Методи підготовки і переробки твердих відходів

Для утилізації і знешкодження промислових відходів найпоширенішими є наступні методи підготовки і переробки відходів: здрібнювання розмірів шматків, укрупнення розмірів часток, класифікація і сортування, збагачення, термообробка, вилуговування, зневоднювання (рис.8.6).

Рис. 8.6. Методи підготовки і переробки твердих відходів

Здрібнювання відходів. Тверді відходи як органічні, так і неорганічні можна подрібнювати до потрібного розміру роздавлюванням, розколюванням, розламуванням, різанням, розпилюванням, стиранням і різними комбінаціями цих способів.

Залежно від властивостей і розміру шматків вихідного матеріалу і кінцевого продукту застосовують різне встаткування, що працює по описаних вище принципах. Основними методами здрібнювання є дроблення і мливо. Іноді, якщо необхідно подрібнювати дуже великі відходи, їх попередньо ріжуть на дрібні шматки, які надалі подрібнюють на стандартнім устаткуванні.

Дроблення широке використовують при переробці відходів розкриву, металургійних шлаків, виведенних з ужитку гумовотехнічних виробів, відходів пластмас і інших відходів. Для дроблення використовують конусні, валкові, роторні дробарки різних типів. Розмір шматків до дроблення може становити від 1000 до 20 мм, після дроблення 250-1 мм.

Мливо матеріалів крупністю 1-5 мм здійснюють мокрим і сухим способами за допомогою млинів різного типу. Розмір фракцій після здрібнювання може становити 0,1-0,001 мм. Мливо застосовують при переробці паливних і металургійних шлаків, відходів вуглезбагачення, деяких виробничих шламів, відходів пластмас, піритних недогарків і інших BMP.

Укрупнення розмірів часток використовують при підготовці до переплаву дисперсних відходів чорних і кольорових металів, при утилізації пластмас, сажи, пилу, піритних недогарків, при переробці в будівельні матеріали відходів збагачення і інших BMP. Укрупнення розмірів мілкодисперсних матеріалів здійснюють методами гранульовання, таблетування, брикетування, високотемпературної агломерації.

Гранулювання здійснюють окатуваннямі пресуванням у грануляторах різних конструкцій. Продуктивність цих апаратів і характеристики грануляторів залежать від властивостей вихідних матеріалів, застосовуваних сполучних, конструктивних факторів.

Таблетування відходів здійснюють за допомогою таблеткових машин різних типів, принцип дії яких заснований на пресуванні дозованих матеріалів у матричні канали. Таблетки випускають у вигляді циліндрів, сфер, дисків, кілець і т.п.

Брикетування застосовують із метою додання відходам компактності, зменшення їх обсягу, поліпшення умов транспортування, зберігання. Брикетування здійснюють за допомогою пресів різних конструкцій. Наприклад, брикетування деревних відходів підвищує теплоту згоряння ошурок і стружок. Щільні брикети можна використовувати як тверде паливо. Пресування металевої стружки приводить до зниження втрат металу на вигар.

Високотемпературну агломерацію здійснюють за допомогою агломераційних машин і використовують при укрупненні дисперсних залізовмісних відходів: окалини, пилів, шламів, піритних недогарків. Для проведення агломерації на основі таких BMP готують шихту, що включає тверде паливо, концентрат, флюси, відходи. При горінні палива відбувається спікання мінеральних компонентів шихти. Спечений концентрат дроблять до потрібних розмірів, просівають, дрібні фракції повертають на агломерацію.

Класифікацію і сортування по фракціях здійснюють просіванням і просіванням шляхом використання різних конструкцій сит, ґрат, гідравлічної і повітряної сепарації за допомогою гідроциклонів, спіральних класифікаторів.

Збагачення здійснюють виділенням одного або декількох компонентів із загальної маси відходів. Найпоширенішими є гравітаційні, флотаційне, електричні і магнітні способи збагачення.

Гравітаційні способи збагачення засновані на відмінності щільності і швидкості падіння часток збагачуваного матеріалу в рідкій або повітрянім середовищі. Ці методи розділяють на промивання, збагачення відсадженням, у важких суспензіях, у потоках, що переміщаються по похилих поверхнях.

Відсадження являє собою процес поділу мінеральних часток по щільності під дією змінних по напрямкові вертикальних струменів води або повітря, що проходять через решето відсадочної машини.

Збагачення у важких суспензіях і рідинах полягає в поділі матеріалів по щільності за допомогою суспензій або рідин, щільність яких є проміжною між плотністями поділюваних часток. Для збагачення застосовують різні типи сепараторів.

Збагачення в потоках на похилих поверхнях здійснюють на концентраційних столах, шлюзах, гвинтових сепараторах. Збагачення матеріалу відбувається в тонкому шарі води під дією по-різному спрямованих потоків води.

Промивання здійснюють за допомогою промивних машин для відділення глинистих, піщаних і інших мінеральних, а також органічних домішок від твердих відходів. Для промивання використовують воду, іноді з добавками ВПАВШИ, гостра пара, різні розчинники.

Флотаційні способи засновані на різній змочуваності поверхонь часток водою. Тонкоподрібнені відходи обробляють водою, до якої додають флотаційні реагенти, що підсилюють відмінність у змочуваності часток рудного мінералу і порожньої породи. У якості реагентів використовують масла, жирні кислоти і їх солі, меркаптани, аміни і ін.

Ефект поділу флотацією залежить від насичення води пухирцями повітря, що прилипають до зерен тих мінералів, які погано змочуються, стаючи більш легенями, вони виносяться на поверхню, відділяючись від часток, що добре змочуються. Залежно від характеру насичення води повітрям розрізняють напірну, барботажну (пінну), електричну, біологічну і хімічну флотацію.

Магнітні способи збагачення засновані на поділі матеріалів по магнітних властивостях. Їх застосовують у тому випадку, якщо відходи містять металеві включення. Матеріали попередньо подрібнюють, класифікують, деякі обпалюють. Збагачення матеріалів крупністью до 3 мм проводять сухим способом, дрібніше 3 мм - мокрим. Використовують магнітні сепаратори різних типів.

Електричні способи збагачення засновані на відмінності електрофізичних властивостей поділюваних матеріалів. Такими способами збагачують рудна сировина, відходи, що містять домішки кольорових металів, формувальні суміші, піски для скляної промисловості. Для цих цілей використовують електричні сепаратори. При контакті з поверхнею зарядженого металевого електрода частки збагачуваного матеріалу одержують заряд, величина якого залежить від електропровідності часток. Наелектризовані частки направляють в електричне поле, де відбувається їхня сепарація.

Термічні методи переробки і знешкодження відходів. До них ставляться пироліз, газифікація, вогневий метод знешкодження і переробки відходів.

Пироліз являє собою процес розкладання органічних сполук під дією високих температур при відсутності або недоліку кисню. У результаті пироліза утворюються пиролізний газ, смоли і твердий вуглеводнецевий залишок (сажа, активоване вугілля і ін.).

Кількість і якість продуктів пиролізу залежать від складу відходів і температури процесу. Залежно від температури розрізняють три види пиролізу:

· низькотемпературний пироліз (450-550° С), при якім досягається максимальний вихід смол і твердого залишку, а також мінімальний вихід пиролізного газу з високою теплотою згоряння;

· середньотемпературний пироліз (до 800° С), при якім вихід газу збільшується при зменшенні його теплоти згоряння, а вихід смол і твердого залишку зменшується;

· високотемпературний пироліз (900-1050° С), при якім вихід рідких продуктів і твердого залишку мінімальний, а вихід пиролізних газів з невисокою теплотою згоряння максимальний.

Розроблені і інші методи високотемпературного пироліза при температурах до 1700° С.

Пиролізу піддають відходи пластмас, гуми, шлами нафтопереробки і ін.

У цей час відоме більш 50 систем по пиролізу відходів, що відрізняються друг від друга видом відходів, що переробляються, температурою процесу і конструктивними розв'язками установок. #

Продукти пироліза можуть широко використовуватися в народнім господарстві.

Основними компонентами пиролізного газу є водень, метан і оксид вуглецю. Пиролізний газ має переваги перед природним, тому що не містить з'єднань сірки.

Твердий продукт пироліза - саджу використовують у виробництві гумовотехнічних виробів, пластмас, типографських фарб, пігментів. Інертні матеріали, наприклад, розплавлений шлаки, гранулюють і використовують у промисловій будівельних матеріалів.

Газифікація являє собою термохімічний високотемпературний процес взаємодії органічних сполук з агентами, що газифікують, у результаті чого органічні сполуки перетворюються в горючий газ. У якості агентів, що газифікують, застосовують повітря, водяна пара, диоксид вуглецю, а також їх суміші.

Процеси пироліза одержали більше поширення, чому газифікація.

Вогневий метод знешкодження і переробки відходів полягає в спалюванні горючих відходів і вогневій обробці негорючих відходів високотемпературними продуктами згоряння палива. Ці методи включають переплав, наприклад, металобрухту, відходів термопластів, відвальних металургійних шлаків, випал піритних недогарків і залізовмісних шламів, спікання гальванічних шламів.

Метод вилуговування засновано на витягу одного або декількох компонентів з комплексного твердого матеріалу шляхом їхнього виборчого розчинення в рідині-екстрагенті (розчиннику). Цей метод використовується при витягу металів зі шлаків, піритних недогарків, відходів гірничодобувної промисловості; при витягу лігніну з деревних відходів і т.д.

Залежно від характеру фізико-хімічних процесів, що протікають при вилуговування, розрізняють просте розчинення і вилуговування з хімічною реакцією. Швидкість вилуговування залежить від концентрації реагентів, температури, інтенсивності перемішування, величини поверхні твердої фази і інших факторів.

Механічному зневоднюванню зазнають опади побутових і промислових стічних вод, гальванічні шлами і інші водонасичення відходи, утворені в мокрих технологічних процесах. Часто такі відходи являють собою важкі суспензії. Для поліпшення водовіддачі проводять попередню обробку їх реагентними і безреагентними способами. У якості реагентів використовують вапно, солі заліза, алюмінію. Основними недоліками реагентного способу обробки є висока вартість і дефіцитність реагентів, а також корозійний вплив їх на встаткування.

Безреагентна обробка відходів передбачає заморожування і відтавання, теплову обробку, уведення до складу відходів ошурок і ін.

При заморожуванні і відтаванні зв'язана вода переходить у вільну і відділяється від твердої фази. Теплова обробка полягає в нагріванні відходів до температури 170-200° С, при цьому частина органічної речовини розпадається, осад ущільнюється і краще віддає воду.

Основними методами механічного зневоднювання відходів є фільтрування, центрифугування і пропуск пульпи через гідроциклон.

При фільтруванні відходів звичайно використовують вакуум-фільтри і фільтр-преси. Фільтруючим середовищем є фільтрувальна тканина і шар осаду, що прилипає до тканини і утворюючий у процесі фільтрування додатковий фільтруючий шар, який і забезпечує затримка дрібних часток суспензії. Найбільше поширення одержали барабанні вакуум-фільтри. Крім барабанних, застосовуються стрічкові, дискові вакуум-фільтри, а також фільтр-преси, віброфильтри.

Центрифугування забезпечує високий ступінь зневоднювання пульпи. Промисловість випускає різні типи центрифуг, застосовувані для різних відходів.

Для згущення і зневоднювання опадів на очисних спорудженнях середніх і малих підприємств одержали поширення гідроциклони, які застосовуються, як правило, у комбінації з бункерами-ущільнювачами.

Поиск по сайту: