Механічне оброблення твердих відходів
Утилізація твердих відходів призводить до необхідності їх розділення на компоненти, з подальшим переробленням сепарованих матеріалів різними методами, або надання їм певного виду.
Для тих промислових відходів, утилізація яких не пов'язана з необхідністю проведення фазових перетворень або впливу хімічних реагентів, але які не можуть бути використані безпосередньо, застосовуються два способи механічного оброблення: подрібнення або компактування (пресування). Це відноситься до відходів як органічного, так і неорганічного походження.Після подрібнення, за яким може слідувати фракціонування, відходи перетворюються у продукти, готові для подальшого використання. Твердий матеріал можна зруйнувати і подрібнити до бажаного розміру часток роздавлюванням, розколюванням, розламуванням, різанням, розпилюванням, стиранням і різними комбінуваннями цих способів. Згідно розміру фракцій вихідної сировини і кінцевого продукту подрібнення умовно поділяють на кілька класів, виходячи з яких обирають подрібнювальне обладнання. Приблизна характеристика прийнятої класифікації подрібнення наведена у табл. 4.1.
Таблиця 4.1. - Класифікація методів подрібнення______________________________
| Клас подрібнення | Розмір фракцій до подрібнення, мм | Розмір фракцій після подрібнення, мм |
| Подрібнення: - крупне | 1000 | 250 |
| - середнє | 250 | 20 |
| - мілке | 20 | 1-5 |
| Помел: - грубий | 1-5 | 0,1-0,04 |
| - середній | 0,1-0,04 | 0,005-0,015 |
| - тонкий | 0,1-0,02 | 0,001-0,005 |
| - колоїдний | < 0,1 | < 0,001 |
Один з недоліків, що виникає при подрібненні в'язких, пружних і в'язкопружних матеріалів (гума, деякі види термопластів та ін.), полягає у тому, що при кімнатній температурі енерговитрати на їх перероблення дуже значні, хоча безпосередньо на подрібнення витрачається не більше 1 % енергії, основна її частина перетворюється у теплоту.
Тому останнім часом все більш широкого застосування знаходить техніка кріогенного подрібнення, яка дозволяє охолоджувати матеріал нижче температури крихкості. Як правило, у якості охолоджуючого агента використовують рідкий азот, що має температуру - 196°С, яка нижче температури крихкості більшості полімерних матеріалів. При такому способі подрібнення різко зростає ступінь подрібнення, підвищується продуктивність процесу, знижуються питомі енерговитрати, не відбувається окиснення продукту.Інтенсивність і ефективність хімічних дифузійних і біохімічних процесів зростає зі зменшенням розмірів фракцій (зерен) матеріалів, що переробляються, тому застосовують попереднє оброблення матеріалів, що містять крупні фракції. Метод дроблення використовується для отримання з великих шматків матеріалів, що переробляється, продукти крупністю до 5 мм. При переробленні твердих відходів використовують агрегати грубого і тонкого дроблення: стрижневі, кульові та ножові млини, дезінтегратори (рис. 4.1), дискові і кільцеві млини, бігуни. У якості середовища, що переносить речовини, при сухому дробленні найчастіше застосовують повітря, рідше димові або інертні гази, а
при мокрому - воду.
1,4 - вали; 2,3 - ротори з пальцями Рисунок 4.1 - Схема дезінтегратора
Матеріал для дроблення подається у центральну частину ротора і, переміщуючись до периферії, піддається
багаторазовим ударам пальців, що обертаються (500-1000 об/хв) у зустрічних напрямах.
Крупність матеріалу, що завантажується, складає зазвичай 60-90 мм, а подрібненого продукту - 0,5-0,1 мм. Продуктивність дезінтегратора великого розміру (діаметр ротора
1250 мм) - 80-90 т/год.,
Особливість дезінтегратора - ефективне перемішування подрібнюваного матеріалу, що іноді використовується у технологічних цілях (наприклад, приготування вугільної шихти перед коксуванням). Дезінтегратор застосовують для подрібнення корисних копалин (вугілля, гіпс, сірка, торф та ін.), продуктів хімічної промисловості (гума, пігменти), деревини та ін.
У ряді випадків перероблення подрібнених відходів повинне супроводжуватися їх поділом на фракції згідно крупності. Для поділу кускових і сипучих матеріалів застосовують різні способи: просіювання або грохочення; поділ під дією гравітаційно-інерційних сил; поділ під дією гравітаційно- відцентрових сил.
Грохочення являє собою процес поділу на класи крупності різних за розмірами фракцій (зерен) матеріалу при його переміщенні на пористих поверхнях (колосникових решітках, дротяних сітках, щілиноподібних ситах).
При гравітаційному і відцентровому способах поділ подрібнених продуктів на класи або виділення цільового продукту здійснюється методом роздільного вилучення часток з середовища, що їх переносить, під дією гравітаційно-інерційних або гравітаційно-відцентрових сил. Розділення сипких матеріалів під дією гравітаційно-інерційних сил здійснюється у газових осаджувачах і гідравлічних класифікаторах, а під дією гравітаційно- відцентрових сил - у сепараторах циклонного типу, з обертовими лопатями.
Рисунок 4.2 - Схема магнітного сепаратора
У тому випадку, якщо відходи можуть містити металеві включення, їх зазвичай пропускають через магнітний сепаратор,
(наприклад, з рухомою стрічкою). У
магнітному полі, яке створюється за
допомогою електромагнітів, відбувається
відділення магнітних металів від органічної частини відходів (рис. 4.2). Сепаратор складається з корпусу і магнітної колонки, встановленої на кришці корпусу.
Продукт конусом магнітної колонки потрапляє у кільцевий канал сепараторів, де з допомогою пелюсток спрямовується на магнітні блоки. Металомагнітні домішки притягаються до магнітів, а очищений продукт виводиться через випускний патрубок.
Поряд з методами зменшення розмірів кускових матеріалів і їх поділу на класи крупності у рекупераційній технології твердих відходів поширені методи, пов'язані з укрупненням дрібнодисперсних часток, які використовують прийоми гранулювання, таблетування, брикетування і високотемпературної агломерації.
Гранулювання - процес формування агрегатів кулястої або циліндричної форми з порошків, паст, розплавів чи розчинів матеріалів, що підлягають переробленню. Ці процеси базуються на різних прийомах оброблення матеріалів: пресування порошків у дисперсних потоках, гранулювання розплавів.
Брикетування - підготовчі та самостійні операції на практиці утилізації твердих відходів. Брикетування дисперсних матеріалів здійснюють без сполучного матеріалу під тиском пресування Рпр > 80 МПа і з додаванням сполучних під тиском Рпр ≤ 15-25 МПа. На процес брикетування дисперсних матеріалів істотно впливають склад, вологість і крупність матеріалу, температура, питомий тиск і тривалість пресування. Необхідний питомий тиск пресування зазвичай знаходиться у зворотній залежності від вологості матеріалу.
Пресування під високим тиском - один зі способів покращення умов експлуатації полігонів (звалищ). Ущільнені відходи містять у собі меншу кількість фільтрату і газових викидів, при цьому знижується ймовірність виникнення пожеж, ефективніше використовується земельна площа полігону.
4.2