленими всередині статора нерухомими ножами і ножами, фіксованими на роторі.
Барабанні стрижневі й кульові млини використовують як для сухого, так і для мокрого помелу. Стрижневі млини зазвичай застосовують для грубого подрібнення відходів у відкритому або замкнутому циклі з класифікатором. У порівнянні з кульовими млинами вони забезпечують більш рівномірний по крупності продукт при рівній крупності подрібненого матеріалу і меншу кількість шламів. Кульові млини також використовують у відкритому і замкнутому циклі з класифікаторами, причому млини з гратами застосовують, в основному, для порівняно великого подрібнення, а млини з центральною розвантаженням частіше застосовують для тонкого і особливо тонкого подрібнення.
Мелють тіла - стрижні діаметром 25-100 мм і кулі діаметром 30-125 мм, їх виготовляють з високовуглецевої сталі, довжина стрижнів зазвичай становить 1,2-1,6 діаметра млина.
Класифікація та сортування. Ці процеси використовують для розділення твердих відходів на фракції по крупності. Вони включають методи просівання (розсівання) шматків (зерен) перерабат ваемого матеріалу і їх поділ під дією гравітаційно-інерційних і гравітаційно-відцентрових сил. У тих випадках, коли класифікація має самостійне значення, т. Е. Має на меті отримання тієї чи іншої фракції матеріалу в якості готового продукту, її часто називають сортуванням.
Грохочення являє собою процес поділу на класи по крупності різних за розмірами шматків (зерен) матеріалу при його переміщенні на пористих поверхнях. В якості останніх використовують колосникові решітки, штамповані решета, дротяні сітки і щілиновидні сита, виконані з різних металів, гуми, полімерних матеріалів і характеризуються осередками (отворами) різних форм і розмірів.
При грохочении використовують грохоти: нерухомі колосникові, валкові, барабанні обертові, дугові, ударні, плоскі хитні, напіввібраційні, вібраційні.
Серед використовуваних для розділення твердих матеріалів у вигляді пульп класифікаторів грубої класифікації найбільш поширені гідроциклони і спіральні класифікатори.
3. Процеси укрупнення розмірів частинок твердих відходів
У практиці рекупераційних технології твердих відходів велике поширення мають методи, пов'язані з вирішенням завдань укрупнення дрібнодисперсних частинок вторинних матеріальних ресурсів, які об'єднують різні прийоми гранулювання, таблетування, брикетування та високотемпературної агломерації. Їх використовують при переробці в будівельні матеріали ряду компонентів відвальних порід видобутку багатьох корисних копалин, хвостів збагачення вугілля і золи ТЕС, в процесах утилізації фосфогіпсу в сільському господарстві і цементної промисловості, при підготовці до переплаву дрібнокускових і дисперсних відходів чорних і кольорових металів, в процесах утилізації пластмас, саж, пилу і деревної дрібниці, при обробці шлакових розплавів в металургійних виробництвах і електротер виробництві і в багатьох інших процесах утилізац ії і переробки BMP.
Гранулювання. Методи гранулювання охоплюють велику групу процесів формування агрегатів зазвичай кулястої або (рідше) циліндричної форми з порошків, паст, розплавів або розчинів, що переробляються.
Гранулювання порошкоподібних матеріалів скачуванням найбільш часто проводять в ротаційних (барабанних, тарілчастих, відцентрових, лопатевих) і вібраційних грануляторах різних конструкцій. Барабанні гранулятори часто постачають 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 вище), відносною простотою конструкції, надійністю в роботі і порівняно невисокими питомими енерговитратами. Однак барабанні гранулятора не забезпечують можливості отримання грануляту вузького фракційного складу, контролю та управління відповідними процесами.
Для отримання грануляту, близького за складом до монодисперсні, використовують тарілчасті (дискові) гранулятори скочування, що забезпечують можливість досить легкого управління процесом. Зазвичай застосовують диски діаметром 1-6 м, з висотою борту до 0,6 м.
Тарілчасті гранулятори економічніше барабанних, вони більш компактні і вимагають менших капітальних вкладень. Їх недоліком є висока чутливість до змісту рідкої фази в оброблюваному матеріалі і, як наслідок, вузькі межі робочих режимів. На практиці використовують гранулятори продуктивністю до 125 т / год.
Пресове гранулювання проводять в валкових і пігулок машинах різної конструкції, черв'ячних і стрічкових пресах і деяких інших механізмах. Валкові (вальцьові) гранулятори постачають пресуючими елементами з робочою поверхнею різного профілю, що дозволяє отримувати спресований матеріал у вигляді окремих шматків (зазвичай з поперечником до 30 мм), прутків, плиток, смуг. Ці механізми часто поєднують з дробарками, що забезпечують отримання з спресованих напівпродуктів гранул заданих розмірів. Продуктивність - 5-100 т / год.
У технології виробництва з промислових відходів деяких адсорбентів, каталізаторів, вітамінних, лікувальних і ряду інших препаратів і виробів порошкові матеріали гранулюють з використанням пігулок машин різних типів. Принцип дії машин заснований на пресуванні дозованих в матричні канали Ворошков пуансонами. Пресування порошків і паст реалізують в черв'ячних пресах через перфоровану грати, після виходу з якої сформовані джгути або ламаються під дією власної ваги, або їх ріжуть.
Брикетування. Методи брикетування знаходять широке застосування в практиці утилізації твердих відходів в якості підготовчих (з метою додання відходам компактності, що забезпечує найкращі умови транспортування, зберігання, а часто і саму можливість переробки) і самостійних (виготовлення товарних продуктів) операцій.
Брикетування дисперсних матеріалів проводять без сполучного при тисках пресування, що перевищують 80 МПа і з добавками сполучних при тисках, зазвичай обмежених 15-25 МПа. Перед брикетуванням матеріал зазвичай піддають просівання (класифікації), дроблення (при необхідності), сушінні, охолодженню і іншим підготовчих операцій.
У практиці брикетування твердих відходів використовують різні пресові механізми. При брикетуванні дисперсних матеріалів найбільшого поширення набули штемпельні (тиск пресування 100-120 МПа), вальцьові і кільцеві (близько 200 МПа) преси різних конструкцій.